Genel

Güneş Panellerinde Elektrolüminesans (EL) Görüntüleme

Elektrolüminesans Görüntüleme, Optik ve elektriksel bir olgu olan Elektrolüminesans (EL), malzemenin içinden geçen elektrik akımına veya çok güçlü elektriksel alana tepki olarak ışık yayma durumunu ifade eder.

Gözle görülmeyen ve termal görüntüleme ile tespiti yapılamayan ciddi kusurları tespit ettiği için fotovoltaik panel kalite testlerinin arasında büyük ilgili görmektedir. Güneş panellerinin imalatı, montajı veya nakliyesi sırasında gerçekleşen hasarların hücre bazında saptanması için yapılmaktadır.

İnceleme Mekanizması;

Elektrolüminesans, ışık yayan bir diyot (LED) ile aynı konsepte sahiptir. Güneş panellerinin röntgeni niteliğindeki bu test ile mevcut direnç etkisi gösteren kısımların ve ileriye dönük problem oluşturacak kusurların erken tespiti sağlanmış olur.

Yukardaki görselde görüldüğü gibi, kapalı ve karanlık bir alanda güneş paneline kısa devre akımına ulaşmak için uygun voltajı sağlayan bir güç kaynağı bağlanır. Daha sonra güneş paneline sabit bir mesafeden kamera ile panelin fotoğrafı çekilir ve sonrasında görüntü özel bir program aracılığıyla analiz edilir.

Elektrolüminesans ile hangi kusurları ve sorunları tespit edebiliriz?

Mikro Kırıklar.
Üretim Kaynaklı Kusurlar.
Sevkiyat Kaynaklı Kusurlar.
PID.
Korozyon.
LETID.

Günümüzde üretilen hücrelerin kalınlığı 200 mikrometreden (µm= 1*10^-6) daha azdır. Bu nedenle bu hücreler doğası gereği kırılgandır. Dikkatli ve hassas bir şeklide ele alınmalıdır.

Fotovoltaik hücrelerde mikro kırıkların oluşmasında bir çok neden vardır.

Peki çıplak gözle görülmeyen bu kırıkların sebebi nedir ?

Güneş paneli imalatı aşamasında;

Mikro kırıklar, hücre kesimi, hücre dizimi (Stringing Process ) ve lehimleme işlemi ( Soldering Process) gibi bir çok aşamada oluşabilir.

Güneş panel üreticileri, kalite güvence prosedürlerinin bir parçası olarak laminasyon işlemi öncesi ve sonrası olmak üzere iki aşamada bu çatlakların tespit etmek için Elektrolüminesans görüntüleme ile kontrol eder. Muayene sonuçlarına göre panelleri kendi iç kalite standartlarına göre sınıflandırırlar.

Mikro kırıklardan farklı olarak başka kusurların tespiti de mümkündür. Aşağıdaki tabloda en yaygın kusur türleri özetlenmiştir.

Güneş Paneli Hasarı Zayıf Lehim Çatlak Penetre Etmiş Çizik — Güneş Panellerinde Hasar Tipleri

Sevkiyat ve nakliye aşamasında;

Mikro kırıklar, paneller üretim fabrikalarından proje sahasına sevk edilmesi sırasında oluşabilir. Bunun nedeni panellerin yanlış paketleme metotları ile paketlenmesi veya üreticinin belirlediği nakliye klavuzundaki talimatlara uyulmamasıdır.

Güneş panellerinin taşınması sırasında forklift kaynaklı hasarlar — Taşıma sırasındaki forklift kaynaklı hasarlar

Güneş panellerinin nakliyesi sırasıda oluşan hasarlar — Nakliye Aşamasında Güneş Panelleri

Nakliye aşamasında hasar görmüş güneş panellerinin EL görüntüleri — Nakliye sırasında hasar görmüş panellerin EL görüntüleri

Kurulum aşamasında;

Proje sahasında panellerin indirilmesi veya panellerin monte edilmesi sırasında oluşabilirler.

Kurulum aşamasında güneş panellerinde oluşan hasarlar

Kurulum sonrası gerçekleştirdiğimiz muayene sonuncunda çıkan El görüntüleri aşağıdaki gibidir. Görüldüğü üzere panellerde güç düşümüne sebep olabilecek çok sayıda dallı/aktif kırık mevcut.

Kurulum aşamasında hasar almış güneş panellerinin EL görüntüleri — Kurulum sırasında hasar almış panellerin el görüntüleri

Bakım ve işletme aşamasında;

Paneller için uygun olmayan temizleme yöntemlerinin kullanılması, bakım ve operasyon personellerinin panellerin üzerinde durması / yürümesi veya diğer çevresel koşullar gibi birçok etken vardır.

Yüksek rüzgâr hızı.
Sert bir şeklide düşen dolu
Yoğun kar yükü
Gece ve gündüz arasındaki sıcaklık farkı (Termal döngü)

Mikro Kırıklarından Kaynaklanan Problemler

Mikro kırıkların neden olduğu sorunlar, ortaya çıkma nedenleri, panellerin veya bütün olarak projenin verimliliği üzerindeki etkisinin belirlenmesi, birçok detaya ve teknik konuya bağlı olduğundan GES projelerindeki karmaşık konulardan biridir.

Üretici gözünden bir panelde mikro kırığın varlığı, tüm panelin hasarlı olması veya uygun olmadığı anlamına gelmez.

