Güneş Enerjisi Hangi Tür Enerjilere Dönüşüyor? Güneş Enerjisinin Döüştüğü Enerji Türü

Güneş Enerjisi Hangi Tür Enerjilere Dönüşüyor? Güneş Enerjisinin Döüştüğü Enerji Türü
Güneş Enerjisi Hangi Tür Enerjilere Dönüşüyor? Güneş Enerjisinin Döüştüğü Enerji Türü
Güneş enerjisi potansiyeli

En büyük enerji kaynağı olarak güneş, dünya yüzeyine her yıl yaklaşık 3,9 · 1024 J enerji miktarı gönderir Bu miktar 1,08 · 1018 kW/saat'e eşittir Bu enerji miktarı, bugün dünyanın sanayide ihtiyaç duyduğu enerjinin yaklaşık 10000 katıdır
Güneşin verdiği enerji, gün içinde güneşli saatlere, güneş ışığının bölgesel olarak düştüğü açıya, günün saatine, mevsime ve enleme göre belirlenir Buna göre değişen enerji miktarı, Orta Avrupa'da yaklaşık olarak metrekarede 1000 kWatt/yıl ve Sahra çölünde yaklaşık olarak metrekarede 2350 kWatt/yıl kadardır Sahra çölünün yalnızca % 1'lik bir alanı, tüm dünyanın enerji ihtiyacını karşılayabilme potansiyeline sahiptir Avrupa'nın yenilenebilir enerji kaynağı olarak ihtiyacı olan güneş enerjisinin, Kuzey Afrika'dan elde edilebileceği hesabının yapıldığı bazı senaryolar vardır Bu senaryolara göre, Kuzey Afrika'dan yapılacak enerji transferi yüksek gerilim hatlarıyla yapılabilir Uydularla yapılan araştırmalara göre, Kuzey Afrika'nın ve ortadoğunun çöl bölgelerinin % 0,3'den daha azını kapsayan - binde üçlük - bir alandan elde edilecek enerji hem bu ülkelerin enerji ve su ihtiyacını, hem de tüm Avrupa ülkelerinin enerji ihtiyacını karşılayabilecektir [8] Enerjinin aktarımıyla ilgili başka bir düşünce, güneş enerjisini bir uyduya yönlendirerek toplamak ve yeniden Dünya'ya göndermek şeklindedir Çeşitli bilim insanlarından, politikacılardan ve uzmanlardan oluşan ve yenilenebilir enerji kaynakları ve bunların kurulumu çalışmalarıyla ilgilenerek, uluslararası çalışma yürüten bir kurum, Die Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation'dır Benzer bir çalışma ABD'de Grand Solar Plan adıyla yürütülmektedir [9]

Türkiye'nin güneş enerjisi potansiyeli

Türkiye'nin toplam yıllık ortalama güneşlenme süresi metrekarede 2640 saat Ortalama toplam ışınım şiddeti metrekarede 1311 kWh/yıl'dır Bu miktar, 779452 km2'lik yüzölçümüyle tüm Türkiye için 1021861572000000 kWh/yıl kadardır Bu sayı Türkiye'de kişi başına düşen güneş enerjisi miktarının yaklaşık olarak 14000000 kWh olduğunu gösterir Bu sayı, Türkiye'de kişi başına yıllık tüketim miktarı olan 2700 kWh'lık elektrik enerjisinin 5000 katından fazladır

• 2007 yılında Türkiye'de kişi başına düşen yıllık elektrik tüketimi 2700 kWh
• Türkiye'de kişi başına düşen yıllık güneş enerjisi miktarı 14000000 kWh
• 2007 yılında Türkiye'de bir kişinin yıllık tükettiği elektrik miktarı, yaklaşık 2 m2'lik bir alanın yıllık güneş enerjisi potansiyeline eşittir (2700 : 1311 = 206 m2)

