Sivas’ta Kış Aylarında Güneş Paneli Verimi: Kar, Soğuk ve Kısa Günler

Aralıkta çatısı karla örtülen bir ev sahibi, panellerin kışın hiç çalışmadığını düşünebilir. Ölçülen ve modellenen veriler farklı bir tablo çizer. Sivas’ta güneş paneli verimi kış aylarında gerçekten düşer, ancak bunun başlıca nedeni soğuk değil, günlerin kısalması ve güneşin alçalmasıdır. Kar ise üretimi bir süre kesebilir. Aşağıda Sivas Merkez için Avrupa Komisyonu Ortak Araştırma Merkezi’nin PVGIS aracından aldığımız aylık üretim değerlerini, Meteoroloji Genel Müdürlüğü’nün (MGM) iklim istatistiklerini ve panel üreticilerinin veri sayfalarını birlikte okuyoruz.

Kış aylarında üretim ne kadar düşer?

PVGIS hesabına göre Sivas merkezinde güneye bakan ve yıllık üretimi en yüksek tutan 32 derecelik eğimle kurulan 1 kWp gücündeki bir sistem, yılda yaklaşık 1.476 kWh elektrik üretir. Hesap, 2005 ile 2023 arasını kapsayan PVGIS-SARAH3 ışınım verisine ve PVGIS’in varsayılan %14 sistem kaybına dayanır. Aylara bakıldığında kış ile yaz arasındaki fark belirginleşir:

Aralık, ocak ve şubat birlikte yaklaşık 226 kWh eder ve yıllık üretimin yaklaşık %15’ini oluşturur. Yılın en verimli ayı olan ağustosta aynı panel, ocaktakinin 2,6 katı elektrik üretir. MGM’nin 1929 ile 2025 arasındaki ölçümleri de aynı eğilimi gösterir: Sivas’ta aralıkta günde ortalama 2,5 saat güneş görülürken temmuzda bu süre 11,9 saate çıkar.

PVGIS kullanıcı kılavuzu, modüllerin üzerindeki kiri ve bazen karı kablo ile invertör kayıplarıyla birlikte tek bir sistem kaybı kalemi içinde sayar. Tablodaki kış değerlerinde kar için ayrı bir düşüş hesaplanmamıştır. Karlı günlerin etkisini aşağıda ayrıca ele alıyoruz. Kış üretimi düşük olduğu için bir sistemin başarısını tek bir ocak faturasıyla değil, yıllık toplamla ölçmek gerekir. Bu hesabın nasıl yapıldığını GES geri ödeme süresi yazımızda anlatıyoruz.

Soğuk hava panel verimini artırır mı?

Evet, aynı ışık altında soğuk bir panel sıcak bir panelden daha fazla güç verir. Panelin etiket gücü, hücre sıcaklığının 25 °C olduğu standart test koşullarında (STC) ölçülür. Hücre bundan sıcak olduğunda güç düşer, soğuk olduğunda artar. Bu değişimin oranı üretici veri sayfalarında güç sıcaklık katsayısı olarak yer alır. İncelediğimiz üç güncel kristal silisyum panel serisinin veri sayfalarında bu katsayı, hücre sıcaklığındaki her bir derecelik değişim için %0,26 ile %0,34 arasındadır.

Bunu bir örnekle somutlaştıralım. Berrak bir ocak öğlesinde hücre sıcaklığının 5 °C olduğunu varsayalım. Hücre STC’den 20 derece soğuk olduğu için panel, etiket gücünün %5,2 ile %6,8 üzerinde güç verir. Temmuzda hücre 65 °C’ye ısındığında ise aynı panel etiket gücünün %10,4 ile %13,6 altında çalışır.

MGM verilerine göre Sivas’ta ocak ayının ortalama sıcaklığı eksi 3,3 °C, ortalama en düşük sıcaklığı ise eksi 7,2 °C’dir. Soğuk hava bu nedenle kış üretimine küçük bir katkı yapar. Ancak bu katkı, kısa günlerin ve alçak güneşin yol açtığı kaybı kapatmaya yetmez. Ocak üretiminin ağustostakinin yarısından az kalmasının nedeni budur. Soğuğun tasarımda dikkat isteyen tarafı ise gerilimdir; bu konuya tasarım önerilerinde döneceğiz.

