Şebekesiz Bağ, Depo ve Şantiyede Kamera Sistemi: Güneş Paneli ve Akü Boyutlandırma Adımları

Şebekesiz kamera sistemi nasıl çalışır, 4G'li tekil kameradan farkı nedir?

Şebekesiz kamera sistemi, elektrik hattı olmayan bir yerde kablolu kameraları ve yerel kayıt cihazını güneş paneli, şarj kontrol cihazı ve aküden oluşan bir DC enerji düzeniyle çalıştırır. Güneş panelinin ürettiği enerji gündüz kameralara gider, fazlası aküye dolar; gece ve güneşsiz saatlerde yük aküden beslenir.

Bu yapı, tek bir 4G'li güneş enerjili kameradan farklıdır. Tekil 4G kamerada yük küçüktür, görüntü bulutta ya da kart üzerinde tutulur ve panel kameranın üzerinde durur. Burada ise birden fazla kamera, bir NVR (sabit diskli kayıt cihazı) ve çoğu zaman bir PoE switch vardır; yük on kat büyüyebilir ve kayıt sürekli yerelde yapılır. Bu yüzden panel ve akü ayrı bir direğe ya da kutuya kurulur, hesap da gerçekten bir enerji hesabı olur.

Tasarım dört değişkene dayanır: günlük enerji ihtiyacı (Wh), bölgenin en kötü ayda güneş saati, panel gücü (W) ve akü kapasitesi (Ah). Aşağıdaki adımlar bu dört değişkeni sırayla hesaplar; rakamlar örnektir, kendi cihazlarınızın etiket ve teknik föy değerleriyle değiştirilmelidir.

1. adım: Kameraların, NVR'ın ve switch'in watt toplamı ve günlük Wh

Günlük enerji ihtiyacı, sistemdeki tüm cihazların ortalama watt toplamının 24 saatle çarpımıdır; çünkü kayıt cihazı ve kameralar gece gündüz çalışır. Formül: günlük Wh = toplam W x 24.

Varsayım örnek: 4 kamera x 6 W = 24 W, NVR 12 W (içinde sabit disk ile), switch ya da PoE dağıtımının kendi tüketimi 4 W. Toplam 40 W eder; günlük ihtiyaç 40 x 24 = 960 Wh olur. Gerçek değerler için kameranın en yüksek tüketimini (kızılötesi LED açıkken) değil, gün boyu ortalamasını kullanın; ancak kablo kaybı nedeniyle switch'in kameradan biraz daha fazla güç çektiğini unutmayın. PoE standartları (IEEE 802.3af, at, bt) switch portundan çıkan gücü 15,4 W, 30 W ve 60-90 W seviyelerinde tanımlar; kameranın gerçek çektiği güç bunun çok altında olabilir ama hesapta cihaz etiketi esas alınır.

• Her cihazın tüketimini üretici teknik föyünden veya etiketinden, mümkünse bir watt ölçerle sahada ölçerek yazın.
• Kızılötesi aydınlatmalı kameralarda gece tüketimi gündüzden yüksektir; ortalamayı buna göre alın.
• Sabit diskli NVR'ın tüketimi disk sayısıyla artar; her ek disk için üretici değerini ekleyin.
• Modem, 4G router ya da telefon uzaktan erişim cihazı varsa bunları da toplama katın.
• 230 V çıkışlı bir inverter kullanılacaksa inverterin boşta tüketimini de ekleyin; mümkünse 12 V ya da 24 V DC ile çalışan cihazlarla inverterden kaçının.

2. adım: Kayıp payı ve kış ayı güneş saati varsayımı

Panelin ürettiği enerjinin tamamı kameralara ulaşmaz; şarj kontrol cihazı, kablo, akü gidiş-dönüş verimi ve toz-sıcaklık etkileri toplamda yüzde 20-30 kayıp yaratır. Pratik tasarımda toplam verim yüzde 70-80 varsayılır; örnekte yüzde 75 (0,75) alınmıştır. Panel tarafında gereken enerji: günlük Wh / 0,75 = 960 / 0,75 = 1280 Wh.

