Dış cephe duvarlarına monte edilen güneş panelleri yükselen bir trend mi, çok küçük bir uygulama alanı mı?

25 Sep 2017

Dış Cephe Uygulama

Yazarlar: Folsom Labs'ın kurucularından Paul Grana ve Finans Yöneticisi Canute Haroldson

Binaların dış cephe duvarlarına güneş kolektörleri monte etmek, güneş enerjisi projecileri için nadiren ilk tercih olmaktaydı ve genellikle müşteri talepleri doğrultusunda uygulanmaktaydı. Bu alanda; New York’lu montaj firması Quixotic Systems, Urban Health Plan'ın Simpson Köşkü cephesinde 37 kW kapasiteli bir uygulama gerçekleştirdi. Hastanenin sınırlı çatı alanı, beklentilere uygun bir çatı uygulamasına uygun değildi, ancak dört kat yüksekliğinde, binanın güney tarafında geniş bir cephe bulunuyordu. Bu benzersiz panel dizisi kurulumu, dikey kurulumların mantıklı gelebileceğine de dikkat çekti. Çok uygun çatılar söz konusu olduğunda cephe kurulumlarını göz önüne almak, sıkça rastlanılan bir seçenek olmayabilir. Ama çatılar güneş enerjisi kurulumu için çok cazip değilse cepheler iyi bir alternatif olabilir. Bu nedenle Folsom Labs, duvarların güneş paneli montajı için çatılarla kıyasla verimini test etmeye karar verdi. İlk karşılaştırma, çatıya kurulacak bir sistemin çıktısı ile duvara kurulan bir sistemin çıktısı arasında oldu. Çatının karmaşık yapısı, paneller için çok az bir alan bırakıyordu. Buradaki alan, gölgelenme kayıpları ile birlikte sadece 11.8 kW’lık bir kurulum için yeterliydi. 

Oysa duvara monte edilmiş bir kolektör dizisinin tahmini 33.9 MWh’lık kurulumunun, yılda 12.1 MWh civarında bir performans göstereceği ortaya çıktı. Cephe panelleri montajının hastanenin enerji ihtiyaçlarını azaltmak konusunda doğru seçim olduğu ortaya konmuş oldu.

Sonuçların karşılaştırılması
Bunu incelemek için, New York, Alaska ve Florida'da eğimli çatıya monte bir güneş paneli sistemi ve cephe duvarına monte bir güneş panel sistemi tasarımı yapıldı. Bu tasarımların tümünde aynı bileşenler ve sistem kapasiteleri kullanıldı.
New York'taki iki yaklaşımı karşılaştırırken, bazı ilginç sonuçlar görüldü. Duvara monte edilen sistem, sonbahar ve kış döneminin büyük kısmında çatıya monte edilen tasarıma eşit veya daha iyi performans gösterdi. İlkbaharda, üretim duvara monte panel serisi için hafif bir düşüşle, kış aylarına göre daha düşük performans kaydedildi.

Neticede, New York'ta duvara monte edilen sistem, çatıya monte edilen eşdeğer sistemden yüzde 30 daha az güç üretti. Bu sonuç duvara monte edilen sistemlerin ideal olduğunu göstermemekle birlikte, tartışmasız olarak dışlanamayacağına işaret etmektedir. Tahmin edilebileceği gibi, bu fark coğrafyaya bağlı olarak çarpıcı biçimde değişebilmektedir. New York'ta cephe panellerinin çatı panellerine göre yüzde 30'luk bir üretim düşüklüğü, Florida'da yüzde 56'ya yükselirken Alaska'da sadece yüzde 9.8'dir. 

Florida ve Alaska'nın üretim grafikleri, Florida'da duvara monte edilmiş bir güneş panel sistemi için yaz aylarında en yüksek düşüşü gösteriyor ve en yüksek kuzey enleminden dolayı Alaska'da zirveye ulaşıyor. Güneş ışığının azalmasına rağmen, kış aylarındaki üretimdeki kazançlar arasında fark, sadece yüzde 9.8 oluyor.