Kar örtüsü üretimi durdurur mu?

Paneli tamamen örten kar, örttüğü süre boyunca üretimi neredeyse durdurur. ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’nın (NREL) Colorado ve Wisconsin’deki altı sistemde iki kış boyunca yaptığı ölçümlerde, kar yüzünden oluşan aylık enerji kaybı %90’a kadar çıkmıştır (Marion ve diğerleri, 2013). Aynı çalışmada 15 ile 35 derece arasında eğimli panellerdeki karın büyük ölçüde panelden aşağı kayarak temizlendiği gözlenmiştir.

Bu çalışmadan geliştirilen ve açık kaynaklı pvlib kütüphanesinde uygulanan kar modeli, karın kayması için iki koşulu esas alır:

• Işınım ve hava sıcaklığı: Panele düşen ışınım güçlendikçe kar, hava sıfırın altındayken bile kayabilir. Modelin varsayılan katsayısıyla metrekareye 400 watt ışınım alan bir panelde bu eşik yaklaşık eksi 5 °C’dir.
• Eğim açısı: Saatte kayan kar miktarı eğim açısının sinüsüyle orantılıdır. Model bu nedenle 55 derecelik bir panelde karın, 15 derecelik bir paneldekine göre yaklaşık üç kat hızlı kaydığını öngörür.

Sivas açısından sonuç şudur: kar yağışını izleyen güneşli günlerde, eğimli ve önü açık bir panelden karın kendiliğinden kayması beklenir. Düz ya da az eğimli yüzeylerde ise kar daha uzun süre kalır. Panelin alt kenarı zemindeki ya da çatıdaki kar birikimine gömüldüğünde kayan karın gidecek yeri kalmaz ve kar panelin üzerinde birikmeye devam eder. MGM kayıtlarında Sivas’ta ölçülen en yüksek kar kalınlığı 110 cm’dir (2 Şubat 1950). Bu kadar yoğun bir birikim nadir olsa da panellerin alt kenar yüksekliği belirlenirken göz önünde tutulmalıdır.

Eğim açısı kış için mi, yıl için mi seçilmeli?

Çoğu konut sisteminde doğru seçim, yıllık toplam üretimi en yüksek tutan açıdır. Kış üretimi için eğimi artırdığınızda yıllık üretimden vazgeçersiniz. PVGIS’te aynı 1 kWp sistemi Sivas Merkez için 32 derece yerine 55 derecelik eğimle hesapladığımızda şu sonuç çıkar:

Dik yerleştirilen panel kasım ile şubat arasında yaklaşık 29 kWh (%9) fazla üretir, ancak yıllık üretim yaklaşık 84 kWh (%5,7) azalır. PVGIS karı ayrıca hesaplamadığı için dik açının asıl kazancı bu tabloda görünmez. Kar daha çabuk kaydığında karlı günlerde kaybedilen üretim de azalır.

Dik eğim bu yüzden iki durumda anlamlıdır. Birincisi karın uzun süre kaldığı yüksek ve gölgeli yerlerdir. İkincisi, elektriğin en çok kışın gerektiği ve şebekeye bağlı olmayan sistemlerdir; kışın kullanılan dağ evleri ve akülü sistemler bu gruba girer. Şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız sistemlerin farkını on-grid, off-grid ve hibrit invertör yazımızda ayrıntılı olarak ele alıyoruz. Şebekeye bağlı bir konut sisteminde ise çatının kendi eğimi ya da yıllık en uygun açıya yakın bir açı, yıl boyunca daha fazla elektrik üretir.

Sivas’ta güneş paneli verimini kışın korumak için tasarım önerileri

Kış koşulları, sistemin kurulumdan önce üç noktada kontrol edilmesini gerektirir: gerilim, kar yükü ve panel yerleşimi.

