Güneş Enerji Destekli Stirling Motorun Enerji Üretim Sistemlerinde Kullanılması Usage of Solar Powered Stirling Engine in Power Geneneration Systems

Benzer belgeler
YUNUS ACI

Türkiye de Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Bu Potansiyelin Kullanım Derecesi, Yöntemi ve Yaygınlığı Üzerine Bir Araştırma

GÜNE ENERJ PV Sistemleri: PV uygulamaları

Gerçek ve ideal çevrimler, Carnot çevrimi, hava standardı kabulleri, pistonlu motolar

GÜNEŞ PİLLERİNİN ÇATI DİZAYNINDA KULLANILMASI

Solar Şarj ünitesi (DC/DC Converter) Batarya Grubu Günde Çalışma Süresi

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON-2

Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

Otto ve Dizel Çevrimlerinin Termodinamik Analizi. Bölüm 9: Gaz Akışkanlı Güç Çevrimleri

Güneş Enerjisinden Maksimum Enerji Sağlayarak Bir Binanın Aydınlatılması ve Isıtılması. Dr. Sinan Pravadalıoğlu

Güneş Enerjisiyle Isıtma ve Soğutmanın Ticari Uygulamaları İŞ ENERJİ Aclan KAYA Proje Mühendisi

İZMİR KEMALPAŞA ORGANİZE SANAYİ BÖLGESİ GÜNEŞ SANTRALİ UYGULAMASI

Ranteko. Çevre Çözümleri Ve Danışmanlık Hizmetleri. Çamur Kurutma ve Yakma Teknolojileri. Anaerobik Çürütme ve Biyogaz Tesisleri

Mühendislik Çevre Danışmanlık Gıda Tarım Turizm Sanayi ve Ticaret Limited Şirketi LİSANSSIZ ELEKTRİK ÜRETİMİ

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) I. BÖLÜM

Şekil-1 Yeryüzünde bir düzleme gelen güneş ışınım çeşitleri

Bölüm 6 TERMODİNAMİĞİN İKİNCİ YASASI

Enerji Sektörüne İlişkin Yatırım Teşvikleri

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

GÜNEŞ ENERJİSİ (SOLAR ENERGY)

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) II. BÖLÜM

Elektrik Enerjisi Güneşten Sağlanan Bir İş İstasyonunun Kablosuz Veri Takibinin Yapılması

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI. ÖMÜRHAN A. SOYSAL ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSİ

Elektrik Enerjisi Güneşten Sağlanan Bir İş İstasyonunun Kablosuz Veri Takibinin Yapılması

ÖZEL EGE LİSESİ GÜNEBAKAN PANELLER

Solar PV Paneller Genel Bilgi

DOĞRUSAL YOĞUNLAŞTıRıCı (PARABOLIK OLUK. DOLAYLı ELEKTRIK ÜRETIMI GÜNEŞ ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ÜRETİMİ

FOTOVOLTAIK HÜCRELERIN YAPıSı VE ÇALıŞMA PRENSIPLERI DOĞRUDAN ELEKTRIK ÜRETIMI

ÖNSÖZ. Dr. Ahmet ALTIPARMAK Antalya Valisi BAKA Yönetim Kurulu Başkanı. Tuncay ENGİN BAKA Genel Sekreteri

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Mehmet Zile. Uygulamalı Teknoloji Yüksekokulu Mersin Üniversitesi Özet. 2. Güneş Ve Rüzgar Enerji Sistemleri İle İlgili Bilgiler

GÜNEŞ ENERJİSİ VE FOTOVOLTAİK PİLLER SAADET ALTINDİREK

TÜRKİYE NİN YENİLENEBİLİR ENERJİ STRATEJİSİ VE POLİTİKALARI. Ramazan USTA Genel Müdür Yardımcısı

GÜNEŞ ENERJİSİ. Prof. Dr. İlhami Horuz Gazi Üniversitesi TEMİZ ENERJİ ARAŞTIRMA VE UYGULAMA MERKEZİ (TEMENAR)

HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU GÜNEŞ ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU RAPORU

Isparta-Senirkent İlçesinde Güneş Enerjisi Potansiyeli Üzerine Bir Araştırma

TÜRKİYE RÜZGAR VE GÜNEŞ ENERJİSİ POTANSİYELİ. Mustafa ÇALIŞKAN EİE - Yenilenebilir Enerji Kaynakları Şubesi Müdür Vekili

