Güç ve Enerji
İnsanlar bazen aradaki farkı bilmeden “güç” ve “enerji” kelimelerini yanlışlıkla birbirlerinin yerine kullanırlar. Güç anlık bir orandır ve birim zaman başına enerji oranıdır. Buna karşın enerji belirli bir süre boyunca üretilen veya tüketilen güç miktarıdır. Güneş panelleri güneş ışığına maruz kaldığında güç üretir ve aküler bu gücü zaman içinde alır ve enerjiyi depolar.
Şöyle bir benzetme yapılabilir: elektrikli arabalarda aküler hızlı ivmelenme için yüksek güce ihtiyaç duyar ancak aynı zamanda uzun mesafeler gidebilmek için bol miktarda enerji kapasitesine de ihtiyaç duyarlar. Güç arabanın hızlı bir şekilde hızlanmasını sağlayan anlık kuvvettir bu nedenle düşük güçle araba yavaş hızlanır. Enerji ise kapasite ya da gücün kullanılabilir olduğu süredir bu nedenle düşük enerjiyle otomobil uzun mesafeler kat edemez.
Watt-Saat Nedir?
Enerji için yaygın olarak tanımlanan birim watt-saattir (Wh) ve bu bir oran değildir. Saat başına watt değil; watt-saattir.
Watt-saat (Wh) = watt x saat
Bir örnek verelim: Bir ampül bir saniye boyunca parlamak için biraz enerji kullanır ancak bir saat boyunca parlamak için daha fazla enerji kullanır ancak bu ampül her zaman aynı miktarda güç kullanır. Bir ampul ne kadar enerji tüketir? Bu ampulün güç ölçümüne ve açık kaldığı süreye bağlıdır. Eğer 15 watt'lık bir ampül 10 saat boyunca kullanılırsa 150 watt-saat enerji harcar.
Watt, Voltaj, Amper?
Bir başka kafa karışıklığı kaynağı da volt, amper ve watt arasındaki ilişkidir. Bir watt (W) aynı zamanda voltaj (V) çarpı akıma (I) eşittir. Yani bir voltluk gerilim ile bir amperlik akım akışı bir wattlık güce eşittir. Tüm bu birimler birbiriyle ilişkilidir.
Güç (Power) = Volt x Amper
1 Watt = 1 Volt x 1 Amper
Voltaj ve Volt
Voltaj elektrik potansiyeli miktarıdır ve volt (V) cinsinden ölçülür. Voltaj her zaman bir devrenin iki parçası arasındaki elektrik potansiyeli farkını ölçer. Genellikle basınç ile karşılaştırılır. Örneğin iki su kovası düşünün: biri su dolu diğeri boş. Eğer bir boru bu iki kovayı dibe yakın bir yerden birbirine bağlarsa su basıncı nedeniyle su dolu kovadan boş kovaya doğru akacaktır. Aynı şey bir güneş modülü ile bir aküyü birbirine bağladığınızda da gerçekleşecektir. Güneş paneli daha yüksek bir gerilime ya da “basınca” sahip olduğu sürece enerjiyi aküye doğru itecektir.
Bir güneş enerjisi sisteminde tüm bileşenler belirli bir voltaj aralığında çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bazı bileşenler tasarlandıkları voltaj eşiğinden daha yüksek bir voltaja maruz kalırlarsa hasar görebilirler. Bir devreyi bağlamadan önce ekipmanınızın voltaj gereksinimlerini iyi anladığınızdan emin olun. Örneğin şarj kontrol cihazları maksimum giriş voltajı ile tasarlanmıştır. Çok fazla modülün seri olarak bağlanması devreyi aşırı yükleyebilir ve elektronik aksamın kısa devre yapmasına neden olabilir.
