Temiz Enerji Kaynaklar Uygulamalar. Pamukkale Üniversitesi Temiz Enerji Evi Örne i

Transkript

1 Temiz Enerji Kaynaklar Uygulamalar Ege Bölgesi Enerji Forumu Pamukkale Üniversitesi Temiz Enerji Evi Örne i Eylem YILMAZ ULU, Harun Kemal Öztürk, Ahmet Y lanc, Engin Çetin, Mahmut Hekim, Görkem anl, Sinan K vrak Özet Pamukkale Ünv., Enerji Ara rma & Uygulama Merkezi, Kampüs, Denizli eyilmaz@pau.edu.tr Teknolojinin ilerlemesi, sanayinin geli mesi ve buna paralel olarak artan enerji ihtiyac, çe itli enerji kayna aray na sebep olmu tur. Enerji üretiminde a rl kl olarak fosil yak tlar n kullan lmas, dünya genelinde fosil yak t rezervlerinin h zla azalmas na neden olmu tur. Fosil yak t rezervlerinin azalmas ve kullan ras nda ortaya ç kan zararl emisyonlar, insan ve çevre sa tehlikeye sokmu ve tüm bu olumsuzluklar dünyay çevre dostu, temiz ve s rs z kaynaklar olan yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklar na yöneltmi tir. Anahtar Kelimeler: Temiz Enerji, Yenilenebilir Enerji 1. Giri Türkiye; güne, rüzgar ve jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynaklar bak ndan oldukça zengin bir ülkedir. Ancak enerji olarak kullan yeterli düzeyde de ildir. En az MW l k ekonomik olarak anlaml potansiyeli oldu u tahmin edilen rüzgar enerjisi çok k tl olarak elektrik üretiminde rüzgar türbinlerinde kullan lmaktad r. Elektrik leri Etüt daresi verilerine göre ülkemizdeki kurulu rüzgar türbini i letme gücü 200 MW, in aa halindeki letme gücü ise 601 MW t r. Ülkemizin jeotermal enerji ile elektrik üretimi toplam kurulu gücü 77.2 MWe olup, in aa halindeki i letme kapasitesi 17 MWe dir. Güne enerjisi aç ndan da oldukça zengin olan ülkemizde güne ten genel olarak su lmas konusunda faydalan lmaktad r. Ülkemiz güne potansiyeli aç ndan co rafi konumu nedeni ile oldukça ansl bir durumdad r. Elektrik leri Etüt daresi taraf ndan yap lan çal maya göre, Türkiye nin y ll k toplam güne lenme süresi 2640 saat ve ortalama toplam m iddeti 1,311 kw-saat/m2-y l olarak hesaplanm r. Enerji Bakanl verilerine göre; elektrik amaçl kullan labilecek güne potansiyelimiz 8.8 milyon ton petrol e de eri(mtpe), nma amaçl kullan labilecek potansiyel ise 26.4 mtpe dir. Yenilenebilir enerji kaynaklar n kullan m alan artt kça bu enerji kaynaklar n üretimi, iletimi ve depolanmas ile ilgili teknolojiler de h zla geli meye ba lam r. Yenilenebilir enerji kaynaklar ndan üretilen enerjinin süreksiz olmas, üretilen enerjinin depolanma ihtiyac do urmaktad r. Son y llarda teknolojik alanlarda yap lan çal malar hidrojenin depolanma özelli ini ortaya ç karm r. Yenilenebilir enerji kaynaklar ndan veya fosil yak tlardan çe itli yollarla üretilebilen hidrojen, depolanabilirli i sayesinde kesintisiz enerji ihtiyac kar layabilecek özelliktedir. 46