Fotovoltaik Panel Gücüne Etki Eden Çalışma Parametrelerinin Araştırılması

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Ders 3

ILISU (HASANKEYF) BARAJINA ALTERNATİF OLARAK GÜNEŞ ENERJİSİ

5 Mayıs 2010 Mersin Üniversitesi. KORAY TUNCER MMO Enerji Birimi / Teknik Görevli Makina Yüksek Mühendisi


GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ (GES) BİLGİLENDİRMESİ

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 9. HAFTA

YENİLENEBİLİR ENERJİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI VE DALGA ENERJİSİ. O.Okan YEŞİLYURT Gökhan IŞIK

1. HAFTA Giriş ve Temel Kavramlar

YOĞUNLAŞTIRILMIŞ GÜNEŞ ENERJİSİ TEKNOLOJİLERİ

3. Versiyon Kitapta 5. Bölüm, 7. Versiyon Kitapta 6. Bölüm, soruları

Küçük ve Mikro Ölçekli Enerji Yatırımları için Hibrit Enerji Modeli

HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ GIDA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GMU 319 MÜHENDİSLİK TERMODİNAMİĞİ Çalışma Soruları #4 ün Çözümleri

İstanbul Bilgi Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği. Çevreye Duyarlı Sürdürülebilir ve Yenilenebilir Enerji Üretimi ve Kullanımı

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ LABORATUARI

GÜNEŞ ENERJİSİ II. BÖLÜM

Fotovoltaik Termal Sistemlerin Yararlı İş Potansiyeli

YOĞUNLAŞTIRICI GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİ İLE ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİMİ

TERMODİNAMİK II BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ. Dr. Nezaket PARLAK. Sakarya Üniversitesi Makine Müh. Böl. D Esentepe Kampüsü Serdivan-SAKARYA

GÜNEŞ ENERJISININ DIĞER UYGULAMA GÜNEŞ ENERJISI İLE KURUTMA GÜNEŞ MIMARISI. ALANLARı

BERKAY FOTOVOLTAİK & ISITMA & SOĞUTMA & SİSYEMLERİ BERKAY ISITMA&SOĞUTMA&FOTOVOLTAİK SAĞLIK & KONFOR & EKONOMİ

Enerjinin varlığını cisimler üzerine olan etkileri ile algılayabiliriz. Isınan suyun sıcaklığının artması, Gerilen bir yayın şekil değiştirmesi gibi,

Konya Sanayi Odası. Ocak Enis Behar Form Temiz Enerji twitter/enisbehar

YENİLENEBİLİR ENERJİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ. Türkiye Güneş Enerjisi Geleceği Solar TR2016, 06 Aralık

SOLAREX İSTANBUL Güneş Enerjisi & Teknolojileri Fuarı

TERMAL ve ENERJİ MÜHENDİSLİĞİ. Rıdvan YAKUT

Güneş Takip Sistemli Bir Güneş Enerjili Pişirici Geliştirilmesi ve Performansının Belirlenmesi

Türkiye nin Elektrik Üretimi ve Tüketimi

ENERJİ KANUNU. İ.Yenal CEYLAN Makina Mühendisi. Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü

Bölüm 7 ENTROPİ. Bölüm 7: Entropi

Fotovoltaik Güç ve Harran Üniversitesi Temiz Enerjili Kampüs Entegre Projesi-2: Ön Çalışmalar ve Sonuçları

Güneş enerjisi veya Güneş erkesi, Güneş ışığından enerji elde edilmesine dayalı teknolojidir.

Bölüm 8 EKSERJİ: İŞ POTANSİYELİNİN BİR ÖLÇÜSÜ. Bölüm 8: Ekserji: İş Potansiyelinin bir Ölçüsü

BİYOKÜTLE ENERJİ SANTRALİ BİOKAREN ENERJİ

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR LABORATUVARI BUHAR TÜRBİNİ DENEYİ FÖYÜ

Oturum Başkanı: Dilşad BAYSAN ÇOLAK

Halit YAŞAR. Doç. Dr. Makina Mühendisliği Bölümü Otomotiv Anabilim Dalı Öğretim Üyesi

KOJENERASYON VE MİKROKOJENERASYON TESİSLERİNİN VERİMLİLİĞİNİN HESAPLANMASINA İLİŞKİN USUL VE ESASLAR HAKKINDA TEBLİĞ TASLAĞI (SIRA NO: 2014 /...