Akım ve Amper
Amperaj olarak da bilinen akım elektrik akışının ölçüsüdür ve amper (A) cinsinden ölçülür. Geleneksel sembolü I'dır. Bunu belirli bir zaman diliminde bir iletken boyunca hareket eden elektronların sayısı olarak düşünebilirsiniz. Bir amper kelimenin tam anlamıyla saniyede 6 milyar milyar (6.2415 × 1018) elektronun ölçümüdür! Su kovası benzetmesinde birim zamanda akan su miktarı gibidir.
Eğer bir devrede voltaj yoksa akım da yoktur. Ya da başka bir deyişle elektrik potansiyelinde bir fark yoksa elektrik akışı da olmayacaktır. Su kovası benzetmesinde birim zamanda akan su miktarı gibidir. Her iki kova da aynı seviyede suya sahip olduğunda potansiyel enerji kalmaz ve su hiçbir yere akmaz. Kovalardan birini doldurup diğerini boş bırakırsanız ve sonra iki tank arasına bir vana koyarsanız ne olur? Vana kapatıldığında su akışı olmazdı. Vanayı açtığınızda su akma potansiyeline sahiptir ancak akmadığı için akım da olmaz. Bu örnek bize akım olmadan da gerilim olabileceğini göstermektedir.
Bu örnekler birlikte ele alındığında ölü bir akü ile tam şarjlı bir akü arasındaki farkı göstermektedir. Fişi takılı olmayan tam şarjlı bir akünün voltajı ya da elektrik potansiyelinde bir fark vardır. Fişi takılı olmadığı için akım akışı yoktur dolayısıyla enerji tüketmez.
Direnç (Resistance)
Elektriksel Direnç bir iletkenin elektronların geçişine ne kadar karşı koyduğunun bir ölçüsüdür. Elektrik akışının zorluğunu temsil eder ve Ohm (Ω) cinsinden ölçülür. Bir iletkenin direnci üzerindeki gerilimin içinden geçen akıma oranı olarak tanımlanır.
Akım akışına direnç gösterdiğinden önemli direnç olduğunda yüksek akım tepe noktaları sırasında bir voltaj düşüşü görmek yaygındır. Direnci tel boyutu ve tel uzunluğu ile ilişkili olarak anlamak önemlidir. Bir tel ne kadar uzunsa direnç o kadar yüksek olur. Ayrıca bir tel ne kadar inceyse direnç de o kadar yüksek olur. Yüksek direnç ısıya dönüşür ve elektrik tesisatınızdaki ısı yangına neden olabilir. Direnç ayrıca hasarlı bir telden veya kötü sabitlenmiş bir bağlantıdan da oluşabilir. Alışılmadık derecede sıcak bir kablo veya uzatma kablosu fark ederseniz en kısa sürede değiştirin.
Ohm Kuralı
Artık voltaj, akım ve direnci daha iyi anladığınıza göre hepsini birbirine bağlayalım. Güneş enerjisi sistemlerinde genellikle voltajın çok fazla düşmesini önlemek için devremizdeki dirence dikkat etmek isteriz. Ohm Kanunu bir devre üzerindeki iki nokta arasındaki elektrik potansiyeli farkının (V) devredeki bu iki nokta arasındaki toplam akım (I) ve toplam direncin (R) çarpımı olduğunu belirtir.
V = I x R
Ohm’un Formül Çarkı
Aşağıdaki grafikte güç, gerilim, akım ve direncin birbiriyle nasıl ilişkili olduğu gösterilmektedir. Bu grafikte voltaj E ile gösterilmiştir çünkü voltajın bilimsel referansı elektromotor kuvvetidir. Eğer iki değişken biliyorsanız bu grafik üçüncü değişkeni bulmanıza yardımcı olur. Örneğin 120 V'da 1500W maksimum çıkışa sahip bir inverteriniz varsa bir devredeki maksimum akımı bilmek istediğinizi varsayalım. Akımı bulmak için tekerleğin sol üst tarafındaki “I” 'yı arar ve “P” gücü ve “E” voltajı ile aşağıdaki denklemi bulursunuz.
I = P / E = 1500W/120V = 12.5A
