Güneş Enerji Sistemi Nedir?

Güneş Enerji Sistemi Nedir?
Güneş Enerji Sistemi Nedir?

Güneş enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarından en verimli olanıdır. Güneş enerjisi, son yıllarda üzerinde en fazla araştırma yapılıp geliştirilen enerji kaynakları içerisindedir.

Güneş; merkür, mars, dünya, jüpiter, venüs gibi gezenlere enerji veren bir yıldızdır ve haliyle enerji kaynağıdır.
Dünyamızda yaşayan bütün canlılar, insanlar hayvanlar ve bitkiler güneşe ihtiyaç duyar. Örneğin bitkiler, canlı doku üretmek ve besin (fotosentez) yapabilmek için güneş enerjisinden faydalanır. Yaz günlerinde bizleri ferahlatan ve çiçek polenlerinin dağılarak tohumlanmasını sağlayan rüzgar, güneş ışınlarının sıcaklık farkı hasıl etmesinden meydana gelir. Bitki ve hayvan artıklarından kömür ve petrol meydana gelmesi de güneş enerjisi sayesindedir.

Güneş asırlardır yeryüzünü aydınlatmasına rağmen bu büyük ve harika enerjiden faydalanmaya başlama oldukça yenidir. Archimedes (Arşimed)in (M.Ö. 267) iç bükey aynalarla güneş enerjisini odaklayarak Sirakuza’yı kuşatan gemileri yaktığı iddia edilmektedir. Güneşin yaydığı ve dünyamıza da ulaşan enerji, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir. Güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır.

Dünya atmosferinin dışında güneş ışınımının şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m 2 değerindedir, ancak yeryüzünde 0-1100 W/m 2 değerleri arasında değişim gösterir. Bu enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır.

Güneş enerjisi konusundaki çalışmalar 1600 yılında Galile’nin merceği bulmasıyla artmıştır. İlk defa Fransa’da, Belidor (1725) tarafından güneş enerjisi ile çalışan bir pompa yapılmıştır. Mouchot, 1860 yılında parabolik aynalar yardımıyla güneş ışınlarını odaklayarak, küçük bir buhar makinesi yapmıştır. İlk defa güneş enerjisi ile çalışan, hava çevrimli makineyi ise 1868 yılında Ericsson geliştirmiştir. Bu yıllarda güneş enerjisi konusunda çalışmalar yoğunlaşmış, tatlı su elde edilmesi ve güneş ocakları ile ilgili çok sayıda çalışmalar yapılmıştır. Adams, Hindistan’da yedi askerin yemeğini en soğuk ay sayılan Ocak ayında, konik yansıtıcılı güneş ocağıyla iki saatte pişirmiştir. Shuman ve Boys, 1913 yılında parabolik aynalar yardımıyla bir buhar üreticisi yapmışlar ve bundan faydalanarak Nil Nehrinden su çeken 50 bg’deki sulama pompasını çalıştırmışlardır.
Birinci Dünya Savaşı ve sonrasında petrolün önem kazanmasıyla güneş enerjisi üzerindeki çalışmalar araştırma seviyesinde kalmıştır. Güneş enerjisinin önem kazanması daha çok 1973 yılındaki dünya enerji kriziyle başlamıştır. Petrol fiyatının gittikçe artması, yeni kaynaklar üzerindeki çalışmaları artırmış, özellikle güneş enerjisi, üzerinde en çok çalışılan konu olmuştur.

DÜNYA DA DURUM:

Bu yatırımlardan birisi de ABD’nin Kaliforniya eyaletinde kurulan Topaz isimli güç santrali.
Tamamen güneş ışığıyla çalışan Topaz, Kaliforniya’nın Carrizo Plain bölgesinde yer alıyor. Toplam 9 milyon güneş panelinin bulunduğu santral, yaklaşık 25 kilometre karelik bir alanı kaplıyor. Santral Pacific Gas ve Electric bünyesindeki 160 bin eve enerji sağlayacak. Projenin arkasındaki isim olan First Solar firması, proje için 2,5 milyar dolar kaynak oluşturdu. Santral, 550 MW enerji üretebilecek kapasiteye sahip. Aynı zamanda bu santral doğaya 370,000 ton karbondioksit çıkartan enerji elde etme prosesine eşdeğerdir. İnşaatın 2015 yılına kadar tamamlanması hedeflenirken inşaat daha erken bitti. Fakat bu tesis gelecek yıl SunPower tarafından yapılacak 579 megawatt kapasitesi olan Solar Star santralinin devreye girmesi ile dünyanın en büyük solar çiftliği unvanının yitirecek. 2011’de yapımına başlanan tesis, 40 megawatt’lık son bölümün yapılması ile şu anda Amerika’da 500 megawatt üstü olan ilk solar çiftlik ünvanını kazandı. Şu anda 550 megawatt gücü ile dünyada aktif olarak bulunan en büyük santral. Bu tesisin gücü 73,000 arabanın üreteceği 377,000 tonluk karbondioksit emisyonuna tekabül etmektedir.

