12 Derleme. Kahramanmaraş İli Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Kullanım Olanakları

Transkript

1 12 Derleme Kahramanmaraş İli Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Kullanım Olanakları Onur TAŞKIN 1*, Tayfun KORUCU 2 1 UÜ, Ziraat Fakültesi, Biyosistem Mühendisliği Bölümü, Görükle Yerleşkesi, Bursa 2 KSÜ, Ziraat Fakültesi, Biyosistem Mühendisliği Bölümü, Kahramanmaraş Geliş Tarihi (Received) : Kabul Tarihi (Accepted) : Özet: Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisinin kullanımına dayalı tesislerin ya da uygulamaların yapımına geçmeden önce bölgeye ait güneş ışınım şiddeti ve güneşlenme sürelerinin ölçümü hatalı yatırımların önüne geçilmesi adına büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, ülkemizde en yüksek güneş enerjisi potansiyeline sahip iki bölgesinin (Akdeniz ve Güneydoğu Anadolu Bölgesi) sınır şehirlerinden birisi olan Kahramanmaraş ilinin merkez ve ilçelerinin ölçüm istasyonlarında piranometre ile toplanan veriler ışığında güneş enerjisi potansiyeli belirlenmiştir. Çalışma sonunda, Kahramanmaraş ilinin yıllık toplam 2918 saat güneşlenme süresine ve 1608 kwh m -2 ışınım şiddetine sahip olduğu belirlenmiştir. İlçeler arasında yıllık en fazla güneşlenme süresi Pazarcık ta, en yüksek ışınım şiddeti ise Nurhak ta gerçekleşmiştir. Kahramanmaraş ilindeki yüksek güneş enerjisi potansiyelinin sıcak su elde edilmesi haricinde yeterince kullanılmadığı gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Yenilenebilir enerji, Güneş enerjisi, Kahramanmaraş Solar Energy Potential and Facilities of Use in Kahramanmaras Province Abstract: In order to prevent inaccurate investments, it is very important to perform studies which are based on the measurements of regional radiant intensity and sunshine duration before starting the construction of the plants or applications based upon the usage of solar energy which is a renewable energy source. In this study, solar energy potential of center and districts of Kahramanmaras which is a border city to two regions (Mediterranean Region and Southeastern Anatolia Region) that have the highest solar energy potential in our country, collected data by measurement station s pyranometers, has been discussed. It has been determined that city of Kahramanmaras has total annual 2918 hours of sunshine duration and 1608 kwh m -2 radiant intensity. It has been concluded that from among districts, Pazarcık has the longest annual sunshine duration and Nurhak has the highest radiant intensity. It has been observed that high solar energy potential in city of Kahramanmaras is not being used sufficiently other than obtaining hot water. Key words: Renewable Energy, Solar Energy, Kahramanmaras GİRİŞ Günümüzde, ülkelerin gelişmişlik düzeylerine göre sınıflandırılmasında rol oynayan faktörlerden birisi de enerji üretim ve tüketim değerleridir. Fosil enerji kaynak rezervlerinin yıldan yıla azalması ve dünya nüfusunun sürekli artması, yeni kaynaklara yönelinmediği takdirde, enerji açığı makasını devamlı genişletecektir. Ülkemiz koşullarında da enerjide dışa bağımlılık oranı yüksek seviyelerde olması, sahip olunan öz kaynaklardan en etkin biçimde faydalanmak hem enerjide ki dışa bağımlığı azaltacak, hem de ülkemizin ekonomik geleceğine katkıda bulunacaktır. Türkiye, mevcut birincil enerji kaynakları itibariyle fakir bir