Ücretsiz Hizmet Ücretsiz Hizmet   Anında Karşılaştırma Anında Karşılaştırma   Güvenilir Güvenilir   Hızlı Başvuru Hızlı 1 Dakikada Başvuru    ☰  

Güneş Enerjisi İle Elektrik Üretimi


Elektrik tedarikçinizi hemen değiştirebilirsiniz!
EnCazip Elektrik İlinizde
EnCazip Elektrik Abone Grubu
Hemen Tasarruf Etmeye Başlayın
EnCazip FacebookEnCazip TwitterEnCazip Whatsapp

Hakan Şahin  
 ( 0 Oy )


Güneş Enerjisi Nedir?

“Güneşin içyapısında nükleer reaksiyonlar sonucu ortaya çıkan ısı ve ışınım enerjisidir” tanımı elbette güneş enerjisi nedir sorusunu tam olarak karşılayan bir cevap değildir.

Tek cümle ile ifade ettiğimiz bu tanımı biraz daha açmak gerekirse;

Güneş'in çok büyük bir kısmı (yaklaşık %90 ı) hidrojenden oluşur ve hidrojen yoğunluğu o kadar fazladır ki, bunların bir araya geldiklerinde oluşturdukları yerçekimi kuvveti devasa boyutlara ulaşır. Ara katmanlarda kalan hidrojen atomları maruz kaldıkları bu devasa kuvveti kaldıramaz ve atom bağları kopar. Bu kuvvet iki hidrojen atomunu adeta iç içe geçirir ve tek protonlu hidrojen atomları, çeşitli kombinasyonlarda birleşerek helyumu oluştururlar (bu duruma nükleer füzyon denir). Hidrojen gazı çekirdekleri ve helyum çekirdeklerinin füzyon tepkimelerine girmeleri sonucu arada bir de kütle farkı oluşur. A. Einstein bu kütle farkının, ısı ve ışınım (ışık) olarak ortaya çıkarak uzaya yayıldığını ifade etmiştir.

Isı ile birlikte ortaya çıkan bu ışınımlar farklı dalga boylarında yayılır. Bu dalga boylarına “Güneş Spektrumu” adı verilir.

güneş spektrumu

Şekil 1: Güneş Spektrumu

Güneş Spektrumunu belirleyen yüzey tabakasının (fotosfer) sıcaklığı 6000ºC’dir. Yerküreye gelen ışınımın büyükçe bir bölümü görünür bölgededir. Enerji taşıyan bu birimlere “foton” denilir. Fotonlar, spektrumun görünür bölgesinin kırmızı yanında daha küçük enerji, mavi-mor yanında daha büyük enerji taşırlar. Güneş ile dünya arasındaki mesafenin 150 milyon km olduğunu düşünürsek güneşten çıkan enerjinin çok küçük bir kısmının (1/20.000.000.000) dünyaya ulaşmakta olduğunu anlamamız da zor olmayacaktır. Ulaşan bu ışınımlardan %50’si atmosferi geçerek dünya yüzeyine ulaşır. %20’si kadarı da bulutlar ve atmosfer tarafından tutulur. Bu ışınımların güneş panelleriyle elektrik enerjisine çevrilmesi işlemine de ilerleyen bölümlerde değineceğiz. Bu konuya değinmemiz güneş enerjisi nedir konusunda daha net bir bilgiye sahip olmamıza yardımcı olacaktır.

Güneş Enerjisinin Önemi

Şu aşamaya kadar güneş enerjisi nedir dediğimizde, dünyamıza zararlı gaz salınımında bulunmayan, herhangi çalışan bir makine yardımına ihtiyaç duymayan, yenilenebilir ve temiz bir enerji türü olduğunu rahatlıkla anlayabiliyoruz. Ancak güneş enerjisi nedir buraya kadar açıkladığımız alan ile sınırlı kalmayacak. Peki, güneş enerjisi neden önemlidir?

Nüfus, sanayileşme ve teknolojinin gelişmesi ile dünyada enerji talebinin arttığı günümüz şartlarında, Türkiye gibi petrol ve doğalgaz kaynaklarına sahip olmayan ülkelerde artan bu talebe cevap vermek oldukça maliyetlidir. Bu nedenle daha temiz ve daha düşük maliyetli olan yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmek, bu talebin karşılanması konusunda büyük bir öneme sahiptir. Güneş enerjisi fiyatlarının fosil kaynaklara göre daha düşük maliyette olması önemli bir konudur. Son yıllarda ülkemiz de dahil bir çok dünya ülkesinde güneş enerjisinin yaygınlaşması için devletler; çeşitli teşvik politikaları oluşturmakta ve bu teşviklerin etkisi ile güneşten enerji üretimi kapasitesinin artırılmasını hedeflemektedirler.

