GÜNEŞ SANTRALLERİNDE KESİNTİSİZ STRING AKIM GERİLİM ÖLÇÜMÜ

👤Alpay Samen, Phoenix Contact Elektronik Tic. Ltd. Şti. Kontrol & Endüstri Çözümleri ürün grubu, Pazarlama ve Teknik Servis sorumlusu asamen@phoenixcontact.com - www.phoenix contact.com.tr

Bu santrallerde gerçekleşen süreçler karmaşık değildir. Elektrik enerjisine dönüştürülmek üzere güneş ışığını alan güneş panelleri yerleştirilir. Bu basitlik güneş santrallerinin kurulup kendi kendine bırakılarak çalıştırılabileceğini düşündürebilir. Bu izlenim santrallerin uzak bölgelerde kurulup işletilmesiyle güçlenir. Bununla birlikte görünüşteki basitlik yakından incelendiğinde karmaşık hale gelir çünkü bu santrallerde çok büyük deneyim ve sofistike ekipman gerekir.
🔍 Merkezi Madrid’de yer alan Grenergy Renovables güneş ışınlarının temiz ve sonsuz bir enerji kaynağı olduğunu ortaya koymuştur. Bu tanınmış sistem entegratörü uzun yıllardır güneş santrallerinin geliştirilmesi, planlanması ve işletilmesiyle ilgili başarıyla faaliyet göstermektedir. Şirketin 25 çalışanı vardır ve servis hizmetleriyle ilgili iki firmayla çalışmaktadır. Grenergy Renovables şebekeye bağlı 45 MWp, ellerindeki projelerle birlikte toplam 100 MWp gücü yönetmektedir.
Şirket fotovoltaik endüstrisindeki saygın üreticilerle ortaklığa giderek birinci sınıf uygulama ve sürdürülebilir güvenilirlik konularında sağlam adımlar atmıştır. Bu amaç doğrultusunda güneş santrallerinin sahipleri, yatırımcılar ve lokal yetkililer ile yakın iş birliği esastır. Şeffaf ilişkiler etkin bir iş modeli kurulmasında yardımcı olmaktadır. Grenergy Renovables bu görüşü güneş santrallerinin teknik tarafında da uygulamaktadır.🔍 

SORUN KAYNAKLARI GETİRİYİ DÜŞÜRÜR
2 MWp gücündeki bir güneş santrali 10,000 adet güneş paneli, çeşitli ölçülerde birkaç kilometre kablo ve farklı bağlantı ve anahtarlama noktasından oluşur. Santralin tasarımını optimize etmek için paneller önce uygun bir noktada paralel olarak kombine edilen ve kollektör hatlarıyla invertörü besleyen string adı verilen yapıda seri olarak bağlanır. Bu yapı Grenergy Renovables tarafından Murcia bölgesinde de kullanılmaktadır. Bu güneş santralinin nominal gücü 2 MWp olup yıllık 3.25 million kWh garanti getirisi vardır. Murcia santralindeki güneş panelleri 512 string şeklinde bağlıdır, bir kollektör hattı oluşturmak üzere bir kutu içinde 16 string gruplanmıştır. Toplam 32 string box kutusu vardır, herbirinde ana invertörü besleyen bir kollektör hattı vardır.

Bu İspanyol güneş santrali teknik ve ekonomik açıdan optimum şekilde kurulmuştur. Ancak yine de güneş panelleri, kablolar ve bunların bağlantı noktaları potansiyel hata kaynaklarıdır. Eskiyen paneller, hayvanların zarar verdiği kablolar ve diğer arızalar getiriyi düşüren faktörlerdir. Bu nedenle işletmenin basitliğine rağmen güneş santralleri denetimsiz kendi başlarına çalışacak şekilde bıraklılmamalıdır. Santrali işleten firma yıllık bir getiri garantisi veriyorsa santralin optimum şekilde çalışmasını sağlamaya ilgi duyması normaldir.

