Gölgelenme Analizi Yazılımları

07 Mart 2010

Piyasa da yazılım sayesinde gölgelenme analizi yapan bir çok analiz aracı mevcuttur. Bu araçlar yüksek doğrulukla gölgelenme analizi yapabilirler, aynı zamanda elle yapılan hesaplamalara göre hata oranları oldukça düşüktür.

Solar Pathfinder isimli gölgelenme yazılımı güneş enerjisi solar PV sisteminin kurulacağı alanın tamamının panoramik bir görünüşünün elde edilmesi için, yüksek kalitede cilalanmış geçirgen konveks bir küre kullanır. Direkt olarak gölgeleri göstermek yerine yansıtma prensibine göre çalıştığı için günün herhangi bir saatinde, yılın herhangi bir gününde hatta kapalı ve bulutlu havalarda bile kullanılabilir. Solar sistemin kurulum noktasında yapılan çalışma sırasında güneşin gerçek yerinin hiçbir önemi yoktur. Solar Pathfinder bir kere doğru bir biçimde kurulduktan sonra gölgelenme verisini manuel yada dijital bir şekilde verebilir. Manuel olarak kullanılırken ufuk çizgisinin küre üzerindeki yansıması beyaz bir işaretleme kalemi sayesinde alttaki diyagram üzerine çizilir. Kürenin fotoğrafını çekmek için dijital kamera kullanılanabilir. Bu fotoğraflar daha sonra yazılım yardımıyla analiz edilebilir. Bu şekilde birçok güneş elektrik kurulum noktası kısa sürede gölgelenme bakımından incelenebilir.

 Şekil 1 Solar Pathfinder

Panorama Master ve HORIcatcher markaları dijital kameralarla uygun yazılımları bir araya getirerek ufuk çizgilerinin otomatik olarak oluşturulmasını sağlarlar. Nesnelerin irtifa açıları ve azimut açıları gölgelenme analizörü (dijital kamera ve yazılım) yardımıyla belirlenir. Fakat fotoğraflar güneş enerjisi kurulum noktasından en az 180 derecelik bir açıyla ya da balık gözü mercekler yardımıyla çekilmelidir.

Panorama Master dijital kameraya destek olan ve yönünü ayarlamaya yarayan su terazisinde bir sistemdir. 360 derecelik bir dairesel alan içinde güneş enerjisi siteminin kurulacağı noktanın çevresinin önceden belirlenmiş açılarda defalarca fotoğrafını çeker. Özel olarak tasarlanmış ”horizON” yazılımı tek tek fotoğrafları birleştirecek panoramik bir görüntünün ortaya çıkmasını sağlar. Yazlıımı ayrıca otomatik olarak ufuk çizgisini bulur ve çizimini yapar. Bu ufuk çizgisi simülasyon programlarında analiz yapılmak üzere uygun dosya formatına dönüştürülür. Böylece tasarımcıların verileri elle girmelerine gerek kalmaz. HORIcatcher programı küresel ayna kullanılarak çekilen tek bir fotoğrafın kullanılmasıyla ufuk çizgisinin analiz edilmesine olanak verir. Bu yazılım da veri dosyalarının diğer simülasyon programlarına transfer edilmesine olanak sağlar.

Gölgelenme analizi sonucunda güneş yörünge diyagramı üzerindeki nesnelerin ve yapıların sebebiyet verdiği gölge siluetleri elde edilir. Bu diyagramdan belirli bir aydaki gölgelenmen etkisini belirlemek mümkün olur. HorizON’dan alınan aşağıdaki örnek görüntüye göre solar PV sistemin kurulacağı alan herhangi bir kış günü yaklaşık günde 2 saat(9:30–11:20arasındaki) uzaktaki yüksek binalar tarafından gölgelenir.

 Şekil 4 horizON programı sayesinde ufuk çizgisini belirlenmesi.

Diyagramın ileri aşamada değerlendirilmesi uygun simülasyon programları sayesinde gerçekleştirilir. Simülasyon programlarının bir çoğu (PV_SOL, PVS ve SolEm gibi programlar) ışığın kayıplarını hesaplayabilir ve buradan hasat kayıplarının kabaca oranlarını belirleyebilir. Bu yöntemde gölge kontuarı, solar PV grubunun bir noktası baz alınarak belirlenir (genellikle merkez noktası). Şekil.4’teki ufuk çizgisi için tipik bir solar PV sistemi özelinde %3 oranında bir ışınım kaybı ve %10 oranında hasat kaybı PV*SOL simülasyon programı tarafından belirlenir.

Bu hesaplama şüphesiz gölgenin PV grubunun tamamını eşit oranda kapattığı varsayımına göre yapılmıştır. Hasat kayıpları genelde gölgeden etkilenen alana göre yapılan hesaplamadan daha yüksektir. PVSYST, PVcad, 3DSolarwelt gibi daha kompleks simülasyon programları homojen gölge kontuarlarını da hesaba katarak analiz yapabilirler.

 Şekil 5 3DSolarwelt programı tarafından belirlenen gölgeleme yörüngesi