GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ

Güneş Enerjisi İle Elektrik Üretimi

 

Şimdiye kadar bahsedilen sistemlerde genellikle güneş enerjisi ısı enerjisine dönüştürülerek elektrik enerjisi üretilmiştir. Ancak günümüzde artış güneş enerjisinde doğrudan elektrik üretebilen sistemler bulunmaktadır. Bu konuda en gelişmiş yöntem hiç kuşkusuz güneş panelleri (fotovoltaik paneller) ile elektrik üretilmesidir. Bu sistemde temel olarak güneşten gelen ışınların yapısında bulunan fotonlardan yarı iletken malzemeler kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülmektedir.

 

Güneş ışığı, foton veya güneş enerjisi parçacıklardan oluşur. Güneş ışığından gelen fotonlar farklı dalga boylarından oluşmaktadır ve bu farklı dalga boylarına karşılık gelen çeşitli miktarda enerji içerirler.

 

Güneş Enerjisinden Elektrik Enerjisi Nasıl Üretilir

 

Temel olarak güneş enerjisinden elektrik enerjisi nasıl üretilir? Fotonlar güneş panellerine çarptığı zaman üç durum meydana gelebilir. Bunlar foton yansıyabilir, absorbe edilebilir yada doğrudan sistemin içinden geçebilir. Bu üç durumdan yalnızca absorbe edilme durumundaki fotonlardan elektrik üretilebilir. Absorbe edilen fotonların sahip oldukları enerji bulundukları hücrelerde yer alan elektronlara aktarılır. Fotondaki enerjisi alan elektron normal pozisyonundan ayrılarak oluşacak bir elektrik akımının yapısında katılır. Bu şekilde sistemde elektrik akımı meydana gelmiş ve güneş enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülmüş olur.

GÜNEŞ İLE İLGİLİ GENEL SAYISAL BİLGİLER

GÜNEŞ İLE İLGİLİ GENEL SAYISAL BİLGİLER

 

Yaşı : 4,57x109 yıl

 

Çap : 1.391.980 km (109 Dünya çapı)

 

Kütle : 1.989.100x1024 kg (333.000 Dünya)

 

Hacim : 1.412.000x1012 km3 (1.304.000 Dünya)

 

Dünya’dan uzaklık : Minimum 147.100.000 km

 

Ortalama 149.600.000 km

 

Maksimum 152.100.000 km

 

Merkez Basıncı : 2,477x1011 bar

 

Merkez Sıcaklığı : 1,571x107 K

 

Merkez Yoğunluğu : 1,622x105 kg/m3

 

Merkez Bileşimi : % 35 H, % 63 He, % 2 C, N, O. . .

GÜNEŞ ENERJİSİ NEDİR?

GÜNEŞ ENERJİSİ NEDİR?

 

Güneş enerjisi nedir sorusunun cevabı olarak, güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon tepkimeleri sürecinden açığa çıkan ışıma enerjisidir. Termonükleer bir reaktör olan güneşten çeşitli dalga boylarında (62 MW/m2) enerji yayılmakta ve güneşin bütün yüzeyinden yayılan enerjinin sadece iki milyarda biri yeryüzüne gelmektedir. Dünya’ya güneşten, 150 milyon km kat ederek gelen enerji, dünyada bir yılda kullanılan enerjinin yaklaşık 15 bin katıdır.

 

Enerji ihtiyacı giderek artan insanoğlu bir enerji darboğazına doğru sürüklenmektedir. Bu noktada daha ucuz, çevreye duyarlı ve yenilenebilir bir enerji kaynağına duyulan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Çünkü üretim, tüketim, gelişmişlik ve kalkınma gibi konularda ülkelerin gelişmişlik düzeyini gösteren en önemli ölçüdür. Alternatif enerji kaynakları veya yenilenebilir enerji kaynakları olarak ifade edilen kaynaklar arasında güneş enerjisini de saymak yanlış olmayacaktır.  