Panel üreticileri, mikro kırıkların yoluna (şekline), sayısına ve bu kırıkların hücrenin bazı kısımlarında akımın geçişine engel olup olmasına, hasarlı parçaların fotovoltaik hücreden izole edilip edilmemesine yol açar mı diye tüm bunları göz önünde bulundurarak panelleri iç kalite standartlarına göre değerlendirmektedir.

İn-aktif alanlara yol açan mikro kırıklar, hücrenin üretimine ve dolasıyla bütün bir panelin üretkenliği üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Ek olarak diziler arasında (Mismatch Loss) uyumsuzluk kayıplarına neden olacaktır.

Hücrenin bir kısmının izolasyonuna yol açan mikro kırıklar, Hot Spotların ortaya çıkmasına neden olur, bu da hücrenin izole edilmiş kısmının sıcaklığının yüksek sıcaklıklara yükselmesi anlamına gelir ve

Backsheet degradasyonu (bozulmaları)
Delaminasyon
Güç degradasyonu

gibi birçok farklı sıkıntıya yol açmış olacaktır.

Mikro kırıklar, sahadaki panellerin çalışma koşullarına, rüzgâr/kar yüküne, panellerin mekanik gerilmelere ve panel sıcaklık farklarına bağlı olarak genişleyip ilerleyebilirler.

Elektrolüminesans Görüntülemedeki Küresel Standartlar

IEC TS 60904-13:2018

Yazar:

Güneş Panellerinde (PV) Termal Görüntüleme

PV TERMAL GÖRÜNTÜLEME

Fotovoltaik sistemlerde termal görüntülemenin kullanılması, diğer birçok muayene yönteminden farklı olarak, sistem çalışır haldeyken sorun yaşayan panel ve hücrelerin tanımlanmasına olanak sağlar; termal görüntüleme normal çalışma koşullarında yapılabileceğinden, sistemin veya herhangi bir parçasının bağlantısının kesilmesini gerektirmez. Ayrıca termal muayene diğer muayene yöntemlerine göre kısa sürede yapılabilmektedir.

Peki Termal Muayenenin Avantajları Nelerdir?

Fotovoltaik Panel Kurulumunun Kalite Güvencesi

Fotovoltaik panellerin kalitesi üreticiden üreticiye değişebileceği gibi aynı fabrika için partiden partiye dahi değişebilmektedir. Fotovoltaik paneller fabrikadan hatasız ve sorunsuz da çıkabilir, ancak nakliye araçlarına yanlış yüklenmesi sebebiyle sahaya sevki aşamasında dahi sorunlar ve kusurlar oluşmaktadır.

Kurulumun kalitesi aynı zamanda yüklenici tarafından görevlendirilen EPC ekibinin becerisine ve yetkinliğine de bağlıdır. Kısaca termal görüntüleme, üretilen, sevk edilen ve montajı yapılan panellerin kaydını tutmanın en kolay yollardan biridir.

Elektriksel Verim Kayıplarını Önleme

GES projelerinin finansal fizibilite çalışmaları hazırlanırken proje ömrünün 20-25 yıl arasında varsayılır ve bu tür çalışmalarda panellerin verimliliğindeki kademeli düşüş dikkatte alınır. Ancak daha önce detaylı olarak bahsettiğimiz gibi nakliye ve kurulum sırasında panellerde oluşabilecek sorunları veya işletme ve bakım sürecine panellerde oluşabilecek çeşitli sorunları önceden tahmin etmek zordur.

Bu nedenle istasyonların verimli çalışmasını ve hatasız olmasını sağlamak için genellikle düzenli aralıklarla istasyonların termal muayenesi yapılmalıdır. Örneğin 6 ayda bir veya yılda bir. Bu kontrol, işletme ve bakım (O&M) ekibi tarafından gerçekleştirilen rutin kontrollerden biri olarak kabul edilir.

Yangın Riskini Azaltma

GES projelerinde termal görüntüleme sadece fotovoltaik panellerle sınırlı değildir. Sistemin herhangi bir bileşenindeki herhangi bir sıcaklık artışını algılamak ve belirlemek termal muayene ile mümkündür. Örneğin elektrik panolarının termal görüntülenmesi ile kablo bağlantılarında yüksek sıcaklıklara yol açabilecek veya yangına sebep elektrik kıvılcımlarına neden olabilecek herhangi bir sorun tespit edilebilir.

*Pano içindeki elektik kablo bağlantısının yüksek sıcaklığını gösteren bir termal görüntü.*

Sorunları Hızlı Tespit Etme

Termal görüntüleme, temas gerektirmeden sorunların hızlı tespiti ve incelenme olanağını sağlar. Çoğu modern termal kamera iki görüntü kaydeder biri termal diğeri ise görsel görüntü.

Termal muayene ile ne tür kusurları tespit edebiliriz?

Termal görüntüleme, anormal sıcaklıkların olduğu, yani bir bölge ile aynı özelliklere sahip başka bir bölge arasında net bir sıcaklık farkının olduğu yerleri belirlemeyi amaçlar. Fotovoltaik panellerde yüksek sıcaklığa sahip alanlara “Hot Spots” denir.

Peki bu hot spotlar nasıl oluşuyor?

Hot spotlar yani sıcak noktalar basitçe, güneş panellerine ve hücrelere düşen gölgeden veya üretim kaynaklı hatalardan olabilir.

