T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MM G Ü Z D Ö N E M İ

Transkript

1 T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MM G Ü N E Ş E N E R J İ S İ G Ü Z D Ö N E M İ

2 GÜNEŞ IŞINLARININ GELİŞ AÇISI Yeryüzünde sıcaklığın dağılışını etkileyen en önemli etkendir. Güneş ışınları bir yere ne kadar dik gelirse sıcaklık o kadar yüksek, ne kadar eğik açıyla gelirse sıcaklık o kadar düşük olur

3 ANKARA YA GÜNEŞ IŞINLARININ GELMESİ

4 GÜNEŞ IŞINLARININ GELİŞ AÇISI

5 GÜNEŞ IŞINIMI Yer yüzeyine gelen güneş ışınımının %1 den azı bitkiler tarafından fotosentez olayında kullanılır. Dünya ya gelen bütün güneş ışınımı, sonunda ısıya dönüşür ve uzaya geri verilir

6 TOPLAM GÜNEŞ IŞINIMI ATMOSFERDEKİ AZALMA Güneş ışınları atmosferden geçerek yer yüzüne ulaşır. Bu nedenle yer yüzüne ulaşan ışınım miktarı, kalite ve doğrultusu, atmosferdeki yayma ve soğurma özelliklerine bağlı olarak belirlenir. Yayılma iki şekilde gerçekleşir. 1. Rayleigh Yayılımı 2.Ozon, su buharı, karbondioksit ve oksijen tarafından soğurulma

7 RAYLEIGH YAYILIMI (SAÇILMASI)

8 TOPLAM IŞINIMI Güneş ışınımının hava küre ile etkileşmeleri sonucunda, yeryüzüne gelen toplam güneş ışınımı şiddeti, hava küre dışına gelen şiddetin yarısından biraz fazladır. Aynı zamanda belirli dalga boyları artık süzülmüştür. Eğik gelen güneş ışınları, dik gelenlere kıyasla daha uzun yol alacakları için, bu etkiler de artacaktır. Eğik bir yüzeye gelen toplam ışınım üç bileşenden oluşmaktadır. 1. Doğrudan Işınım, 2. Yaygın Işınım, 3. Yansıyan Işınım

9 TOPLAM IŞINIMI 1. Doğrudan Işınım, Dünya üzerindeki herhangi bir yüzeye dik olarak ve yön değiştirmeden, dolaysız olarak gelen ışınımdır. Doğrudan ışınım vektörel bir büyüklüktür. Bulutsuz bir günde yeryüzüne ulaşan toplam ışınımın %75-80 i doğrudan ışınımdır

10 TOPLAM IŞINIMI 2. Yaygın Işınım, Yaygın ışınım atmosferden geçerken; dağılma, yutma, ve yansıma nedeniyle yön değiştirmiş bir şekilde, dolaylı olarak ve her yönde gelen ışınımdır. Atmosferdeki havada bulunan partiküller, su buharı ve mikroskobik katı cisimlere çarparak, dağınık bir şekilde gelen güneş ışınlarında oluşur. Yaygın ışınım vektörel bir büyüklük değildir. Bulutlu bir günde güneşten gelen güneş ışınlarının tamamı yaygın ışınım dır

11 GÜNEŞ ENERJİSİ Güneş çevreye saygılı, dünyanın tükenmeyen en güçlü ve temiz enerji kaynağıdır. Günümüzde, güneş enerjisi diğer enerji kaynaklarının yetersiz kaldığı, insanlığın sürekli artan enerji ihtiyacını karşılamaya yardım edebilecek en önemli enerji kaynaklarından biridir. Güneş enerjisi ile çalışan ısıtma ve soğutma sistemlerinin ilk yatırım maliyeti, diğer konvansiyonel yakıt kullanılan sistemlere göre daha yüksek olmasına rağmen, günümüzün sürekli yükselen enerji maliyetleri dikkate alındığında işletme maliyeti karşılaştırılamayacak oranda düşüktür. Uygun projelendirme ve uygulamalar ile ilk yatırım maliyetleri düşürülebilir

12 GÜNEŞ ENERJİSİ DÖNÜŞÜMLERİ Güneşten gelen enerjinin yaklaşık olarak %30 u yansıma ve saçılmalarla uzaya gider. Yaklaşık %20 si hava kürede soğurulur. Gelen enerjinin geri kalan %50 si ise yeryüzünde soğurulur. Yeryüzüne ulaşan güneş enerjisinden, doğal ve yapay dönüşümler ile yararlanılır