 

Burada görülen üretim farklarının büyük bir kısmı, güneşin güneş paneli üzerindeki açısından kaynaklanır. Florida'da güneş gökyüzünde yüksek bir açıya geldiğinde, ortalama 47 ᵒC açıdayken, Alaska ve New York'ta daha düşük açılardadır (daha kuzey enlemlerinden dolayı). Aslında, ortalama güneş açısında Florida'ya karşı Alaska'ya çarpan güneş ışığı arasında 15 C° fark vardır.

Kar kayıplarının hesaplara eklenmesi
Kış aylarında panellerin karla kaplanmasından doğan kar kayıpları hesaplamalara dâhil edildiğinde fark daha da büyür. Duvara monte panel sistemleri kar tutma konusunda çatı panelleri karşısında kritik avantaja sahiptir. Çatıya monte edilmiş bir panel sistemi için kardan kaynaklanan aylık üretim kayıpları genellikle yüzde 40-100 arasında olabilmektedir. Çatı montajlı kolektör dizileri için kar kayıplarının tahmini ortalamaları:

 

Alaska

New York

Florida

Aralık

%30

%15

%0

Ocak

%50

%25

%0

Şubat

%100

%40

%0

Mart

%50

%25

%0

Nisan

%30

%15

%0

 

Kar kayıpları da göz önüne alındığında cephe panellerinin verimliliklerini en çok kışın kanıtladığı görülmektedir. New York ve Alaska, yılın dört ayında duvara monte edilmiş bir kolektör dizisi lehine ~ 1.000 kWh enerji elde ediyor. Geleneksel güneş enerjisi panel serileri kışın verimlilik açısından genellikle düşüş göstermektedir, ancak bu süre zarfında duvara monte edilmiş bir panel serisi en iyi performansı elde edecektir. Alaska’daki duvara monte panel serisi, kar göz önüne alındığında, genel olarak yıllık üretimde çatıya monte edilen sistemden bile daha iyi performans sergilemektedir.

Sonuçta, duvara monte edilen güneş panel sistemi, New York için çılgın bir fikir olarak görülmemelidir, ancak Alaska gibi bir yerde en uygun çözüm olabilir. Alaska'da hâlihazırda bu hususları göz önünde bulundurarak bu sistemleri tasarlayan bazı şirketler bulunmaktadır. Örneğin, Lime Solar, fotoğraftaki gibi, yüksek eğimde ve binaların yan duvarlarına monte edilmiş veya dik eğimli birkaç uygulama gerçekleştirmiştir. Bu analizler, bu örneklerdeki seçimin ne kadar isabetli olduğunu göstermektedir.

Uyarılar
Geleneksel güneş panel sistemleri için söz konusu olmayan, duvara monte sistemler için geçerli, çok fazla ek maliyetin olduğunu unutmamak gerekir. Kurulum ve işçilik maliyetleri büyük olasılıkla ilave iskele ve güvenlik teçhizatı içerecektir ve bu nedenle büyük olasılıkla daha pahalı olacaktır.

 

Proje ve uygulama kuruluşlarının buna uygun olarak altyapılarını oluşturmaları gerekecek, bu da muhtemelen fiyatları yükseltebilecektir. Panel raflar da fiyatı etkileyebilen bir unsurdur. Duvara monte edilmiş bir panel serisinin, benzersiz yapısal gerekliliklere ve montaj ekipmanlarına ihtiyacı bulunmaktadır. Bu maliyetler, bölgeden bölgeye büyük farklılık gösterecektir ve daha düşük elektrik maliyeti olan alanlarda kurulumlar için belirleyici bir faktör olacaktır.


Yapılan karşılaştırma hesaplamalarında her konum için “albedo”* değiştirilmemiştir. Albedo, güneş ışığının yerden, bir yüzeyden yansıyan ışınım yeğinliği, optik parlaklık ölçüsüdür. Bunun hesaba katılması, duvara monte güneş panel sistemleri lehine olacaktır. Albedo hesaplamalara dâhil edildiğinde, Alaska ve New York'taki duvara monte edilmiş panel serisinin çıktılarının daha da başarılı olması beklenmektedir.

*Albedo, boyutsuzdur ve sıfırdan (tüm ışınımı emen bir siyah cisme karşılık gelir) bir’e (tüm ışınımı yansıtan beyaz bir cisimce karşılık gelir) kadarlık bir skalada ölçülür.

 

https://www.solarpowerworldonline.com/2017/07/wall-mounted-solar-trend/