Gölgelenme ve ufuk: üretim kaybını değerlendirmek

Çatıya düşen gölge üç kaynaktan gelir: uzaktaki tepe ve dağların oluşturduğu arazi ufku, komşu binalar ve ağaçlar, çatının kendi üzerindeki baca, anten, asansör kulesi ya da parapet gibi engeller. PVGIS bunlardan yalnızca ilkini hesaplar. Bu nedenle sitedeki il bazlı üretim değerleri, gölgesiz bir çatıyı temsil eder; gölgeli bir çatıda beklentiyi aşağı çekmek sizin elinizdedir.

PVGIS ufku nasıl hesaplar?

PVGIS kullanım kılavuzuna göre ışınım ve PV üretim hesabı, yakındaki tepe ya da dağların gölgesini tahmin etmek için yerel ufuk bilgisini kullanabilir. Kullanıcının üç seçeneği vardır:

1. Ufuk bilgisini kullanmamak: “Calculated horizon” ve “upload horizon file” seçeneklerinin ikisi de kapatılır.
2. PVGIS’in yerleşik ufkunu kullanmak: “Calculated horizon” seçilir; kılavuza göre varsayılan seçenek budur.
3. Kendi ufuk dosyanızı yüklemek: Ölçtüğünüz ufuk yüksekliklerini dosya olarak verirsiniz.

Saatlik ışınım zaman serisi dışındaki araçların çoğu, sonuçla birlikte ufku kutupsal bir grafik olarak gösterir. Kılavuz bu grafiği aynı noktadan çekilmiş balıkgözü bir fotoğrafla karşılaştırır; iki görüntünün benzerliği, ufuk hesabının neyi temsil ettiğini iyi anlatır. Sitedeki il değerleri ufuk ayarı değiştirilmeden sorgulandı; hesap il merkezi koordinatı için yapıldığından, çatınızın bulunduğu vadi ya da yamaçtaki yerel ufuk farklı olabilir. Verinin genel yapısı PVGIS ve GEPA verileri rehberinde.

Komşu binaları hesaba katmak: kendi ufuk dosyanız

Yerleşik ufuk, bina ölçeğindeki engelleri bilmez. Bu engelleri yaklaşık olarak modele eklemenin yolu, kendi ufuk dosyanızı hazırlamaktır. Kılavuzdaki kurallar şunlardır:

• Dosya .txt ya da .csv uzantılı, her satırında tek sayı bulunan basit bir metindir.
• Her sayı, belirli bir yöndeki ufuk yüksekliğidir ve derece cinsindendir.
• Değerler kuzeyden başlar, saat yönünde doğu, güney ve batı üzerinden yeniden kuzeye döner.
• Yönler eşit açı aralıklarıyla varsayılır. 36 değer girerseniz her biri 10°’lik bir adımı temsil eder; kılavuzdaki örnek dosyada 18 değer, yani 18°’lik adımlar vardır.

Bir engelin ufuk açısını basit trigonometriyle bulabilirsiniz: açı, engelin çatınızdan yüksekliği ile yatay mesafesinin oranının arktanjantıdır. Örneğin çatınızdan 10 m daha yüksek bir bina 20 m uzaktaysa, o yöndeki ufuk açısı yaklaşık 27° olur. Güney yönünde böyle bir engel, özellikle güneşin alçak olduğu kış aylarında direkt ışınımı keser.

Bu yöntemin bir sınırı vardır: ufuk tek bir nokta için tanımlanır. Çatının bir köşesini gölgeleyip diğerini gölgelemeyen yakın engeller, tek bir ufuk eğrisiyle tam olarak temsil edilemez. Büyük çatılarda farklı noktalar için ayrı değerlendirme yapmak daha doğru sonuç verir.

Gölge seri dizide neden büyür?

Paneller seri bağlandığında dizideki bütün panellerden aynı akım geçer. Bir panel gölgede kalınca akımı düşer ve dizinin tamamı bu düşük akımla sınırlanabilir. Modüllerdeki baypas diyotları, gölgelenen hücre grubunun devre dışı kalmasını sağlayarak kaybın dizinin geri kalanına yayılmasını sınırlar. Fraunhofer ISE raporu da arızalı baypas diyotunu modül arızası nedenleri arasında sayar ve değiştirilebilir baypas diyotunu modül ömrünü uzatan önlemlerden biri olarak listeler.