WEB SAYFASI AKIM BİLGİLERİNİ GÖSTERİR
🔍 Güneş santrallerini izlerken ölçüm yaparken harcanan çaba ile maliyet arasında denge kurulmalıdır. Herbir string akımının-gerilimin ölçülmesi santralleri izlemenin ideal yoludur çünkü bu akımların karakteristiği çeşitli faktörlerin getiriye nasıl etki ettiğinin iyi bir göstergesidir. Grenergy Renovables bu iş için Phoenix Contact’ın Solarcheck sistemini kullanmaktadır. Solarcheck sisteminin ölçüm modüllerinin herbiri Hall sensörü ile string akımını temassız algılayan sekiz akım ölçüm kanalı içermektedir. Kutu başına 16 string ölçülmesi için her string box kutusuna iki ölçüm modülü monte edilir. Ayrıca Solarcheck modülleri 16 string grubun gerilimini de algılar. Kutunun açıldığını tespit etmek için ölçüm modülünün bir dijital girişi kapı kontağına bağlanır (Şekil 1).

Solarcheck modüllerinde elde edilen veriler iki kablolu kılavuz ile doğrudan ilgili haberleşme modülüne aktarılır. Her haberleşme modülü sekiz ölçüm modülünü toplar ve besler ve verileri Phoenix Contact’ın üst seviye ILC 170 ETH 2TX Inline kontrolörüne RS485 arayüzü ile aktarır (Şekil 2). Dolayısıyla tüm sistem ölçüm modüllerine bağlı sadece sekiz haberleşme modülü ile kapsanır. Haberleşme modülleri her dört string box kutusu için bir kullanılır ve Phoenix Contact’ın Step-PS-1AC-24DC-0.75 güç kaynağıyla beslenir. Inline kontrolör Solarcheck sistemiyle Murcia güneş santralinde ölçülen tüm sinyalleri toplar. Sonra ILC 170 ETH 2TX kullanıcın tanımladığı görselleştirme için verileri hazırlar ve santral operatörünün bilgilere her an ulaşabilmesi için bir Web sayfasına ekler (Şekil 3).
BAKIM ÇALIŞMALARINI AZALTMAK İÇİN SORUN TANIMLARINI OLAYLARLA İLIŞKİLENDİRMEK
Güneş panellerin ürettiği akım doğrudan güneş ışınlarıyla ilgilidir. Hatalardan kaynaklanan kayıplarla güneş ışığının şiddetindeki değişimleri ayırt etmek için güvenilir bir yol sağlamak amacıyla Murcia’da radyasyon sensörü kullanılmaktadır. Elektrik akımı üretimiyle ilgili sağlanan en önemli iki bilgi tipi akımın operasyonel performansı ve toplam getirinin değerlendirilmesidir. Bu noktada string akım ve gerilimlerinin izlenmesi gelen enerjiyi kontrol ederek invertörün verimini kontrol etmek için doğru bir baz oluşturur.🔍 

String akımı güneş panelinden invertöre kadar çeşitli hataların göstergesidir çünkü bu sorunlar çoğunlukla stringin iletkenliğini veya temas noktalarını etkilemektedir. String modüller paralel bağlandığı için invertörde herbir string akımı değişimlerini tespit etmek mümkün değildir. Dolayısıyla string akımlarının ölçülmesi herbir stringin düzgün çalıştığını izlemek için uygun bir yol sağlar (Şekil 4).

Güneş santralinin çalışmasına birçok faktör etki ettiği için hata tanımlarını olaylar ve harici faktörlerle ilişkilendirmek çok önemlidir. Phoenix Contact string izleme sistemleri Grenergy Renovables’in bu alanda büyük tecrübe kazanmasını ve dolayısıyla bakım stratejisini optimize etmesini sağlamıştır. Örneğin şirket tipik hata tanımlarını ayırt edip gerekli tamir çalışmalarını belirledi. Bu bilgi şirketin tepki sürelerini kısalttı ve çeşitli sorunları yönetirken harcanan çabayı azalttı dolayısıyla bakım ve yedek parça masrafları düştü.
ÖZET
Phoenix Contact Solarcheck string izleme sistemi esnek yapısıyla İspanyol Grenergy Renovables şirketinin beklentilerini karşılamıştır. Bu sistem lokal şartlara göre düzenlenmiş güneş santrallerinin uygun ölçü ekipmanlarıyla donatılmasını sağlamıştır. Böyle bir izleme sistemi harici faktörler ve dahili hatalarla ilgili operatörün deneyimini geliştirerek bakım programı, malzeme planlaması ve insan gücünü optimize etmektedir. Dolayısıyla string akımlarının izlenmesi, çevre dostu enerji üretiminin şeffaflığını önemli ölçüde destekleyen sağlam bir operasyonel kontroldür.