ülke durumundadır. Tüketilen enerjinin %72'sini ithal etmektedir. Türkiye enerji piyasasının toplam parasal büyüklüğü 2012 yılında 84 milyar dolar seviyelerindedir. Bu miktarın 60.1 milyar doları ithal edilmiştir. Bu açığın kapatılması adına yenilenebilir enerjiler önemli bir kaynaktır (Altuntop ve Erdemir, 2013). Türkiye nin yenilenebilir enerji kaynakları güneş, rüzgâr, biyokütle, hidrolik ve jeotermal olmak üzere 5 başlıkta gruplandırılabilir. Bu kaynaklar içinde en büyük potansiyele sahip olanı güneş enerjisidir. Kullanılan tüm enerji kaynaklarının temelinde de güneş enerjisi bulunmaktadır. Öyle ki Güneş te her saniye 564 milyon ton hidrojen, 560 milyon ton Helyum a dönüşmektedir. Kayıp 4 milyon ton enerji olarak ışınım biçiminde uzaya yayılmaktadır. Milyonlarca yıl devam edeceği hesaplanan bu nükleer reaksiyon, gelecek yıllarda da dünyadaki tüm enerji kaynaklarının temelini oluşturmaya devam edecektir. Ayrıca geleneksel yakıtların kullanımından kaynaklanan çevresel sorunların çoğunun güneş enerjisi üretiminde bulunmayışı bu enerjiyi temiz ve çevre dostu yapmaktadır. Fosil yakıt kullanımının sonucu olan karbondioksit emisyonu sonucunda, atmosferdeki eşdeğer CO 2 miktarı, son yüzyıl içinde yaklaşık 1.3 kat artmıştır. Önümüzdeki 50 yıl içinde 1.4 kat daha artacağı öngörülmektedir. Atmosferdeki CO 2 in neden olduğu sera etkisi, son yüzyıl içinde dünya ortalama sıcaklığını 0.7 C yükseltmiştir. Bu sıcaklığın 3 C düzeyinde ki artışı, kutuplardaki buzulların erimesine, denizlerin yükselmesine, göllerde kurumalara ve tarımsal kuraklığa sebep olabilecektir. O halde, enerji kullanımından vazgeçilemeyeceğine göre güneş gibi doğal enerji kaynakların kullanılması gerekmektedir (Varınca ve Gönüllü, 2006). Güneş enerjisinin günümüzde önem kazanan uygulamaları arasında güneşli su ısıtıcıları, güneşle * Sorumlu yazar: Taşkın, O., onurtaskins@gmail.com

2 13 Derleme ısınan binaların yapımı, güneş enerjisinin elektriğe çevrilmesi, güneş enerjili su pompalarının tarımsal sulamada kullanılması, geleceğin yakıtı olan hidrojenin sudan üretiminde güneş enerjisinden yararlanılması yer almaktadır (Güneş, 1999). Ayrıca güneş enerjisinin kullanıldığı alanlara hesap makineleri, radyo, TV ve uydu alıcıları, radar ve meteoroloji istasyonları, havaalanları ve helikopter pist ışıklandırmaları, denizcilik uygulamaları, mobil telefonlar, karavanlar, sokak ve bahçe aydınlatmaları da ilave edilebilir (Gençoğlu ve Cebeci, 2011). Türkiye'de en yaygın güneş enerjisi kulanım alanı sıcak su üretimidir. (Altuntop ve Erdemir, 2013). Ülkemizin enerji sektörüne ilişkin kararlar verilirken, mevcut sisteminin tam anlamıyla tanınması, Türkiye yi uzun vadeli sıkıntılara düşmekten kurtaracaktır. Diğer ülkelerin kendi verilerine dayanarak aldıkları kararların ülkemizde de uygulanması çabaları çoğu zaman olumsuz sonuçlar doğurmaktadır. Gerekli enerji sistemlerinin ülkemiz şartları için ne ölçüde ekonomik ve uygulanabilir olduğunun araştırılması, acil derecede bir öneme sahiptir. (Gençoğlu ve Cebeci, 2011). Son yıllarda güneş enerjisinin kullanım alanları üzerine yapılan çalışmalar hızla artmaktadır. Ancak güneş enerjili bir sistemin uygulanacağı bölgenin güneş haritalarının bilinmesi verimli uygulamaların gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini ortaya koyacaktır. Bu çalışma kapsamında Kahramanmaraş ilinin merkez ve