Herhangi bir güneş enerjili sistemde, bir güneş şarj kontrolörü çok önemlidir. Bu kontrolörler, güneş panelinden aküye gelen voltajı ve akımı düzenler. Bu, akünün aşırı şarj olmasını önler. Temel olarak 4 temel güneş şarj kontrolörü türü vardır. MPPT şarj kontrolörünün ne olduğunu ve nasıl çalıştığını tartışalım.
MPPT Şarj Kontrol Cihazı Nedir?
Güneş enerjisi sisteminin en temel işlevi, güneş panellerinin güneşten enerji toplaması ve daha sonra kullanılmak üzere pillerde depolamasıdır. Ancak, güneş panellerinizi pillerinize bağlayıp şarj olmalarını bekleyemezsiniz. Güneş panellerinizden en iyi şekilde yararlanmak için bir şarj kontrol cihazına ihtiyacınız olacak pillerinizi verimli bir şekilde şarj edin. Maksimum güç noktası izleme (MPPT) şarj kontrolörü en verimli şarj kontrolörü türüdür. MPPT şarj kontrolörünün ne olduğunu ayrıntılı olarak tartışalım.
Maksimum Güç Noktası Takibi Nedir?
MPPT şarj kontrol cihazlarının nasıl çalıştığına geçmeden önce, adlarını nereden aldıklarını anlamak önemlidir. Maksimum güç noktası voltajı, bir güneş panelinin en yüksek gücü ürettiği voltajdır . Maksimum güç noktası voltajı, çevre koşullarına ve günün saatine bağlı olarak değişir.
MPPT şarj kontrol cihazları, güneş panelini izleyip mevcut koşullar altında maksimum güç noktası voltajını hesaplamaları gerçeğinden dolayı bu adı almıştır . Bu, maksimum güç noktası takibi veya kısaca MPPT olarak bilinir.
MPPT Şarj Cihazı Tam Olarak Nedir?
Güneş panellerinin ve bataryaların ideal çalışma voltajları farklıdır. Dahası, voltajları dalgalanır. MPPT şarj kontrol cihazı, güneş enerjisi sisteminin verimliliğini artıran bir DC-DC dönüştürücüdür . Bu, güneş paneli dizisi ile bataryalar arasındaki voltaj uyumunu iyileştirerek gerçekleştirilir.
Örneğin 12 voltluk bir akünün nominal voltajı, şarj durumuna bağlı olarak 10 voltun biraz üzerinde ve 13 voltun hemen altında değişir. Ayrıca, 12 voltluk bir aküyü şarj etmek için gereken voltaj, şarj aşamasına bağlı olarak 13.5 ile 14.5 volt arasında değişir.
Öte yandan, bir güneş panelinin ideal çıkış voltajı panelin sıcaklığına, günün saatine, bulutluluğa ve diğer dış parametrelere göre değişir. Örneğin, 250 watt'lık bir güneş panelinin mükemmel koşullar altında optimum çalışma voltajı 32 volt olabilir. Panel güneşte veya sıcak bir günde ısınırsa, optimum voltaj 26 volta kadar düşebilir.
Paneldeki bu voltaj düşüşlerini ve artan ihtiyaç duyulan akü şarj voltajını hesaba katmak için, nominal panel voltajı akü voltajından daha büyük olmalıdır. Bu voltaj farkı, bir MPPT şarj kontrol cihazının yokluğunda çok fazla elektrik israfına neden olur.
Ayrıca okuyun: PWM Şarj Kontrol Cihazı Nedir?
MPPT Nasıl Çalışır?
Şönt kontrol cihazı ve darbe genişlik modülasyonu (PWM) teknolojileriyle karşılaştırıldığında, maksimum güç noktası izleme (MPPT) daha verimli bir DC-DC dönüştürücü tekniğidir. O halde MPPT'nin nasıl çalıştığına bakalım.
MPPT özelliği olmayan bir şarj kontrol cihazı kullanmak , pili doğrudan güneş modülüne bağlamaya eşdeğerdir . Geleneksel bir şarj kontrol cihazı, pili pilin belirttiği voltajda şarj edebilir. Tam dolu bir pil, tanım gereği boş bir pilden daha yüksek voltaja sahiptir. Sonuç olarak, boş bir pilin çektiği güç genellikle dolu bir pilin çektiği güçten daha azdır.
