DÜNYA GÜNEŞ ENERJİSİNE YÖNELİYOR

Dünyaya güneşten gelen enerji hem günlük olarak değişmekte, hem de yıl boyunca değişmektedir. İlave olarak, Dünyanın kendi çevresindeki dönüş ekseni, güneş çevresindeki dolanma yörüngesi düzlemiyle 23.50 lik bir açı yaptığından, yeryüzüne düşen güneş şiddeti yörünge boyunca değişmekte ve mevsimler de böylece oluşmaktadır. 

Yeryüzünün kullanılmakta olan tüm yenilenebilir enerjilerin kaynağı güneştir. Diğer alternatif enerjiler güneşin etkisi ile oluşmaktadır. Güneşin tükenmez enerjisinden yaralanarak ve az bir maliyetle, evlerimizi veya kullanım suyumuzu ısıtıp, elektrik elde edebiliriz. Güneş kolektörlerini kullanarak, kullanım suyunu arzu edilen sıcaklıkta ısıtabilir, güneş pilleri sayesinde, yılın her ayı, istediğiniz yerde, istediğiniz kadar elektrik elde edebilirsiniz.

Güneş enerjisinden, ısı enerjisine dönüştürerek, elektrik enerjisine dönüştürerek yararlanılmaktadır. Yarı iletkenler kullanarak doğrudan elektrik üretimi de mümkündür. Güneş enerjisi, güneş ışığından enerji elde edilmesine dayalı teknolojidir. Güneşin yaydığı ve dünyamıza da ulaşan enerji, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir, güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır.

Dünya atmosferinin dışında güneş ışınımının şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m² değerindedir, ancak yeryüzünde 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişim gösterir. Bu enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir. Dünyada yararlanılan en eski enerji kaynağı güneş enerjisidir.

Güneş enerjisinin de diğer enerjiler gibi kullanım sorunları ve koşulları vardır. Güneş enrejisi her tüketim modelinde kolaylıkla kullanılamaz. Her tüketim dalında kullanılabilmesi için bu sorunlarının tüketim modellerine göre çözülmesi gerekmektedir. Güneş enerjisinin depolanması yada diğer enerji lere dönüşebilmes, ısıl, mekanik, kimyasal ve elektrik yöntemlerle olur.

Ekoloji bilimi açısından temel enerji güneş enerjisidir. Fosil yakıtlar dahil, rüzgar, hidroelektrik, biyogaz, alkol, deniz, termik, dalga gibi tüm enerji kaynakları güneş enerjisinin türevleridir. Fizikçi Capra’ya göre fozil yakıtlar ve çeşitli sorunlar yaratan nükleer enerji geçmiş dönemin enerji kaynaklarıdır. Buna karşılık güneş ve türevleri geleçeğin enerji kaynaklarıdır. Günlük güneş enerjisinden yararlanılması, dünyada günlük 300 tirilyon ton kömür yakılmasına eşdeğerdir. Başka bir hesaplamayla dünyamıza bir yılda düşen güneş enerjisi, dünyadaki çıkarılabilir fosil ykıt kaynakları rezervlerinin tamamından elde edilecek enerjiin yaklaşık 15-20 katına eşdeğerdir.

Dünyaya üzerinde Alman şirketleri öncülüğünde, 20 kadar kuruluşun 2009 yılında projelendirdiği 'Desertec', şimdilik, güneş enerjisinin kullanılacağı en büyük proje olarak planlanmıştır. Bu projede dev aynalarla ısıtılacak sudan sağlanacak buhar ile çalıştırılacak dev türbinlerden sağlanacak elektrik enerjisi yüksek voltaj iletişim hatlarıyla Kuzey Afrika çöllerinden Avrupa'ya ulaştırılacak. İlk hesaplamalara göre 2020 yılında Almanya'ya ulaşabilecek olan enerjinin maliyeti 6 euro/sent olacak. En büyük avantaj, 400 milyar euro tutarındaki yatırım tamamlandıktan sonra maliyetin sabit kalması. 'Desertec' projesinin kısa sürede Avrupa kıtasının elektrik ihtiyacının %15'ini karşılayabilir duruma gelmesi dışında, doğal olarak kurulduğu bölgelerin enerji ihtiyacını da yerine getirecek. Dünyadaki çöllere 6 saat içerisinde düşen güneş enerjisinin tüm dünyanın bir yıl içerisinde tükettiği enerjiye eşit olduğu düşünülürse projenin ekonomik değeri daha iyi anlaşılacaktır.