Güneş enerjisi santralleri yapım-işletme maliyetleri ve verim açısından kârlı bir enerji yoludur . Doğaya zararının minimum olması açısından geleceğin enerji üretim sistemlerinden birisidir.

Fransa‘da güneş enerjisinin farklı biçimde kullanıldığı güneş enerjisi santrali bulunmaktadır. Bu santralde odakları kesişecek şekilde çukur aynalar ve bu çukur aynaların ışığını destekleyen düz aynalar mevcuttur. Aynaların odaklarının kesişim noktasında bir su havuzu bulunmaktadır. Güneşten aldığı ışığı odak noktasında birleştiren ayna, odak noktasında 1700 C’ye varacak ısı toplamaktadır. Bu ısı, buhar enerjisine, oradan buhar tribünleri ile elektrik enerjisine çevrilmektedir. Yakıt maliyeti sıfırdır.

7/24 Elektrik Üretimi yapabilir mi?

İspanya’nın Sevilla ile Cordoba kentleri arasında kalan Andalusi’nin ovalarında kurulu Gemasolar güneş enerjisi santrali, 7/24 elektrik üretimi yapabilme özelliğiyle dünyada bir ilk.Her biri 120 metre kare büyüklüğünde 2,600 güneş panelinden oluşan enerji santrali, 480 dönüm arazi üzerinde kurulu olup, santraldeki çalışma sistemi ise: Panellerin, güneş ışınlarını kuleye iletmesi, burada, ışınların Dünya’ya ulaştıkları enerjinin bin kat daha yoğun olarak elde edilmesidir.

Enerji, 500 dereceden daha yüksek sıcaklıkta erimiş tuzla dolu depolarda saklanıyor. Tuz, elektrik üreten türbinlerin dönmesi için buharın ortaya çıkmasında kullanılıyor. Gemasolar’ı diğer güneş enerji santrallerinden farklı kılan, enerji depolama kapasitesi. Santral, gün içinde elde ettiği enerjiyi kullanarak gece boyu elektrik üretimine devam edebiliyor.

Gemasolar, 7/24 elektrik üretebilme özelliği sayesinde depolama kapasitesi olmayan bir santrale kıyasla yüzde 60 daha fazla enerji üretimi yapabiliyor. Standart güneş enerjisi santralleri yılda ortalama 1,200-2,000 saat çalışabilirken, Gemasolar yılda 6,400 saat elektrik üretebiliyor.Bu da “Yılda 30 bin haneye yetecek elektrik üretebilir demek. Ayni zamanda, 30 bin ton karbondioksitin atmosfere salınmasını önlendiği anlamına da geliyor”.

İspanya, yenilebilir enerji alanında özellikle devlet yatırımlarıyla büyük atılım sağlamış durumda olup, Avrupa’nın rüzgar enerjisinden en çok enerji üreten ülkesi olan İspanya, güneş enerjisinde Almanya’nın ardından ikinci sırada yer almaktadır.

Gemasolar’ın bugüne gelmesinde, yabancı yatırımların da etkisi büyük. Enerji santrali, İspanya’nın Sener şirketiyle Abu Dabi merkezli Masdar şirketinin ortak girişimi. Gemasolar’ın 200 milyon euroyu (260 milyon dolar) aşan bir yatırım gerektirdiği de göz önünde bulundurulursa, Bu tür enerji santralleri hem gereken ham madde, hem de büyük yatırım ihtiyacı nedeniyle şuanda oldukça maliyetli görünse de, Gemasolar, yatırım için harcanan parayı 18 yıl içinde bankalara geri ödeyecek olmasını düşünürsek, artan petrol fiyatlarıyla, ileriki yıllarda enerji santralinin “para basmaya başlayacağını” da unutulmamalıdır.

TÜRKİYE’DE DURUM;

Türkiye’nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi, 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti ise 1311 kWh/m 2 yıl ( günlük toplam 3,6 kWh/m 2 ) olarak tespit edilmiştir.

Türkiye de artık, kendi elektriğimizi kendimiz üretebiliyoruz. Lisanssız elektrik üretimine yönelik 2007 yılında çıkarılan Kanunla üst sınır 200 kW olarak belirlenmişti. 2008 yılında bu sınır 500 kW’a ve 30 Mart 2013 tarihinde de 1000 kW sınırına yükseltildi.

Güneş enerjisi maliyeti ,bundan 5-6 yıl önce,lisanssız 1 MWlık bir tesisin bedeli 3.5-4 milyon Avro’larda iken hızla gelişen teknolojiler sayesinde bugün bu rakamlar 1 milyon Avro’ya kadar inmiştir. Tesisi kurumunda durum ise,5 MW’lık bir güneş enerjisi tesisi yaklaşık 6 ayda inşa edilip devreye alınabilmektedir. 1Kw’lık küçük sistemin kurulum maliyetinin Almanya, Çin ve Diğer ülkelerdeki fiyat karşılaştırması sonucu; 1800 € ile 1900 € arasında olduğu görülmektedir.

