Fotovoltaik Enerji Sistemleri

Temel Kavramlar ve Örnek Projelerle Fotovoltaik Güneş Enerjisi Sistemleri

Yazı Dizisi-6

Haluk Özgün

Güneş kuleleri ise geniş bir arazi üzerine yerleştirilmiş çok sayıda heliostat adı verilen yansıtıcı yüzeylerin güneş ışınlarını kule üstündeki bir noktaya odaklaması esasına dayanmaktadır.
Konsantre edilmiş güneş enerjisi yüksek sıcaklığa (1000 °C) dayanıklı ve ısı iletim katsayısı yüksek olan malzemeye odaklanır. Güneş kulelerinde yoğunlaştırılmış edilmiş güneş enerjisi ısıyı taşıyıcısı olan akışkana nakledilir. Isıyı taşıyan akışkan bazen sıvı tuz bazen de su olabilir. Şekil-1.19 da verilen güneş kulesi uygulaması DRL Jülich araştırma enstitüsünde kurulmuştur. Aynalar ile kulede toplanan güneş enerjisi suyu yüksek sıcaklıkta ve basınçta su buharına dönüştürmektedir. Yüksek sıcaklıklardaki buhar ile türbinlerde elektrik üretimi yapılmaktadır. Güneş kulesi uygulamalarında enerji ısıl yönden depo edilebildiğinden dolayı güneş gitse dahi uzun bir süre elektrik üretimine devam edebilmektedir.

Şekil-1.19: Güneş kulesi enerji üretim sistemi.[10]

Fotovoltaik sistemler yarı iletken teknolojisine dayalı doğrudan enerji üretim sistemleridir. Fotovoltaik hücreler güneşten gelen değişik dalga boylarına sahip elektromanyetik dalgalar olan enerji yüklü fotonların yarı iletken içindeki elektronları uyarması ile elektrik üretimini sağlayan yapılardır. Monokristal, polikristal, ince film ve çok katmanlı fotovoltaik hücreler değişen verimlerde ve boyutlarda üretilebilmektedir. Bu hücreler firmaların üretim stratejilerine göre değişik güç ve ebatlarda üretilip piyasaya sunulmaktadır. Bununla birlikte konsantre fotovoltaik sistemlerde farklı dalga boyları tarafından uyarılabilen çok katmanlı silikon yapılar geliştirilmiştir. Daha az yerde daha çok üretim yapma olanağı sağlayan bu yapılar diğer fotovoltaik panellerle karşılaştırılınca verimlerinin yüksek olmasına karşın maliyetleri yüksektir. Şekil-1.20 de çatıda uygulaması yapılmış bir fotovoltaik sistem ile konsantre fotovoltaik paneller görülmektedir.





(a)                                                                                        (b)

Şekil-1.20: a) Fotovoltaik sistem b) Yoğunlaştırılmış fotovoltaik sistem.[4]

Fotovoltaik panellerde üretilen doğru akımı alternatif akıma çeviren ve şebekeye besleyen inverterler geliştirilmiştir. Şekil-1.21 de inverter ve trafo ile oluşturulan paket ürün kurulu gücü megawatt seviyesindeki panelleri kontrol etmekte ve enerjiyi orta gerilim seviyesinden şebekeye besleyebilmektedir.

Şekil-1.21: Fotovoltaik santralde enerji dönüşümünü yapan inverter.[4]

Güneş enerjisi mühendisliği yukarıda sıraladığımız teknolojilerin projelendirilmesinden ve kurulumuna kadar geniş bir iş alanına sahiptir. Bu alanda çalışan mühendislerin gelişen teknolojileri sürekli takip etmesi gerekmektedir. ARGE çalışmaları ile sistem verimleri gün geçtikçe artmakta ve fiyatlar düşmektedir. Bu durum daha çok kullanıcının güneş enerjisi sistemlerini talep etme olasılığını arttırmaktadır. Buna ek olarak dünyanın genel enerji projeksiyonu güneş ve benzeri yenilenebilir enerji teknolojilerinin gelişeceğini göstermektedir. Birçok ülke yenilenebilir enerji sistemlerine yatırım yapılması konusunda devlet teşviki vermektedir.

Enerji sektörünün parlayan yıldızının yenilebilir enerjiler alanında olacağı açıkça görülmektedir. Artan talebin karşılanması için kendi alanında özelleşmiş mühendislerin yetişmesi gerekmektedir. Güneş enerjisi mühendisleri sistem projelendirme ve kurulumlarında bu sektörün sağlıklı ilerlemesi konusundan da sorumludurlar. Bu nedenle sistemli ve standartları oturmuş bir mühendislik yaklaşımı ile güneş enerjisi mühendisliği ülkemizde önemli bir yere sahip olacaktır.

Türkiye’nin güneş enerjisi potansiyeli yüksek bir ülke olması nedeni ile yatırımcılar için iyi bir alternatif durumundadır. EIE tarafından hazırlanan GEPA haritası güneşlenme potansiyelimizi
ortaya koymaktadır. Ev, toplu konut, sosyal tesisler, otellerde ve açık alan santral kurulumları ile ülkemizde güneş enerjisi mühendisliğinin gelişeceğinin açık olduğu söylenebilir.

Bundan sonraki yazı dizimizde “ Dünyada Fotovoltaik Güneş Enerjisi Sektörü" 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