 

Günümüz enerji ihtiyacı düşünüldüğünde güneş enerjisi; sahip olduğu potansiyeli, kolay kullanılması, temiz ve doğa dostu olması, yenilenebilmesi ve maliyetsiz olması nedeniyle diğer enerji kaynaklarına göre enerji üretiminde ilerleyen süreçte revaçta olması kaçınılmazdır. Ancak elbette ki diğer enerji kaynaklarına göre güneş enerjisi sistemlerinin kurulumunun maliyetli olması, düşük verime sahip olması gibi nedenler ortadan kaldırıldığında güneş enerjisi daha yaygın olarak hayatımıza girecektir. Ülkemiz açısından bakıldığında ise konumu nedeniyle güneşten yararlanmak oldukça verimli olmasına rağmen ülkemiz sahip olduğu potansiyelin yalnızca küçük bir bölümünü kullanmaktadır.

 

 

Güneş enerjisinin atmosfer dışındaki ışınım değeri yaklaşık 1.370 W/m2‘dir. Güneş enerjisinin yeryüzündeki dağılımı dünyanın şekli nedeniyle büyük farklılıklar göstermekte olup, dünyaya gelen ortalama güneş enerjisi 0 – 1.100 W/m2 mertebesindedir. Güneş radyasyonunun enerji olarak % 46’sı spektrumun kızılötesi bölgesinde, % 45’i görünür ışık bölgesinde geri kalan yüzdesi de mor ötesinde bulunur.

 

Güneş ışınımının tamamı yer yüzeyine ulaşmaz, % 30 kadarı dünya atmosferi tarafından geriye yansıtılır, % 50’si atmosferi geçerek dünya yüzeyine ulaşır. Güneşten gelen ışınımının % 20’si ise, atmosfer ve bulutlarda tutulur. Bu enerji ile Dünya’nın sıcaklığı yükselir ve yeryüzünde yaşam mümkün olur. Rüzgar hareketlerine ve okyanus dalgalanmalarına da bu ısınma neden olur. Yer yüzeyine gelen güneş ışınımının % 1’den azı bitkiler tarafından fotosentez olayında kullanılır. Bitkiler, fotosentez sırasında güneş ışığıyla birlikte karbondioksit ve su kullanarak, oksijen ve şeker üretirler. Fotosentez, yeryüzünde bitkisel yaşamın kaynağıdır. Dünya’ya gelen bütün güneş ışınımı, sonunda ısıya dönüşür ve uzaya geri verilir.

 

Güneş enerjisi kullanım anaları olarak ev ve işyerlerinde ısıtma ve soğutma amacıyla, güneş enerjisi ile güneş panellerinde elektrik üretimi, güneş enerjisi sistemleri ile bir yakıt olan hidrojen üretimi, güneş enerjisi sistemleri ile ısıtılan sudan elektrik enerjisi üretimi sayılabilir.

TÜRKİYE'NİN GÜNEŞ ENERJİSİ POTANSİYELİ

Türkiye'nin Güneş Enerjisi Potansiyeli

 

Ülkemiz Asya, Avrupa ve Arap Yarımadası arasındaki konumu nedeniyle günlük güneşlenme süreleri bakımından oldukça önemli avantajlara sahiptir. Şu şekilde belirtmek gerekirse elbette ülkemiz Sahra çölü yada Avusturya çölleri kadar bir potansiyele sahip olmasa da Dünyanın 2/3 ünden daha fazla potansiyele sahiptir. Elbette bu durum güzel ülkemizin güneş enerjisi potansiyelini oldukça arttırmaktadır. İçinde bulunduğumuz sistemin enerji kaynağı güneştir ve her saniye dünyamıza güneşten 170 milyon MW enerji ulaşmaktadır. Şöyle bir karşılaştırma yapacak olarak ülkemizin üretmiş olduğu toplam enerjinin 1700 katı her saniye dünyamıza ulaşmaktadır. Yapılan araştırmalar sonucunda ülkemizin günlük güneşlenme süresi ortalama 7,2 saat ve yıllık 2640 saat olarak ortaya konulmuştur. Ayrıca ışınım şiddeti olarak ülkemiz günlük 3,6 kWh/m² ve yıllık 1.311 kWh/m² olarak hesaplanmıştır. Ülkemiz 110 gün gibi yüksek bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir. Ülkemiz istenen yatırımları yapması durumunda metrekarede 1.100 kWh’lik güneş enerjisi üretilebilir.