Kırık cam:

Fotovoltaik panelin camındaki kırıklar hücrelerin aşırı ısınmasına yol açar.

Gölgelenme:

Gölgelenme, panellerin yüksek çalışma sıcaklığının nedenlerinden en yaygınıdır. Örneğin; otlar, ağaçlar, kuş pislikleri, etraftaki yüksek binalar ve direkler vb.

Güneş Panellerinde Gölgelenme Kaynaklı Hot-Spot Hataları

Üretim kaynaklı sorunlar:

Fotovoltaik panellerin yüksek sıcaklıklarının nedenlerinden biri, üretim aşamasındaki kusurlardır. Örneğin aynı panelde kullanılan farklı verimlilikte hücreler, paneldeki aktif ve inaktif kırıklar, ribbonların zayıf bir şekilde lehimlenmesi. Bu tür kusurların hepsi uzun vadede fotovoltaik panellerde hot spotlara neden olacaktır.

Güneş Panellerinde Üretim Kaynaklı Hot-Spot Sorunları

By- Pass Diyotların Aşırı Isınması

PV modüllerinin bağlantı kutuları (Junction Box), modülün geri kalanından biraz daha sıcaktır. Bu sıcaklık bağlantı kutusunun içinde bulunan aşırı ısınmış baypas diyotlardan kaynaklanır. Panellerdeki gölgelenmenin üretime etkisini azaltmak için, bir dizi güneş piline paralel ve zıt kutuplu bir baypas diyotu bağlanır. Paneller normal çalışma koşulları altında, baypas diyotları ters polarite modunda yani etkisiz haledir. Ancak hücreler arasında bir uyumsuzluk veya FV panelini etkileyen kısmi gölgelenme varsa baypas diyotu ileri polarite moduna geçer ve aktif durumda olur. Örneğin gölge alan hücreden değil, akımın içinden akmasına izin verir. Bu nedenle, diyotun aktif olduğu zamanki sıcaklığı, aktif olmayan diyotlardan daha yüksektir.

Güneş Panellerinde By-pass Diyodu Kaynaklı Hatalar

Elektrik pano bağlantıların aşırı ısınması

Büyük ölçekli GES’lerde genellikle DC toplama kutuları ile merkezi eviriciler kullanılır. Toplama kutuları tek tek DC dizilerini toplamak ve bunları daha büyük tek bir kabloya bağlamak için kullanılır. Bu toplama kutularında çoğu zaman uygun olmayan kablo bağlantılarından, iç çapraz ve gevşek kablo bağlantısından kaynaklanan termal sorunlar görülür.

Elektrik Panolarındaki Bağlantıların Aşırı Isınması

Termal Görüntülemedeki Küresel Standartlar

Termal muayenedeki kullanılacak ekipman (termal kamera), minimum ışınım, maksimum rüzgar hızı gibi bir çok ortam koşulu ve spesifikasyonu belirleyen standart IEC 62446-3 standardıdır.

IEC 60904–12-1 standardı ise laboratuvarlar veya üretim hatlarındaki fotovoltaik panellerin termal muayenesinin özelliklerini kapsar fakat şebekeye bağlı kurulu GES sistem muayenelerini ele almamaktadır.

Termal Görüntüleme ile Panellerdeki Tüm Sorunları Tespit Edebilir Miyiz?

Termal görüntüleme, yalnızca yüksek sıcaklıklara neden olan sorunları tespit ediyor. Ancak henüz sıcaklık artışına neden olmayan kusurları termal muayene ile tespit edemezsiniz.

Tespit edilmeyen bu kusurlar genellikle fotovoltaik panellerdeki mikro kırıklardır. Elektrolüminesans görüntüleme ile bu kırıklar hot spotlar haline gelmeden önce tespit edilebilir. Bu tür muayenelerden yeni bir yazımıza detaylı olarak bahsedeceğiz.

Kaynaklar:

IEC 62446-3

Report IEA-PVPS T13-10:2018

Yazar:

GES ve RES’lere Elektrik Depolama Sistemi Entegrasyonu Üzerine Bir Yazı

1 Temmuz 2022 tarihinde gerçekleşen TBMM Genel Kurulu görüşmelerinde elektrik depolama tesisi yatırımlarına teşvik getirilmesini öneren kanun teklifi kabul edildi. Bu teklif ile birlikte depolama tesislerinin kurulmasında pozitif etkiye sahip olacak bir yatırımın önü açıldı.

Biz de şimdi bu kanunu biraz teknik açıdan inceleyelim;

(10) Elektrik depolama tesisi kurmayı taahhüt eden tüzel kişilere, kurmayı taahhüt ettikleri elektrik depolama tesisinin kurulu gücüne kadar Kurum tarafından rüzgâr ve/veya güneş enerjisine dayalı elektrik üretim tesisi kurulmasına ilişkin önlisans verilir. Bu kapsamdaki üretim tesisleri için Kanunun 7 nci maddesinin dördüncü fıkrası hükümleri uygulanmaz. Bu fıkra kapsamında kurulacak tesisler için, önlisans ve lisans verme koşullan ile tadili ve iptali, yükümlülüklerin yerine getirilmemesi hâlinde teminatın irat kaydedilmesi hususları ve bu kapsamda üretilen elektrik enerjisinin depolama tesisi üzerinden sisteme verilmesi dahil, uygulamaya ilişkin usul ve esaslar Kurum tarafından yönetmelikle düzenlenir. Bu fıkra kapsamında kurulacak tesisler 5346 sayılı Kanunun 6 nci maddesi hükümlerinden yararlandırılabilir.