Aşağıda 2008-2018 yıları arasında güneş enerjisi kapasitesindeki artış ve bu artış içindeki en büyük paya sahip beş ülke sıralanmaktadır. (Güneş enerjisi nedir Kaynak: https://www.ren21.net/reports/global-status-report/)

dünya güneş enerjisi kapasitesi

Şekil 2: 2008-2018 Dünya Güneş Enerjisi Kapasitesi

Dünya genelinde güneş enerjisi ile elektrik üretimi kapasitesi 2008 yılında 15 GW seviyelerinden, 2018 yılının sonlarına doğru 505 GW’a ulaşmıştır. Artıştaki payda devlet teşviklerinin yanı sıra güneş enerjisi ile elektrik üretimi yapılması konusunda kullanılan teknolojilerin geliştirilmesinin de etkisi oldukça fazladır.

Güneş Enerjisi Sistemleri

Güneş enerjisi sistemleri; kaynağı güneş olan ve güneşten aldığı kaynak ısıyı ve ışığı enerjiye dönüştürebilen sistemlere denir. Güneş, yaydığı ışınımlarıyla elektrik enerjisi ve yaydığı ısı ile de su ısıtma amaçlı enerji üretmemize imkan verir. Güneş enerjisi üretimini Fotovoltaik ve Isıl güneş enerji sistemleri olarak iki farklı başlık altında düşünebiliriz. Çünkü güneş enerjisinin elektrik üretimi için kullanılması ile su ısıtma amacı ile kullanılması arasında farklılıklar bulunmaktadır. Bu yazımda güneş enerjisi nedir ve güneş enerjisi ile elektrik üretimi nasıl gerçekleşir konularına daha detaylı değinmek istiyorum. Ancak ısıl enerji sistemi (GESIS) konusu ile ilgili de kısaca bir bilgilendirme yapacağım.

Isıl Güneş Enerjisi

Güneş enerjisi ile su ısıtılması yöntemi ülkemizde çok yaygındır. Özellikle Egeden Akdeniz Bölgemize kadar her ilimizde rastlamanız mümkün. Bu sistemde sadece, sıcak suyun evlerde ve işyerlerinde kullanılması amacı vardır; yani güneşin ısısını sıcak su kullanımı için fayda sağlar hale getirme süreci mevcuttur.

Burada işi yapan güneş kollektörleri denilen panelleridir. Ancak bu paneller elektrik üretiminde kullanılan panellerden farklıdır. Kollektörler içerisinde bulunan borulardan gecen devridaim su güneşten gelen ısıyı emerek bu ısıyı suya verir ve böylece suyunuz ısınmış olur. Depo sirkülasyonu ile kışın dahi az miktarda gelen güneş ışınları bu suyu ısıtmak için yeterli olur. Su ısıtma amaçlı güneş enerjisi fiyatları değişiklik göstermektedir. Güneş enerjisi fiyatları ülkemizde 1500 – 4500 TL arasındadır. Bu fiyatlar kullanılan malzeme kalitesine ve panel boyutuna göre değişiklik gösterebilmektedir.

Fotovolataik Enerji Teknolojileri

Fotovoltaik Yunanca, ışık anlamına gelen photo ve elektrik akımını geliştiren makinayı tasarlayan Alessandra Volt’dan esinlenerek gerilim anlamına gelen voltaic kelimelerinin birleşmesinden oluşur. Fotovoltaik (PV) hücreler güneş ışınlarını doğrudan elektriğe çevirebilen (fotovoltaik etki) yarı iletken, mekanik olmayan ve uzun ömürlü elektronik sistemlerdir. Güneş pili ya da güneş hücresi olarak da bilinmektedir. Ortalama 100 cm2 alan ve 0,2-04 mm kalınlığa sahiptir.

hücrenin çalışma ilkesi

Şekil 3. A: PV Hücrenin Çalışma İlkesi

hücrenin yapısı

Şekil 3. B: PV Hücrenin Yapısı

Fotovoltaik Hücreler

Güneş ışığı ile gelen fotonlar, güneş ışığının PV yarı iletken yüzeye çarpması ile atomun içindeki elektronların serbest kalması ile oluşur. Fotonlar, güneş ışınım spektrumundaki her dalga boyu için farklı miktarda enerji içerir.