 

 





Türkiye açısından güneşlenme sürelerine bakıldığında ay bazında en güneşli ayın Temmuz ayı, en az güneşlenmeye sahip ayın Aralık ayı olduğu görülmektedir. Bölgeler bazında değerlendirildiğinde ise güneş enerjisi potansiyeli açısında en şanslı bölge Güney Doğu Anadolu Bölgesidir. Onu sırasıyla Akdeniz Bölgesi, Doğu Anadolu Bölgesi, İç Anadolu Bölgesi, Eğe, Marmara ve Karadeniz bölgesi izlemektedir. Elbette güneş enerjisi potansiyeli açısında en düşük potansiyelin Karadeniz Bölgesinde olması Karadeniz Bölgesinde hüküm süren iklimle alakalıdır.

 

Türkiye güneş enerjisi potansiyeli yönünden bakıldığında Dünyanın bir çok bölümüne göre oldukça şanslı bir konuma sahiptir. Güneş enerjisi potansiyeli ile çeşitli güneş enerjisi dönüşüm sistemleri hemen hemen her bölgede rahatlıkla uygulanabilir. Yapılan araştırmalar göstermiştir ki ülkemizde güneş enerjisi sistemleri için yaklaşık 7,8 milyon metrekare uygun alan bulunmaktadır. Ayrıca ülkemiz özellikle yerleşim yerlerinde kurulabilen ve ulaşım maliyetlerini en alt düzeyde tutabilen bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir. Dünyada özellikle çöllerin güneş enerjisi yüksektir ancak buralardan yerleşim yerlerine elektrik enerjisi taşımak oldukça maliyetli bir iştir.

 

Dünya genelindeki ülkelere baktığımızda; Orta Afrika ve Güney Afrika, Arabistan Yarımadası, Avusturalya, Afganistan, Pakistan, Hindistan, ABD’nin orta kısımları, Peru, Bolivya gibi ülkeler ön plana çıkmaktadır. Bunların ardından Çin, İran, Irak, Suriye, Afrika kıtasının geri kalanı, Brezilya, Arjantin, ABD’nin geri kalanı, İspanya, Türkiye’nin güney ve güneydoğu kısımları sayılabilir.     

GÜNEŞ ENERJİSİ

GÜNEŞ ENERJİSİ

 

Güneş Samanyolu galaksisinde bulunan güneş sisteminde yer alan Dünyamızın da bulunduğu gezegen sisteminin ısı ve ışık kaynağıdır. Ancak unutmamak gerekir ki içinde bulunduğumuz galakside yaklaşık 200 milyar yıldız vardır. Güneşin büyüklüğü dünyamızın yaklaşık 1,3 milyon katıdır. Güneş büyük ölçüde kütlesinin % 74'ünü ve hacminin % 92'sini oluşturan hidrojen, kütlesinin % 24-25'ini ve hacminin % 7'sini oluşturan helyumdan meydana gelir. Bunun yanında Fe, Ni, O, Si, S, Mg, C, Ne, Ca, ve Cr gibi diğer elementlerden güneşin yapısında az miktarda bulunmaktadır.

 

 

Güneşin yüzey sıcaklığı 5500 °C ve çekirdeğinin sıcaklığıysa 15,6 milyon °C’dir. Güneş'ten çıkan enerjinin 2,2 milyarda 1'i yeryüzüne ulaşır. Geriye kalan enerjisi uzayda kaybolur. Güneş’in üç günde yaymış olduğu enerji, Dünya'daki tüm petrol, ağaç, doğal gaz vb. yakıta eşdeğerdir.

 

 

Güneşte üretilen enerji füzyon adı verilen bir reaksiyonla gerçekleşir. Bu nedenle güneşi bir füzyon reaktörü olarak kabul edebiliriz. Füzyon temel olarak hidrojenin nükleer reaksiyonlarla helyuma dönüşmesidir. Bu dönüşüm sırasında güneş enerjisi ortaya çıkar. Güneşte gerçekleşen füzyon olayı sırasında saniyede 600 milyon ton hidrojen yakıt olarak kullanılmaktadır. Güneş saniyede uzaya yaklaşık 3,8x10²⁶ J enerjiyi uzaya göndermektedir. Yapılan araştırmalarda Güneşimizin yaklaşık 5 milyar yıl daha dayanacak Hidrojene sahip olduğu tespit edilmiştir.