Türkiye'nin 2007 yılındaki elektrik tüketimi 190 milyar kWh'dir Gelişmiş ülkelerde 8900 kWh kadar olan elektrik tüketimi, Türkiye'de kişi başına yıllık olarak 2700 kWh'dir Türkiye'de tüketilen toplam 190 milyar kWh'lik elektrik miktarına karşın, güneş enerjisi potansiyeli bunun 5000 katı olarak 1021861 milyar kWh'dir

• 2007 yılında Türkiye'de elektrik tüketimi 190 milyar kWh
• Türkiye'nin bir yıldaki güneş enerjisi potansiyeli yaklaşık 1021861 milyar kWh
• Türkiye'nin yaklaşık 144 km2'lik bir alandaki potansiyel güneş enerjisi miktarı, Türkiye'nin yıllık 190 milyar kWh'lik elektrik tüketimine eşittir Bu alanın büyüklüğü 12 km x 12 km olarak, Türkiye'nin yüzölçümünün 5000'de 1'inden daha azdır Kişi başına bu alan, 2007 yılında kişi başına düşen elektrik tüketimi miktarı için 2 m2'den biraz fazla bir alanı kapsar

İspanya'nın büyük bir proje olarak yürüttüğü güneş enerjisini toplayan bir sistemin esası, ortadan dikine kesilmiş silindir benzeri parabol yapıdaki toplayıcılardır Bu toplayıcıların odak noktasında bulunan bir borunun içinde su yerine yağ bulunur [10] Dikine kesilmiş silindir benzeri parabol şeklindeki toplayıcılardan gelen güneş ışığı, bunun odak noktasından geçen borulardaki yağı ısıtır ve bu ısı elektrik enerjisine dönüştürülür Diğerlerine göre bu sistem, esas olarak çok karmaşık ve pahalı değildir ve Türkiye'de de uygulanması çok kolaydır Örneğin kentlerde evlerin çatıları bu düzenekle donatılabilir ve kırlık alanlarda arazilerin sulanması bu şekilde küçük ölçekteki düzeneklerle mümkündür Bedava olan güneş enerjisi, üretilen çeşitli ürünlerin fiyatını düşürerek fayda sağlamasının yanında, daha da önemli bir etken olarak doğanın korunmasında ideal bir enerji kaynağıdır Sanıldığının aksine güneş enerjisinden yararlanmak için, ne çok ileri teknolojiler gerekmekte, ne de çok büyük alanlara gereksinim duyulmaktadır Yukarıdaki hesaplamaların gösterdiği gibi, 2 m2'lik bir alan, 2007 yılında Türkiye'de kişi başına tüketilen elektrik enerjisi miktarına eşit düzeyde bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir
Güneş enerjisinin elektriğe dönüştürülmesinde, %30'luk verim ile stirling motoru kullanımı en yüksek verimli bir sistem olarak kabul edilir Buna göre güneş enerjisinin yaklaşık üçte biri elektrik enerjisine dönüştürülebildiğinden, belirli bir alanın üç katı büyüklüğünün, o alanın tam güneş enerjisi potansiyeline denk olduğu söylenebilir Bu hesapla 2007 yılı kişi başına elektrik tüketimi için gerekli alanın yaklaşık üç katının gerekli olduğu ortaya çıkar

• Yüzde 30'luk verimle yaklaşık 6 m2'den biraz fazla bir alan, güneş enerjisinin 2 m2'lik enerji potansiyeline denktir (2 m2 x 3 = 6 m2) Yaklaşık 6 m2'lik bir alan Türkiye'de 2007 yılında bir kişinin kullandığı elektrik tüketimine eşit bir elektrik üretimini verebilir

Petrol gibi fosil yakıtları yerine de elektrik enerjisi kullanılmak istendiği varsayıldığında daha büyük bir alan gereklidir Yine de, örneğin 25 m2'lik bir alanın bir kişiye, gelişmiş ülkeler seviyesinde bir enerji tüketimi olanağı sağlayabileceği görülebilir Dört kişilik bir ailenin 100 m2'lik bir evde yaşadığı varsayılırsa, bu evin 100 m2'lik düz çatı alanının, böyle bir ailenin tüm enerji gereksinimi için yeterli bir alan oluşturduğu hesaplanabilir
Güneş enerjisini, biodizel ve benzeri başka alternatif enerji kaynaklarından sağlamaya çalışmanın, başka sorunları ortaya çıkardığı görülür Bu nedenle, güneş enerjisinden yararlanmak için, doğaya en uygun yöntemi seçmek de çok önemlidir

