GÜNEŞ ENERJİSİ (SOLAR ENERGY)

Transkript

1 GÜNEŞ ENERJİSİ (SOLAR ENERGY)

2 GÜNEŞ ENERJİSİ NEDİR? Güneş enerjisi, güneşten yayılan ışık ve ısı enerjisine verilen genel isimdir. Antik çağlardan beri bu enerji sürekli gelişen teknolojiler yardımı ile insanoğlu tarafından kullanılmaktadır. Güneş ışınları, rüzgar ve dalga enerjisi, hidroelektrik enerji ve biyokütle ile birlikte yenilenebiir enerji kaynaklarının büyük bölümünü oluşturur. Bu noktada belirtilmelidir ki, güneş enerjisinin sadece çok ufak bir kısmı günümüzde kullanılmaktadır.

3 GÜNEŞ ENERJİSİNİN ÖNEMİ Dünyamıza gelen bir dakikalık güneş enerjisi, dünyamızın bir yıllık enerji tüketimini karşılamaya yeterli olmasına karşın, günümüz teknolojileri bu enerjiyi verimli bir biçimde kullanma konusunda yetersiz kalmaktadırlar.

4 GÜNEŞ ENERJİSİNİN ÖNEMİ Bir yılda dünya üzerine düşen güneş enerjisi miktarını kıyaslarsak; dünyanın bilinen petrol rezervinin 516, kömür rezervinin 157 katıdır. Bu rakamları 1 sene sayarsak ve güneşin milyonlarca yıl ömrü olduğunu varsayarsak enerji kaynağının sonsuza yakın olduğunu söyleyebiliriz. En güzel tarafı ise hammaddenin bedava oluşu sadece toplamak ve üretmek için yatırım yapılması gerektiğidir.

5 GÜNEŞ ENERJİSİNİN ÖNEMİ Fosil yakıttan yanma yoluyla elde ettiğimiz enerjiye kıyasla dünya üzerinde her noktada bulunabilen toplanması sırasında iş ve makina gücü gerektirmeyen, harcanması sırasında ise karbondioksit emisyonu 0 olan her canlı için hayati öneme sahip eşsiz bir kaynaktır. Petrol ve doğalgaz tipi fosil yakıt kaynaklarının ömrü şu anki kullanım oranına 43 ve 67 yıl olarak belirlenmiştir. İnsan ömrü için uzun ve yeterli sayılsa bile devlet ömrü ve insanlık tarihi için çok kısa bir süredir.

6 GÜNEŞ ENERJİSİNİN ÖNEMİ Güneş enerjisi ile elektrik üretimi, sıcak su üretimi, doğal havalandırma ve ışıklandırma konuları tüketiciler tarafından fazla bilinmese de yeni bir iş kolu ve çalışma alanı olarak bilim adamları ve sanayicilerin ilgi alanıdır. Ülkemize göre daha az güneş ışını alan Avrupa ülkelerinde yapılarda güneş enerjisi konusu devlet teşviki alan ve enerjide dışa bağımlılığa kesin çözüm olarak bakılan bir konudur.

7 TÜRKİYE DE GÜNEŞ ENERJİSİ Türkiye'nin yıllık ortalama Güneş Işınımı 1303 kwh/m 2 yıl, ortalama yıllık güneşlenme süresi ise 2623 saattir. Bu rakam günlük 3,6 kwh/m 2 güce, günde yaklaşık 7,2 saat, toplamada ise 110 günlük bir güneşlenme süresine denk gelmektedir. 9,8 milyon TEP (ton eşdeğer petrol) ısıl uygulamalara olmak üzere yıllık 26,2 milyon TEP enerji potansiyeli mevcuttur. Yılın 10 ayı boyunca teknik ve ekonomik olarak ülke yüzölçümünün %63'ünde ve tüm yıl boyunca %17'sinden yaralanabilir.

8 Aylar Türkiye'nin Aylık Ortalama Güneş Enerjisi Potansiyeli Kaynak: EİE Genel Müdürlüğü Aylık Toplam Güneş Enerjisi (Kcal/cm2-ay) (kwh/m2-ay) Güneşlenme Süresi (Saat/ay) Ocak 4,45 51,75 103,0 Şubat 5,44 63,27 115,0 Mart 8,31 96,65 165,0 Nisan 10,51 122,23 197,0 Mayıs 13,23 153,86 273,0 Haziran 14,51 168,75 325,0 Temmuz 15,08 175,38 365,0 Ağustos 13,62 158,40 343,0 Eylül 10,60 123,28 280,0 Ekim 7,73 89,90 214,0 Kasım 5,23 60,82 157,0 Aralık 4,03 46,87 103,0 Toplam 112, Ortalama 308,0 cal/cm2-gün 3,6 kwh/m2- gün 7,2 saat/gün