Bu maddede asıl amaç depolama tesisi kurdurmak ve şebekeye destek olmasını sağlamak. GES/RES entegrasyonu bunun motivatörü ama aslında GES/RES üretimine entegre ve bu üretimden daha fazla faydalanacak bir hale getirilebilir. Nasıl mı? Gelin teknik parametreleri bir belirleyip analizlere geçelim.

Öncelikle birimler ve limitler;

“kurulu gücüne kadar”: Burada depolama sisteminin MWe (yani çıkış gücü) baz alındığını varsayıyoruz. Diğer bir deyişle depolama sisteminde ne kadar evirici varsa bunların çıkış güçlerinin toplamı ya da şebeke limiti.
MWh: Depolama sistemi enerjisi. Güç * Zaman’dan bu ürünlerin içerisine depoladığı bir enerji var. Bu birime herhangi bir atıf yapılmamış o sebeple biz belirleyebiliyoruz.
MWp: GES projelerinde kullanılan güneş panellerinin toplam gücü. Zaten bu yazıyı okuyan herkesin aşina olduğu bir birim.
“kurulu gücüne kadar”: Burada yine GES’in MWe değerine atıf yapıldığını varsayıyoruz.
Bataryaların doldurma gücü (MWp-MWe veya sadece MWe) toplam MWh kapasitesini 1.5 saatten daha kısa sürede doldurmamalı. Aslında tavsiye edilen en az 3-4 saat. Hesaba dökecek olursak 1MWh’lik depolama tesisi için en fazla 666kWe şarj gücüne sahip olmalıyız. Tavsiye edilen aralık 1MWh depolama için 250kWe-300kWe arası.
Bataryaların boşaltma gücü 1 saatten daha kısa olmamalı. Bu da 1MWh tesis için maksimum 1MWe demek ama bu da limit. Sistemin uzun ömürlü olması için bu değerin de 3-4 saat civarında yani 250kWe-300kWe bandında olması gerek.
Kullanılabilir Enerji (DOD): Bataryalar tamamen doldurulup tamamen boşaltıldıkları durumda zarar görürler. Lityum piller için %20’den daha fazla boşaltma, %80’den daha fazla doldurma önerilmez (%60DOD). LFP(Lithium Iron Phosphate) piller için yine %20 altına inilmesi önerilmez ama doldurma aşamasında %95’e kadar çıkabilir (%75DOD).

Birimler ve limitlerden sonra tasarımın finansal kısmını etkileyecek iki parametremiz daha var;

Piller tamamen dolu olursa ne kadar enerji kaybederiz? (Depolanamayan enerji)
Pil grubunu çok büyük seçersek ne kadar kWh’lik depolama hiç kullanılmaz lakin finansal modelde CapEx olarak baz almak durumunda kalırız (Atıl depolama yatırımı).

Burdur’da kurulu depolamaya sahip bir GES tesisi üzerinden ilerlersek,

1MWe gücünde bir depolama tesisi düşünelim. Bu tesisin sağlıklı bir şekilde enerjisini doldurması/boşaltması için yaklaşık 4MWh’lik depolamaya ihtiyacı var. %80 DOD’a sahip bir tesis kurduğumuzu düşünürsek (%15-%95) aslında 4MWh verebilmek için 5MWh kurmamız gerekir. Bu sebeple kurulu depolama kapasitemizi 5MWh olarak baz alalım.

Peki çıkış gücü 1MWe olan bir GES tesisi kurarsak kaç MWp DC güç bizim için doğru seçim olur? Birkaç simülasyon ile bunu belirleyebiliriz.

1MWe:1MWp = Depolama hiç kullanılmıyor

1MWe:2MWp (2x overload) = Yıllık üretimin %18,4’sı depolanıyor. %0,05 oranında bir enerji de depolama sisteminin dolu olması sebebi ile kaybediliyor.

1MWe:3MWp (3x overload) = Yıllık üretimin %23,5’i depolanıyor. %14,56’i ise depolanamadan kaybediliyor.

1MWe:4MWp (4x overload) = Yıllık üretimin %20’si depolanıyor (Bir önceki overload oranına göre düşüşe dikkat). %30,69’u ise atıl enerji oluyor, depolanamadan kaybediliyor.

Bu teknik taramada görüldüğü üzere depolama tesislerinde GES kurulu gücü çok yüksek değerlere çıkabiliyor. Tabi teknik parametreler sadece yatırımlar için yeterli değil. Dikkat edilmesi gereken değerler her zaman finansal (IRR, RoE vb.) geri dönüştür.

Peki finansal geri dönüş nasıl optimize edilir? Bu aşamada daha pek çok parametre devreye girer, örneğin “State of Wear” dediğimiz bataryaların eskime oranı. Batarya üreticisinden alınan döngü sayısına ve DOD’ye göre batarya davranışı parametrelerine göre AC güç, batarya maksimum doldurma gücü, batarya maksimum boşaltma gücü tekrar tekrar incelenir ve finansal modellerde CapEx/OpEx olarak yansıtılır. Bu aşamada bu beklentilere göre PV gücü tekrar optimize edilir. Bu aşamada PV kısmının da kendi içerisinde teknik optimizasyonları gerçekleştirilir ve hassasiyet analizleri oluşturulur.