 

Yukarıda da belirtildiği gibi güneşin üretmiş olduğu enerjinin 2 milyarda biri yeryüzüne ulaşır. Ancak bu enerjinin bir bölümü yaklaşık % 30’luk kısmı Dünyanın sahip olduğu atmosfer tarafından uzaya yansıtılır. Dünyaya ulaşan ışınlar dünyada yaşamı mümkün kılan bir sıcaklığa ve fotosentez gibi canlılar için önemli olan bir olayın gerçekleşmesine zemin hazırlar. Güneşten gelen enerjinin yalnızca küçük bir kısmı dünyamıza ulaşsa bile güneş dünyamız için vazgeçilmez bir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisi, güneş enerjisi nedir, güneş enerjisi hakkında bilgi gibi konularda bu makalemizden yararlanabilirsiniz.

NEDEN GÜNEŞ ENERJİSİ KULLANMALIYIZ?

NEDEN GÜNEŞ ENERJİSİ KULLANMALIYIZ?

 

Güneş enerjisi, herhangi bir beden ödemeden, her gün yenilenen ve yaklaşık 5 milyar yıl boyunca devam edecek olan bir enerjidir. Neden güneş enerjisi kullanmalıyız sorusunun cevabı olarak elbette her enerji kaynağında olduğu gibi güneş enerjisinde de artılar ve eksileri vardır. Bunları şu şekilde ortaya koyabiliriz.

a) Güneş Enerjisinin Artı Yönleri  

 

-          Fosil yakıtlardan yoğun olarak enerji elde ettiğimiz günümüzde, fosil yakıtların çevreye vermiş olduğu zararlar ve fosil yakıt kaynaklarının tükenmesi nedeniyle alternatif enerji kaynaklarına olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Bu bağlamda çevre dostu, yenilenebilir ve insanoğlu var oldukça var olacak bir kaynak olması güneş enerjisini ön plana çıkartan en önemli faktörlerdir.

-          Günümüzün en önemli çevre sorunlarından olan küresel ısınma ve küresel iklim değişikliği noktasında kullanımı sırasında karbon salınımı sıfır olan bir kaynak olması nedeniyle güneş enerjisi çevreye duyarlı bir enerji kaynağıdır.

-          Güneş enerjisi güneş panellerinde elektrik enerjisine dönüşürken gürültü kirliliğine neden olmadığı içinde önemli bir enerji kaynağıdır.

-          Güneş enerjisi herhangi bir bedel ödenmeden her gün kendini yenileyen bir kaynak olduğu için maliyeti sıfırdır.

-          Güneş paneli sistemlerini kurmak ve işletmek oldukça kolaydır. Ayrıca istendiği takdirde sahip olunan sisteme kolaylıkla yeni eklemeler yapılabilir.

-          Güneş panellerinin üretim ve kurulumunda ortaya çıkan maliyetleri dışında özellikle sistem bakımı noktasında çok özel bakım maliyetleri gerektirmez.

-          Güneş paneli sistemleri kolaylıkla bir alandan diğer bir alana taşınabilir. Ayrıca özellikle uzak yerlerde bulunan konut, köy veya çeşitli yaşam alanları için elektrik şebekesine ihtiyaç duymadan insanların elektrik ihtiyacını karşılayabilir.

-          Güneş paneli sistemleri kurulum ve üretim maliyetleri yüksek olsa bile özellikle 25 yıl gibi yüksek kullanma süreleri göz önüne alındığında sürdürülebilir bir özelliğe sahiptir.

-          Fosil yakıtların maliyeleri ve çevreye verdikleri zararlar göz önünde bulundurulduğunda güneş enerjisi sistemleri için harcanan paralar çok daha cüzi kalacaktır.

-          Güneş enerjisi sistemleri ucuz, dayanıklı, uzun ömürlü, kullanışlı, kolay kuruluma sahip avantajlı sistemlerdir. Ayrıca insanlara bireysel olarak kendi elektrik enerjileri kendi çatı veya balkonlarında üretebilme imkânı sunar.        