Elektrik Üretiminde Enerji Verimliliği için KOJENERASYON VE TRİJENERASYON

KONUTLARDA VE SANAYİDE ISI YALITIMI İLE ENERJİ TASARRUFU - SU YALITIMI EĞİTİMİ VE GAP ÇALIŞTAYI

GÜNEŞ ENERJĐSĐYLE HĐDROJEN ÜRETĐMĐ Kim. Müh. Serdar ŞAHĐN / Serkan KESKĐN

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

Sistemleri. (Kojenerasyon) Sedat Akar Makina Mühendisi Topkapı Endüstri, Gn.Md İstanbul

SORULAR VE ÇÖZÜMLER. Adı- Soyadı : Fakülte No :

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Fotovoltaik Teknoloji

İzmir İli Enerji Tesislerinin Çevresel Etkileri - RES

ELEKTRİK ve PLANLAMA 21. YÜZYILDA PLANLAMAYI DÜŞÜNMEK. Ankara Üniversitesi Siyasal Bilgiler Fakültesi Cengiz GÖLTAŞ 14 Mayıs 2011

O )molekül ağırlığı 18 g/mol ve 1g suyun kapladığı hacimde

GÜNEŞ TAKĐP SĐSTEMĐ (2-YÖNLÜ) SOLAR TRACKING SYSTEM (2-WAY)

Taxim Hill Hotel İstanbul 20 Ocak 2012


YÖREMİZDE YENİ VE YENİLENEBİLİR ENERJİ. Ahmet YILDIZ Elektrik Elektronik Mühendisi

Güneşten Elektrik Üretme Zamanı! Etik Olarak Doğru, Finansal Olarak Akılcı, Çocuklarımızın Geleceği için Kritik Bu Yatırımı Yapmalıyız!

TERMODİNAMİĞİN İKİNCİ YASASI I

METEOROLOJİ SICAKLIK. Havacılık Meteorolojisi Şube Müdürlüğü. İbrahim ÇAMALAN Meteoroloji Mühendisi

BURSA İLİ, GEMLİK İLÇESİ, FINDICAK MAHALLESİ, H22B17B2C PAFTA, 121 ADA, 208 NOLU PARSELE AİT 1/1000 ÖLÇEKLİ UYGULAMA İMAR PLANI RAPORU

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 11. HAFTA

Hidrojen Depolama Yöntemleri

ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİMİNDE KULLANILAN KAYNAKLAR

Binalarda Isı Yalıtımı ile Güneş Kontrolünün Önemi

Transkript:

Güneş Enerji Destekli Stirling Motorun Enerji Üretim Sistemlerinde Kullanılması Usage of Solar Powered Stirling Engine in Power Geneneration Systems Alpaslan Ersöz Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Bilecik, Türkiye alpaslan.ersoz@bilecik.edu.tr Mehmet Kurban Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Bilecik, Türkiye mehmet.kurban@bilecik.edu.tr Özetçe Bu çalışmada, Türkiye nin mevcut sahip olduğu Güneş Enerjisi potansiyelinin takvime ve bölgeye göre analizi, bilimsel veriler referans alınarak yapılmıştır. Böylece planlanacak olan sistemin daha etkin ve yüksek verim çıktısı alınabilmesi için sağlam veriler elde edilmiş olacaktır. Kurulacak olan sistem için de güneş enerjisi destekli Stirling Motor özellikle seçilmiştir. Bu motorun sahip olduğu ısıl değişim işlemi, ısının mekanik harekete dönüşümünün ideal verime ulaşmasına izin verir. Çanak Şeklindeki Parabolik Kollektörlerin odaklamış olduğu güneş ışınlarının ısıl kaynak oluşturduğu Stirling Motor yapısı ve elektrik üretimi hakkında bir araştırmayı, bu makale sunar. Anahtar Kelimeler Stirling Motor;Proses; Parabolik Kolektör Abstract In this paper, we have analyzed the radiation of solar energy for Turkey according to its region and schedule of the seasons. With this way, we hope that the output of the prototype of the system can be supply to obtain efficiency for using electricity. For establishing the system, solar powered Stirling Engine is chosen. This motor has the working fluid process, that there is a net conversion of heat energy to mechanical work in its system. Concentrating solar collector is redirect of the sun shines on the stirling engine for the heating up the air in the machine. This paper mentions that an overview of solar powered Stirling Engine in collector system. Keywords Stirling Engine;Process; Parabolic Collector. I. GİRİŞ Güneş, yeryüzündeki canlı hayatının temel kaynağı olduğu gibi doğada bulunun hemen hemen bütün enerji türleri, doğrudan veya dolaylı olarak güneş enerjisine bağlı olarak meydana gelmiştir [1]. Aslında bütün enerji kaynakları Güneş Enerjisi ile oluşturulmuştur. Günümüzde yaygın olarak kullanılan fosil yakıtları, çağlar önce Güneş ten aldıkları enerji sayesinde karakteristiklerini değiştirmişler ve bugünkü kullanılır hallerine dönüşmüşlerdir [2]. Güneş Enerjisi, kaynağını Güneş teki füzyon olayından alan, yenilenebilir bir enerjidir. Güneş kütlesinin saniyede yaklaşık 5 milyon tonluk bir kısmı ısı ve ışığa dönüşmektedir. Bu enerjinin de yaklaşık 10 10 MW lık kısmı Dünya ya ışık olarak ulaşır. Bu çok yüsek bir değer olsa bile, güneş enerji destekli teknik alt yapılar yardımıyla bu ışınımın ancak bir kısmı enerjiye dönüştürülebilir[3]. Dünya ya gelen Güneş Işınlarının ortalama miktarı yere, zamana ve iklime bağlı olarak değişmesine rağmen bu oran 170 W/m 2 düzeyindedir. Yeryüzüne bir yılda 1 m 2 lik bir alana düşen Güneş enerjisi miktarı yapılan bir istatistiksel çalışmaya göre; yaklaşık bir varil petrole, 200 kg kömüre veya 143 m 3 doğalgaz enerjisine eşit olduğu hesaplanmıştır. Birim alana düşen en yüksek Güneş enerjisi miktarı Kızıldeniz de 300 W/m 2, ABD de 185 W/m 2 ve İngiltere de 105 W/m 2 dir.[4] Doğada var olan bu enerjinin ölçümünde çeşitli elektronik ve bilgisayar teknolojilerinden yaralanılmakla birlikte; güneşleme süresini ölçen heliyograf cihazına yerleştirilen kağıdın yanmaya başlamasıyla birlikte güneşleme süresi ölçüldüğü bir yöntem de kullanılmaktadır. Kullanılan bu yöntemin çalışma prensibi analiz edildiğinde, yanma olayı güneş ışığının m 2 ye düşen şiddetiyle paralellik gösterdiği gözlenir ve bu durumda bize cihazın hassasiyetinin hangi değerlerde olduğu hakkında bilgi verir. 1981 yılına kadar uluslararası standartlara göre bir bölgede güneş enerjisinden yararlanılabilmesi için m 2 ye düşen enerji miktarının 210 W olması gerektiği kabul edilmiş olmasına rağmen, geliştirilen daha duyarlı heliyografların üretilmesiyle birlikte bu değer 120 W/m 2 seviyesine gerilediği deneysel olarak tanımlanmıştır [5]. Ülkemiz, dünya üzerindeki coğrafi konumu itibariyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından birçok ülkeye göre şanslı durumdadır. Güneşten dünyaya saniyede yaklaşık olarak 170 milyon MW enerji gelmektedir. Türkiye'nin yıllık enerji üretiminin 100 milyon MW olduğu düşünülürse bir saniyede dünyaya gelen güneş enerjisi, Türkiye'nin enerji üretiminin 1.700 katıdır[6]. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE (Elektrik İşleri Etüt İdaresi) tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1.311 kwh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kwh/m²) olduğu ölçümler sonunda tespit edilmiştir. Türkiye, 110 gün gibi yüksek bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir ve gerekli yatırımların yapılması halinde Türkiye yılda birim metre karesinden ortalama olarak 1.100 kwh lik güneş enerjisi üretebilir. Tablo 1'de Türkiye güneş enerji potansiyeli ve güneşlenme süresi değerleri aylara göre dağılımı verilmiştir [7,8].