ilçeleri için güneş enerjisi potansiyeli araştırması yapılmış ve bu kaynağa dayalı yapılabilecek uygulamalara yönelik önerilere yer verilmiştir. Türkiye nin Bölgesel Güneş Enerjisi Potansiyeli Dünya güneş kuşağı olarak adlandırılan 40 derece kuzey ve 40 derece güney enlemleri arasında ki bölgeler güneş enerjisinden ekonomik olarak yararlanma imkanına sahiptir. Bu kuşak, yılda h güneş görmekte ve güneş enerjisi potansiyeli kwh m -2 gün -1 arasında değişmektedir (Philibert, 2005). Türkiye, derece Kuzey enlemleri arasında yer almakta olup, coğrafi konumundan dolayı sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından birçok ülkeye göre şanslı durumdadır. Türkiye nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresinin 2640 h (günlük toplam 7.2 h), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kwh m -2 yıl -1 (günlük toplam 3.6 kwh m -2 ) olduğu belirlenmiştir (Kumbur ve ark., 2005). Türkiye nin toplam, ortalama ve aylara bağlı ışınım şiddeti ile güneşlenme süreleri dağılımı Çizelge 1 de gösterilmiştir. Çizelge 1. Türkiye nin Toplam Güneş Enerjisi Potansiyelinin Aylara Göre Dağılımı (BAKA, 2011) Aylar Aylık Toplam Işınım Şiddeti (kwh/m 2 -ay) Güneşlenme Süresi (h ay -1 ) Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Toplam Ortalama 3.6 kwh/m 2 -gün 7.2 h gün -1 Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğünden (EİE) temin edilen Türkiye güneş dağılım haritası Şekil 1 de, Türkiye de ki 7 bölge için yıllık ortalama güneş ışınımı ve güneşlenme süresi hesaplanmış ve elde edilen verilerin bölgesel dağılımı ise Çizelge 2 de verilmiştir. Şekil 1. Türkiye global güneş dağılım haritası (EİE, 2012)

3 14 Derleme Çizelge 2. Türkiye nin Yıllık Toplam Güneş Enerji Potansiyelinin Bölgelere Göre Dağılımı (BAKA, 2011) Ortalama En çok Işınım En az Işınım Ortalama En çok güneşlenme En az güneşlenme Bölge Işınım Şiddeti Şiddeti (Haziran) Şiddeti (Aralık) Güneşlenme Süresi (Haziran) süresi (Aralık) kwh/m 2 -yıl kwh/m 2 kwh/m 2 Süresi h h h/yıl Güneydoğu Anadolu Akdeniz Doğu Anadolu İç Anadolu Ege Marmara Karadeniz Bu verilere göre Türkiye de en çok Haziran ayında, en az ise Aralık ayında güneş enerjisinden üretim yapılabilecektir. Bölgeler arasında ise en çok enerji üretilebilecek bölgeler ise Güneydoğu Anadolu ve Akdeniz Bölgeleridir. Güneş enerjisi bakımından en fakir bölge 1120 kwh/m 2 -yıl ışınım şiddeti ile Karadeniz Bölgesidir (Şen, 2004). Çizelgelerde verilen değerlerin, Türkiye nin gerçek potansiyelinden daha az olduğu tahmin edilmektedir yılından bu yana EİE ve DMİ (Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü), güneş enerjisi değerlerinin daha sağlıklı olarak ölçülmesi amacıyla ölçümler yapmaktadır. Devam etmekte olan ölçüm çalışmalarının sonucunda, Türkiye güneş enerjisi potansiyelinin eski değerlerine göre % daha fazla çıkacağı düşünülmektedir (Kadırgan, 2007). Kahramanmaraş İli Güneş Enerjisi Potansiyeli Kahramanmaraş ili Akdeniz Bölgesinde yer almakta olup, Güneydoğu Anadolu Bölgesine sınır şehir konumundadır. Şehrin toprakları 37 o 11' ve 38 o 36' kuzey enlemleri ile 36 o 15' ve 37 o 42' doğu boylamları arasındadır. Kahramanmaraş İli ha yüzölçümü ile Türkiye nin 13. büyük vilayeti konumundadır ve ülke topraklarının % 1.8 ini kaplamaktadır. Kahramanmaraş ilinde toplam tarım yapılan alan ha dır (Uslu ve Mungan, 2006). Kahramanmaraş ilinin yenilenebilir enerji