9 TÜRKİYE DE GÜNEŞ ENERJİSİ Muğla Belediyesi Mezbaha Tesisine, Sonsuz Kaynağımız Güneş projesi adı altında kurmuş olduğu Güneş Enerji Santrali, Türkiye de Lisanssız Elektrik üretimi alanında, TEDAŞ tarafından kabulü yapılıp devreye alınan, ilk şebekeye bağlı Fotovoltaik Sistem olmuştur. Güneş tarlaları Burdur'un Büğdüz beldesinde sulama pompaları için belediyeye gelen yüksek elektrik faturalarına çözüm olarak seçilmiştir. Burdur'un merkeze bağlı Büğdüz beldesinde sulama pompaları için belediyeye 200 bin lira elektrik faturası gelince, belediye 280 bin liralık proje hazırlayıp, beldeye güneş tarlası kurmayı kararlaştırmış ve 3 noktadan saatte 36 kilovat elektrik elde edecek bir tesis kurmuşlardır. Bu sayede güneş panelleriyle elektrik üretip, sulama pompalarındaki elektrik masrafından kurtulduklarını, bunun yanı sıra elektrik faturası için harcanan parayı da beldeye yatırım olarak kullanacaklarını belirtmişlerdir.

10 TÜRKİYE DE GÜNEŞ ENERJİSİ Bunların yanında diğer illerde de başka firmalar güneş tarlaları kurmuştur. Ayrıca fotovoltaik levhalar kullanarak birçok yerde akü şarjı, gündüz aydınlatması ve çeşitli elektrikli cihazlarını çalıştırmak için kullanılmaktadır. Yinede güneş enerjisi kullanımı Türkiye de şuan için genellikle su ısıtmakta yaygındır.

11 Direk sistemler Fotovoltoik sistemler İndirek sistemler Güneş tarlası (ayrık sistem) Güneş kulesi (birleşik sistem) Güneş bacası

12 İndirek sistemler İndirek sistemler güneş enerjisi ile ısıtılan akışkanın ısı enerjisi mekanik enerjiye ve nihai olarak da jeneratörde elektrik enerjisine dönüştürülür. En yaygın olarak kullanılan akışkan sudur. Kollektör yardımıyla bir buhar jeneratöründe yoğunlaştırılan güneş enerjisi suyu buhar haline getirir. Bu buharda bir buhar türbini jeneratör grubunu çalıştırır.

13 Güneş kulesi Güneş kulesi teknolojisinde güneşten gelen ışınlar düzlem aynalar (heliostatlar) ile güneş kulesinin tepesine odaklanır. Yoğunlaştırılan güneş enerjisi ısı enerjisi olarak depolanır ve çevrime sokularak elektrik enerjisi üretilir. Sistem pahalı bir sistemdir çünkü heliostatların güneşin geliş açısına göre konum alması ve kulenin odak noktasına güneş ışınlarını mükemmel bir şekilde odaklaması gerekir. Bunun yanında güneş ışınlarının geliş açısını algılayan sensörlerde kullanılır bu teknolojide pahalı ve uygulaması zor bir teknolojidir.

14 GÜNEŞ KULESİ TESİSİ

15 Kule etrafına heliostatların yerleşim şekli önemlidir. Tesisin optimum verimle çalışmasını sağlayacak yönde olmalıdır. Hatta gerekenden fazla ısı enerjisi elde edildiğinde bu enerji depolanıp güneşten faydalanılamayan saatlerde dahi elektrik üretimi yapılabilir. Böylece üretimin devamlılığı daha iyi sağlanır. Güneş güç kulesi sisteminde, 290 C da sıvı haldeki tuz eriğiyi, soğuk depolama tankından alıcıya doğru pompalanır.burada sıcaklığı 565 C ye kadar çıkarılarak sıcak depolama tankına gönderilir. Tesisten güç çekileceği zaman sıcak tuz, klasik bir Rankine çevrim türbini-(jeneratör) sistemi için aşırı kızdırılmış buhar üreten bir buhar üretme sistemine pompalanır. Buhar jeneratöründeki tuz soğuk tanka geri dönerek depolanır ve sonunda da alıcıda yeniden kızdırılır.

16 Güneş kulelerinde; Düz aynalar (heliostat) kullanılır. Heliostat güneşi iki eksenli hareketle takip eder. En yüksek 565 C sıcaklıklara ulaşılabilir. Yağ kullanılırsa en yüksek 400 C sıcaklıkta buhar elde edilir. Her heliostat ayrı hareket eder. Arazi hazırlığı gereksinimi düşüktür. 100 MW için 2,5 3 km² alan gerekir.

