Fotovoltaik Arızalar
Fotovoltaik jeneratörlerin çalışma arızalarından kaynaklanan insanlara ve çevreye yönelik tehlikeleri önlemek için, jeneratör arızaları ve kabul edilemez arıza akımları güvenilir bir şekilde tanımlanmalı ve sinyalize edilmelidir.
Evirici ve fotovoltaik tesis tasarımı, güç kesintisi algılamasına ve otomatik kapanmaya izin vermelidir. Fotovoltaik sistemler yalnızca güçlü şebekelere bağlanmalıdır. Modern invertörler genellikle ilgili koruma ekipmanını içerir, böylece yukarıda tanımlanan gereksinimler genellikle karşılanır.
Binalarda güneş modüllerinin ve bina kabuğunun yanmasına neden olan yangınlar, güneş pillerinin içerdiği bazı bileşenlerin buharlaşmasına neden olabilir.
Örneğin, kadmiyum tellür ve CIS ince film güneş pilleri ile ilgili olarak kritik miktarlarda kadmiyum (Cd), tellür (Te) ve selenyum (Se) salınabilir; örneğin bir saatlik yakma denemeleri, 4 g/h selenyum (Se), 8 g/h kadmiyum (Cd) ve tellür salınımını göstermiştir. Ancak bu maddelerin salınımı, bu maddeler için tanımlanan zararlı eşik değerlerin altındadır.
Düşük konsantrasyonlar nedeniyle, tam kadmiyum (Cd) salınımı durumunda bile çevredeki hava kütlelerine zararlı kadmiyum konsantrasyonlarına ancak 100 kW’lık tesis kapasitelerinden ulaşılabileceği beklenmektedir.
Bu tür kapasitelere sahip çatıya monte modüller yalnızca istisnai durumlarda uygulanır (örn. fabrika binaları için). Elektrik tesisi bileşenlerinde (örn. kablolar, invertörler) yangın çıkması durumunda çevreye ek miktarlarda zararlı maddeler salınabilir; ancak bunlar fotovoltaik tesislere özgü değildir.
Ayrıca, deneyimler, aşırı derecede gerçekçi olmayan yıkama durumunda (örneğin yağmur veya modüllerin dere veya nehirlere batması nedeniyle) içme suyu reçete yasasının sınırlarının aşılmadığını göstermiştir.
Düşen güneş modüllerinden, çatı panellerine veya cephelere yanlış monte edilmiş veya elektrik bağlantıları arasındaki elektrik voltajlarından kaynaklanan yaralanma tehlikeleri, elektroteknik tesislerin inşası ve işletilmesi açısından geçerli standartlara bağlı kalınarak büyük ölçüde ortadan kaldırılabilir.
Sonuç olarak, fotovoltaik enerji üretimi arızalara karşı çok düşük bir eğilime sahiptir ve arızalar her zaman belirli bir konumla sınırlıdır. Modüllerin uygun şekilde kurulması ve çalıştırılması koşuluyla, neredeyse hiç önemli çevresel etki beklenmez.
İşlem Sonu
Mevcut bilgilere göre güneş enerjisi modüllerinin kapsamlı bir şekilde geri dönüştürülmesi mümkündür. Örneğin, cam bileşenlerin kapsamlı bir şekilde geri dönüştürülmesi çok az bir çabayla mümkündür. Diğer modül bileşenlerinin geri dönüştürülmesi için ise aksine, son derece karmaşık kimyasal ayırma işlemleri gereklidir.
Amorf çerçevesiz modüller, herhangi bir ön işlem olmaksızın içi boş cam geri dönüşümüne aktarılabildiği için geri dönüşüm için en uygun olanlardır. “Klasik” fotovoltaik modüller için uygun olası geri dönüşüm yöntemleri arasında, güneş levhalarının bağdan asitle ayrılması, çerçevesiz modüllerin çelik üretimine uygun ferrosilikon içerisine aktarılması ve ayrıca modüllerin cam, metal ve silikon levhalara tamamen ayrılması yer alır.
Yine de kadmiyum tellür (CdTe) ve CIS teknolojilerinin, ağır metal içeriklerinin ileri işlemeyi engelleyip engellemediğini veya gerektirip gerektirmediğini belirlemek için daha fazla değerlendirilmesi gerekir.
Ortaya çıkan çevresel etkiler, büyük ölçüde bu sanayi kolunun doğal çevre üzerindeki ortak etkilerine karşılık gelmektedir. Bununla birlikte, fotovoltaik sistemlerin geri dönüşümü henüz emekleme aşamasında olduğundan, ilgili çevresel etkiler gelecekte muhtemelen azalacaktır.
Rüzgar Enerjisi Üretimi
Rüzgar enerjisi dönüştürücüleri (WEC), akan hava kütlelerinde bulunan kinetik enerjiden yararlanır. Aşağıda, bu tür enerji dönüşümünün temel fiziksel ilkeleri açıklanmaktadır. Ancak açıklamalar, örneğin yelkenlilerin rüzgar enerjisinden faydalanmasını içermemektedir.