 

b) Güneş Enerjisinin Eksi Yönleri  

 

-          Özellikle güneş panellerinin maliyeti ve sistemde kullanılan diğer aygıtlar yüksek maliyete sahip olduğu için maliyet noktasında her kesime hitap etmemektedir. Ancak özellikle yeni gelişmelerle maliyeti düşürme konusunda büyük adımlar atılmıştır.

-          Güneş enerjisi güneş kaynaklı olduğu için hava durumu, güneşin pozisyonu, çevre kirliliği, çeşitli hava olaylarından olumsuz yönde etkilenmektedir.

-          Güneş panellerinde üretim yalnızca gündüz yapıldığı için gece kullanımı açısında akü ya da batarya kullanımasın gerekir. Bu da maliyetleri arttıran bir diğer noktadır.

-          Büyük güneş enerjisi sistemlerinde çok fazla alana ihtiyaç duyulabilir. Alan kısıtlılığı durumlarında bu durum bir dezavantaja dönüşür.

-          Güneş panellerinin şuan ki teknoloji ile verimlilikleri çok yüksek seviyede değildir. (%25 gibi)

-          Özellikle binalarda bulunan güneş panelleri estetik olarak kötü görüntüye neden olabilir.

-          Güneş paneli hücrelerinde kullanılan yarı iletken malzemeler kullanım ömrünü tamamladıktan sonra çevre kirliliğine neden olabilir.

-          Güneş enerjisi ile çalışan araçlar prototip olarak üretilse dahi günümüz otomobilleri ile kıyaslanmaları söz konusu dahi değildir. Ancak ortaya çıkan teknolojik yenilikler bu konuda da yenilik ve gelişmelere neden olacaktır.

 

 

 

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

 

Teknolojik gelişmelere paralel olarak insanoğlunun enerji ihtiyacı sürekli artmaktadır. Enerji tüm ülkeler için vazgeçilmez bir kaynaktır ve bir ülkenin endüstri, sanayi ve diğer işler için kullandığı enerji miktarı onun gelişmişlik düzeyiyle doğrudan ilişkilidir.

 

Artık bilinen bir gerçek olarak günümüzde kullanılan klasik enerji kaynakları özelliklede fosil yakıtlar insanlığın enerji ihtiyacını karşılamakta yetersiz kalmakta ve geri dönüşümü olmayan çevre sorunlarına neden olmaktadır. Bu nedenle günümüzde alternatif enerji kaynakları konusunda yapılan çalışmalar ve uygulamalar gittikçe artmaktadır.

 

 

Elbette küresel ısınmanın ve küresel iklim değişikliklerinin en önemli nedeni olan fosil yakıtlar sera etkisine neden olmakta ve dünyamızın iklim yapısı üzerinde kalıcı hasarlar oluşturmaktadır. Bu nedenlerle yapılan çalışmalarda alternatif enerji kaynağı olarak başta güneş enerjisi olmak üzere rüzgâr, dalga, jeotermal enerji kaynakları ön plana çıkmıştır.

 

Dünyamız açısından en önemli enerji kaynağı elbette güneştir. Özellikle fotosentez olayının gerçekleşmesi ve dünyadaki neredeyse bütün besin ihtiyaçlarının karşılanması konusunda güneşe alternatif bir kaynak sunmak söz konusu dahi değildir. Ayrıca yerkürenin ısınması, hava olaylarının gerçekleşmesi gibi çok büyük enerji gerektiren işler ancak güneş gibi bir enerji kaynağının varlığı sayesinde gerçekleşmektedir.

 

Güneş enerjisi bu kullanım alanlarına rağmen insanların enerji ihtiyacını karşılama yönünden şimdilik bazı dezavantajlara sahiptir. Güneş enerjisi teknolojisinin çok ucuz olmaması, konu ile ilgili yeterli bilgiye sahip olmamak ve toplumsal alışkanlıkların birden bire değiştirilmemesi nedeniyle güneş enerjisi yeterli yaygınlığa ulaşamamıştır.

 

Özellikle ilerleyen süreçte güneş enerjisi teknolojisinin ucuzlaması, teknolojik ilerlemeler, bilgi ve çevresel konulardaki duyarlılık sayesinde güneş enerjisi evlerde, iş yerlerinde, otomobillerde alternatif değil geleneksel bir enerji kaynağı şeklini alacaktır.