PVsyst İsviçre merkezli bir yazılım firması tarafından güneş enerjisi endüstrisi için geliştirilmiş solar tasarım yazılımıdır. PVsyst ile her türlü güneş enerjisi sistemi oluşturulabilir, simüle ve analiz edilebilir.
PVsyst yazılımı iki sebepten ötürü ün kazanmıştır:
1. Kullanıcıların güneş enerjisi sistemleri bileşenleri hakkında belirli verileri girmelerine imkân sağlar. Örneğin PV modülleri ve inverterler ile ilgili veriler gibi.
2. Bir enerji sisteminin performansını güneş panellerinin yönü, kurulum sahasının koşulları, kurulum sahasının iklimi, elektrik yükü ve tüketim modelleri gibi çeşitli koşullar altında simüle edebilir. Bunun yanında farklı panel teknolojilerinin modellenmesi, gölgeleme ve kurulum sahasına özgü diğer faktörlerin dahil edilmesini sağlamak gibi farklı özelleştirme seçeneği sunar. Bu farklı özelleştirme seçeneklerinin simüle edilebilmesi sayesinde sistem performansının optimize edilmesi için fırsat sunar.
Bu okumamızda, PVsyst yazılımı hakkında temel bilgiler verdikten sonra pratikte ne işe yaradığını daha iyi anlamanıza yardımcı olmak için örnek bir uygulamaya başvuracağız. Buyurun başlayalım.
PVsyst Nasıl Çalışır?
PVsyst solar sistemlerin incelenmesi, boyutlandırılması ve veri analizi için eksiksiz ve hassas bir araç seti sunar:
Ön Tasarım
Projenin ön boyutlandırma adımıdır. Bu adımda sistemin verimliliği aylık veriler ile çok hızlı bir şekilde değerlendirilebilir.
On Grid (şebekeye bağlı) sistemlerde bu adım ev tipi veya ticari binalar için mevcut müsait alan, kullanılacak PV teknolojisi, ihtiyaç duyulan güç veya ihtiyaç duyulan yatırım hakkında bilgi gerektiren daha çok mimar odaklı bir adım olacaktır.
Off Grid (şebekeden bağımsız) sistemlerde bu adım tüketim profili ve kullanıcının hedeflediği ihtiyaç doğrultusunda gerekli PV gücünü ve enerji depolama kapasitesini boyutlandırmaya izin veren adım olacaktır.
Pompa sistemleri için bu adım su ihtiyacı, suyun pompalanma derinliği ve bazı teknik seçenekler sağlandığında gerekli olan pompa gücünü ve PV panel dizisi boyutunu değerlendirecek olan adımdır.
Proje Tasarım ve Simülasyonu
Kullanıcı saatlik olarak kapsamlı farklı sistem simülasyonları gerçekleştirebilir ve bunları karşılaştırabilir. Bu adımda kullanıcının PV panel dizisinin düzlem yönelimi (eğim açısı, yönü vs.) ile diğer sistem bileşenlerini seçmesi gerekir. İnverter, batarya ve pompa gibi seçilen bileşenlere göre PVsyst sistemin tasarlanmasında kullanıcıya yardımcı olur.
Bu adımda kullanıcı daha ayrıntılı parametreler belirleyerek, sistemin termal davranışı, kablolama, modül kalitesi, ışın geliş açısı kayıpları, ufuk veya yakın gölgeleme gibi ince etkileri analiz edebilir.
Simülasyon sonuçları aylık, günlük veya saatlik değerler olarak görüntülenebilen ve hatta diğer yazılımlara aktarılabilen birçok simülasyon değişkeni içerir. Her gerçekleştirilen simülasyondan sonra elde edilen sonuç raporunda yer alan Kayıp Diyagramı ile (Loss Diagram) tasarlanan sistemin zayıf yönleri belirlenir. Tasarlanan sistemin bileşenleri için planlanan maliyetler girilerek dilenir ise projenin ekonomik değerlendirmesi de yapılır.
Veritabanları
Meteo Veritabanları
PVsyst'in sağladığı veri havuzları ve entegrasyonlar sayesinde coğrafi alanların oluşturulması ve yönetimi, sentetik saatlik meteorolojik verilerin oluşturulması, saatlik meteorolojik verilerin görselleştirilmesi, meteorolojik verilerin karşılaştırılması veya önceden tanımlanmış çeşitli kaynaklardan sağlanan özel dosyaların içe aktarılması gibi birçok fonksiyon sunar.
Bileşen Veritabanları
PV modülleri, inverterler, regülatörler, jeneratörler, pompalar gibi birçok bileşenin üreticiler tarafından sağlanmış verileri sistem tasarımlarında kullanılmak üzere PVsyst'de mevcuttur. Ayrıca PVsyst veri tabanında yer almayan bileşenler için "generic" olarak teknik özelliklerini manuel olarak girerek tanımlama seçeneği de sunar.
PVsyst ile Proje Tasarımı – Örnek Uygulama
PVsyst yazılım paketinin solar sistemleri tasarlarken pratikte nasıl kullanıldığını anlamanıza yardımcı olmak adına somut bir uygulama örneği paylaşacağız. Uygulamamız ev tipi enerji depolama sistemi ve bileşen olarak seçtiğimiz ürün ise Uhome 8kW/10.24kWh enerji depolama sistemi olsun. Uygulama alanımız Ankara'nın Alacaatlı semtinde yer alan basamak şeklinde çatı alanına sahip, iki katlı ve aşağıda PVsyst'de 3D olarak basitçe oluşturduğumuz müstakil bir binamız olsun. Binamızın güneye bakan cephesinde ise 2 adet uzun ağacımız mevcut:
Ön Tasarım
Kullanıcımız çatı alanında maksimum 40 metrekarelik bir alan ayırmak istiyor panel kurulumu için. Biz de gün boyunca güneş ışınlarından maksimum şekilde faydalanmak adına panellerimizin yönünü güney olarak belirliyoruz ve bunun yanında kullanıcımızın sahip olduğu görsellik kaygılarından dolayı PV paneller için eğim açımızı da 20˚olarak tanımlıyoruz. Bu noktada ön tasarımın ilk adımı olan düzlem yönelimi ile ilgili bilgileri PVsyst'e girmiş olduk.
