Panel yerleşimi bittiğinde tasarımın en kritik elektriksel adımı başlar: panellerin hangi gruplar halinde seri bağlanacağı ve bu grupların inverterin hangi girişine gideceği. Bu işe stringleme denir. Hatalı bir stringleme, inverterin soğuk bir kış sabahında aşırı gerilimle zarar görmesine, yaz öğlenlerinde MPPT aralığının altına düşülmesine ya da farklı yönlerdeki panellerin birbirinin üretimini aşağı çekmesine yol açabilir. Bu yazıda stringlemenin temel kavramlarını, sıcaklığın gerilime etkisini ve örnek bir hesabı adım adım anlatıyoruz.
Seri ve paralel bağlantı
Panelleri seri bağladığınızda gerilimler toplanır, akım bir panelin akımı kadar kalır. Seri bağlanmış panel grubuna string denir. Stringleri paralel bağladığınızda ise gerilim bir stringin gerilimi kadar kalır, akımlar toplanır.
- 20 panellik bir stringin gerilimi, yaklaşık olarak bir panel geriliminin 20 katıdır.
- Aynı MPPT girişine paralel bağlanan iki özdeş stringin akımı, bir string akımının iki katıdır.
Paralel bağlanan stringlerin gerilimleri birbirine yakın olmalıdır. Bu nedenle aynı MPPT'ye paralel bağlanacak stringlerde panel sayısı, panel modeli, yön ve eğim aynı olmalıdır.
Voc, Vmp ve sıcaklık
Panel veri föyünde standart test koşullarında (STC, 25 °C hücre sıcaklığı) iki önemli gerilim verilir:
- Voc (açık devre gerilimi): Panelden akım çekilmezken uçlarında görülen gerilim. Bir panelin görebileceği en yüksek gerilimdir.
- Vmp (maksimum güç noktası gerilimi): Panelin en yüksek gücü verdiği çalışma noktasındaki gerilim.
Silisyum panellerde gerilim sıcaklık düştükçe artar, sıcaklık yükseldikçe azalır. Veri föyünde bu etki Voc sıcaklık katsayısı olarak (%/°C) verilir ve negatif bir değerdir. Pratikte bunun iki sonucu vardır:
- Yılın en soğuk sabahında, güneş doğduğu anda hücreler hâlâ ortam sıcaklığındadır ve string Voc değeri en yüksek seviyesine çıkar. Bu değer inverterin maksimum DC giriş gerilimini aşmamalıdır.
- Yazın sıcak bir öğlende hücre sıcaklığı ortam sıcaklığının belirgin şekilde üstüne çıkar ve Vmp düşer. Bu değer MPPT gerilim aralığının alt sınırının altına inmemelidir.
İnverter tarafında kontrol edilecek sınırlar
- Maksimum DC giriş gerilimi: Aşılmaması gereken mutlak sınır. Soğuk havadaki string Voc bununla karşılaştırılır.
- MPPT gerilim aralığı: İnverterin maksimum güç noktasını izleyebildiği gerilim penceresi. String Vmp değeri yıl boyunca bu aralıkta kalmalıdır.
- MPPT başına maksimum giriş akımı: Paralel bağlanan stringlerin toplam akımı bu değeri aşmamalıdır; bazı inverterler ayrıca MPPT başına maksimum kısa devre akımı verir.
- MPPT sayısı ve MPPT başına string girişi: Kaç farklı yön veya string grubunun ayrı izlenebileceğini belirler.
- Başlangıç gerilimi: İnverterin çalışmaya başladığı en düşük gerilim.
Örnek hesap: seri panel sayısı
Aşağıdaki değerler yöntemi göstermek için seçilmiş örnek değerlerdir; gerçek projede kullandığınız panel ve inverterin veri föyündeki değerleri ve bölgenin sıcaklık verilerini kullanın.
| Parametre (örnek) | Değer |
|---|---|
| Panel Voc (STC) | 49,5 V |
| Panel Vmp (STC) | 41,5 V |
| Panel Imp / Isc | 13,2 A / 13,9 A |
| Voc sıcaklık katsayısı | −0,27 %/°C |
| En düşük ortam sıcaklığı | −10 °C |
| Yazın en yüksek hücre sıcaklığı (varsayım) | 70 °C |
| İnverter maks. DC giriş gerilimi | 1.000 V |
| MPPT gerilim aralığı | 200–850 V |
| MPPT başına maks. giriş akımı / kısa devre akımı | 32 A / 40 A |
1. Soğukta panel Voc
Sıcaklık farkı: −10 − 25 = −35 °C. Düzeltme çarpanı: 1 + (−0,0027 × −35) = 1 + 0,0945 = 1,0945. Soğuktaki panel Voc: 49,5 × 1,0945 ≈ 54,18 V.
2. En fazla seri panel sayısı
1.000 / 54,18 ≈ 18,46. Sonuç aşağı yuvarlanır: string başına en fazla 18 panel. Kontrol: 18 × 54,18 ≈ 975,2 V, 1.000 V sınırının altında. 19 panel olsaydı 19 × 54,18 ≈ 1.029,4 V ile sınır aşılırdı.