Soğukta yükselen gerilim. Hücre soğudukça panelin açık devre gerilimi (Voc) artar. İncelediğimiz veri sayfalarında Voc sıcaklık katsayısı derece başına %0,20 ile %0,265 arasındadır. MGM kayıtlarında Sivas’ta ölçülen en düşük sıcaklık eksi 34,4 °C’dir. Güneşin yeni doğduğu böyle bir sabahta hücre STC’den yaklaşık 59 derece soğuk olduğunda, dizinin açık devre gerilimi etiket değerinin %12 ile %16 üzerine çıkabilir. Bir dizide kaç panelin seri bağlanacağı, invertörün en yüksek giriş gerilimi bu soğuk değerle karşılaştırılarak belirlenir.

Kar yükü. İncelediğimiz panellerin ön yüzü için verilen dayanım 5.400 Pa’dır; bu değer metrekare başına yaklaşık 550 kilogramlık yüke karşılık gelir. Panelin dayanımı taşıyıcı konstrüksiyonun ve çatının dayanımı anlamına gelmez. Konstrüksiyon ve bağlantı elemanları bölgenin kar yüküne göre ayrıca hesaplanır.

Yerleşim ve alt kenar. Arazi ya da düz çatı sistemlerinde panellerin alt kenarı, olağan kar birikiminin üzerinde kalacak yükseklikte tutulur. Panel sıraları arasında, kayan karın birikebileceği bir boşluk bırakılır. Çift yüzlü panellerde arka yüz, karın yansıttığı ışığı da kullanır. İncelediğimiz çift yüzlü bir panel serisinde arka yüzün verimi ön yüzün en fazla %85±5’i kadardır.

Karı temizlemek. Eğimli panellerde kar çoğunlukla kendiliğinden kayar. Karı elle temizlerken sert kürek ya da fırça kullanırsanız cam yüzey çizilebilir; karlı çatıya çıktığınızda da düşme riski artar. Kar uzun süre kalkmıyorsa ya da üretim beklenenin altında seyrediyorsa GES bakım ve temizlik hizmetimiz kapsamında kontrol yapılabilir.

Kış üretimini doğru okumak

Kış aylarında izleme uygulamasındaki üretimi değerlendirirken en doğru karşılaştırma, aynı sistemin bir önceki yıldaki aynı ay üretimidir. Temmuz üretimiyle yapılan bir karşılaştırma, sistemde bir sorun olmasa bile yanıltıcı sonuç verir. PVGIS’in aylık değerleri, sisteminizin eğimine ve yönüne göre yeniden hesaplandığında kabaca bir beklenti çizgisi sunar. Karlı haftalarda üretimin bu çizginin belirgin biçimde altında kalması normaldir. Kar kalktıktan sonraki berrak günlerde üretimin yeniden beklenti çizgisine yaklaşması gerekir. Bu günlerde de düşüş sürüyorsa panel, kablo ya da invertör tarafında bir sorun olabilir.

Beklenti çizgisini kendi sisteminiz için kabaca şöyle hesaplayabilirsiniz. PVGIS’e göre Sivas merkezinde yıllık en uygun açıyla kurulan 1 kWp panel ocakta günde ortalama 2,12 kWh, temmuzda ise 5,46 kWh üretir. Aynı yerleşimdeki 5 kWp gücünde bir çatı sistemi için bu değerler ocakta günde yaklaşık 10,6 kWh, temmuzda yaklaşık 27,3 kWh eder. Bu rakamlar uzun yılların ortalamasıdır. Bulutlu ya da karlı bir ocak haftasında günlük üretim bunun çok altına inebilir, berrak ve soğuk bir günde ise ortalamanın üzerine çıkabilir. Çatınızın eğimi ve yönü farklıysa PVGIS hesabı bu değerlerle yeniden yapılmalıdır.

Özetle Sivas’ta kış, güneş enerjisi sistemi için bir engel değil, yıllık hesabın öngörülebilir bir parçasıdır. Aralık, ocak ve şubat yıllık üretimin yaklaşık %15’ini sağlar. Soğuk hava verimi bir miktar artırır, kar ise doğru eğim ve yerleşimle kısa süreli bir kayıp olarak kalır. Çatınıza uygun eğimi ve dizi tasarımını konut tipi GES hizmetimiz kapsamında keşifte birlikte belirleyebiliriz.