Türkiye'ninYıllık Toplam Güneş Enerjisi Potansiyelinin Bölgelere Göre Dağılımı Toplam Ortalama Güneş Enerjisi (kwh/m 2 -yıl) En Çok Güneş Enerjisi (Haziran) (kwh/m 2 ) En Az Güneş Enerjisi Ortalama Güneşlenme Süresi (saat/yıl) En Çok Güneşlenme Süresi (Haziran)(saat) En Az Güneşlenme Süresi (Aralık)(saat) Tablo 1. Türkiye nin toplam güneş enerji potansiyelinin aylara göre dağılımı Türkiye nin Toplam Güneş Enerji Potansiyelinin Aylara Göre Dağılımı Aylar Aylık Toplam Güneş Güneşlenme Süresi Enerjisi (kcal/cm 2 - (kwh/m 2 - (saat/ay) ay) 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 112,74 1311,00 2640 Ortalama 308,0 cal/cm 2 - gün 3,6 kwh/m 2 - gün 7,2 saat/gün Bu tablo referans alınarak bir değerlendirme yapıldığında; Türkiye'nin en fazla güneş enerjisi alan bölgesi Güneydoğu Anadolu Bölgesi olup, bunu Akdeniz Bölgesi izlemektedir. Tablo 2'de ise Türkiye güneş enerjisi potansiyeli ve güneşlenme süresi değerlerinin bölgelere göre dağılımı verilmiştir. Tablo 2. Türkiye'nin yıllık toplam güneş enerjisi potansiyelinin bölgelere göre dağılımı saattir. Buna göre Türkiye de toplam olarak yıllık alınan enerji miktarı ise yaklaşık 10 15 kw saattir[7]. Türkiye de güneş enerjisinin en yaygın kullanımı, sıcak su ısıtma sistemlerinde kullanılıyor olduğu görülür. Halen ülkemizde kurulu olan güneş kollektörü miktarı 2001 yılı için 7,5 milyon m 2 civarındadır. Çoğu Akdeniz ve Ege Bölgelerinde kullanılmakta olan bu sistemlerden yılda yaklaşık 290x10 3 TEP ısı enerjisi üretilebilmektedir. Sektörde 100'den fazla üretici firmanın bulunduğu ve 2000 kişinin istihdam edildiği tahmin edilmektedir. Yıllık üretim hacmi 750 bin m² olup bu üretimin bir miktarı da ihraç edilmektedir. Bu haliyle ülkemiz dünyada önemli bir güneş kollektörü üreticisi ve kullanıcısı pozisyonundadır[6, 8]. Güneş kollektörlerinin ürettiği ısıl enerjinin birincil enerji tüketimimize katkısı yıllara göre Tablo 3 de verilmiştir. Tablo 3. Türkiye'nin yıllara göre güneş enerjisi üretimi Türkiye'nin Yıllara Göre Güneş Enerjisi Üretimi Yıl Güneş Enerjisi Üretimi (10 3 TEP) 1998 4,45 51,75 1999 5,44 63,27 2000 8,31 96,65 2001 10,51 122,23 2004 13,23 153,86 2007 14,51 168,75 II. GÜNEŞ PİLLERİ Bölge Güneydoğu Anadolu (Aralık) (kwh/m 2 -m 2 ) 1.460 1.980 729 2.993 407 126 Akdeniz 1.390 1.869 476 2.956 360 101 Doğu Anadolu 1.365 1.863 431 2.664 371 96 İç Anadolu 1.314 1.855 412 2.628 381 98 Ege 1.304 1.723 420 2.738 373 165 Marmara 1.168 1.529 345 2.409 351 87 Karadeniz 1.120 1.315 409 1.971 273 82 Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken malzemelere denir. Kullanım alanına göre değişmekle birlikte güneş pillerinin fiziksel yapısı; yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen ve alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır. Bu pillerin birbirleriyle seri ve paralel bağlanmaları ile yüksek güce sahip güneş panelleri elde edilmektedir. Genel görünüm olarakta fotovoltaik hücre Şekil 1. de verilmiştir. Buna göre genel olarak Türkiye nin en çok ve en az güneş enerjisi üretilecek ayları sırası ile Haziran ve Aralık ayları olduğu görülmektedir. Bölgeler arasında ise öncelikle Güneydoğu Anadolu ve Akdeniz sahilleri gelmektedir. Güneş enerjisi üretiminin yok denecek kadar az olduğu karadeniz bölgesi dışında yılda birim metre kareden 1.100 kwh lik enerji üretilebilir ve toplam güneşli saat miktarı ise 2.640 Şekil 1. Güneş Pili Uygulaması Güneş pilleri fotovoltaik prensibe göre çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğünde uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Güneş enerjisi, güneş pilinin iç 