Birleşik Krallık’ta 140 kW’lık Rüzgâr-Güneş Hibrit Sistem Çözümüne İlişkin Vaka Çalışması

Müşteri Arka Planı ve Gereksinimleri:

Müşteri Birleşik Krallık’tan ve bir mobilya şirketinin sahibi. Fabrikasının elektrik tüketimi son derece yüksektir; günde 300 kWh tüketmektedir. Şu anda müşteri, 40 kW’lık şebekeye bağlı bir güneş paneli sistemine sahiptir; ancak bu sistemin müşterinin elektrik ihtiyacını karşılayamayacağı açıkça görülmektedir. Müşterinin mevcut planı, rüzgâr türbinleri, güneş panelleri ve enerji depolama aküleri kurarak bir rüzgâr-güneş hibrit sistemi oluşturmak ve böylece çoğunlukla kendi kendine üretim ve kendi kendine tüketim sağlamaktır. Hatta uzun süreli yağmurlu dönemlerde bile gece ucuz şebeke elektriğini kullanabilmekte ve gündüz aküyü boşaltabilmektedir.

Analiz

Öncelikle, müşterinin 15 metre yükseklikteki rüzgâr hızını kontrol ettik. Müşterinin ortalama rüzgâr hızı 6,5 m/s'tir ve bu değer rüzgâr türbinleri için son derece uygundur. Bu, tam güçte sıkça çalışabileceğimiz anlamına gelir. Dolayısıyla, rüzgâr-güneş hibrit bir sistem kullanmanızı öneriyoruz. 20 kW DK rüzgâr türbini günlük olarak 150 kWh'tan fazla enerji üretmesi bekleniyor. Korumalı bir şekilde tahmin edildiğinde, müşterinin mevcut 40 kW'lık enerji üretim sistemi yılda 35.000 kWh elektrik üretmektedir. Dolayısıyla günlük elektrik üretimi yaklaşık 95 kWh'dir. Neden bu kadar düşük? Bunun nedeni Birleşik Krallık’ta yılda yaklaşık 150 gün yağmur yağması ve bunun sonucunda günlük elektrik üretiminin yetersiz kalmasıdır. Bu nedenle konuyu kategorik olarak ele almamız gerekmektedir. Mevcut 20 kW’lık rüzgâr türbini ve yeterli güneş ışığı olduğunda, gündüzün 8 saatlik çalışma süresi boyunca rüzgâr türbini ile 40 kW’lık güneş panellerinin toplamda 170 kWh enerji sağlaması beklenmektedir. Kalan 130 kWh’lik enerji açığı pillerden veya şebekeden karşılanabilir. Yağmurlu hava durumunda 40 kW’lık güneş panelleri temelde hiçbir enerji sağlayamaz. Rüzgâr türbini ise 8 saat içinde 40 kWh enerji sağlayabilir; bu durumda 260 kWh’lik enerji açığı hâlâ pillerden veya şebekeden karşılanmak zorundadır. Hem yağmurlu hem de rüzgârsız özel bir durum söz konusu olduğunda, toplam 300 kWh’lik enerji tamamen pillerden veya şebekeden sağlanacaktır.

Yüksek basınçlı pilin deşarj derinliği %95 olduğu göz önüne alındığında, pil kapasitesi en az 315 kWh olmalıdır. Müşteri zaten 2 adet 240 kWh’lik lityum pil satın almayı planlamıştır; bu nedenle bu pil kapasitesi yeterlidir. Daha sonra güneş ışığı olduğunda 480 kWh’lik pili tamamen şarj etme şeklini hesaplamamız gerekir ve şebeke üzerinden elektrik satın alma olasılığını mümkün olduğunca azaltmalıyız. Rüzgâr türbini tarafından 24 saat içinde üretilen enerji yaklaşık 150 kWh’tır. Dolayısıyla hâlâ 330 kWh’lik bir boşluk vardır. 8 saat içinde tüketilen 300 kWh’lik enerji bu boşluğa eklendiğinde, en az 120 kW’lık güneş panellerine ihtiyaç duyulur; bu nedenle ek olarak 80 kW’lık güneş panelleri de gerekmektedir.

Müşterinin ortalama günlük elektrik tüketimi 8 saattir ve 300 kWh’tır. Endüktif yükler gibi faktörler dikkate alındığında, invertörün gücü 60 kW’tan büyük olmalıdır.

Çözüm

Yukarıdaki analizden sonra başlangıçta önerdiğimiz çözüm, 140 kW’lık bir sistem kullanmaktır. rüzgar-güneş hibrit sistemi 20 kW'lık DK rüzgâr türbini, 120 kW'lık güneş panelleri, iki adet 240 kWh'lik akü ve Solis'in S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H invertörü ile birlikte gelir. Bu inverter, 10 adet MPPT giriş bağlantı noktasına sahiptir ve tek bir giriş bağlantısı 20 kW'lık bir DC girişiyle başa çıkabilir. Dolayısıyla rüzgâr türbinimizin kontrol cihazı da bu invertöre doğrudan bağlanabilir.

Müşteri, 140 kW'lık rüzgâr-güneş hibrit sistemi için bu çözümü büyük ölçüde onaylamıştır. Ancak yerel düzenlemeler ve kurulum yerinin sınırlılıkları nedeniyle müşteri, alternatif olarak yalnızca fotovoltaik sistem çözümüne de ihtiyaç duyduğunu bildirmiştir.

Bir sonraki aşamada yalnızca güneş paneli sistemine yönelik hesaplamaları gerçekleştirebiliriz.