Romanya'nın Bükreş kentindeki bir apartmanda gerçekleştirilen işletme deneyi, yarı saydam fotovoltaik pencerelerin su ısıtıcısını doğrudan doğru akımla besleyebileceğini ve elektrik bataryası yerine su tankını termal depolama aracı olarak kullanabileceğini gösterdi. Deneyi gerçekleştiren kişinin yayımladığı ölçümlere göre sistem, birbirini izleyen iki gözlem döneminde dört kişilik bir hanenin sıcak su için gerekli enerji ihtiyacının %43,7'si ile %46,7'sini karşıladı.
PhotoVoltaic Windows SRL'den Adrian Băisan tarafından sunulan deney, apartman sakinlerinin karşılaştığı pratik bir sorunu hedefliyor: güneş panelleri kurmak için özel çatı alanının bulunmaması. Bu durumlarda pencereler, balkonlar ve cam korkuluklar enerji üretimi için mevcut az sayıdaki yüzey arasında yer alıyor; ancak elektrik üretimi ev içindeki tüketimle her zaman aynı zamana denk gelmiyor.
Apartmanda pratikte ne oldu?
Sistem güneye bakan camlı bir balkona kuruldu ve 11 yarı saydam fotovoltaik pencereden oluştu. Düzeltilmiş nominal gücü yaklaşık 845 watt-peak seviyesinde; projenin önceki belgelerinde ise 2021 yılına ait daha eski bir veri sayfasına dayanılarak 683 watt-peak belirtilmişti. Üretici şirket, teslim edilen camın daha yüksek güce sahip daha yeni modellere ait olduğunu açıkladı. Bu düzeltme, ölçülen enerji sonuçlarını veya sıcak suyu karşılama oranını değiştirmiyor.
Pencereler evin elektrik şebekesinden bağımsız çalışıyor; doğrudan sıradan bir su ısıtıcısındaki dirençli ısıtma elemanına bağlanıyor. Güneş enerjisi yetersiz olduğunda kontrol cihazı, termostatta belirlenen sıcaklığa ulaşılana kadar gün batımından sonra ısıtıcıyı alternatif şebeke akımına geçiriyor. Bu yapıda sistemin güneş enerjisi invertörüne veya elektrokimyasal bataryaya ihtiyacı bulunmuyor.
2023-2024 döneminde pencereler su ısıtıcısına 446 kilowatt-saat sağladı ve bu miktar evin sıcak su enerjisi talebinin %46,7'sini karşıladı. 2024-2025 döneminde sağlanan enerji 462 kilowatt-saate yükseldi, ancak karşılama oranı %43,7 oldu. Her dönem, ailenin yaklaşık bir ay boyunca evden uzak olması nedeniyle fiilen yaklaşık 11 aylık kullanımı kapsıyor.
Neden batarya yerine su ısıtma seçildi?
Temel fikir, enerji üretim zamanını kullanım zamanından ayırmak. Su tankı saatler boyunca 100, 300 veya 500 watt alabilir ve ardından enerjiyi daha sonra kullanılmak üzere ısı biçiminde muhafaza eder. Bu, sistemin 500 watt üretirken evin aynı anda yalnızca 150 watt tüketebildiği, anlık elektrik yüklerine bağlı geleneksel bir güneş enerjisi sisteminden farklıdır.
Metin, Alman Çevre Ajansı UBA'dan, dikey olarak monte edilmiş ve güneye bakan 800 watt gücündeki bir balkon fotovoltaik sistemi için referans bir örnek veriyor. Bu sistemin yıllık üretiminin yaklaşık 532 kilowatt-saat, batarya bulunmadığında daire içinde doğrudan tüketiminin yaklaşık 240 kilowatt-saat veya yaklaşık %45 olduğu tahmin ediliyor. Güneş enerjisinden gelen elektriğin doğrudan su ısıtıcısına yönlendirilmesi ise üretimin daha uzun bir zaman aralığında emilmesini sağlayarak ek elektrik depolaması olmadan mevcut enerjiden yararlanma oranını artırabilir.