Doğru bir entegre PV/Depolama çözümü için 50.000’den fazla farklı simülasyonun doğru parametrelerde gerçekleştirilip finansal modele sokulması gerekir. Ancak bu şekilde doğru bir boyutlandırma ve projelendirme gerçekleştirilebilir.

Depolama tasarımı için ekibimizle iletişime geçebilirsiniz.

2021’den 2022’ye YEKA GES-3 (Mini YEKA) Fiyat Analizi

Mayıs 2021’de YEKA GES-3 kapsamında 36 farklı ilde, 74 farklı proje ile toplamda 1000MWe’lik GES kapasite tahsis yarışması neticelendi. Yarışmalara dair tüm detaylara buradan ulaşabilirsiniz. Şartnameye göre kazanan fiyat 3 ayda bir şartnamede bulunan aşağıdaki formüle göre revize edilmektedir.

Formüle göre kazanan fiyat Temmuz 2021’de geçerli olacak şekilde işlemeye başlamıştır. İlk değişim Ekim 2021 ayında gerçekleşmiştir ve ikinci değişim ise Ocak 2022 tarihi ile gerçekleşmiştir. İlk fiyatı index değer olarak baz aldığımızda Ocak 2022 itibariyle TL bazında %17.76’lık artış, USD bazında ise %25.33’lük azalma görülmektedir.

Kazanan teklifi 25kr/kWh olarak düşünürsek örnek fiyat değişimi aşağıdaki gibidir.

Yıl	Ay	kr/kWh	TL %	$cent/kWh	USD %
2021	Temmuz	25.00	–	2.90	–
2021	Ekim	26.66	6.63%	2.92	0.48%
2022	Ocak	29.44	17.76%	2.18	-25.33%

Drone ile güneş santrallerinde termal görüntüleme

Solarian ilk kurulduğunda termal drone hizmetlerimizi sunuyorduk ama Phantom 4’e monte edilmiş gimbal’sız flir kamera ile elde ettiğimiz sonuçlar çok kötüydü. Birkaç işte kullandıktan sonra birdaha kullanmadık ve standart metod olan el termali ile devam ettik.

O zamandan bu zamana 4 yıl geçti ve teknoloji ilerledi. PVSYST analizi yaptığımız yerlerde drone kullanarak zemin topolojisini okuyup PVSYST’e aktarabiliyorduk. Böylelikle enerji üretim analizlerinden çok daha hassas sonuçlar alabiliyorduk. Ortophoto konusunda epey ilerleme kaydetmiştik ki bu teknolojiyi neden termalde kullanmayalım diye düşünmeye başladık.

Ortophoto’nun iyi olması için yüksek çözünürlüğe ihtiyacınız var. Şuanda zemin topolojisi için kullandığımız kameralar 50mpix seviyesinde lakin şuanda en iyi termal çözünürlüklerden birisi 640×512. Bu çözünürlük ile yaklaşık 20-25 metre uzaklıktan IEC 62446-3 standardına uygun termal denetim gerçekleştirebiliyorsunuz. Standart için en az piksel başına 3cm’lik alanı alabiliyor olmanız gerekiyor (3cm/px). Bu çözünürlükte bile 1MW GES için yaklaşık 30-45 dakika uçmanız gerekebiliyor. 320×240 kamera kullandığınız durumda 1MW GES için 2,5 saatlik bir uçuş gerekiyor (Standarda uygun yapılacaksa). 160×120 kameradan bahsetmiyorum bile.

Tabi bu uçuş el ile kolay yapılabilir bir uçuş da değil; o sebeple drone uçuşunu otomatize edecek bir yazılım da kullanmanız gerekiyor. Geçtiğimiz yıllarda enerji üretim analizlerini daha hassas yapabilmek için geliştirdiğimiz teknolojimizin bu işe uygunluğunu fark etmemiz çok zaman almadı.

Otomatize edilmiş drone uçuşu. Dikkat edilmesi gereken pek çok parametre var.

Tabi bu durumda “Un var, şeker var, yağ var gelin karalım şu helvayı” yaklaşımına geçmemiz çok zaman almadı.

İlk test güzergahı? Seyşeller.

İlk termal drone uçuşumuzu bir Masdar projesinde IEC62446 kapsamında hizmet vermek için gittiğimiz Seyşeller’de Romainville adasında denedik. Farklı açılardan ve farklı “overlap” lerden fotoğraflar aldık ve en iyiye ulaşmaya çalıştık. Sayısız deneme/yanılma gerçekleştirdik.

Basit gibi gözüküyor ama aslında değil. Pek çok parametre var. — Basit gibi gözüküyor ama aslında değil.

Sonunda çalışmamızı tamamladığımızda aşağıdaki gibi Google Earth ile üst üste bindirilmiş termal görüntü elde ettik.

5MW Mahe Romainville Masdar projesinin termal görüntüsü

Hatta bir adım daha ileri gittik ve içerisinde gezinilebilir 3D termal modelini oluşturduk.

Eğer GES tesisinizin 3D termal modelini oluşturmak ve hatalara karşı detaylı incelemek istiyorsanız bizimle iletişime geçin.