3. Sıcakta panel Vmp ve en az seri panel sayısı
Vmp için veri föyünde ayrı bir katsayı verilmemişse, bu örnekte yaklaşık olarak Voc katsayısı kullanılmıştır. Sıcaklık farkı: 70 − 25 = 45 °C. Çarpan: 1 − 0,0027 × 45 = 0,8785. Sıcaktaki Vmp: 41,5 × 0,8785 ≈ 36,46 V. 200 / 36,46 ≈ 5,49; sonuç yukarı yuvarlanır: string başına en az 6 panel (6 × 36,46 ≈ 218,7 V).
4. MPPT üst sınırı ve akım
Soğukta Vmp de yükselir: 41,5 × 1,0945 ≈ 45,42 V. 18 panellik stringte 18 × 45,42 ≈ 817,6 V, 850 V üst sınırının içinde kalır. Aynı MPPT'ye iki string paralel bağlanırsa çalışma akımı 2 × 13,2 = 26,4 A (32 A sınırının altında), kısa devre akımı 2 × 13,9 = 27,8 A (40 A sınırının altında) olur.
Bu örnekte string başına 6 ile 18 panel arası elektriksel olarak uygundur. Pratikte gerilimi MPPT aralığının orta-üst bölgesinde tutan, kablo kayıplarını azaltan ve çatı yerleşimine uyan bir sayı seçilir.
Farklı yönler neden farklı MPPT'lere gider?
Doğu ve batı yüzeyleri olan bir çatıda doğu panelleri sabah, batı panelleri öğleden sonra daha çok ışınım alır. Işınım farklı olduğunda iki grubun akımları ve maksimum güç noktaları farklılaşır. Bu iki grubu aynı MPPT'ye paralel bağlarsanız inverter tek bir çalışma noktası seçmek zorunda kalır ve her iki grup da kendi en iyi noktasında çalışamaz. Bu nedenle farklı yön veya eğimdeki yüzeyler mümkünse ayrı MPPT girişlerine bağlanır. Aynı string içinde farklı yönlerdeki panelleri karıştırmak ise daha büyük kayıp yaratır, çünkü seri bağlı panellerde akımı en az ışınım alan panel sınırlar.
Gölge ve string düzeni
Seri bağlı bir stringte kısmi gölge alan panel, bypass diyotları devreye girene kadar tüm stringin akımını düşürür. Gölge kaynağının yerini bildiğinizde stringleri buna göre düzenleyebilirsiniz:
- Baca veya parapet gölgesi alan panelleri mümkün olduğunca aynı stringte toplayın; böylece gölge yalnızca bir stringi etkiler.
- Gölgeli stringi ayrı bir MPPT'ye bağlayın ki gölgesiz stringlerin çalışma noktasını bozmasın.
- Gölgenin gün içindeki hareketini ay ve saat bazında kontrol edin; sabah gölgesi ile öğleden sonra gölgesi farklı panelleri etkiler.
- Yoğun ve dağınık gölgede panel bazlı güç elektroniği (optimizer, mikro inverter) seçeneklerini ayrıca değerlendirin.
Gölge analizinin tasarıma etkisini gölge analizi yazımızda ele aldık.
Sık yapılan hatalar
- Voc'u STC değeriyle kontrol etmek: 25 °C'deki Voc ile hesap yapıldığında kış sabahında sınır aşılabilir.
- Sadece üst sınıra bakmak: Kısa stringler yazın MPPT alt sınırının altına düşebilir, inverter geç devreye girip erken kapanabilir.
- Farklı uzunluktaki stringleri aynı MPPT'ye paralel bağlamak: Gerilimleri farklı stringler birbirinin üretimini düşürür.
- Farklı yöndeki panelleri aynı string veya MPPT'de karıştırmak.
- MPPT akım sınırını unutmak: Yüksek akımlı panellerde tek MPPT'ye bağlanabilecek string sayısı azalır.
- Keşifteki kablo güzergâhını hesaba katmamak: Stringlerin inverter konumuna mesafesi kablo metrajını ve kayıpları belirler; bunun için keşif formu rehberimize bakabilirsiniz.
- Artan panelleri yok saymak: Toplam panel sayısı string uzunluğuna tam bölünmüyorsa artan paneller için bir çözüm planlanmalıdır.
PVAGE ile stringleme
PVAGE'nin çatı tasarımı ve arazi (taşıyıcı sistem) tasarımı ekranlarında panel yerleşimini yaptıktan sonra inverter kataloğundan seçim yapabilirsiniz. Katalogda On-Grid, Off-Grid ve hibrit inverterler marka, faz, güç, MPPT sayısı ve Voc bilgileriyle yer alır.
Otomatik stringleme; seri panel sayısını, string adedini, kullanılan ve artan panel sayısını ve inverter ile MPPT bazında dağılımı gösterir. Farklı bir düzen istediğinizde manuel stringleme ile panelleri stringlere kendiniz atayabilirsiniz. Panel bazlı gölge kaybı ve ay/saat seçimli güneş simülasyonu, gölgeli panelleri string düzenini kurarken görmenize yardımcı olur. Finansal analiz tarafında da panel-inverter eşleştirmesi ve MPPT sınır kontrolü yapılır. Ayrıntılar için stringleme ve inverter seçimi sayfasına göz atabilirsiniz.