1. Akım durum fotovoltaik (güneş enerjisi) endüstrisi

1.1 Küresel Fotovoltaik Pazarının Hızlı Büyümesi

Son yıllarda küresel fotovoltaik endüstrisi patlayıcı bir büyüme kaydetti. Uluslararası Enerji Ajansı'nın (IEA) verilerine göre, 2023 yılında küresel yeni kurulu fotovoltaik enerji kapasitesi 350 GW'ı, toplam kurulu kapasite ise 1,5 TW'ı aştı. Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa ve Hindistan gibi ülkeler ve bölgeler fotovoltaik pazarında ana itici güçler haline geldi.

- Çin: Dünyanın en büyük güneş fotovoltaik pazarı olan Çin, 2023 yılında 200 GW'ın üzerinde güneş fotovoltaik kapasitesi ekleyerek küresel yeni kurulu kapasitenin %57'sinden fazlasını oluşturdu. Hükümet politikası desteği, teknolojik ilerleme ve maliyet düşürme, Çin'in güneş fotovoltaik endüstrisinin gelişimini yönlendiren temel faktörlerdir.

- Avrupa: Rusya-Ukrayna çatışmasından etkilenen Avrupa, enerji dönüşümünü hızlandırdı. 2023 yılında, güneş fotovoltaik enerjisinin yeni kurulu kapasitesi 60 GW'ı aştı ve Almanya, İspanya ve Hollanda gibi ülkelerde önemli bir büyüme kaydedildi.

- Amerika Birleşik Devletleri: Enflasyonu Azaltma Yasası'nın (IRA) teşvik ettiği ABD güneş fotovoltaik pazarı büyümeye devam etti ve 2023 yılında yaklaşık 40 GW'lık yeni kurulu kapasiteye ulaşıldı.

- Hindistan: Hindistan hükümeti yenilenebilir enerjinin geliştirilmesini güçlü bir şekilde destekliyor. 2023 yılında güneş fotovoltaik enerjisinin yeni kurulu kapasitesi 20 GW'ı aşarken, 2030 yılına kadar yenilenebilir enerji kurulu kapasitesinin 500 GW'a ulaşması hedefleniyor.

1.2Fotovoltaik teknolojisinde sürekli ilerleme

Fotovoltaik teknolojisindeki sürekli yenilikler, güneş enerjisi üretiminde verimliliğin artmasına ve maliyetlerin düşmesine yol açmıştır:

- PERC, TOPCon ve HJT gibi yüksek verimli pil teknolojileri: PERC (Pasifleştirilmiş Yayıcı ve Arka Temas) hücreleri ana akım olmaya devam ederken, TOPCon (Tünel Oksit Pasifleştirilmiş Temas) ve HJT (Heteroeklem) teknolojileri, daha yüksek dönüşüm verimlilikleri (>%24) nedeniyle pazar paylarını giderek artırıyor.

- Perovskit güneş pilleri: Yeni nesil fotovoltaik teknoloji olarak perovskit piller, laboratuvar ortamında %33'ün üzerinde verimliliğe ulaşmıştır ve gelecekte ticari olarak uygulanabilir olması beklenmektedir.

- Çift taraflı modüller ve takip sistemleri: Çift taraflı modüller güç üretimini %10 ila %20 oranında artırabilirken, takip sistemleri güneş ışığının geliş açısını optimize ederek sistem verimliliğini daha da artırır.

1.3O Fotovoltaik enerji üretiminin maliyeti düşmeye devam ediyor.

Son on yılda, fotovoltaik enerji üretiminin maliyeti %80'den fazla düştü. IRENA'ya (Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı) göre, 2023 yılında fotovoltaik enerjinin küresel ortalama elektrik maliyeti (LCOE) kWh başına 0,03 - 0,05 ABD dolarına gerileyerek kömür ve doğal gazla çalışan enerji üretiminden daha düşük seviyeye indi ve bu da onu en rekabetçi enerji kaynaklarından biri haline getirdi.

1.4 Enerji depolama ve fotovoltaik sistemlerin koordineli geliştirilmesi

Fotovoltaik enerji üretiminin kesintili doğası nedeniyle, enerji depolama sistemlerinin (lityum piller, sodyum iyon piller, akış pilleri vb.) birlikte kullanımı bir trend haline gelmiştir. 2023 yılında, küresel fotovoltaik artı enerji depolama projelerinin yeni kurulan kapasitesi 30 GW'ı aşmıştır ve önümüzdeki on yılda yüksek bir büyüme oranını koruması beklenmektedir.