[hubspot type=”form” portal=”20030422″ id=”60a2a1b1-7bc0-4c65-bac1-f5c05c255f3b”]

Makine öğrenimi (ML) ile hatalı EL fotoğraflarının tespit edilmesi

İki panelin EL fotoğrafı birbirinin aynısı olabilir mi? Olamaz. Her EL (elektrolüminesans) fotoğrafı farklıdır. Peki ya fabrikadan farklı seri numaraları için aynı fotoğraflar geliyorsa?

Güneş paneli fabrikası bantlarından çıkan EL fotoğrafları birbirine çok benzer. O sebeple “bu fotoğrafı daha önce görmüştüm” deme şansınız çok düşük olur. Bir güneş paneli fabrikasında yaptığımız denetimde şans eseri birbirisinin aynı bir EL fotoğrafı fark ettik. Tabi öyle olunca içimize kuşku düşmedi değil; ya gözümüzden kaçırdığımız başka fotoğraflar da varsa?

Yukarıdaki EL görüntüleri birbirinin aynısı. İki panelin içerisinde farklı seri numaraları var. Peki çözüm? Çözüm yazılımla, makine öğrenmesinde.

İmdadımıza Python ve Tensorflow yetişti.

Tensorflow’un içerisinde evrişimli sinir ağları (CNN) kullanarak benzer fotoğrafları saptamak için önceden eğitilmiş MobileNet kütüphanesini kullanmak suretiyle binlerce EL fotoğrafı üzerinde kendi yazdığımız kodu çalıştırdık ve otomatik olarak raporlar hale getirdik. Aşağıda rapor sayfamızdan bir örnek; üstte ilk rastlanan örnek ve aşağıda iki adet aynı görüntüyü içeren diğer dosyalar.

Yazılımın analizi sonucunda bazı fotoğrafların birden çok seri numarasında kullanıldığını tespit ettik. Tabi bu durum fabrikaların isteyerek yaptığı birşey değil; yazılımlarda bazı problemler de böyle sorunlara yol açabiliyor. IT hızlıca müdahale etti ve bir hafta gibi bir sürede sorunu ortadan kaldırdılar. Bu aşamadan sonra bu kontrol bizim standart prosedürümüz haline geldi ve denetim gerçekleştirdiğimiz fabrikaların %77’sinde bu problem ile karşılaştık.

Güneş paneli fabrikalarında üretimin denetletilmesi gerçekten çok önemli. Üretici illa kötü üretim yapacaklar diye bir kaide de yok ama siz neden bantlardan çıkan en iyi ürünü almayasınız? Eğer panel tedariği düşünüyorsanız muhakkak üretim bandınızı denetletin. Bir fabrika ne kadar denetime açıksa kendisine o kadar güveniyor demektir.

Güneş Panellerine Hangi Testler Yapılır?

Fotovoltaik güneş panelleri güneş enerjisi santral yatırım tutarının büyük bir bölümünü oluşturmaktadır. Aynı zamanda bu güneş panellerine gözle görülemeyecek çok fazla kusur çeşidi olduğu için ilgili laboratuvarlar tarafından birçok performans ve güvenlik testi uygulanmaktadır. IEC 61215 standardı güneş panellerinde performansı etkileyecek asgari tasarım kriterlerini içerirken, IEC 61730 standardı ise güneş panellerinde santral güvenliğini etkileyecek tasarım kriterlerine yoğunlaşmaktadır. Teknolojinin hızla gelişmesi, ürün çeşitliliğini de beraberinde getirmektedir. Bu sebeple Uluslararası Standard Komisyonu her geçen gün test kapsamlarını ve test çeşitliliğini geliştirmektedir. IEC TS 63209-1:2021 standardı bu kapsamda oluşturulmuş ilk standarttır ve güneş panellerinin uzun dönem performansı hakkında yorum yapabilmek adına oluşturulmuş geniş kapsamlı güneş paneli testlerini içermektedir.

Güneş panelleri; IEC 61215 ve IEC 61730 standartlarına göre girdiği testleri başarı ile geçerse sertifika almaya hak kazanır. Standartta yazan tüm güneş paneli testleri önemli olmakla birlikte bazı testlerin tanımı aşağıdaki gibidir.

İlk olarak; IEC 61215 standardına uygun performans testleri ile fotovoltaik güneş paneline ait gücün, sıcaklık katsayılarının, izolasyon direncinin, termal ölçümlerin kontrolü yapılmaktadır. Yapılan performans testleri sonrası güneş panelleri belirli koşullarda yaşlanma testlerine sokulur. Aşağıda güneş paneli testlerine örnekler verilmiştir.

Termal Çevrim Testi: Güneş panelinden -40°C ile +85°C arasında akım geçirilerek fotovoltaik güneş panellerinin değişken sıcaklıklardaki performansları üst üste test edilir. Test tekrarına bağlı olarak güneş panellerinde oluşan hasar aşağıdaki gibidir.

Nem Donması Testi: Yüksek nemde ortam sıcaklığı ilk olarak +85°C’ye getirilir ve daha sonra -40°C’ye indirilir. Bu test üst üste tekrarlanır. Bu sayede donan nemdeki performans değerlendirilmiş olur.

Nemli Isı Testi: Fotovoltaik güneş panelleri 1000 saat boyunca +85°C sıcaklıkta ve %85 nem oranında tutulur. Test tekrarına bağlı olarak güneş panellerinde oluşan hasar aşağıdaki gibidir.