kaynakları potansiyelinin bilinmesi ve kısıtlarının tanımlanması oldukça önemlidir. Bu çalışma kapsamında, Kahramanmaraş ilinin güneş enerjisi potansiyeline dair niceliksel ve niteliksel bilgilere yer verilmiştir (Şekil 2). Şekil 2. Kahramanmaraş ili yıllık güneş dağılım haritası (EİE, 2012) Çizelge 3 ten Kahramanmaraş ilinin ortalama güneşlenme süresine bakıldığında h ile en yüksek noktaya Temmuz ayında ulaşılırken, en düşük güneşlenme süresi 3.86 h ile Aralık ayında gerçekleştiği görülmektedir. Çizelge 4 te ise en fazla ışınım şiddetine 6.81 kwh/m 2 -gün ile Haziran ayında ulaşıldığı, en az ışınım şiddeti 1.81 kwh/m 2 -gün ile Aralık ayında olduğu görülmüştür. İlçeler arasında güneşlenme sürelerine ait sınıflandırma yapıldığında; Pazarcık ilçesi ortalama 8.13 h ile en yüksek, Ekinözü ise ortalama 7.86 h ile en düşük güneşlenme süresine sahip ilçe olarak görülmektedir. Aylık bazda en yüksek güneşlenme süresi Temmuz ayında h ile Elbistan ve Nurhak ilçelerinde, en düşük güneşlenme süresi ise Aralık ayında 3.63 h ile Ekinözü ilçesinde yaşanmaktadır. Çizelge 3. Kahramanmaraş İlinin İlçelere göre Güneşlenme Süresi (EİE, 2012) Güneşlenme İlçe Süresi Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Ort. (h) Afşin Elbistan Göksun Ekinözü Nurhak Merkez Çağlayancerit Andırın Türkoğlu Pazarcık Aylık Ort

4 15 Derleme Çizelge 4. Kahramanmaraş İlinin İlçelere göre Işınım Şiddeti (EİE, 2012) Işınım Şiddeti İlçe (kwh/m 2 Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık -gün) Ort. Afşin Elbistan Göksun Ekinözü Nurhak Merkez Çağlayancerit Andırın Türkoğlu Pazarcık Aylık Ort İlçeler arasında ışınım şiddetlerine ait sınıflandırma yapıldığında; Nurhak ilçesi ortalama 4.46 kwh/m 2 -gün ile en yüksek değere sahiptir. Türkoğlu ilçesi ise ortalama 4.32 kwh/m 2 -gün ile en düşük değere sahiptir. Aylık bazda en yüksek ışınım şiddeti 6.94 kwh/m 2 -gün ile Nurhak ilçesinde oluşurken, en düşük ışınım şiddeti ise 1.79 kwh/m 2 -gün ile aralık ayında Afşin, Elbistan ve Ekinözü ilçelerine meydana gelmektedir. Kahramanmaraş; Elazığ ili nin rüzgar ve güneş enerjisi potansiyeli (Akbulut ve Di kici, 2004), Konya ilinde güneş enerjisi santrali kurulacak alanların cbs çöka yöntemi ile belirlenmesi (Güçlüer ve Batuk, 2011) ve Y.Y.Ü. kampüsü ve Van şehir merkezinin güneş enerjisi potansiyelinin karşılaştırılması (Uçkan, 2006) çalışmalarına da bakılarak ülkemizin yüksek güneş enerjisi potansiyeli olan şehirler arasında gösterilebilir. SONUÇ Günümüzde rezervleri gittikçe azalmakta olan fosil yakıtlı kaynaklardan elde edilen enerji, yüksek maliyet ve çevre kirliliği yönünden sorun yaratmaktadır. Enerji sorununa çözüm olarak yeni enerji kaynakları araştırılması gerekmektedir. Özellikle enerji ithaline zorunlu olan ülkemizin yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisinden faydalanma olanakları belirlenmelidir. Kahramanmaraş ilinde kurulacak güneş enerjili sistemlerden daha iyi yararlanma düşüncesinden hareketle merkez ve ilçelerin ölçüm sonuçları incelenmiştir. İlçeler yıllık ortalama ışınım şiddetlerine göre büyükten küçüğe; Nurhak, Çağlayancerit, Göksun, Elbistan, Afşin, Ekinözü, Merkez, Andırın, Pazarcık ve Türkoğlu olarak, güneşlenme sürelerine göre ise; Pazarcık, Türkoğlu, Çağlayancerit, Andırın, Nurhak, Merkez, Göksun, Elbistan, Afşin, Ekinözü şekilde sıralanmaktadır. Şehrin güneş enerjisi potansiyeli