Elektriksel uyum belirleyici faktör
Sonuçlar, fotovoltaik camın doğası gereği geleneksel silikon panellerden daha verimli olduğu anlamına gelmiyor. En önemli nokta, dizi gerilimi ile ısıtma yükü arasındaki uyum. Metinde yer alan karşılaştırmaya göre toplam gücü yaklaşık 800 watt olan iki geleneksel panel, 3 kilowatt gücünde ve 230 volt gerilimli bir ısıtma elemanına doğrudan bağlandığında, gerilim ve akım özellikleri nedeniyle aktarılan güç yaklaşık 300 wattı aşmayabilir.
Buna karşılık fotovoltaik pencereler, daha düşük güçlü daha fazla üretim elemanı kullanıyor. Bu sayede toplam güç orta düzeyde kalırken, bunlar ısıtma elemanı için daha uygun bir doğru akım gerilimine ulaşacak şekilde düzenlenebiliyor. Sistem, düzeltilmiş nominal gücü 845 watt-peak olan yapıdan ısıtıcıda 499 wattlık ölçülen bir tepe değeri kaydetti.
Aktif bir MPPT dönüştürücü bazı aydınlatma koşullarında anlık gücü artırabilir; ancak bu artışı aynı ölçüde yıllık faydalı enerjiye dönüştürmesi zorunlu değildir. Isıtıcı, belirlenen sıcaklığa ulaşıldığında durur; ayrıca dönüştürücü tüketim, kayıp, maliyet ve karmaşıklık ekler. Bu sonuç, her sistemde güç elektroniğine duyulan ihtiyacı ortadan kaldıran genel bir kural değil, deneyin yapılandırmasıyla bağlantılı bir değerlendirme olarak kalıyor.
Dikkat edilmesi gereken ek faydalar ve sınırlamalar
Metne göre sıcak suyun yerinde üretilmesi, merkezi sıcak suyun duşa ulaşması için bekleme süresini azalttı. Dakikada 6,7 litre olarak ölçülen akış hızına ve eylül ayının sonlarında yaklaşık 43 santigrat dereceye ulaşmak için yaklaşık beş dakikalık beklemeye dayanarak, durum modeli dört kişilik bir hanede bekleme sırasında yılda yaklaşık 62,1 metreküp suyun israf edildiğini tahmin etti. Kaynak, boru uzunlukları, sirkülasyon sistemi ve işletme koşulları binalar arasında değiştiği için bunun duruma özgü bir tahmin olduğunu, genel bir sayı olmadığını vurguluyor.
Fotovoltaik cam aynı zamanda gölgeleme elemanı olarak da çalışıyor. Toplam cam alanı yaklaşık 12,9 metrekare ve bunun 7,92 metrekaresini yarı saydam fotovoltaik cam kaplıyor. Model, saydam camın bununla değiştirilmesinin cephe üzerinden gelen güneş ısısı kazanımını yaklaşık %40 azalttığını tahmin ediyor. Ayrıca bu dairede yaz aylarında soğutma tüketiminin 433 ile 481 kilowatt-saat arasında, merkezi tahminin ise yaklaşık 457 kilowatt-saat olacağı öngörülüyor. Bunlar gerçek klima tasarrufu ölçümleri değil, hesaplanmış rakamlardır.
certi.news'in editoryal değerlendirmesi: Deneyin önemi, apartmanlarda güneş enerjisinden yararlanma biçimini yeniden tanımlamasında yatıyor: Elektriği her zaman alternatif akıma dönüştürmek veya bataryada depolamak gerekmeyebilir; hâlihazırda bulunan su tankı esnek ve faydalı bir yük olabilir. Ancak sonuçlar tek başına ekonomik uygulanabilirliği veya ölçeklenebilirliği kanıtlamıyor. Ayrıca veriler doğrudan bu teknolojiyle bağlantılı kuruluştan geliyor ve soğutma ile suya ilişkin bazı faydalar model ve tahminlere dayanıyor. Bu nedenle geleneksel panellerle karşılaştırma, kurulum maliyetleri ve binalardaki güvenlik ile düzenleyici gereklilikler, çözüm genelleştirilmeden önce bağımsız biçimde değerlendirilmelidir.