Mekanik Yükleme Testi: Minimum 2400Pa’da güneş panelinin ön ve arka yüzeyine üst üste basınç uygulanır.

Fotovoltaik güneş panelleri yukarıda bahsedilen yaşlandırma testleri sonrası tekrar performans testlerine tabii tutulur. Bu sayede güneş panellerinin uzun dönem performans kabiliyeti ve degredasyon miktarı ortaya çıkmış olur ve geçer not alırlarsa sertifikalanırlar.

Yukarıdaki testlere ek olarak güneş panellerine PID testi uygulanması gerekir. Güneş panelleri çalıştıkça iletken tabakası ile cam yüzeyinde oluşan potansiyel ile sodyum iyonları tepkimeye girer ve panel yüzeyinde pozitif yük birikir. Bu etkileşime PID, oluşturduğu kayba ise PID kaybı denir.

Sırasıyla güneş paneli kalite kontrol süreci aşağıdaki gibidir.

Üretim Öncesi Sertifika ve Eklerinin Kontrolü

Bir fabrikadan çıkan farklı teknolojiye ve güce sahip her bir güneş paneli standartlarda belirtilen güneş paneli testlerine tabii tutulmalıdır. Bir güneş paneli için alınmış sertifika başka güneş paneli için kullanılamaz. Bu sebeple güneş panelleri sahaya gelmeden önce üretim hattında da uzman mühendisler tarafından kontrol edilmelidir. Bu kontrol ilk olarak kullanılacak güneş paneline ait sertifikanın ve eklerinin kontrolü ile başlar. Sertifika, sertifika ekleri ve hammadde listesinde belirtilen tüm ham maddelerin geçerli ve birbiriyle tutarlı olması gerekmektedir. Eğer bu dokümanlar arasında tutarsızlık varsa güneş paneli sertifikalı olmama ihtimali vardır.

Üretim Aşamasında Fabrika Kontrolü

Fotovoltaik güneş paneli üretimi esnasında yapılması gereken birçok kontrol vardır. Bunlar sırasıyla ham madde deposu, iklimlendirme, üretim hattı ve sevkiyat kontrolleridir.

Aynı zamanda güneş paneli fabrika testlerine de eşlik edilir. EL görsel ve güneş paneline ait güç değerini veren Flash Test sonuçlarının kontrolü oldukça önemlidir. Tüm güneş panellerine ait EL ve Flash Test sonuçları kontrol edilir. Bu kontroller ve müdahaleler güneş paneli ömrünü uzattığı gibi güneş panellerinin taahhüt edilen güçte olup olmadığının fabrikada tayin edilmesini sağlar.

Güneş panellerinin standardlara ve sertifikaya uygun şekilde üretimi kontrol edildikten sonra sahaya sevkine onay verilir.

Fotovoltaik Güneş Panellerinin Santraldeki Kontrolü

Fotovoltaik güneş panellerinin performansını santralde yapılan testler ile ölçümlemek mümkündür. Bu testler; IV curve ölçümü, drone ve el termali ile hot-spot ölçümü – IEC 62446, güneş panellerin el (elektrolüminesans) testi – IEC 61215 / IEC 61646, izolasyon (hipot) testleri – IEC 62446, topraklama değeri ölçümüdür. IEC standartlarına göre güneş enerjisi santrallerine uygulanan ölçüm hizmetleri ile ilgili detaylı paylaşımımıza buradan ulaşabilirsiniz.

Akredite Bir Firma Tarafından Yapılacak GES Denetiminin Faydaları

Solarian Enerji A.Ş., AB-0649-M dosya numarası ile TÜRKAK akreditasyonu bulunan bir A tipi muayene kuruluşudur. Akreditasyon kapsamında; IEC 62446, IEC 61215, IEC 62730 gibi yukarıda bahsedilen tüm standartlar bulunmaktadır. Kapsamın tamamına buradan ulaşabilirsiniz. TÜRKAK akreditasyonuna sahip firmamıza güneş panellerinizi denetleterek güneş panellerinizin durumu hakkında bilgi sahibi olabilir, tüm dünyada geçerli akredite bir denetim raporuna sahip olabilirsiniz. Bizimle iletişime geçmek için aşağıdaki formu doldurun.

Güneş Enerjisi Mühendislik Hizmetleri

Güneş enerjisi santrallerinde mühendislik hizmeti denildiği zaman proje çizimi veya saha uygulaması akla gelebilir ancak güneş enerjisi mühendislik hizmetleri tesisin tasarlanmasından, inşa edilmesine ve akabinde işletme aşamasında yönetilmesini içeren uzun bir süreçtir.

Bu sürecin nasıl ilerlediğinden kısaca bahsedecek olursak;

1. Sistemin Tasarlanması / Fizibilite / Ön Analiz

Öncelikle fotovoltaik sistemin yerleşiminin planlanması gerekir.

Bu aşamada çatının veya zeminin uygunluğu analiz edilir ve gölgelenme analizleri yapılır. Güneşin açısı düzenli olarak değiştiği için yılın her gününde gölgelenme de farklı olacaktır.