yüksek olmasına rağmen ne yazık ki bu potansiyelin sıcak su elde edilmesi dışında pek de kullanılmadığı gözlemlenmiştir. Güneş enerjisine yönelik yapılan araştırmaların en kısa zamanda uygulamaya aktarılması gerekmektedir. Bu kapsamda, enerji tüketimi küçük cihazların ihtiyaçları güneş enerjisi ile karşılanmalı ve tüketim fazlası üretimler şebekeye aktarılmalıdır. Elektrik enerjisinin ulaştırılması zor olan yerlerde bu teknolojinin kullanımı teşvik edilmelidir. Zirai sulama amaçlı kullanılan pompa sistemlerinde enerji ihtiyacının güneş pilleri ile karşılanması özendirilmelidir. Ayrıca; konutların ısıtılması, soğutulması ve şehir ile özdeşleşmiş ürünler olan firik ve biber kurutulması gibi ısıl kullanımlarından da faydalanılabilir. Uzun dönem planlamaları için Kahramanmaraş ta güneş termik santrallerinin yapımı düşünülebilir. Türkiye de güneş enerjisi üzerine yapılacak AR-GE çalışmaları desteklenmeli ve sanayimiz yönlendirilmelidir. Ülkemizde çevre bilincinin kazanılmaya başlanması ve yaşanmakta olan enerji sorunu sebebiyle getirilen ulusal ve uluslararası yükümlülükler, yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisi kullanım olanaklarının arttırılmasını gerektirmektedir. Hızla artan nüfusumuzun enerji ihtiyacını karşılama noktasında güneş enerjisi potansiyelimiz önemli bir seçenek olarak karşımızda durmaktadır. KAYNAKLAR Akbulut, A., Dikici, A Elazığ İli nin Rüzgar ve Güneş Enerjisi Potansiyeli. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları, s Altuntop, N., Erdemir, D Dünyada ve Türkiye de Güneş Enerjisi İle İlgili Gelişmeler. Mühendis ve Makina, 54(639): BAKA Güneş Enerjisi Sektör Raporu, Batı Akdeniz Kalkınma Ajansı, Antalya. EİE Genel Müdürlüğü (Erişim tarihi: ) Gençoğlu, M.T., Cebeci, M Türkiye nin Enerji Kaynakları Arasında Güneş Enerjisinin Yeri Ve Önemi _494.pdf (Erişim tarihi: ) Güçlüer, D., Batuk, F. Güneş Enerjisi Santrali Kurulacak Alanların Cbs Çöka Yöntemi ile Belirlenmesi. 13. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, Nisan 2011, Ankara. Güneş, M Fotovoltaik Sistemin Sağladığı Elektrik Enerjisi İle Çalışan Bir Uygulama Sisteminin Tasarımı. Fırat Üni. Fen. Bil. Ens., Elektrik ve Elektronik Mühendisliği ABD, Yüksek Lisans Tezi, 40s. Kadırgan, F Güneş Enerjisi Teknolojileri, İTÜ de Yapılan Çalışmalar ve Binalarda Uygulamaları. VIII. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, Ekim, İzmir.

5 16 Derleme Kumbur, H., Özer, Z., Özsoy, H.D., Avcı, E.D Türkiye de Geleneksel ve Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Potansiyeli ve Çevresel Etkilerinin Karşılaştırılması. III. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi, 19-21Kasım, Mersin. Philibert, C The Present and Use of Solar Thermal Energy as a Primary Source of Energy. Solar Thermal Energy, IEA Yayını, Sf:16. Şen, Z Türkiye nin Temiz Enerji imkânları. Mimar ve Mühendis Dergisi, 33:6-12. Uçkan, İ YYÜ Kampüsü ve Van Şehir Merkezinin Güneş Enerjisi Potansiyelinin Karşılaştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 88s. Uslu, Ö.S., Mungan, A Kahramanmaraş Tarım Master Planı. il_master_plan/kahramanmaras.pdf (Erişim tarihi: ) Varınca, K.B., Gönüllü, M.T Türkiye de Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Bu Potansiyelin Kullanım Derecesi, Yöntemi ve Yaygınlığı Üzerine Bir Araştırma. I. Ulusal Güneş ve Hidrojen Enerjisi Kongresi, Haziran, Eskişehir.