Fotonlar güneş pili hücresi üzerine geldiği zaman, bir kısmı aynen yansıtılır, bir kısmı güneş hücresi tarafından soğurulur ve bir kısmı da güneş hücresinin içinden geçer. Güneş pili tarafından soğurulan fotonlar elektrik üretir.

Eğer yarı iletken n-tipi elektriksel negatif bir malzeme oluşturmak için katkı atomlarına bağlanırsa, onun zaten iletim bandında birkaç tane elektronu vardır. Bunun tam tersi ise p-tipi pozitif bir malzeme, değerlik bandında elektronları veya boşlukları bırakmak için bağlanır. N ve P tipi arasındaki bağlantı, bir voltaj beslemesi oluşturur. Gelen fotonlar absorbe edildiğinde, elektronlar eklemin pozitif tarafına, boşluklar ise negatif tarafa doğru hareket eder. Bu hareket neticesinde elektrik akımı meydana gelir.

Fotovoltaik sistemde üretilen akım DC (Doğru Akım) olup, her bir modülün çıkış gerilimi 12- 1000 V, gücü 180-250 W aralığındadır. GES'lerin ürettikleri elektriğin çıkış gerilimleri bağlanacakları şebekenin gerilim seviyesine göre tasarlanır. Şebeke gerilimi 400 V'un üzerinde ise, 400 V/31,5 kV gibi gerilim yükseltici trafolar kullanılarak şebekeyle irtibat sağlanır. DC olarak üretilen elektrik akımı ve gerilimi invertör marifetiyle AC'ye (Alternatif Akım) dönüştürülür. Birkaç kW'lık GES'lerde akü ile elektriğin farklı zaman diliminde kullanımı da mümkün olur.

pv çalışma şeması

                      Şekil 4: PV Çalışma Şeması

PV elektrik üretiminde ticari olarak en yaygın kullanılan yöntem “Güneş Tarlası” yöntemidir. Güneş tarlalarının dışında “Güneş Kulesi Sistemi” ve “Parabolik Yansıtıcılı Sistem” de giderek yaygınlaşmaktadır.

PV Güneş Kulesi Sistemi

Güneş kulesi sisteminde yüzlerce hareketli düz ayna (heliostat) tarafından güneş ışınları, yaklaşık 100 mt'lik kulenin üst noktasındaki ısı toplayıcısına yansıtılıp, burada yaklaşık 550 ̊ ulaşan kimyasal sıvı buhar jeneratörüne iletilerek enerji üretimi sağlanır. Bu şekilde yaklaşık % 30 seviyelerinde verim elde edilebilir; ancak maliyetinden dolayı çok yaygın kullanımı yoktur.

PV Parabolik Yansıtıcılı Sistem

Güneş ışınlarını parabolik aynalar vasıtasıyla ısı toplayıcısına yansıtma tekniğidir. Isı toplayıcısındaki sıcaklık yaklaşık 400 ̊ yi bulur. Bu toplayıcıda, buharlaşmadan elektrik üretimi sağlanır. Güneş Kulesi sistemi ile süreç olarak benzerdir; ancak bu sistemin de kullanımı pek yaygın değildir. ABD ve İspanya da örnekleri mevcuttur.

Güneş Enerjisi Fiyatları

Güneş enerjisi fiyatları; kurulacak alan ve kullanılan malzeme tipine (yerli malzemede devlet teşviki söz konusu) göre çeşitlilik göstermektedir. Bir ev üzerinden örnek verecek olursak ortalama 250-300 kw elektrik tüketimi olan bir ev için 2 kw’lık bir güneş panelinin maliyeti 6500 $ – 7000$ civarındadır. Güneş enerjisi sisteminin ömrü ortalama 25 yıl gibi düşünebiliriz. Ülkemizde, üretilen enerjinin tüketilmediği kısmı için elektrik piyasası sistemine satış yapılabilmektedir. KW başına 0,133$ gibi bir tutarı da satabileceğimizi düşünürsek yapılan yatırımın maliyetinin 5-8 yıl içende geri döneceğini ön görebiliriz.

Yazımızda Güneş enerjisi nedir sorusuna elimizden geldiğince cevap vermeye çalıştık. Elektrik enerjisini konu alan bir başka yazıda görüşmek dileği ile.


ÖNERİLEN DİĞER SAYFALAR