13 GÜNEŞ ENERJİSİ DÖNÜŞÜMLERİ Güneş Enerjisi Dönüşümleri Doğal Dönüşümler Yapay Dönüşümler Toprak ve suyun ısınması Güneş ışınımı ısı (toplaçlar) Fotosentez Güneş ışınımı elektrik (güneş pilleri) Su döngüsü Su gücü mekanik elektrik (barajlar) Rüzgar ve dalga oluşumu Rüzgar elektrik mekanik (türbinler) Doğal yangınlar Biokütle ısı-gaz ve sıvı yakıt Fosil yakıt ısı elektrik Güneş mimarlığı uygulamaları

14 GÜNEŞ ENERJİSİNİN ÜSTÜNLÜKLERİ Güneş tükenmeyen enerji kaynakları arasındadır. Bu yüzden güneş enerjisi kullanımı için herhangi bir yakıta ihtiyaç yoktur. Güneş enerjisinin kullanım alanları çok geniştir. Yiyecekleri kurutmak, sıcak su elde etmek ve enerji üretmek başlıca kullanım alanlarıdır. Bu yöntemler tamamen doğal yoldan yapıldığı için, çevreye hiçbir zararı da yoktur. Güneş enerjisi ile elektrik üretmek mümkündür. Güneşten elektrik üretirken fotovoltaik güneş panelleri kullanılır. Bu solar panellerin, elektrik üretimi ve kullanımı aşamasında çevreye hiçbir zararlı etkisi yoktur. Güneşten elektrik üreten tesislerin amortisman süreleri yaklaşık 5-6 yıl arasındadır. Bu durum diğer enerji üretim yöntemlerinin önüne geçme imkanı tanır

15 GÜNEŞ ENERJİSİNİN ÜSTÜNLÜKLERİ Güneş enerjisinden elektrik üretmek çok kolaydır. Normal bir insan, profesyonellik gerektirmeden kendi elektriğini güneş enerjisi ile üretebilir. Güneş enerji santrallerinin bakımları diğer enerji tesislerine göre çok daha kolaydır. Bakım ve işletme maliyetleri düşüktür. Güneş enerjisi tesislerinin kurulumu da çok kolaydır. Yaklaşık 1 ila 9 ay arasında güneş santralini kurmak mümkündür. Lisanssız güneş enerji santralleri için 1 yıllık güneş ölçüm istasyonu kurmaya gerek yoktur. Bu da zamandan tasarruf demektir. Ancak diğer santraller için en az 1 yıllık ölçüm yapılması şarttır. Güneş enerjisinin diğer avantajı ise, rüzgar ve su gibi olmadığı için, tahmin edilebilir hava koşulları mümkündür. Yani güneş sabah doğar, akşam batar işte bu kadar basit. Ancak rüzgar enerjisi gibi tahmin edilmesi zor olan santrallerde bu mümkün değildir. Güneş enerjisinin bir avantajı ise dayanıklı malzeme yapısı sayesinde, zor hava koşullarına karşı koyabilmesidir

16 GÜNEŞ ENERJİSİNİN DEZAVANTAJLARI Güneş enerjisinden elektrik üretmek için kullanılması durumunda, güneş enerji santrallerinin yatırım maliyetlerinin yüksek olması bir dezavantajdır. Günümüzdeki güneş paneli teknolojisi ile güneş ışınlarının en fazla %12-%20 sini elektriğe çevirebiliyoruz.yani güneşten gelen ışıkları verimli kullanamadığımız için bu bir dezavantajdır. Yukarıdaki maddeden dolayı, güneş santralleri için çok fazla araziye gereksinim duyulmaktadır. Örneğin 1 adet rüzgar türbini tek başına 1 MW lık güce sahip olurken, 1 MW lık güneş enerji santrali tek başına metrekare alana ancak sığabiliyor

17 GÜNEŞ ENERJİSİNİN DEZAVANTAJLARI Küçük ve akü destekli güneş enerji sistemlerinde kullanılan akülerin ömürleri kısa veya dayanıksız olduğu için çok çabuk bozulabiliyor. Güneş kuleleri dediğimiz elektrik üretim yöntemi, özellikle göç eden kuşlar için büyük bir sorun olmaktadır. Güneş aynalarının güneş ışınlarını büyük bir ısı ile güneş kulelerine yansıtması sebebi ile, birçok kuş ve hayvan telef olmaktadır. Güneş kuleleri kurulurken göçmen kuşların, göç yollarından uzakta olmalıdır. Aksi halde bu hayvanlar için büyük bir dezavantaj oluşturmaktadır. Fotovoltaik güneş panel üretimi tüm dünyada hızla ilerlemektedir. Yeni çıkacak teknolojiler ile eski tip güneş panellerinin değiştirilmesinden kaynaklanan çevre kirliliği bir muammadır. Yani eski güneş panelleri ne olacak sorusuna bir cevap henüz yoktur