2 Yenilenebilir enerji kaynaklar ndan güne ve rüzgar enerjisinin farkl kullan m alanlar n incelendi i ve elektrik üretiminde hidrojen ile birlikte bir konuta uyguland çal malardan biri Pamukkale Üniversitesi nde Temiz Enerji Evi nde yürütülmektedir. Çal malar n gerçekle tirilebilmesi için 165 m 2 taban alan na sahip müstakil bir ara rma laboratuvar Bereket Enerji irketi taraf ndan in aa edilerek, üniversiteye ba lanm ve Pamukkale Üniversitesi Temiz Enerji Evi olarak isimlendirilmi tir. Bir konut benzeri olarak tasarlanan ve farkl disiplinlerdeki ö retim elemanlar n çal bu laboratuvarda çe itli bilimsel projeler yürütülmektedir. Projeler kapsam nda Pamukkale Üniversitesi Temiz Enerji Evi nin tma ihtiyac güne enerjisinden; elektrik ihtiyac da güne -hidrojen hibrid sisteminden sa lanmaktad r. Is tma ihtiyac için güne enerjisinin aktif ve pasif uygulamalar ndan yararlan lmaktad r. Pamukkale Üniversitesi Temiz Enerji Evi nin çat nda yer alan Alüminyum ve Bak r sulu güne kollektörleri ile kapal devre bir sistem sayesinde laboratuvar n dö emeden lmas gerçekle tirilmektedir. Evin güney cephesinde yer alan Trombe duvarlar ile güne enerjisinden pasif olarak yararlan larak k n tma, yaz n ise do al havaland rma yap lmaktad r. Güne enerjisinden do rudan elektrik üretimini sa layan güne pili panelleri, evin elektrik ihtiyac n kar lanmas nda kullan lmaktad r. Toplam kurulu gücü 5 kwp olan güne pillerinin yar Pamukkale Üniversitesi Temiz Enerji Evi nin çat üzerine sabit e imli, di er yar ise güne i termal olarak tek eksende takip eden izleyiciler üzerine yerle tirilmi tir. ekil 1. Pamukkale Üniversitesi Temiz Enerji Evi Böylece sabit ve izleyici üzeri güne panellerinin elektrik enerjisi üretim performanslar meteorolojik veriler yard ile izlenebilmektedir. Meteorolojik verilerin elde edilmesi amac yla bir hava durumu ölçüm cihaz sistemde kullan lmaktad r. Güne panelleri taraf ndan üretilen elektrik enerjisinin evin elektrik ihtiyac n kar lanmas nda kullan labilmesi için 47

3 sistemde arj regülatörleri, aküler ve invertör yer almaktad r. Üretilen DC elektrik enerjisi 16 adet (4 seri; 4 paralel kol) aküde depolanarak 5 kw ç ve 50 VDC giri e sahip invertör ile eve AC elektrik enerjisi olarak verilmektedir. ekil 2. arj Regülatörleri, arj Cihaz, nvertörlerin Kabini ve Akülerin Kabini Fazla olan elektrik enerjisi ile suyun elektrolizi yoluyla hidrojen elde edilmekte ve üretilen hidrojen 6 adet metal hidrid tankta depolanmaktad r. Bu sayede, güne enerjisinin depolanmas sa lanmaktad r. Sistemde bulunan 2 adet 1.2 kwp l k Proton De im Membranl (PEM) yak t pili sistemi ile hidrojen ve havan n elektrokimyasal reaksiyonu sonucu toplam 2.4 kwp l k elektrik enerjisi üretilmektedir. 48

4 ekil 3. Nexa yak t pili modülleri ve metal hidrid hidrojen tanklar Üretilen elektrik enerjisi sistemdeki 2.4 kw ç ve 50 VDC giri e sahip invertör ile eve AC elektrik enerjisi olarak yine verilebilmektedir. Ayn zamanda sisteme 400 W gücünde bir rüzgar türbini ilave edilmi tir. Proje, farkl yenilenebilir enerji teknolojilerinin uygulamalar n halka gösterilmesi aç ndan büyük önem ta maktad r. Proje çal anlar, Temiz Enerji Evi ile ilkokul ö rencilerinden üniversite ö rencilerine ve konu ile ilgilenen herkese kap lar açarak itimler düzenlemektedir. 2. Sistem Bile enleri Temiz Enerji Evi olarak isimlendirilen ara rma laboratuar nda, genel anlamda bir konutun elektrik ihtiyac kar lamak amac yla kurulan güne -hidrojen sisteminin ana bile enleri ekil 4-7 de yer almaktad r. ekil 4. Güne -Hidrojen Hibrit Enerji Sistemi 49

5 ekil 5. Sabit e imli olarak Temiz Enerji Evi nin çat na yerle tirilen güne panelleri ekil 6. zleyici üzerine yerle tirilen güne panelleri ekil 7. HOGEN S20 Elektrolizör 50