2. O önem fotovoltaik endüstrisinin

2.1 İklim değişikliğiyle mücadele değişim ve karbon nötrlüğü hedeflerinin teşvik edilmesi

Dünya genelindeki ülkeler, sera gazı emisyonlarını azaltmak için enerji geçişlerini hızlandırıyor. Temiz enerjinin temel bileşenlerinden biri olan güneş enerjisi, "karbon nötrlüğü" hedefine ulaşmada çok önemli bir rol oynuyor. Paris Anlaşması'na göre, 2030 yılına kadar küresel yenilenebilir enerji payının %40'ın üzerine çıkması gerekiyor ve güneş enerjisi başlıca enerji kaynaklarından biri haline gelecek.

2.2 Enerji güvenliği ve bağımsızlığı

Geleneksel enerji kaynakları (petrol ve doğal gaz gibi) jeopolitik gelişmelerden büyük ölçüde etkilenirken, güneş enerjisi kaynakları yaygın olarak bulunur ve ithal enerjiye olan bağımlılığı azaltabilir. Örneğin, Avrupa, büyük ölçekli fotovoltaik enerji santralleri kurarak Rus doğal gazına olan talebini azaltmış ve böylece enerji özerkliğini artırmıştır.

2.3 Ekonomik büyüme ve istihdamın teşvik edilmesi

Fotovoltaik endüstri zinciri, silikon malzemeler, silikon levhalar, bataryalar, modüller, invertörler, braketler ve enerji depolama gibi birçok bağlantıyı içerir ve dünya çapında milyonlarca iş imkanı yaratmıştır. Çin'in fotovoltaik endüstrisindeki doğrudan çalışan sayısı 3 milyonu aşarken, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki fotovoltaik endüstrileri de hızla genişlemektedir.

2.4 Kırsal kesimlerin elektriklendirilmesi ve yoksulluğun azaltılması

Gelişmekte olan ülkelerde, fotovoltaik mikro şebekeler ve ev tipi güneş enerjisi sistemleri, uzak bölgelere elektrik sağlıyor ve sakinlerin yaşam koşullarını iyileştiriyor. Örneğin, Afrika'daki "Güneş Enerjili Ev Sistemleri", on milyonlarca insanın elektriksiz kalma durumundan kurtulmasına yardımcı oldu.

3.Fotovoltaik sistemlerde aşırı gerilim koruma cihazının (SPD) gerekliliği

3.1 Fotovoltaik sistemlerin karşı karşıya kaldığı yıldırım çarpması ve aşırı gerilim riskleri

Fotovoltaik enerji santralleri genellikle açık alanlara (çöller, çatılar ve dağlar gibi) kurulur ve yıldırım çarpmasına ve aşırı gerilim etkilerine karşı oldukça savunmasızdır. Başlıca riskler şunlardır:

- Doğrudan yıldırım çarpması: Fotovoltaik modüllere veya desteklere doğrudan yıldırım çarpması sonucu ekipmanda hasar meydana gelmesi.

- Yıldırım çarpması: Yıldırımdan kaynaklanan elektromanyetik darbe, kablolarda yüksek voltajlar oluşturarak invertörler ve kontrol üniteleri gibi elektronik cihazlara zarar verir.

- Şebeke dalgalanmaları: Şebeke tarafındaki operasyonel aşırı gerilimler (anahtarlama işlemleri, kısa devre arızaları gibi) fotovoltaik sisteme iletilebilir.

3.2 Aşırı Gerilim Koruma Cihazının (SPD) İşlevi

Aşırı gerilim koruyucuları, fotovoltaik sistemlerde yıldırımdan ve aşırı gerilimden korunmanın temel ekipmanıdır. Başlıca işlevleri şunlardır:

- Geçici aşırı gerilimlerin sınırlandırılması: Yıldırım çarpması veya şebeke dalgalanmaları sonucu oluşan yüksek gerilimlerin güvenli bir aralıkta kontrol edilmesi.

- Aşırı akımları boşaltma: Aşağı yöndeki ekipmanları korumak için aşırı akımları hızla toprağa yönlendirme.

- Sistem güvenilirliğinin artırılması: Yıldırım çarpması veya voltaj dalgalanmalarından kaynaklanan ekipman arızalarının ve arıza sürelerinin azaltılması.

3.3 Fotovoltaik sistemlerde SPD uygulaması

Fotovoltaik sistemler için aşırı gerilim koruması çok seviyeli olarak tasarlanmalıdır:

- DC tarafında koruma (fotovoltaik modüllerden invertöre):

- Yıldırım düşmesini ve çalışma aşırı gerilimlerini önlemek için dizi giriş ucuna Tip II aşırı gerilim koruma cihazı takın.

- Doğrudan ve dolaylı yıldırımın birleşik tehdidine karşı önlem almak için invertörün DC giriş ucuna Tip I + II aşırı gerilim koruma cihazı takın.

- AC tarafında koruma (invertörden şebekeye):

- Şebekeye aşırı gerilim girmesini önlemek için invertörün çıkış ucuna Tip II aşırı gerilim koruma cihazı takın.

- Hassas ekipmanlar için hassas koruma sağlamak amacıyla dağıtım panosuna Tip III aşırı gerilim koruma cihazı (SPD) takın.