Proje Tasarım ve Simülasyonu
Kullanıcımız PV panel kurulumu için bize 40 metrekarelik bir kısıt koymuştu. İkinci adım olarak düşünebileceğiniz sistem bileşenlerinin tasarlanması adımında alan kısıtı olan 40 metrekareyi PVsyst'e girdi olarak sağlıyoruz. Alan kısıtımız olmasa idi hangi güç değerine sahip bir sistem istiyor isek güç değerini girerek de devam edebilirdik. PV modül olarak üreticisinin JA solar olduğu 450 wp 35V solar paneli tercih ediyoruz ancak birçok farklı panel çeşidini bu noktada tercih edebiliriz. Panel tercihimizi de yaptıktan sonra sıra Uhome sistemimizi PVsyst'e tanıtmaya geldi. Uhome 8kW/10.24kWh enerji depolama sistemi birbirine entegre 1 adet 8kw inverter ile 2 adet 51.2 V / 5.12 kWh'lik bataryadan oluşmakta. Öncelikle 2 adet 80-500V çalışma voltaj aralığına sahip mppt kullanan inverterimizi tanımlıyoruz. PVsyst otomatik olarak 9 adet panelden oluşan 2 PV modül dizisini toplam 18 adet olarak şekilde bize önermiş oluyor. Devam etmeden önce buraya kadar neler yaptık PVsyst ekranları ile özetleyelim:
Sırada 10.24 kwh'lik batarya sistemimizi tanımlamak var. PVsyst bileşen veri tabanından 51.2V 100 Ah özelliğinde Uhome batarya modülünün eşleniğini seçiyoruz ve kapasitemiz 10.24 kwh olduğu için 2 modülü paralel olarak tanımlıyoruz. Daha sonra kullanıcının günlük ortalama enerji tüketim bilgisine ihtiyacımız var. Çalıştıracağımız simülasyonların daha gerçekçi olması adına tüketim değerlerini saatlik olarak hesaplayıp PVsyst'in öz tüketim tablosuna giriyoruz. Bu örneğimizde kullanıcının günlük 18.3 kwh'lık enerjiye ihtiyacı var.
PV modülümüzü ölçeklendirip Uhome enerji depolama sistemimizi günlük ortalama tüketim değerlerimiz ile birlikte tanımladıktan sonra PV dizilerimizi 3D olarak görselleştirebiliriz. 18 adet güneş panelinden oluşan dizilerimizi aşağıdaki gibi daha alçakta olan çatımıza ilk başta planladığımız gibi güney yönüne bakacak şekilde 20˚ eğim ile yerleştiriyoruz. Artık ilk simülasyonumuzu çalıştırabiliriz.
Simülasyonu çalıştırdıktan sonra tasarladığımız sistemin toplam verimlilik kayıplarını, toplam efektif kullanılabilir üretilen enerji miktarını ve üretilen bu enerjinin ne kadarının kullanıcı tarafından tüketilebileceğini, ne kadarının şebekeye geri verilebileceğini ve ortalama olarak ne kadarının depolanabileceğini simülasyon raporunda yer alan kayıp diyagramını (loss diagram) inceleyerek yıllık ortalama olarak görebiliriz:
Toplam kullanılabilir enerji miktarımız = 12,204 kWh. Bunun 4,834 kWh'lik kısmı direkt kullanıcı tarafından tüketilirken 7,360 kWh'lik kısmı şebekeye geri beslenebilir. Bunun yanında tüketicinin ihtiyaç duyduğu enerji miktarından dolayı bataryamızda depoladığımız enerjinin yeterli olmadığı durumlarda yaklaşık 1,840 kWh'lik enerji ise şebekeden çekilecektir.
İlk simülasyonumuzun üretim ve tüketim sonuçlarını inceledikten sonra kayıp diyagramında gözümüze çarpan en büyük kayıp %5 ile yakın gölgelemeden kaynaklı güneş ışınımı kaybı oluyor. Bunun temel sebebi binamızın yakınında yer alan ağaçların PV dizisi üzerinde gün içerisinde yarattığı gölgelemedir. Bu yüzden kullanıcımıza PV dizisini daha yüksekte bulunan çatıya yerleştirilmesi ile ilgili öneride bulunmak istiyoruz. Pvsyst'in 3D yakın gölgeleme fonksiyonunu kullanarak PV dizimizi daha yüksekteki çatıya konumlandırıp yeni tasarımımız için simülasyonu çalıştırıyoruz:
Yeni simülasyon raporumuzun kayıp diyagramına göz attığımızda yakın gölgeleme kaynaklı kaybımızın %0.2'e düştüğünü görüyoruz. Bu sayede toplam üretilen efektif enerjimiz 12,204 kWh'den 12,831 kWh'ye yaklaşık 627 kWh artmış oldu.
Sonuç Olarak
Temel olarak PVsyst yazılım paketinin fonksiyonelliğini zihninizde canlanması için pratik bir örnek ile anlatmaya çalıştık. Daha birçok detaylı simülasyon parametre ve aracına sahip olan PVsyst coğrafik koşulları dikkate alarak verimli solar sistemler tasarlamak ve kullanıcılarına en doğru tercihi yapmalarını sağlamak isteyenler için simülasyon hassasiyeti çok yüksek bir araçtır.