18 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Güneş enerjisinden, ısı enerjisi ve elektrik üretimi amacıyla yararlanılabilir. Güneş enerjisi uygulamaları üç grupta incelenebilir. 1. Düşük sıcaklıktaki ( C) uygulamalar, 2. Orta sıcaklıkta sıcaklıktaki ( C) uygulamalar, 3. Yüksek sıcaklıktaki (> 300 C) uygulamalar

19 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Trafik İşaret Lambalarında Trafik işaret lambalarının enerji ihtiyaçlarını karşılamak için güneş enerjisinden yararlanılmaktadır. Trafikteki tüm lambalar güneş enerjisiyle çalışmaz. Güneş enerjili trafik lambaları genellikle şebekeden uzak alanlarda kullanılır. Lambanın üzerinde bulunan güneş pili hem lambaya ışık verir hem de fazla enerjiyi gece kullanılmak üzere bataryaya depo eder

20 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Evlerin Elektrik İhtiyacının Karşılamasında Evlerin çatısına yerleştirilen güneş panelleri (güneş pilleri) büyüklükleri oranında elektrik üretirler. Üretilen elektrik çevreye hiç zarar vermez ve paneller neredeyse hiç bakıma gerek duymadan yıllarca çalışır

21 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Cep Telefonlarının Şarj Edilmesinde Cep telefonu gibi taşınabilir cihazları şarj etmek için küçük güneş pilleri kullanılmaktadır

22 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Bahçe Aydınlatmasında Üst bölgesinde güneş pili barındıran lambalar gece boyunca ışık yayarak masrafsız aydınlanma sağlayabilmektedir

23 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Sıcak Su Üretilmesinde Çatılara yerleştirilen kollektörler sayesinde güneşin ısıtma etkisinden yararlanarak su ısıtılmaktadır. Isıtılan su evin sıcak su ihtiyacının tamamını karşılayabilir

24 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Sokak Aydınlatmasında Taşıt yollarını veya sokakları aydınlatmak ciddi maliyetler oluşturur. Henüz yaygınlık kazanmasa da sokak aydınlatmada güneş pillerinden yararlanılmaktadır

25 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Güneş Arabalarında Güneş enerjisiyle çalışan otomobiller prototip aşamasını henüz geçebilmiş değiller. Bununla birlikte teknolojideki gelişmeler ilerde güneş enerjisiyle çalışan otomobillerde seyahati mümkün kılacak. Kim bilir? Belki de sizde ilerde bir gün güneş enerjisiyle çalışan arabayla seyahat edebilirsiniz!

26 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Uçaklarda Güneş enerjisinin uçaklarda kullanımı da henüz deneysel aşamada. Günümüzde havada uzun süre kalması gereken bazı casus uçak modellerinde ve aşağıda resmini göreceğiniz NASA'nın deneme uçağında güneş pilleriyle yakıtsız uçuş gerçekleşmektedir. Hayda bu da nereden çıktı? Bilmem oluyor gerçekten!

27 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Hesap Makinelerinde Hesap makineleri minik güneş hücreleri taşırlar. Böylece bir hesap makinesi pil değiştirme derdi olmadan yıllarca çalışabilmektedir

28 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Saatlerde Tıpkı hesap makinelerinde olduğu gibi bazı sayısal saatler de güneş enerjisiyle çalışırlar

29 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Yapay Uydularda Yıllarca uzayda duran uyduların elektronik aletleri gerekli enerjiyi güneş panellerinden alır. Her uyduda elektrik üreten güneş paneli bulunur

30 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Güneş Kulelerinde Birçok aynanın aynı noktaya odaklanmasıyla sıcak su üretilir. Bu su daha sonra elektrik üretmekte kullanılır

31 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Yemek Pişirilmesinde Güneş ocağı denilen yoğunlaştırıcı sistemler sayesinde güneş ışınları kabın üzerinde toplanarak yemek pişirilir. Kim bilir ne kadar lezzetli yemekler pişer?

32 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Soğutma Sistemlerinde Güneş enerjisiyle üretilen sıcak su bazı ek düzeneklerle soğuk su üretilmesinde de kullanılır

33 GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM ALANLARI Giysi veya Çantalarda Mp3 çalar gibi mobil cihazları sürekli çalışır kılmak için çanta, giysi gibi eşyalara küçük güneş pilleri takılmaktadır. Bu kadarına da pes diyelim mi?

34 BİR DE JAPONYA YA BAKALIM!

35 YİNE GELDİK BİR DERSİN SONUNA!