2012 ağustos ta 350 bin euro maliyetle Konya MEDAŞ merkezinin bahçesinde kurulan Güneş Enerjisi 204 kwp kurulu güçteki Santralinin yıllık elektrik üretim kapasitesi 350 bin kilovat saattir. 3 bin 500 metrekareye kurulu tesisin ürettiği güneş enerjisi MEDAŞ’ın iç tüketimini karşılamaktadır. Yaklaşık 3 bin metrekarelik bir alana kurulan 864 panelden üretilen elektrik ile 100 konutun elektrik ihtiyacı karşılanabiliyor. Santralin kendini 7 yılda amorti etmesi beklenmektedir. Nükleer Santralın nükleerinin dışarıdan alındığı, kömürü, hidroelektrik santralın da da teknolojinin dışardan alındığı düşünülürse, güneş enerjisinde yerli panel öne çıkmaktadır. Güneş santralının tek maliyeti de kurulum maliyeti olup, çevreye zarar vermemesi, gürültüsünün de olmaması önemli avantajıdır.

Türkiye’de bulunan Güneş Enerji Santrallerinin toplam kurulu gücü 59,00 MW’dır.

Elk.Enerji ÜRETİM TİPLERİ;

Güneş enerjisi santralleri, güneş ışığından gelen enerji parçacıklarını elektrik enerjisine çeviren santrallerdir. Santrallerde, hesap makinelerindekine benzer fakat büyük ebatlarda güneş pilleri kullanılır. Güneş pilleri fotovoltaiktir. Üzerine gelen güneş ışınlarını elektriğe çevirirler. Bu pillerin ana maddesi kristal silisyum ve galyum arsenittir.Güneş Enerji Santralleri temelde iki farklı yapı ile çalışır. Bunlar fotovoltaik sistem ve Termal sistemdir.
 

  1. Termik Düzeneklerle Güneş Elektriği Yoğunlaştırmalı güneş toplayıcıları yöntemi ile güneş ısının bir sıvıya buharlaştırılması sonucu ve klasik termik santrallere benzer biçimde buhar türbini ve jenaratörle elektrik elde edilmektedir.
  2. Fotovoltaik Düzeneklerle Güneş Elektriği 
    Fotovoltaik Hücre Nedir? Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır… Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel yada seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri yada paralel bağlanarak bir kaç Watt’tan megaWatt’lara kadar sistem oluşturulur. Fotovoltaik piller ilk olarak 1839 yılında Fransız fizikçi Edmond Becquerel tarafından bulunmuştur.



Fotovoltaik Modül,Panel Ve Diziler
Fotovoltaik hücreler daha yüksek akım,gerilim veya güç seviyesi elde etmek için elektriki olarak seri veya paralel bağlanırlar.Fotovoltaik modüller çevre etkilerine karşı sızdırmazlık sağlayacak şekilde birbirine eklenmiş fotovoltaik hücreler içerirler.Fotovoltaik paneller elektrik kabloları ile birbirine bağlanmış iki veya daha çok sayıda Fotovoltaik modül içerirler.Fotovoltaik diziler ise belli sayıda Fotovoltaik modül veya panel içeren enerji üretim ekipmanlarıdır.

Örnek Olarak Panasonic Suncream II PV Panelinin Özellikleri

Panel ve Diziler

Fotovoltaik PanelBir Fotovoltaik Sistem Nasıl Çalışır?

Basitçe PV sistemleri de diğer elektrik üretim sistemlerine benzer olarak çalışır.Sadece kullandıkları ekipmanlar değişiktir.Sistemin operasyonel ve fonksiyonel ihtiyaçlarına bağlı olarak DC-AC inverter,Akü,Şarj kontrol ünitesi,yedek güç kaynağı ve sistem kontrolörü gibi ekipmanlara ihtiyaç duyulabilir.

Termal sistemlerde ise;

PV Sisteminin Çalışmasıözel aynalar vasıtası ile güneş ışınları belli bir noktaya iletilmekte, bu noktada bulunan yağ, su vb. sıvı ısıtılmakta, ısıtılan bu sıvı ile termik sistemlerde olduğu gibi buhar basıncı vasıtası ile mekanik enerji kinetik enerjiye çevrilmektedir. Bir güneş hücresinin performansı verimi ile ölçülmektedir. Ancak belli dalga boylarındaki ışık elektriğe dönüştürülebilir, geri kalan büyük miktar hücreyi oluşturan madde tarafından ya emilmekte ya da yansıtılmaktadır. Bundan dolayı günümüzde tipik bir güneş hücresinin verimi %15 civarındadır, yani aldığı enerjinin sadece altıda birini elektriğe çevirmektedir.
 

Güneş Enerjisi