Örnek 21 Haziran:

Örnek 21 Aralık:

Bu gölgelenme analizi farklı evirici ve panel teknolojileri ile tekrar tekrar yapılarak en optimum dizayn ve en optimum çalışan teknoloji tespit edilir. Bu aşamada bifacial, monoperc, poly, ince-film gibi güneş panelleri kullanılırken optimizer, string, merkezi gibi farklı eviriciler proje özelinde tek tek denenir. Bu aşamada yaptığımız detaylı ges fizibilite çalışmalarına buraya tıklayarak ulaşabilirsiniz.

Saha yerleşiminde üretim analizlerinin temelini oluşturan meteorolojik belirsizlikler belirlenir ve üretim hassasiyetlerine işlenir.

Teknoloji ile beraber eğimler, gerekiyorsa hafriyat, kurulu toplam güç, panel açısı, tracker ayarları gibi pek çok parametre hesaplanır ve bu hesaplar finansal fizibiliteye (ges yatırım fizibilitesi) işlenir. Bu denklem tekrar tekrar çözülerek en optimum ges yatırım fizibilitesi bulunmaya çalışılır.

Bu aşamada üretim hesaplamaları PVSYST yazılımı kullanılarak yapılır. PVSYST programını öğrenmek isteyen kişiler ingilizce olarak bu kaynağa, Türkçe olarak ise bu kaynağa gidip Youtube videolarını izleyebilir. Finansal fizibilite ise Excel kullanarak tamamlanır ve hassasiyet analizleri sunulur.

Teknoloji seçimi tamamlandığında ve proje tamamiyle PVSYST’de simüle edilip fizibilitesi gerçekleştirildikten sonra uzun yıllar GES üretim tahmini ve performans hesaplaması yapılır. Böylelikle üretimin hangi yılda ne kadar düşeceği projenin en başından PVSYST vasıtası ile belirlenir. El ile lineer olarak hesaplanan degredasyon hesapları gelecek yıllarda oluşacak uyumsuzluk (mismatch) kaybını dikkate almayacağı için beşinci yıldan sonra hatalı sonuçlar vermeye başlayacaklardır.

Bu süreç tamamlandığında ges projesi ile ilgili projenin tüm detayları, getirisi, maliyetleri, beklenen üretimlerini belirlenmiş olur. Yatırım kararı bu aşamada kesinleşir.

2 – İnşaat Aşaması

Güneş enerjisi santrallerinde mühendislik ve danışmanlık hizmetlerinin ikinci aşamasında inşaat dönemine ilişkin süreçler yer alır.

Bu aşamada sunulan projeler ve ürünler, hem şartnamelere hem de ilgili IEC standartlarına göre kontrol edilir ve uygunluk teyidi verilir. Tüm projelerin onaylanması sonrasında sahada uygulama gerçekleşmeye başlar.

Saha süreçlerinin başlaması ile beraber sahada güneş enerjisi santrallerinde işveren mühendisliği dediğimiz kısım başlıyor. Sahadaki personel düzenli olarak yapılan imalatları denetler. Tüm faaliyetler günlük ve haftalık olarak raporlanır. Problemlerin oluşmasını azaltmak için yüklenici ile düzenli toplantılar yapılır.

Bu aşamada en büyük amacımız tecrübemiz ve bilgi birikimimiz ile geri dönüşü olmayan problemlerin önüne geçmektir.

Tesis tamamlandığında akredite IEC62446 kabul testleri başlar.

Bu aşamada güneş panellerinin performansları denetlenir ve termal hatalara karşı incelenir. Saha genel olarak tekrar gözden geçirilir ve yapılabilecek iyileştirmeler varsa gerçekleştirilir. Testler tamamlandığında akredite ges denetim firması tarafından IEC62446 kapsamında akredite rapor sunulur. Bu raporlar fotovoltaik modüllerin ve sistemin kabul kriteri olarak düşünülebilir. Bu rapor ile beraber inşaat aşaması tamamlanır ve işletme aşamasına geçilir.

IEC62446 standardına göre kabul testleri hakkında daha detaylı bilgi almak için buraya tıklayabilirsiniz.

3 – İşletme Dönemi / PR Doğrulama / Periyodik Testler

Bu kısımda inşaat dönemi sonrası ürünlerin ve sistemin performansı IEC61724 standardına göre düzenli olarak denetlenir.

Bu aşamada uzaktan izleme sistemi ile birlikte çalışılır ve sistemden gelen ışınım/üretim/sıcaklık verileri doğrulama yazılımlarına yüklenir. Bu yazılımlar ilgili saat dilimi için gerçekleşen değerler ile simüle edilen değerleri karşılaştırır ve sistemin optimum performansta çalışıp çalışmadığını bize söyler. Böylelikle sistemin verimli çalışıp çalışmaması ile ilgili bilgimiz olur ve bu bilgi dahilinde sistemde detay analizler gerçekleştirilir. Güneş enerjisi sistemlerinin performansı IEC61724 ile hesaplanır.

PR doğrulama entegrasyonu ile birlikte alarm sistemi entegrasyonu da gerçekleştirilir. Kurulan sistem ile PR arka planda düzenli olarak kontrol edilir ve bir sorun olduğunda ilgili Telegram grubuna mesaj düşer.

Böylelikle sistemsel olarak performans düzenli olarak kontrol edilmeye devam edilir. Hassas PR hesaplaması hakkında daha detaylı bilgi edinmek isterseniz buradaki bağlantıya tıklayabilirsiniz.

Güneş enerjisi mühendislik hizmetleri için bize iletişim formu aracılığı ile ulaşabilirsiniz.