Fotovoltaik Enerji Sistemleri

Temel Kavramlar ve Örnek Projelerle Fotovoltaik Güneş Enerjisi Sistemleri

Yazı Dizisi-5

Haluk Özgün

1.3 Güneş Enerjisi Teknolojileri

Güneş sistemimizin esas enerji kaynağı olan güneşi unutarak yer altındaki kömür, petrol ve doğalgaza yönelen insanlığın geç olmadan uyanması gerekmektedir. Çevreye verilen zararlar, ekonomik çöküntüler ve hızla tükenmekte olan enerji kaynakları bizim geleceğimiz olamaz. Geleceğin teknolojileri doğal kaynakları en verimli şekilde kullanan, yenilenebilir ve yakıtını doğadan alan, çevreye duyarlı ve ekonomik açıdan herkesin ulaşabileceği standartlarda olmalıdır.

Yenilenebilir enerjilerin önem kazanmaya başladığı bu yeni dönemde bilim insanlarının ve mühendislerin ilgi alanlarından biri de güneş enerjisinin faydalı enerjiye nasıl çevrilebileceği konusudur. Güneş enerjisinden iki değişik formada yararlanılmaktadır. Biri termal enerji, diğeri elektrik enerjisidir. Termal yolla hem ısı hem de elektrik enerjisi üretmek için sistemler geliştirilmiştir. Enerjinin yoktan var edilemeyeceği ve yok edilemeyeceği bilgisi bize termodinamiğin birinci ilkesinde verilmiştir. Kayıpsız bir sistem olmadığından enerjinin kaynaktan talep edilen enerjiye en direk yoldan dönüşümü yapılmalıdır. Bu nedenle sistemler doğrudan enerji dönüşümü sistemleri ve dolaylı enerji dönüşümü sistemleri olarak ikiye ayrılırlar.

Güneş enerjisinden faydalanma da mevcut sistemlerini Tablo-1.1 de sınıflandıracak olursak;



Kurulacak sistemde güneş enerjisinden hangi gereksinim sağlanacaksa enerji dönüşüm teknolojileri ona göre tedarik edilmelidir. Sonuç olarak faydalı enerji üretimi esnasında kayıpların en az olduğu sistem teknolojisi geliştirilmesi ve kullanılması gerekmektedir.

Güneş enerjisi ile su ısıtma sistemleri müstakil evlerin, toplu konutların, sosyal tesislerin ve otellerin sıcak su ihtiyaçlarını karşılamak için kullanılan sistemlerdir. Türkiye’nin güney bölgelerinde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemler güneşli günlerde kömür veya doğalgaz gibi konvansiyonel enerji kaynakları kullanmadan temiz ve ekonomik bir şekilde sıcak su taleplerini karşılayabilmektedir. Düz panel tipte ve vakum tüplü olan modeller piyasada kolaylıkla bulunabilmektedir. Güneşten sıcak su elde edilip kullanıldığından doğrudan enerji dönüşümü yapan sistemler kategorisine girerler.



Güneş enerjisini yoğunlaştıran eden sistemler de mevcuttur. Oluk, çanak tipte odaklayıcılar ve güneş kuleleri güneş ışınlarını belirli bir bölgede odaklayarak yüksek sıcaklık elde etmekte ve bu termal enerjiyi mekanik enerjiye sonra elektrik enerjisine çevirmektedir.

Oluk tipte odaklayıcılar iki eksende dönebilen ve yüksek yansıtıcılık özelliğine sahip parabolik yüzeylerle güneş ışınlarını oluğun odağında bulunan yüksek sıcaklığa dayanıklı saydam
borulara iletmektedir. Borular içindeki akışkan, güneşten gelen termal radyasyonu soğurup buhar üretiminin yapıldığı kısma taşımaktadır. Burada sıcak akışkanla, su arasında ısı transferi sağlanmakta ve elde edilen buhar türbinleri döndürmekte kullanılıp elektrik üretimi yapılmaktadır. Ayrıca akışkan sıvının ısı yalıtımı yapılmış bir tankta bekletilmesi ile güneş gittikten sonra bile belirli bir süre elektrik üretimine devam edebilmektedir. Isı enerjisinin, önce mekanik sonra elektrik enerjisine çevrilmesi nedeni ile bu sistemler dolaylı enerji üretim teknolojilerine girmektedir. Şekil-1.16 da oluk tipi odaklayıcılardan güneş enerjisinin akışkana nasıl nakledildiği gösterilmektedir.





Çanak tipte odaklayıcılar ise çanak şeklinde üretilmiş iskelet üzerine yerleştirilmiş yansıtıcılık özellikleri yüksek yüzeylerin güneş ışınlarını bir odak noktasında toplayacak şekilde tasarlanmışlardır. Odağa yerleştirilen stirling makinesi sayesinde elektrik üretilmektedir. Stirling makinesi sıcaklık farkı ile içerisindeki silindirleri ve mili döndürecek şekilde çalışarak
termal enerjiyi mekanik enerjiye çeviren makinelerdir. Stirling makinesinin miline bağlı olarak çalışan jeneratör ile de elektrik üretilmektedir. Oluk tipi odaklayıcılarda olduğu gibi ısıl enerjinin önce mekanik sonra elektrik enerjisine dönüşümü yapılması nedeni ile dolaylı enerji dönüşümü yapan sistemler sınıfına girerler.





Bundan sonraki yazı dizimizde “  Güneş Kuleleri,Güneş Enerjisi Teknolojileri  ”  anlatılacaktır.

Bu kitabın yayını için izin veren  Sn. Haluk Özgün ve GÜNDER ‘e ( Uluıslararası Güneş Enerjisi Topluluğu Türkiye Bölümü)  Elektrik Tesisat Portalı olarak  içtenlikle teşekkür eder