Pillerimiz azalırken kullanmadığımız bir güç kaybı gözlemlediğimizde şu soru ortaya çıkıyor: Gücüm nereye gitti? MPPT, pil şarj durumunun voltajını kontrol ederek modülün tüm gücünü kullanır . Şarj kontrolörü, voltajı ve akımı optimum seviyelerde tutarak modüllerin en fazla enerjiyi üretmesini sağlar.
18.3 voltluk bir Vmp ve 11.48 amperlik bir Imp'ye sahip bir güneş paneli kullandığımızı varsayalım. (11.48A x 18.3V = ~210 watt) Genel olarak, boş bir 12V akü 12.2 volta sahip olabilir. Sonuç olarak, akü 11.48A x 12.2V = 140 Watt'ta şarj edilir. Bu, modülün mümkün olan en yüksek gücünden (210 watt) çok daha azdır.
Bir MPPT şarj kontrol cihazı, sistemin voltajını ve akımını modülün IV eğrisine mümkün olduğunca yakın bir değere yükseltir. Bu senaryoda, MPPT şarj kontrol cihazı, güneş panelinin maksimum gücünü kullanırken pili yaklaşık 18.3 V ve 11.48 A'de şarj eder. Son olarak, Maksimum Güç Noktası İzleme teknolojisinin güneş izleme ile hiçbir ilgisi yoktur. MPPT sadece bir pil şarj cihazı kontrol özelliğidir. Bundan sonra, çeşitli MPPT türlerini inceleyelim.
Ayrıca Okuyun: Hibrit İnverter Nasıl Çalışır?
Çeşitli MPPT Türleri Nelerdir?
Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT) teknolojileri, güneş radyasyonu ve hücre sıcaklığı tarafından belirlenen fotovoltaik (PV) dizi çıkış gücünü sürekli olarak en üst düzeye çıkarmak için PV sistemlerinde kullanılır. MPPT türleri genel olarak iki gruba ayrılır : Pertürbasyon ve Gözlem (P&O) yöntemi ve Artımlı İletkenlik (IncCond) yöntemi gibi geleneksel yöntemler ve bulanık mantık (FL) tabanlı MPPT yöntemi gibi gelişmiş yöntemler.
1. Geleneksel MPPT
Geleneksel MPPT yöntemleri çok uzun zaman önce önerilmiş olup bu nedenle oldukça popülerdir. Bunların temel avantajları basitlikleri ve uygulama kolaylıklarıdır. Bu algoritmalar yalnızca tekdüze aydınlatma altında tek bir MPP'yi takip edebilir.
Geleneksel yaklaşımlar basittir, ancak kısmi gölgelenme meydana geldiğinde yerel ve küresel tepe noktaları arasında ayrım yapamazlar, dolayısıyla verimlilikleri sınırlıdır.
a. Bozma ve Gözlem (P&O): Bozma ve Gözlem algoritması, algoritmanın arama alanını sınırlayarak karmaşıklığı azaltan ve hem tekdüze hem de değişken hava koşullarında performansı artıran geleneksel algoritmanın bir varyasyonudur.
b. İletkenlik Yöntemi (IncCond): Artımlı iletkenlik tekniği, PV dizisi güç eğrisinin eğiminin MPP'de sıfır olduğu varsayımına dayanır ve bu da, anlık iletkenliğin artımlı iletkenlikle karşılaştırılmasıyla MPP'nin izlenebileceği sonucuna varılmasını sağlar.
Ayrıca Okuyun: 5 Farklı Güneş Paneli Montaj Yapısı Türü
2. Gelişmiş MPPT
Bu yaklaşımlar genellikle yumuşak hesaplama, biyolojik ilhamlı (BI) veya yapay zeka (AI) olarak bilinir. Nispeten karmaşık olmalarına rağmen, izleme performansı açısından standart yöntemlerden daha iyi sonuçlar verirler.
Arttırılmış verimlilikleri nedeniyle, gelişmiş izleme teknolojileri sıklıkla kullanılır. Geleneksel ve gelişmiş yöntemlerin sınırlamaları olsa da, hibrit yöntemler bu sınırlamaların üstesinden gelmenin bir yolunu keşfeder.
a. Bulanık Mantık Tabanlı MPPT: Kontrolör, PV modülünün voltajını artırmak için geliştirilmiştir. PV paneli üzerindeki voltaj ve akım değiştikçe, önerilen teknik, çıkış buck-boost dönüştürücüsüne kontrol komutunu başlatmak için bulanık mantık tabanlı kontrol (FLC) kullanmaktadır.