Gölgeli çatılarda seçenekler şöyle özetlenebilir:

Durum	Değerlendirilebilecek çözüm
Gölge çatının belirli bir bölümünde	Gölgeli paneller ayrı bir diziye ve ayrı MPPT girişine bağlanır (dizi inverter)
Gölge gün içinde farklı panellere geziniyor	Panel düzeyinde MPPT yapan güç optimizeri
Çok yönlü, parçalı ve gölgeli çatı	Her panelde ayrı dönüşüm yapan mikro inverter
Gölge bütün gün sürüyor	O alanı panel yerleşiminin dışında bırakmak değerlendirilir

Kış aylarında gölge uzar

Güneş kışın gökyüzünde daha alçaktan geçer; aynı engel yazın hiç gölge yapmazken kışın panellerin üzerine uzanabilir. Üretimin zaten düştüğü kış aylarında bu kayıp oransal olarak daha ağır hissedilir. PVGIS’e göre il merkezlerinde aralık üretiminin temmuz üretimine oranı %9–%65 arasındadır. Aylık mahsuplaşmanın geçerli olduğu konutlarda kış açığı yaz fazlasıyla kapanmadığı için, kış gölgesi faturaya doğrudan yansır; ayrıntılar kış aylarında üretim rehberinde.

Gölge kaybı hangi varsayıma girmez?

PVGIS’in varsayılan %14 sistem kaybı; kablo ve inverter kayıplarını, modüllerdeki kir ve yer yer karı, ömür boyunca panel gücündeki düşüşü kapsar. Yakın gölge bu kalemlerin arasında yoktur. Fraunhofer ISE’nin enerji geri ödeme süresi hesaplarında kullandığı varsayımlar ise başlangıçta %80 performans oranı, yıllık ortalama %0,7 bozulma ve 25 yıllık ömür boyunca ortalama %73,6 performans oranıdır. Gölge, bu oranları doğrudan aşağı çeker. Kavramın tanımı için performans oranı maddesine bakabilirsiniz.

Gölgeyi üretim tahminine yansıtmak

Gölgeli bir çatıda üretimi tahmin etmenin iki pratik yolu vardır. Birincisi, ölçtüğünüz engelleri ufuk dosyasına dönüştürüp PVGIS’te çatınızın koordinatı için yeni bir sorgu yapmaktır; bu durumda PVGIS, girdiğiniz ufkun gölge etkisini ışınım ve üretim hesabına katar. İkincisi, gölgenin yalnızca çatının belirli bir bölümünü etkilediği durumlarda sistemi gölgeli ve gölgesiz parçalara ayırıp her birini ayrı değerlendirmektir.

Her iki yolda da çıkan sonucu sitedeki gölgesiz değerle karşılaştırmak, gölgenin maliyetini görünür kılar. Çatınız için gölgesiz üretimi yıllık üretim hesaplayıcısıyla bulup gölgeli senaryoyla yan yana koyabilirsiniz. Aradaki fark, özellikle kış aylarında belirginleşiyorsa panelleri çatının gölgesiz bölümünde toplamak ya da sistemi küçültmek ekonomik açıdan daha anlamlı olabilir. Yön ve eğim kaynaklı kayıp ise ayrı bir kalemdir; çatı yönü ve eğimi rehberindeki oranlarla birlikte hesaba katılmalıdır.

Saha keşfinde bakılacaklar

1. Çatının güney, güneydoğu ve güneybatı yönlerindeki bina, ağaç ve direkleri, yükseklik ve mesafeleriyle not edin.
2. Baca, havalandırma, asansör kulesi ve parapetlerin gölge düşürebileceği alanları çatı planında işaretleyin.
3. Ağaçların ileride büyüyebileceğini, yaprak dökmeyen türlerin kışın da gölge yaptığını ve komşu boş arsalara ileride bina yapılabileceğini unutmayın.
4. Mümkünse sabah, öğle ve öğleden sonra, tercihen kış aylarında çatının fotoğrafını çekin.
5. Teklif veren firmadan gölge analizinin yapılıp yapılmadığını ve üretim tahminine nasıl yansıtıldığını yazılı olarak isteyin; bu kalem teklif karşılaştırma rehberinde de yer alıyor.