Modern enerji sistemlerinde batarya depolama sistemleri, sürdürülebilir enerji yönetiminin temel taşlarından biridir. Ancak bu sistemler, özellikle yıldırım düşmeleri ve aşırı gerilim gibi çevresel etkiler karşısında savunmasız kalabilir. Depolama Sistemlerinde Yıldırımdan Korunma yazısında; batarya depolama sistemlerinin karşı karşıya olduğu tehditler, standartların öngördüğü koruma gereklilikleri ve etkili bir yıldırım ve aşırı gerilim koruma konseptinin nasıl uygulanabileceği ele alınacaktır.
Yıldırım ve Aşırı Gerilim Kaynaklı Tehditler
Yıldırımın Sistemler Üzerindeki Etkileri
Yıldırım çarpmaları, enerji depolama sistemlerinin elektronik bileşenlerinde dielektrik dayanım sınırlarını aşarak ciddi hasarlara yol açabilir. Bu hasarlar arasında şunlar öne çıkar:
- Elektronik Bileşenlerin Arızalanması: İnvertörler, batarya üniteleri ve iletişim sistemleri gibi bileşenlerin işlevsiz hale gelmesi.
- Metal Yapılarda Hasar: Doğrudan yıldırım çarpmaları, depolama sistemlerinin metal çatılarında deliklere neden olabilir. Bu durum, yağışlı havalarda su sızıntılarına ve ikincil zararlara yol açar.
- Şebeke Kaynaklı Gerilim Sıçramaları: Anahtarlama işlemleri, kısa devreler veya topraklama sorunları nedeniyle oluşan gerilim darbeleri de ciddi tehditler arasındadır.
Darbe Akımlarının Elektronik Sistemlere Etkileri
Darbe akımları, sistemin hassas elektronik bileşenlerine zarar verebilir ve ekipmanın ömrünü kısaltabilir. Bu geçici aşırı gerilimler, pahalı bakım ve onarım süreçlerini beraberinde getirir ve uzun vadeli maliyetleri artırır.
Standartlar ve Depolama Sistemlerinde Yıldırımdan Korunma
IEC 62305
Enerji depolama sistemlerinde koruma tasarımında, uluslararası standartların rehberliği büyük önem taşır. IEC 62305, yıldırım kaynaklı tehlikelere karşı sistemlerin korunması için kapsamlı bir çerçeve sunar. Bu standart, aşağıdaki unsurları kapsar:
- Koruma Kategorileri: Yıldırım ve darbe koruma düzeylerinin belirlenmesi.
- Ekipman Dayanıklılığı: Elektronik bileşenlerin darbe dayanım seviyeleri ve koruma gereksinimleri.
- Risk Analizi: Sistemin konumuna ve kullanım senaryolarına göre risk değerlendirmesi.
DIN VDE 0100 ve DIN EN 62305 Standartları
Batarya depolama sistemlerinin koruma tasarımında, DIN VDE 0100-443 standardı, yıldırım kaynaklı aşırı gerilimlere karşı koruma önlemlerini belirler. Standart, aşırı gerilim kategorilerini tanımlar ve koruma cihazlarının gerekliliklerini açıklar. Ayrıca, risk analizi gerekliliğini vurgulayarak hangi durumlarda ilave koruma önlemlerinin gerekli olduğunu belirtir.
Risk analizi, DIN EN 62305-2’ye göre gerçekleştirilir ve dış yıldırım koruma sisteminin planlamasında dikkate alınacak yıldırım koruma sınıfını belirler. Örneğin, risk analizi sonucunda yıldırım koruma sınıfı 3’ün gerektiği durumlarda, DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) standardı dikkate alınmalıdır.
Transient Aşırı Gerilimlerin Kaynakları
Yıldırım çarpması ya da yakın çevrede meydana gelen yıldırım olayları, depolama sistemlerinde endüktif ya da kapasitif bağlantılar yoluyla aşırı gerilim oluşturabilir. Ayrıca şebeke bağlantılarında gerçekleşen anahtarlama işlemleri ve kısa devreler de aşırı gerilimlerin nedenleri arasındadır.