Güneş enerjisi teknolojileri

Güneş ışınlarından yararlanmak için pek çok teknoloji geliştirilmiştir Bu teknolojilerin bir kısmı güneş enerjisini ışık ya da ısı enerjisi şeklinde direk olarak kullanırken, diğer teknolojiler güneş enerjisinden elektrik elde etmek şeklinde kullanılmaktadır Güneş enerjili sıcak su sistemleri, suyu ısıtmak için güneşe ışınlarından yararlanır Bu sistemler evsel sıcak su ya da bir alanı ısıtmak için kullanılabildiği gibi çoğunlukla bir havuzu ısıtmak için kullanılır Bu sistemler çoğunlukla bir termal güneş paneli ile bir de depodan oluşur[11] Güneş enerjili su ısıtıcıları üç grupta toplanır

• Aktif sistemler, suyun ya da ısı transfer sıvısının çevirimi için pompa kullanırlar
• Pasif sistemler suyun ya da ısı transfer sıvısının devrini doğal çevirim ile sağlarlar
• Kütle sistemleri su tankının doğrudan güneş ışığı ile ısınmasını amaçlarlar

Yaygın ısıl güneş enerjisi uygulamaları şunlardır:
- Düzlemsel güneş kollektörleri: Ülkemizde de çok yaygın olarak kullanılan, evlerde sıcak su elde etmede kullanılan sistemlerdir
-Yoğunlaştırıcılı güneş enerjisi santralları: Bunlarda, doğrusal, çanak şeklinde ya da merkezi bir odağa yönlendirilmiş dev aynalar kullanılarak, odak noktasında çok yüksek sıcaklıkta ısı elde edilir Genellikle elektrik üretiminde kullanılır Ancak henüz bir yaygınlık kazanamamışlardır
-Vakum Tüplü Güneş Enerjisi Sistemleri: Vakum tüplü güneş enerjisi kolektörleri: iç içe geçmiş 2 adet silindirik cam tüpün ısı yolu ile birbirine bağlanması ve bu işlem sırasında arasındaki havanın alınması ile üretilir Dış silindirik tüpün yüzeyine düşen Güneş ışınları aradaki havasız ortamdan geçerek iç kısımdaki silindirik tüpün yüzeyinde absorbe edilmesi ile çalışır Arada madde olmadığından dolayı sadece ışıma ile ısınan sistem suyu dış hava sıcaklığından bağımsızdır
-Güneş ocakları: Çanak şeklinde ya da kutu şeklinde güneş ısısını toplayan yapılardır Gelişmekte olan ülkelerde daha yaygın kullanılır
-Trombe duvarı: Sandviç şeklinde cam ve hava kanalları ile paketlenmiş bir pasif güneş enerjisi sitemidir Güneş ışınları gün boyunca, duvarın altında ve üstünde yer alan hava geçiş boşluklarını tahrik ederek, doğal çevirim ile termal kütleyi ısıtırlar Gece ise trombe duvarı biriktirdiği enerjiyi ışıma yolu ile yayar [12]
-Geçişli hava paneli: Aktif güneş enerjili ısıtma ve havalandırma sistemidir Termal güneş paneli gibi davranan, güneşe bakan delikli (perfore) bir duvardan oluşur Panel, binanın havalandırma sistemine ön ısıtma uygular Ucuz bir yöntemdir %70’e kadar verime ulaşılabilir[13]
Araştırmaya konu olmuş, ancak yaygınlaşamamış bazı ısıl güneş enerjisi teknolojieri:
-Güneş Havuzları: Havuza atılan tuzların yardımı ile dip tarafta sıcaklık elde edilir Bunlar daha çok deneysel sistemler olarak kalmışlar, bir yaygınlık gösterememişlerdir
-Güneş Bacaları: Bir binanın zemininde toplanan ısı, yüksek ve dar bir bacaya yönlendiğinde, bacada kurulu türbini çalıştırır Bu da, deneysel aşamada kalmış güneş enerjisi türlerinden biridir
-Su Arıtma Sistemleri: Bunlar da bir çeşit havuz sistemidir Havuzun üstüne eğimli cam kapak yerleştirilir, buharlaşan su tuzdan arınarak bu kapakta yoğunlaşır
-Ürün kurutma sistemleri