Maksimum Güç Noktası İzleme (MPPT) kontrolörleri, temel bir PV sistemi iyileştirme konusu olarak popülerlik kazanıyor. Bu kontrolörler çeşitli algoritmalar kullanır ve verimlilikleri, performansları, modernlikleri, karmaşıklıkları ve izleme hızları değişir. MPPT kontrolörleri hızla iyileşmiştir ve genel olarak geleneksel veya gelişmiş teknikler olarak sınıflandırılabilirler. En iyi MPPT yaklaşımını seçmek hala devam eden bir çalışmadır. Bundan sonra, MPPT'nin avantajlarını öğrenelim.
Ayrıca bakınız: En Yaygın 3 Güneş Enerjisi Sistemi Türü
MPPT’nin Avantajları Nelerdir?
MPPT’nin avantajları şunlardır:
1. MPPT şarj cihazları aslında mevcut gücün neredeyse tamamını kullanır . Başka bir deyişle, bir modülden gelen tüm mevcut gücü alır ve voltajı ve akımı uygun pil voltajına ayarlar.
2. Birçok MPPT şarj kontrol cihazı, aküden çok daha yüksek voltajlara dayanabilir.
3. Çok sayıda modülü seri bağlayarak, akımı sabit tutarken voltajı artırabilirsiniz.
4. MPPT şarj cihazlarının maksimum DC giriş voltajına sahip olduğunu unutmayın . En gelişmiş ve dolayısıyla en pahalı çözüm MPPT şarj kontrol cihazıdır.
5. Bununla birlikte, kablolama, modüller ve raflar konusunda tasarruf sağlarsınız.
Ayrıca Okuyun: Güneş Enerjili Sokak Lambalarının 5 Önemli Avantajı
MPPT’nin Dezavantajları Nelerdir?
MPPT’nin dezavantajları ise şunlardır:
1. Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT) sisteminin en büyük dezavantajı yüksek maliyetidir . Bu tür bir sistem, MPPT kontrol cihazı daha karmaşık elektrik bileşenleri gerektirdiğinden, genellikle standart, takip özelliği olmayan bir şarj kontrol sistemiyle karşılaştırıldığında daha pahalıya mal olur.
2. MPPT kontrol cihazı güneş paneli ile aküler arasına konulmalıdır, sistem daha fazla kablolama gerektirecektir.
3. Bunu dikkate almanın bir diğer dezavantajı ise karmaşıklıktır . Bir MPPT kontrol cihazının kurulumu ve yapılandırılması, tipik bir şarj kontrol cihazına göre daha fazla teknik uzmanlık gerektirir ve bu da kurulum maliyetlerini artırabilir.
4. MPPT sisteminde sorun çıkması durumunda teşhisi zor olabilir.
5. Bir MPPT sistemi, bataryaların tamamen şarj olmasını engelleyebilir. Bunun nedeni, MPPT kontrol cihazının normalde bataryaların yalnızca %80-90'a kadar şarj olmasına izin vermesidir; bu da fotovoltaik dizinin tepe güç noktasına (PPP) yakın, ancak mutlaka bu noktada çalışmayacağı anlamına gelir.
MPPT Güneş Şarj Kontrol Cihazları Yatırıma Değer mi?
MPPT şarj kontrol cihazları, PWM kontrol cihazlarından daha pahalıdır. Küçük ve basit sistemlerde, kontrol cihazınızı güncellemenin ek maliyeti buna değmeyebilir. Bununla birlikte, daha büyük sistemlerde veya olumsuz hava koşullarının olduğu yerlerde, MPPT kontrol cihazı kullanılarak elde edilen daha yüksek güç ve verimlilik, kontrol cihazının ek maliyetini büyük olasılıkla fazlasıyla telafi edecektir.
Hiç kimse enerji israfından hoşlanmaz. MPPT şarj kontrol cihazları, değişen hava koşulları hakkında endişelenmenize veya güneş panellerinizin akü voltajınıza uygun şekilde boyutlandırılmasını sağlamanıza gerek kalmadan güneş panellerinizden en iyi şekilde yararlanmanızı sağlar.