Panel hesabında kullanılan 'tam güneş saati', paneli saat başına 1000 W/m² ışınımda çalıştırıldığında gün boyu toplanan enerjiyle eşdeğer saat sayısıdır. Yaz ayında bu sayı yüksektir; kış ayında hem gün kısalır hem bulut artar. Avrupa Komisyonu'nun PVGIS aracının tipik meteorolojik yıl verilerine göre Aralık ve Ocak'ta 60 derece eğimli, güneye bakan bir panel için Ankara'da yaklaşık 2,8-3,2 kWh/m²/gün, Karadeniz kıyısında yaklaşık 2,5-2,6, Akdeniz'de yaklaşık 4 civarında değerler görülür. Bu ortalamalar bulutlu dönemleri tamamen yansıtmaz.

Bu nedenle kış tasarımı için temkinli bir değer seçilir: Türkiye'nin büyük bölümünde Aralık-Ocak için günlük 2 ila 3 tam güneş saati varsayımı kullanılır. Bu rehberdeki örnekte 2,5 saat alınmıştır. Kuzeye bakan yamaç, dağ gölgesi veya sık bulutlu bir vadide değeri 2'nin altına çekmek gerekir; bölgenizin değerini PVGIS'te enlem-boylam girerek ve eğim açısını seçerek kontrol edin. Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nün güneşlenme süresi verileri de (Ankara'da Aralık ve Ocak için günlük yaklaşık 2,6 saat) bölgenin kış bulutluluğu hakkında fikir verir, ancak bu süre doğrudan tam güneş saati değildir.

3. adım: Panel gücü ve akü kapasitesi hesabı

En düşük panel gücü, panel tarafında gereken günlük enerjinin kış tam güneş saatine bölünmesiyle bulunur: panel W = (günlük Wh / verim) / tam güneş saati. Örnekte 1280 / 2,5 = 512 W; yani 275 W'lık iki panel (550 W) asgari sınırdır. Kış güneş saati 2 alınırsa 1280 / 2 = 640 W gerekir.

Akü kapasitesi, günlük enerji ihtiyacının otonomi gün sayısıyla çarpılıp deşarj derinliği ve verime bölünmesiyle bulunur: akü Wh = günlük Wh x otonomi günü / (deşarj derinliği x verim). Otonomi, panelin hiç ya da çok az şarj ettiği ardışık bulutlu günlerde sistemin ayakta kalacağı süredir; kış için 2-3 gün seçilir. Örnekte 3 gün, lityum demir fosfat (LiFePO4) akü için yüzde 80 deşarj derinliği ve yüzde 90 verimle: 960 x 3 / (0,8 x 0,9) = 4000 Wh. 12,8 V'luk akü kullanılırsa 4000 / 12,8 = yaklaşık 312 Ah; 25,6 V'ta yaklaşık 156 Ah olur.

Aynı yük için kurşun-asit (AGM ya da jel) akü seçilirse tasarımda yüzde 50 deşarj derinliği kullanılır, çünkü derin deşarj ömrü kısaltır. Bu durumda 960 x 3 / (0,5 x 0,9) = 6400 Wh gerekir; 12 V'ta yaklaşık 533 Ah eder. Deşarj derinliği ile çevrim ömrü arasındaki ilişki kurşun-asitte belirgindir; LiFePO4'te ise üreticiler genellikle kullanılabilir aralığı sınırlayarak ömrü uzatır. Seçim ayrıntıları için lityum ve kurşun-asit akü karşılaştırmasına bakılabilir.