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 olarak bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya da güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Üreticinin çıkış gücü beklentilerine göre modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan megawatt'lara kadar elektrik enerji üretim sistemleri kurulabilir. III. GÜNEŞ SANTRALİNE UYGUN SAHA ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ Güneş enerjisinden elektrik üretimi için, güneş pili tarlaların kurulması amacına yönelik olarak, uygun alanların tespit edilmesi için uyulması gereken standart saha özellikleri şunlardır: Arazinin, orman ve ekili olmaması, üretim açısından verimsiz tarım arazisi olması, Şehir trafo iletim hatlarına yakın olması, Ulaşımı açısından kolay olması, yerleşim birimlerine uzak olmaması, Güneye bakmalı ve doğusundan, batısından dağ veya ağaç engeli oluşturabilecek coğrafi şartlar bulunmamalı, Sulak alanlar (Göller, Akarsular) olmamalı, Arazi eğimi yaklaşık 10 0 den büyük olmamalı, Güneş Enerjisi Potansiyeli Haritasının (GEPA) rehberliğinde bulunabilecek, güneş enerjisinin yoğun geldiği bölgeler seçilmeli, IV. GÜNEŞ ENERJİ DESTEKLİ STIRLING MOTORU İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ Güneş den gelen ışınları daha yoğun hale getirebilmek ve kullanılabilirliğini sağlamak için birçok teknik çalışmalar gerçekleştirilmiş ve çeşitli sistemler (kollektörler) geliştirilmiştir. Üzerinde çalışılan bu sistemler, güneş akısını bir bölgede odaklamak için yansıtıcı yüzeyler kullanmaktadırlar. Yansıtıcı yüzeylerin odak bölgesinde ise iş akışkanını taşıyan bir alıcı bulunmaktadır. Bu sistemler içerisinde, düz parabolik kollektörler ve çanak şeklindeki parabolik kollektörler enerji üretim tesislerinde tercih edilen yapılardır. Düz parabolik kollektörler (Şekil 2), güneş ışınlarını, kanal şeklindeki parabolik yansıtıcının odak noktasında bulunan tüp şeklindeki alıcı üzerinde buluşturan sistemlerdir. Güneş ışınlarını belirli bir noktada odaklamak için kullanılan bir diğer sistem ise çanak şeklindeki parabolik yansıtıcıların kullanıldığı sistemlerdir (Şekil 3). Şekil 3. Çanak Parabolik Kollektör Kollektörler, sanayi tip kullanımlar için yeterli miktarda toplanılan güneş akısını bir iş akışkanına aktarmakta ve akışkanın belirli sıcaklık değerlerine kadar ısınması sağlanmaktadır. Isıtma amacı ile tercih edilen uygulamalarda ise toplanan ısı, iş akışkanı vasıtasıyla bir enerji santraline iletilmekte ve bu santral içerisinde bulunan sistemlerde enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Elektrik enerjisi üretimi amaçlı uygulamalardaki en büyük gelişme ise Stirling Motor larının çanak şeklindeki yansıtıcılarla birlikte kullanılması olmuştur. İlk olarak 1980 li yıllarda geliştirilmeye başlanan çanak şeklindeki parabolik yansıtıcılı ve Stirling motorlu teknolojiler (Çanak/Stirling teknolojileri) bir elektrik üretim santralina gerek kalmadan tek başlarına enerji üretebilmektedirler. Çanak/Stirling Tekniği sonucu elde edilen güç miktarları(5-25 kw) çok yüksek olmamakla birlikte, Stirling Motorların ve çanak şeklindeki parabolik kollektörlerin yüksek verimleri nedeniyle bu yapılar, güneş enerjisi teknolojileri arasındaki en verimli sistemler olarak gösterilirler. Stirling motorları; farklı sıcaklıklara sahip sistem içerisindeki gazın, akışkanının genişletilmesi ve sıkıştırılması işlemlerinin kapalı ve rejeneratif bir termodinamik çevrim olan Stirling çevrimi boyunca tekrarlandığı termal sistemlerdir. Şekil 4. Genel Bir Stirling Motor Çalışma Yapısı Şekil 2. Düz parabolik kollektör