Uygulama: PV ve Ağ Depolama Sistemleri için Koruma Çözümleri
PV Depolama Sistemleri
Güneş enerjisi tesislerinde kullanılan batarya depolama sistemlerinin korunmasında, yıldırım ve aşırı gerilim önleyici sistemlerin etkili bir şekilde uygulanması gereklidir. Metal konteynerlerde kullanılan depolama sistemleri, yıldırım çarpmasını güvenli bir şekilde toprağa ileten Faraday Kafesi prensibine dayanır. Ayrıca konteyner köşelerine yerleştirilen yakalama uçları, yıldırımın kontrollü bir şekilde yönlendirilmesini sağlar.
DC bağlantı hatları ve inverter çıkışları için Tip 1+2 sınıfında aşırı gerilim koruyucuları (parafudr) kullanılmalıdır.
Ağ Depolama Sistemleri
Beton yapıdaki ağ depolama sistemlerinde, harici yıldırım koruma sistemleri ile diğer elektrik bağlantıları arasında güvenli bir ayrım sağlamak için yüksek gerilim yalıtımlı kablolar kullanılmalıdır. Ayrıca, batarya üniteleri ve inverterler farklı konteynerlerde bulunuyorsa, bağlantı hatları boyunca yıldırım akımlarını sönümlemek için eş potansiyel dengeleme (Topraklama) kabloları kullanılmalıdır.
Aşırı Gerilim Koruma Cihazlarının Seçimi
Tip 1 ve Tip 2 Parafudrlar
Enerji depolama sistemlerinde kullanılan parafudrlar, sistemin ihtiyaçlarına göre seçilmelidir:
- Tip 1 Parafudrlar: Yıldırım çarpmalarından kaynaklanan doğrudan aşırı gerilimleri sönümler.
- Tip 2 Parafudrlar: Şebeke kaynaklı geçici aşırı gerilimleri kontrol altına alır.
Örneğin:
- DC Devreleri İçin Koruma: PV modüllerinin DC bağlantı hatları, fotovoltaik sistemlere uygun özel Tip 1 parafudrlarla korunmalıdır.
- AC Hatları İçin Koruma: Ana besleme hatları, Tip 1+2 kombinasyonlu parafudrlarla güvence altına alınabilir.
LED Aydınlatma ve Veri İletişim Hatları
Güneş enerjisi santrallerinde kullanılan LED aydınlatma sistemleri, darbelerin etkilerine ve anahtarlamalardan kaynaklanan aşınmaya karşı korunmalıdır. Ayrıca, veri iletişim hatları için özel tasarlanmış parafudrlar kullanılarak bilgi-iletişim altyapısı güvence altına alınabilir.
Sonuç ve Öneriler
Enerji depolama sistemleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının etkin kullanımı ve enerji altyapısının sürdürülebilirliği için vazgeçilmezdir. Ancak, yıldırım ve aşırı gerilim kaynaklı tehditler, bu sistemlerin güvenilirliğini tehlikeye atabilir. IEC 62305 ve DIN VDE 0100 gibi uluslararası standartlara uygun bir koruma tasarımı, şu avantajları sağlar:
- Ekipman Güvenliği: Elektronik bileşenlerin zarar görmesi önlenir.
- Sistem Sürekliliği: Kesintisiz enerji sağlanır.
- Uzun Vadeli Ekonomi: Bakım ve onarım maliyetleri düşer.
Doğru dış yıldırım koruma sistemlerinin, iç yıldırımlık cihazlarının ve uygun topraklama düzenlemelerinin bir arada uygulanması, enerji depolama sistemlerinin uzun ömürlü ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlayacaktır. Bu tür önlemler, sadece sistem güvenliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda sürdürülebilir bir enerji geleceğine katkıda bulunur.
RASTGELE TEKNİK İÇERİK İÇİN TIKLAYIN!
İlginizi Çekebilecek Teknik Hesaplar
Kompanzasyon Hesabı
Aydınlatma Hesabı
Yüksek Gerilim İşletme Sorumluluğu Ücreti Hesabı
Sosyal medyada teknik bilgilere maruz kalmak için:
YouTube – Instagram