Panel yalnız günlük yükü karşılarsa bulutlu günlerden sonra akü bir daha dolmaz. Toparlanma günü = otonomi enerjisi / (panelin günlük net üretimi - günlük yük). Örnekte 600 W'lık panelin net üretimi 600 x 2,5 x 0,75 = 1125 Wh'tir; günlük 960 Wh yük çıkınca yalnız 165 Wh artı kalır ve 2880 Wh'lik otonomi enerjisini doldurmak yaklaşık 17 gün sürer. Panel yaklaşık 1000 W olursa net üretim 1875 Wh, artı 915 Wh olur ve toparlanma yaklaşık 3 güne iner. Bu yüzden sahaya sık gidilemeyen kurulumlarda panel gücü asgari değerin yaklaşık 1,5-2 katı seçilir.

Şarj kontrol cihazı, sistem gerilimi ve kablo kesiti

Şarj kontrol cihazının akım değeri, panel gücünün akü gerilimine bölünmesi ve yaklaşık yüzde 25 pay eklenmesiyle bulunur. Örnekte 600 W / 12,8 V = yaklaşık 47 A, 47 x 1,25 = yaklaşık 59 A; yani 12 V sistemde 60 A'lık bir cihaz gerekir. Aynı panel 24 V sistemde yaklaşık 23 A çeker, 30 A'lık cihaz yeter. Panel dizisinin açık devre gerilimi de cihazın en yüksek giriş geriliminin altında kalmalıdır; soğuk havada panel gerilimi yükselir.

Yük arttıkça akım yükselir, kablo kaybı ve ısınma artar. Bu yüzden toplam gücü yüksek sistemlerde 12 V yerine 24 V ya da 48 V düşünülür; ayrıntı için 12 V, 24 V ve 48 V DC sistem seçimi yazısına bakılabilir. MPPT ve PWM şarj kontrol cihazı farkı için şarj kontrol cihazı karşılaştırması yazısı vardır; yüksek panel gücünde MPPT genellikle daha verimli çalışır.

Kamera kablosu uzunsa gerilim düşümü de hesaplanmalıdır. Düşük gerilimli (12 V) kameralarda uzun hat kameranın kapanmasına yol açabilir; PoE kullanıldığında ise kablo uzunluğu 100 metre ile sınırlıdır ve güç ile veri aynı kablodan taşınır. Panelin eğim açısı, yönü ve gölgelenmesi üretimi doğrudan etkiler; panel yerleşimi için panel eğim açısı ve direk montajı rehberi kullanılabilir.

Sık yapılan hatalar: yaz hesabı, küçük panel ve yanlış akü

Şebekesiz kamera sistemlerinde en yaygın hata, hesabı yaz ayı güneşiyle yapıp kışın sistemin çökmesidir. Haziran'da tam güneş saati 5 ve üzerine çıkarken Aralık'ta bunun yarısına düşebilir; panelin yaz ayında rahat yettiği bir kurulum, Aralık'ta aküyü boşaltabilir. Hesap her zaman en kötü ay için yapılmalıdır.

• Yaz güneş saatiyle hesap yapmak; kışın aküyü boşaltıp NVR'ın kapanmasına ve diskte bozulmaya yol açar.
• Paneli yalnız günlük yüke göre seçip toparlanma süresini hesaplamamak; bulutlu günlerden sonra akü bir daha dolmaz.
• Etiket gücünü gerçek üretim sanmak; paneller nadiren etiket gücünün tamamını verir, kayıp payı atlanmamalıdır.
• Aküyü Ah değeriyle gerilimi karıştırarak seçmek; kapasite Wh olarak karşılaştırılmalıdır (Ah x gerilim).
• Kurşun-asit akü kapasitesini tamamen kullanılabilir saymak; yüzde 50 deşarj sınırı hesaba katılmalıdır.
• Soğuk hava etkisini gözden kaçırmak; kurşun-asit akü kapasitesi soğukta düşer ve birçok LiFePO4 akü BMS'si 0 derecenin altında şarjı keser, üretici belgesindeki sıcaklık sınırı kontrol edilmelidir.
• Gölgelenmeyi atlamak; tek bir ağacın ya da çatı kenarının gölgesi seri bağlı panel dizisinin üretimini ciddi düşürebilir.
• Gereksiz yükü sistemde bırakmak; ekrana bağlı monitör, boşta çalışan router ya da kullanılmayan PoE portları tüketimi artırır, hareketle uyanan kayıt, PoE port zamanlaması ve kızılötesi yönetimi gibi güç tasarrufu ayarları bu yükü azaltır.