3.4 Aşırı gerilim koruyucu seçimi için önemli noktalar

- Gerilim seviyesi eşleşmesi: Aşırı gerilim koruma cihazının (SPD) maksimum sürekli çalışma gerilimi (Uc), sistem geriliminden daha yüksek olmalıdır (örneğin, 1000Vdc'lik bir fotovoltaik sistem için Uc ≥ 1200V olan bir SPD gereklidir).

- Akım kapasitesi: DC tarafındaki aşırı gerilim koruma cihazının nominal deşarj akımı (In) ≥ 20kA ve maksimum deşarj akımı (Imax) ≥ 40kA olmalıdır.

- Koruma seviyesi: Dış mekan kurulumlarında IP65 veya üzeri koruma seviyesi bulunmalı ve zorlu ortamlara uygun olmalıdır.

- Sertifikasyon standartları: IEC 61643-31 (fotovoltaik sistemlere özel aşırı gerilim koruma cihazları standardı) ve UL 1449 ile diğer uluslararası sertifikasyonlara uygundur.

3.5 Aşırı Gerilim Koruma Cihazı (SPD) kurulmamasının potansiyel riskleri

- Ekipman hasarı: İnvertörler ve izleme sistemleri gibi hassas elektronik cihazlar, ani voltaj yükselmelerine karşı savunmasızdır ve onarım maliyetleri yüksektir.

- Enerji üretim kaybı: Yıldırım çarpmaları sistem kapanmalarına neden olarak enerji üretim kârlarını etkiler.

- Yangın tehlikesi: Aşırı voltaj, elektrik yangınlarına neden olarak santralin güvenliğini tehdit edebilir.

4. Küresel PV Aşırı Gerilim Koruyucu Pazarı Trendleri

4.1 Piyasa Talebinde Büyüme

Fotovoltaik kurulum kapasitesindeki hızlı artışla birlikte, aşırı gerilim koruyucuları pazarı da eş zamanlı olarak genişledi. Küresel fotovoltaik aşırı gerilim koruyucu pazarının büyüklüğünün 2025 yılına kadar 2 milyar ABD dolarını aşacağı ve yıllık bileşik büyüme oranının (CAGR) %15 olacağı tahmin ediliyor.

4.2 Teknolojik yenilik yönü

- Akıllı Aşırı Gerilim Koruma Cihazı (SPD): Akım izleme ve arıza alarmı fonksiyonlarına sahip olup uzaktan çalıştırmayı destekler.

- Daha yüksek voltaj seviyeleri: Daha yüksek voltaj değerlerine sahip (örneğin 1500V) aşırı gerilim koruma cihazları yaygın hale geldi.

- Daha uzun kullanım ömrü: Yeni hassas malzemelerin (örneğin çinko oksit kompozit teknolojisi) kullanımıyla, aşırı gerilim koruyucu cihazların dayanıklılığı artırılmıştır.

4.3 Politika ve Standart Tanıtımı

- IEC 62305 (Yıldırım Koruma Standardı) ve IEC 61643-31 (Fotovoltaik Aşırı Gerilim Koruma Standardı) gibi uluslararası standartlar, fotovoltaik sistemlerin aşırı gerilim koruması ile donatılmasını zorunlu kılmaktadır.

- Çin'deki "Fotovoltaik Enerji Santrallerinin Yıldırımdan Korunmasına İlişkin Teknik Şartnameler" (GB/T 32512-2016), aşırı gerilim koruma cihazının (SPD) seçimi ve kurulumuyla ilgili gereklilikleri açıkça belirtmektedir.

5.Sonuç: Fotovoltaik endüstrisi aşırı gerilim koruyucuları olmadan var olamaz.

Fotovoltaik endüstrisinin hızlı gelişimi, küresel enerji dönüşümüne güçlü bir ivme kazandırdı. Ancak, yıldırım çarpması ve aşırı gerilim riskleri göz ardı edilemez. Fotovoltaik sistemlerin güvenli çalışmasının temel güvencesi olan aşırı gerilim koruyucuları, ekipman hasarı riskini etkili bir şekilde azaltabilir, enerji üretim verimliliğini artırabilir ve sistem ömrünü uzatabilir. Gelecekte, fotovoltaik kurulumların sürekli artması ve akıllı şebekelerin gelişmesiyle birlikte, yüksek performanslı ve son derece güvenilir aşırı gerilim koruyucuları, fotovoltaik enerji santrallerinin temel bileşenleri haline gelecektir.

Fotovoltaik yatırımcılar, EPC şirketleri ve işletme ve bakım ekipleri için, uluslararası standartlara uygun yüksek kaliteli aşırı gerilim koruyucuları seçmek, enerji santralinin uzun vadeli istikrarlı çalışmasını sağlamak ve yatırım getirisini en üst düzeye çıkarmak için çok önemli bir önlemdir.