Ülkemiz güneş enerjisi açısınıdan diğer ülkelere nazaran daha şanslıdır. Türkiye düşen güneş enerjisi miktarı tüm Avrupa ülkelerine düşen enerjinin toplamına eşittir. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir. Çeşitli kaynaklara göre ülkemizin yılda almış olduğu güneş enerjisi ; bilinen kömür rezervimizin 32, bilinen petrol rezervimizin 2200 katıdır.

Güneş enerjisinin , diğer enerjilere çevriminde kullanılan çevrimler;

a) güneş enerjisinden doğrudan ısı enerjisi

b) güneş enerjisinden doğrudanelektrik enerjisi

c) güneş enerjisinden hidrojen enerjisi elde edilmesi olarak sıralanabilir.

Güneş Enerjisinin Diğer Enerjilere Göre Üstünlükleri

Güneş enerjisinin diğer enerjilere göre bir çok üstün özelliği bulunmaktadır. Güneş enerjisini etkin ve kullanılabilir kılan özellikleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir:

- Güneş enerjisi tükenmeyen ve azalmayan bir enerji kaynağıdır.

- Güneş enerjisi, temiz bir enerji türüdür. Gaz, duman, toz, karbon veya kükürt gibi zararlı maddeleri yoktur.

- Güneş, dünya tüm ülkelerinin, herkesin yararlanabileceği bir enerji kaynağıdır. Bu sayede ülkelerin enerji açısından bağımlılıkları ortadan kalkacaktır.

- Güneş enerjisinin bir diğer özelliği, hiçbir ulaştırma harcaması olmaksızın her yerde sağlanabilmesidir.

- Güneşi az veya çok gören yerlerde biraz verim farkı olmakla birlikte, dağların tepelerinde vadiler ya da ovalarda da bu enerjiden yararlanmak mümkündür.

- Güneş enerjisi doğabilecek her türlü bunalımın etkisi dışındadır. Örneğin, ulaşım şebekelerinde yapılacak bir değişiklik bu enerji türünü etkilemeyecektir.

- Güneş enerjisi hiçbir karmaşık teknoloji gerektirmemektedir. Hemen hemen bütün ülkeler, yerel sanayi kuruluşları sayesinde bu enerjiden kolaylıkla yararlanabilirler.

Güneş Enerjisinin Karşılaştığı Sorunlar:

- Güneş enerjisinin yoğunluğu azdır ve sürekli değildir. İstenilen anda istenilen yoğunlukta bulunamayabilir.

- Güneş enerjisinden yararlanmak için yapılması gereken düzeneklerin yatırım giderleri bugünkü teknolojik aşamada yüksektir.

- Güneşten gelen enerji miktarı bizim isteğimize bağlı değildir ve kontrol edilemez.

- Bir çok kullanım alanının, enerji arzı ile talebi arasındaki zaman farkı ile karşılaşılmaktadır. Güneş enerjisinden elde edilen ışınım talebinin yoğun olduğu zamanlarda kullanılmak üzere depolanmasını gerektirir. Enerji depolaması ise birçok sorun yaratmaktadır.

Güneş Pilleri ( Fotovoltaik Piller )

Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır. Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan megaWatt'lara kadar sistem oluşturulur.

Güneş pillerinin yapımında kullanılan malzemeler.

Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır: Kristal Silisyum, Galyum Arsenit (GaAs), Amorf Silisyum, Kadmiyum Tellürid (CdTe),Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2),Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler

Güneş Pillerinin Kullanım Alanları

Güneş pili sistemlerinin şebekeden bağımsız olarak kullanıldığı tipik uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır.

- Haberleşme istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri

- Petrol boru hatlarının katodik koruması - Metal yapıların (köprüler, kuleler vb) korozyondan koruması

- Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümler, hava gözlem istasyonları

- Bina içi ya da dışı aydınlatma

- Dağevleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması

- Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı

- Orman gözetleme kuleleri - Deniz fenerleri - İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri

- Deprem ve hava gözlem istasyonları

- İlaç ve aşı soğutma