Güneş pilleri



Bu yat üzerindeki güneş pilleri 12 voltluk aküleri, 9 Amp’e kadar doğrudan güneş ışığı yardımıyla doldurabilirler

Güneş pilleri ya da fotovoltaik piller diye anılan cihazlar, yarıiletkenlerin fotovoltaik etki özelliğini kullanarak, güneş ışığından elektrik enerjisi üretirler Güneş pilleri, kurulan sisteme bağlı olarak birkaç mW'dan birkaç MW'a kadar elektrik üretebilir Yüksek üretim maliyetleri nedeniyle, yakın zamana kadar oldukça az kullanılmıştır 1950'lerden bu yana uzayda uydularda, 1970'li yıllarda, elektrik hattından uzak yerlerde, yol kenarlarındaki acil telefon cihazları ya da uzaktan algılama gibi uygulamaların enerji gereksiniminin karşılanmasında kullanılmıştır Son yıllarda, evlerde elektrik şebekesi ile birlikte çalışan sistemler de yaygınlaşmıştır
2005 sonu itibarı ile toplam 5,300 MW olduğu zannedilen kurulu güneş pili kapasitesinin, gelişmiş ülkelerin, güneş pillerinin evsel amaçlı kullanımına verdiği teşvikler nedeniyle, 2006 yılında da ciddi artış göstermesi beklenmektedir Gerek kullanımdaki artış, gerekse teknolojik gelişmeler nedeniyle güneş pillerinin üretim maliyetinde her yıl azalış görülmektedir Bir güneş pili panelinin watt başına maliyeti 1990 yılında yaklaşık 7,5 USD iken, 2005 yıllında bu rakam yaklaşık 4 USD seviyesine inmiştir Gelişmiş ülkelerin sunmuş olduğu teşvikler, güneş pillerinin yatırım maliyetinin 5 ile 10 yıl arasında geri dönebilmesini sağlamaktadır Evsel amaçlı kullanılan güneş pilleri bir inverter aracılığı ile elektrik şebekesine bağlanmakta, böylece üretilen elektriğin akülerde depolanmasından tasarruf edilmektedir 2003 yılı içerisinde tüm dünyada gerçekleşen güneş pili üretiminde %32'lik bir artış gözlenmiştir[14] Güneş pili kullanımındaki artış o kadar büyüktür ki, yarıiletken üretiminin talebi karşılayamaması, güneş pili üretiminin artışında bir kısıtnoluoki günese ne olmuştur[15] Bu sorunun 2006 ve 2007'de de devam edebileceği sanılmaktadır[16]

• Güneş Enerjisinden Elektrik Üretimi
• Esnek Güneş Pilleri
• Güneş Pili Tuzlu Su
• Güneş Paneli (Fotovoltaik Panel Nedir?

Mimaride güneş enerjisi

Güneş enerjisinden yararlanan tasarımlar, çok az daha ilave enerji kullanmak suretiyle, konfor sıcaklığı ve ışık seviyesinin elde edilmesini hedefler Bunlar pasif güneş enerjisinde olduğu gibi soğuk ortamlarda daha fazla güneş ışığı ile sıcak su elde edilmesi şeklinde ya da aktif güneş enerjisinde olduğu gibi, pompa ve fanlar kullanarak, sıcak ve soğuk havanın (ya da sıvının) yönlendirilmesi şeklinde de olabilir
Seralar da bir çeşit güneş mimarisi örneğidir