17 GÜNEŞ TARLALARI Parabolik silindirik kolektörler

18 Parabolik çanak kolektörler

19 Parabolik oluk kollektörlü güç santralleri, güneş tarlası, buhar ve elektrik üretim sistemlerinden oluşur. Bu santrallerde proses ısısı için, doğrusal yoğunlaştırma yapılarak, güneş enerjisinden 300 C nin üzerinde sıcaklık elde edilir ve ısı transfer akışkanı olarak yüksek sıcaklıklara dayanıklı termal yağ kullanılır. Güneş tarlası; bağımsız üniteler şeklinde birbirine paralel bağlanmış parabolik oluk kollektör gruplarından oluşan alandır. Bu üniteler, gelen güneş enerjisini 4 mm kalınlığında ve yüksek yansıtma oranına (% 94 ten fazla) sahip aynalar vasıtasıyla, odakta bulunan alıcı boru üzerine yansıtırlar. Parabolik oluk kollektörler grupları yatay eksen boyunca dönmelerini engellemeyen metal yapılarla desteklenmiştir. Sistemde aynaların güneşi izlemesini sağlayan bir sensör bulunur.

20 Isı toplama elemanı; cam tüp, yüzeyi yaklaşık % 97 lik bir absorbtiviteye sahip çelik alıcı boru ve cam-metal birleştiricilerden oluşur. Alıcı boru üzerinde meydana gelen yüksek sıcaklık nedeniyle oluşan ısı kayıplarını azaltmak için, cam tüp ile alıcı boru arasındaki hava vakumlanmıştır Buhar üretim sistemi; ön ısıtma, buhar üretimi ve süper ısıtma bölümlerinden oluşur. Bu bölümlerden geçirilerek 371 C ve 100 bar basınca yükseltilen buhar, elektrik üretimi için türbine gönderilir. Üretimden sonra yeterince soğumayan buhar, yeni bir çevrime gönderilmeden, yeniden aynı sıcaklığa kadar ısıtılır ve tekrar türbine gönderilir. Bu ikinci çevrimden sonra artık soğuyan buhar, sıkıştırılıp sıvı hale getirildikten sonra yeni bir çevrime gönderilir. Güneş enerjili güç santrallerinde, güneş enerjisinin yetersiz kaldığı durumlarda, kesintisiz elektrik üretimini sağlamak için ilave ısıtıcılar kullanılır. Petrolle ya da doğal gazla çalışan ilave ısıtıcılar, aynı sıcaklık ve basınçta buhar üretirler.

21

22 Parabolik çanak kollektrölerle elektrik üretimi Parabolik çanak kollektörler, yüzeylerine gelen güneş radyasyonunu noktasal olarak odaklarında yoğunlaştırırlar.bu kollektörlerin yüzeyleri de parabolik oluk kollektörlerin yüzeyleri gibi yansıtıcı aynalarla kaplanmıştır. Gelen güneş enerjisi bu aynalar vasıtası ile odaktaki Stirling motoru üzerine yoğunlaştırılır. Stirling motoru ısı enerjisini elektrik jeneratörü için gerekli olan mekanik enerjiye dönüştürür. Parabolik çanak kollektörler ile elde edilen elektrik, diğer yöntemlerle elektrik üreten santrallere destek amacıyla ve maden ocakları, radar istasyonları ya da uzak köylerin elektrik ihtiyacının karşılanmasında kullanılır. Bu santraller, küçük modüllerden oluştuğu için enerji ihtiyacı duyulan yerlerin yakınında ve ihtiyaç duyulan kapasitede tesis edilebilirler

23 GÜNEŞ BACALARI

24 GÜNEŞ BACALARI Isınan havanın yükselmesi ve venturi etkisi temel çalışma prensibini oluşturur. Kollektörün altında ısınan hava bacaya doğru hareketlenir ve buradaki rüzgar türbinini döndürüp mekanik enerji elde edilir. Bu mekanik enerjide jeneratör yardımı ile elektrik enerjisine dönüştürülür

25 Güneş bacaları;güneş enerjisini toplayıp,içinde dolaşan havaya aktaran bir sera toplayıcı bölümü (kollektör) ve içinde rüzgar türbinli elektrik üretim sistemi bulunan uzun baca kısmından oluşur. Kollektör kısmı genellikle 5-6 metre yükseklikte binlerce metrekare cam ile kaplı alandır. Güneş toplayıcı çatı alanının altında kalan 75% oranındaki alanda seracılık yapılabilmektedir. Ayrıca gündüz kolektörlerin zemininde bulunan içi sıvı (genellikle su) bulunan kanallar güneş enerjisini depo eder ve gece güneş enerjisi yokken buradaki akışkanın ısısı sayesinde kolektör altındaki hava ısıtılır ve üretim 24 saat devam etmiş olur.

26 SU ISITILMASI

27 SU ISITILMASI