Rüzgar enerjisi dönüştürücüleri tarafından rüzgardan enerji elde edilmesi, rüzgar ve çalışma koşulları genellikle sürekli değişikliklere tabi olduğundan, her zaman belirli bir zaman farkıyla ilişkilidir. Bu nedenle çoğu durumda anlık enerji değeri (güç), yararlı enerji katkısını (iş) zaman içinde toplayarak (yani entegrasyon) hesaplamak için belirlenir.
Kinetik rüzgar gücü PWi böylece hava yoğunluğu ρWi, rüzgar geçiş alanı S ve rüzgar hızı vWi,1 tarafından belirlenir. Rüzgar enerjisi dönüştürücü vasıtasıyla, rüzgar enerjisi santrali rüzgar hızını azaltarak rüzgar gücünün bir kısmını alır.
Modern rüzgar enerjisi dönüştürücülerinin çoğu, rüzgar enerjisini çıkarmak için rotorlarla donatılmıştır ve bir veya birkaç rotor kanadından oluşur. Çıkarılan rüzgar gücü, dönüş oluşturur ve böylece rotor milinde mekanik güce (PRot) dönüştürülür.
Mekanik güç, şaftta belirli bir dönüşte moment şeklinde alınır ve bir makineye (jeneratör veya pompa gibi) aktarılır. Böylece tüm rüzgar santrali bir rüzgar enerjisi dönüştürücü (rotor), bir mekanik dişli ve bir jeneratörden oluşur.
Tüm rüzgar enerjisinden teknik olarak yararlanmak fiziksel olarak imkansızdır, çünkü bu durumda hava akışı duracaktır. Bu durumda, süpürülen rotor alanına hava giremez ve rüzgar gücü artık mevcut olmaz.
Rüzgardan güç elde etmek için iki farklı fiziksel prensip vardır. Daha az verimli hava profili sürükleme yöntemi, rüzgarla savrulan bir yüzeyde meydana gelen rüzgar sürükleme kuvvetine dayanır. Rotor içindeki akış sapmasına dayanan, aerodinamik veya kanat kaldırma ilkesi olarak da adlandırılan ikinci ilke, rüzgar enerjisi dönüşümü için ağırlıklı olarak uygulanır.
Sürükleme prensibi ile karşılaştırıldığında, belirli bir kesit alanı için iki veya üç kat güç çıkışı elde edilir. Bu nedenle, tamamen airfoil kaldırma prensibine dayalı tesislere odaklanır. Bununla birlikte, ideal bir rüzgar enerjisi dönüştürücü aracılığıyla (bir rotor örneğini kullanarak) elde edilebilecek maksimum rüzgar gücü çıktısına ilişkin bir tartışmanın ardından ana farklılıkları açıklamak için her iki ilke de aşağıdaki bölümlerde özetlenmiştir.
İdealleştirilmiş Rüzgar Enerjisi Dönüştürücü
Rüzgar enerjisi dönüştürücüleri (rotor gibi) aracılığıyla elde edilebilecek teorik toplam kapasitenin değerlendirilmesine ilişkin olarak bu bölümde özetlenen hususlar, aşağıdaki ideal koşullara ve varsayımlara dayanmaktadır:
− sürtünmesiz, sabit rüzgar akışı,
− sabit, kesmesiz rüzgar akışı (yani rüzgar hızı, enerji çekme yüzeyinin her noktasında aynıdır (örn. dairesel rotor yüzeyi SRot) ve şaft yönüne doğru akar),
– dönüşsüz akış (yani çevresel yöne doğru rüzgar sapması yok),
− sıkıştırılamaz akış (ρWi ≈ sabit = 1,22 kg/m3) ve
− rüzgar enerjisi dönüştürücünün etrafındaki serbest rüzgar akışı (rüzgar akışı üzerinde herhangi bir dış etki yoktur).
Yukarıdaki koşullar temelinde, fiziksel olarak ulaşılabilen maksimum rüzgar dönüşümü, bir rüzgar güç istasyonunun teknik yapısından bağımsız teorik bir modelle elde edilebilir.
Bu amaçla, akış iplikçikleri hayali bir akım tüpüyle sınırlanan hava parçacıkları içeren hayali bir rüzgar tahrikli hava paketi varsayılır. Akış borusu üç karakteristik enine kesitte incelenir (S1 – rüzgar dönüştürücü rotorundan çok önce, SRot – dairesel rotor yüzeyinde, S2 – rüzgar dönüştürücü rotorunun çok arkasında). Araştırmalar, gösterilen akış tüpüyle sonuçlanır.
Kütlenin korunumu yasasına göre, hava debisi (yani kütle akışı mWi), akış borusunun her i kesiti için aynı olmalıdır (burada i = 1 rotordan çok önce, i = Rot rotor düzlemi içinde ve i = 2 rotorun çok arkasında). Bu aynı zamanda S1, SRot ve S2 yüzeyleri için de geçerlidir. Bu koşullar altında süreklilik uygulanabilir.