Kurulumcu için keşif kontrol listesi

Keşif aşamasında saha ölçümü ve müşteri beklentisi netleşmeden panel ve akü satın alınmamalıdır; aşağıdaki liste hesabın girdilerini toplar.

• Kamera sayısı, konumu ve her biri için kablo uzunluğu; PoE mi 12 V DC mi kullanılacak.
• Cihaz listesi: kamera, NVR, disk sayısı, switch, router; her birinin ortalama watt değeri.
• Kayıt süresi hedefi ve sürekli mi hareketle mi kayıt yapılacağı; disk sayısı enerjiyi etkiler.
• Bölgenin kış güneş verisi: PVGIS'te enlem-boylam ve eğim açısıyla Aralık-Ocak değeri.
• Panelin kurulacağı yerin yönü, gölgelenmesi, direk ya da çatı taşıma kapasitesi ve rüzgar yükü.
• Akü ve şarj kontrol cihazının yeri: havalandırmalı, yağmur ve don koruması olan, hırsızlığa karşı kilitli kutu.
• Sahaya ziyaret sıklığı; sık gidilemiyorsa otonomiyi ve panel gücünü artırın.
• Kablo kesiti, sigorta, topraklama ve yıldırım koruması; uzun DC hatlarda gerilim düşümü hesabı.
• Uzaktan erişim ihtiyacı: 4G router tüketimi ve veri planı sisteme dahil mi.
• Hırsızlık riski: panel ve akü çalınma riskine karşı sabitleme, gizleme ve alarm bağlantısı.

Ne zaman şebeke ya da jeneratör daha mantıklı?

Şebeke ya da jeneratör, yük yüksekse, kış güneşi zayıfsa veya kesintisiz çalışma zorunluysa güneş sisteminden daha mantıklı olabilir; karar yükün büyüklüğü, sahaya yakınlık ve bakım imkânına bağlıdır.

• Şebeke hattı yakınsa ve hat çekimi makul ise: şebeke, büyük panel-akü yatırımından sade ve kalıcı çözümdür; yedek olarak küçük bir UPS yeterli olabilir.
• Toplam yük birkaç yüz watta çıkıyorsa (çok sayıda kamera, aydınlatma, kayıt sunucusu): panel ve akü boyutu hızla büyür, şebeke ya da jeneratör düşünülür.
• Kış güneşi çok zayıf ya da gölgeli sahada: panel boyutu ekonomik olmaktan çıkabilir; hibrit (güneş + jeneratör) tercih edilebilir.
• Şantiye gibi geçici ve değişken sahada: kısa süre için jeneratör ya da taşınabilir güç istasyonu pratiktir; jeneratörlü tesislerde geçiş ve gerilim sorunları için jeneratörlü tesis rehberine bakılabilir.
• Sahaya ulaşım zorsa ve bakım yapılamıyorsa: yakıtla çalışan sistem yerine güneş sistemi daha az müdahale gerektirir; ancak doğru boyutlandırılmalıdır.
• Kayıt kritik değerdeyse: güneş artı şebeke ya da jeneratör yedeği, tek kaynak riskini azaltır.

Bayifi'nin bu konudaki yeri

Şebekesiz bir kamera sistemini kuracak firmayı bulmak için Bayifi'deki kurulumcu ve bayi dizinine il il bakabilirsiniz; panel, akü, NVR ve kamera gibi ürünleri toptancıların stoklu listelerinde pazar bölümünden arayıp tek talep ile birden çok toptancıdan teklif isteyebilirsiniz. Kurulumcu ya da toptancıysanız firmanızı Bayifi'ye kaydedebilirsiniz.