Çatı GES yönelimi güç verisinden bulunabilir

Araştırmacılar, çatı GES yönelimi bilgisini sahaya gitmeden bulan bir yöntem geliştirdi. Çünkü kurulum kayıtlarında eğim ve azimut değerleri çoğu zaman eksik ya da hatalı. Yöntem, bu açıları işletme sırasında ölçülen güç verisinden geri çıkarıyor.

Çatı GES yönelimi neden önemli?

Panel eğimi ve azimutu, yani panelin baktığı pusula yönü, elektrik üretimini tahmin etmek için gerekli. Aynı zamanda arızaları fark etmek için de doğru yönelim verisi lazım. Ancak kurulum kayıtları sık sık eksik ya da yanlış. Üstelik büyük GES portföylerinde her çatıyı gezip kontrol etmek pratik değil.

Çalışmanın sorumlu yazarı Hanrong Huang, yöntemin kısmi gölgelenmeyi ve düşük eğimdeki geometrik sınırı hesaba kattığını söylüyor. Ayrıca ekip yöntemi Avustralya'da, yönelimleri bağımsız olarak doğrulanmış 17 ticari çatı sisteminde denedi. Huang'a göre bu yaklaşım, çatı GES yönelimi kayıtlarındaki eksik ya da yanlış değerleri sahaya gitmeden doldurmanın pratik bir yolu.

Yöntem nasıl çalışıyor?

Ekip yöntemi öncelikle 2025'te Avustralya'daki ticari çatı sistemlerinden toplanan işletme verisiyle geliştirdi ve test etti. Veri setinde her MPPT için beş dakikalık aralıklarla kaydedilmiş DC güç ölçümleri var. MPPT, yani maksimum güç noktası izleyici, panel dizisinden alınan gücü en yüksek düzeyde tutmaya çalışan bir kontrol birimi. Dolayısıyla veri, her dizi için ayrı ayrı elde ediliyor.

Panellere düşen güneş ışınımını hesaplamak için pvlib açık gökyüzü modelini ve ERA5 hava verisini kullandılar. Hesabı farklı eğim ve azimut açıları için yaptılar. Ardından doğrudan ışınımın yüksek olduğu, sabah ve öğleden sonra yeterli ölçümün bulunduğu dönemleri seçtiler. Bir optimizasyon algoritması da ölçülen güç çıkışına en iyi uyan yönelimi buldu. Algoritma ayrıca, güç kayıplarını hesaba katmak için etkin sistem kapasitesini ayarladı.

Ekip iki uyum ölçütünü karşılaştırdı: R² ve Huber loss. R², modellenen gücün gözlenen veriye ne kadar uyduğunu ölçüyor. Öte yandan Huber loss, gölgelenmenin yol açtığı sapmalar gibi aykırı değerlerin etkisini azaltıyor. Ayrıca gölgelenme, düşük eğim, veri çözünürlüğü, modül sıcaklığı ve evirici kırpmasının doğruluğa etkisi incelendi.

Doğruluk ve sınırlar

Gölgesiz sistemlerde yöntem, çatı GES yönelimi için eğimi yaklaşık 2°, azimutu yaklaşık 4° medyan hatayla buldu. Üstelik bunun için yalnızca DC güç verisi ve saha koordinatları yeterli oldu. Yöntem DC veriyle çalıştığı için her dizinin yönelimi MPPT düzeyinde ayrı bulunabiliyor.

Açık gökyüzü modeli, ERA5'ten tutarlı biçimde daha iyi sonuç verdi. Buna karşın ERA5 ile gölgesiz sistemlerde medyan eğim hatası 10° ile 12°, azimut hatası ise 48° ile 62° arasında kaldı. Ancak gölgelenme hatayı büyüttü. Açık gökyüzü modelinde azimut hatası, Huber loss ile 4°'den 35°'ye, R² ile 15°'den 27°'ye çıktı.

Eğim 5°'nin altına inince azimutu bulmak zorlaşıyor, çünkü panel yönü gelen ışınımı pek etkilemiyor. Bu yüzden böyle hataların tahmini elektrik üretimine etkisi sınırlı kalıyor.

Ekibin sıradaki hedefi, kısmi gölgelenmenin çatı GES yönelimi tahminindeki doğruluğa etkisini azaltmak. Huang bunu yöntemin ana sınırlaması olarak görüyor. Ayrıca yöntemin evirici kırpması ve devreden çıkması gibi gerçek işletme koşullarına dayanıklı olması isteniyor. Böylece büyük ölçekte güvenle uygulanabilmesi hedefleniyor. Bulgular Solar Energy dergisinde “Recovering rooftop photovoltaic array tilt and azimuth from operational power data” başlığıyla yayımlandı. Ekipte Çin Bilimler Akademisi'nden, Avustralya'daki New South Wales Üniversitesi'nden, Diagno Energy'den ve Global Sustainable Energy Solutions'tan bilim insanları var.