Güneş Fotovoltaik Sistemi

Güneş enerjisi üretim sisteminin önemli bir bileşeni, güneş panelleri tarafından üretilen yüksek voltajlı doğru akımı alternatif akıma dönüştüren fotovoltaik invertördür. Fotovoltaik invertörler genel olarak güç değerlerine göre üç kategoriye ayrılabilir: çıkış gücü 6 kW'tan büyük olan üç fazlı yüksek güçlü invertörler, çıkış gücü 1 kW ile 6 kW arasında değişen tek fazlı orta güçlü invertörler ve çıkış gücü 1 kW'ın altında olan mikro invertörler. Son yıllarda orta ve düşük güçlü invertörler fotovoltaik pazarında giderek artan bir ilgi görmeye başladı. Nispeten düşük güç çıkışları nedeniyle bu invertörler öncelikle mikro şebekelerdeki dağıtılmış güneş enerjisi üretim sistemlerinde kullanılır.

Bir mikro şebekedeki düğümler olarak bu invertörler, belirli bir alana çok sayıda yerleştirilir. Örneğin, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri gibi bölgelerde, birçok hane çatılara bu tür orta ila düşük güçlü invertörler kuruyor. Benzer şekilde, tren istasyonları veya fabrika çatıları, küçük ölçekli elektrik santralleri oluşturmak için bu invertörlerin büyük bir kısmını kullanabilir. Bu yaygın dağıtım, taleplere zamanında yanıt verilmesini sağlarken verimli, güvenli ve istikrarlı çalışmayı sağlamak için invertörlerin belirli bir alandaki etkili yönetimini gerektirir. Yönetim yaklaşımı, invertörlerin iletişim modülleriyle donatılmasını, denetleyici bir sistemin tüm invertörlerin durumunu izlemesine ve gerektiğinde kontrol ve planlama işlevlerini gerçekleştirmesine olanak sağlamayı içerir.

Fotovoltaik invertör bağlantısı için güvenilir, uygun maliyetli ve bakımı kolay bir iletişim yöntemi şarttır. Şu anda en yaygın yöntemler arasında kablosuz iletişim (örn. Wi-Fi, LoRa), RS485 ve Güç Hattı İletişimi (PLC) yer almaktadır. Kablosuz iletişim, kablolama ihtiyacını ortadan kaldırarak iletişim kablolarından ve kurulum işçiliğinden tasarruf sağlar. Bununla birlikte, çevresel koşullara oldukça bağımlıdır ve güneş paneli engellerinden ve elektromanyetik bozulmalardan kaynaklanan girişime karşı hassastır.

RS485 istikrarlı iletişim ve güçlü parazit önleme özellikleri sunar, ancak hem ilk kurulum hem de sonraki çalıştırma ve bakım sırasında önemli maliyetler ve potansiyel riskler içerir. Buna karşılık PLC, veri iletimi için mevcut güç hatlarını kullanarak ek kablolama ihtiyacını ortadan kaldırır, işçilik ve malzeme maliyetlerini azaltır ve kablosuz çözümlere göre daha fazla güvenilirlik sunarken daha düşük maliyetle etkili iletişim sağlar.

Bir PLC modülünün entegre edilmesiyle fotovoltaik invertör sistemi, mikro şebekede akıllı şebeke üzerinden iletilen her türlü veriyi alabilen bir düğüm haline gelir. Bu, gelecekte daha fazla işlevsel genişlemeyi kolaylaştırır.

Şekil 1, PLC işlevselliğine sahip fotovoltaik enerji üretim ekipmanı için bölgesel bir sistemin blok diyagramını göstermektedir. Bu kurulumda, PLC alıcı-verici cihazları, tanımlanmış bir alan içindeki şebekeye bağlı fotovoltaik invertörlere kurulur ve iletişim veri yolu olarak güç hatlarını kullanan bir iletişim topolojisi oluşturur. Belirli bir mesafedeki belirli sayıda cihaz arasında, alan içerisinde veri işleminin gerçekleştirilebilmesi için bir alıcı-verici modeme ihtiyaç vardır. Ek olarak, üst katman ağ üzerinden veri aktarımı için bir denetleyici bilgisayar eklenebilir.