Stirling motorlar, matematiksel olarak tanımlandığında en yüksek verime sahip olan motorlardır. Bununla birlikte sessiz ve titreşimsiz bir yapıya sahip olmaları, özel bir yakıta veya enerji kaynağına bağlı kalmadan kullanılabilmeleri, fosil yakıtlarıyla kullanıldıklarında temiz ve soğuk yanma gazlarının atılması, yeterli tork ve özgül çıkış güç değerleri ile basit tasarımlara sahip olması öne çıkan özellikleridir. Stirling motorlarında güç, dört tersinir hal değişiminin (izotermal genleşme, sabit hacimde rejenerasyon, izotermal sıkıştırma, sabit hacimde rejenerasyon) sırasıyla tekrarlanması sonucu elde edilir. Genel olarak Stirling Motor ları farklı sıcaklıklara sahip iki kısımdan oluşmaktadır ve iş akışkanının bu iki bölme arasında transferi ile hal değişimleri meydana gelmektedir. İş akışkanının hareketi bu bölmelerde yer alan pistonlar tarafından sağlanmaktadır. Bu motorlarda ısı transferi ise bölme girişlerinde yer alan ısıtıcı ve soğutucular tarafından sağlanmaktadır. İki bölme arasında bulunan rejeneratör tel ve seramik bir örgü yapısı veya ısıl kapasitesi yüksek gözenekli bir yapı olup ısıl enerjinin geçici olarak depolanması işlevini yürütmektedir. Şekil 5. de Stirling motorunun genel bir şeması verilmiştir. Burada; V e, yüksek sıcaklıkta ki (Genleşme) hacmini; V c, düşük sıcaklıkta ki (Sıkıştırma) hacmini;v h, ısıtıcı hacmini;v k, soğutucu hacmini; V r, rejeneratör hacmini ifade etmektedir. (a) Şekil 6. Stirling Çevrimi Şekil 7. (a) 1-2 İzotermal (Sabit sıcaklık) sıkıştırma (sistemden dış ortama ısı geçişi); (b) 2-3 Sabit hacimde rejenerasyon (rejeneratörden aracı akışkana sistem içi ısı transferi) (b) Şekil 5. Stirling Motorunun Genel Şeması Stirling çevrim prensibine göre çalışan bir sıcak hava motoru, esas olarak iki pistondan oluşmaktadır. Pistonlardan bir tanesi yer değiştirme pistonu olarak isimlendirilir ve görevi çevrim akışkanı olarak kullanılan maddeyi sıcak ve soğuk bölge arasında nakletmektir. Diğer pistona ise güç piston denir ve bu yapı motor için çıkış gücü üreten pistondur. Carnot çevriminden de bilindiği gibi sıcak ve soğuk ısı kaynaklarının sıcaklıkları arasındaki fark arttıkça ısıl verimin arttığı bilinmektedir. Dolayısıyla bu sıcaklık farkını arttırmak için Stirling çevriminde sistem içi ısı geçişi yapılır. Bu sistem içi ısı geçişine de rejenerasyon adı verilir. Stirling çevrimi sıcak hava motorları için ideal bir çevrimdir. Dört tümden tersinir hal değişiminden oluşan Stirling çevriminin P-V ve T-S diyagramları Şekil 6. da görülmektedir. Bu hal değişimleri aşağıda sıralanmıştır: (a) Şekil 8. (a) 3-4 İzotermal (Sabit sıcaklık) genişleme (sisteme dış kaynaktan ısı geçişi);(b)4-1 Sabit hacimde rejenerasyon (aracı akışkandan rejeneratöre sistem içi ısı geçişi) Stirling motorlarının çalışması için gerekli olan çalışma gazının ısıtılabilmesi için kullanılacak enerji kaynağının türü farklı olabilir. Çalıma gazının ısıtılmasında fosil yakıtlar (benzin, doğalgaz vb.) veya odun gibi yakıtlar da kullanılabilir. Stirling motorlarının kullanılacağı kollektör sisteminin kurulması dışında, enerji maliyeti için herhangi bir ekstra maliyet gerektirmeyen ve yenilenebilir bir enerji olan güneş enerjisi, sistemin bileşenlerini tamamlar. Güneşten gelen direkt güneş ışınları, bir toplayıcı vasıtasıyla Stirling Motoru nun ısıtıcısına yoğunlaştırılarak ısıtıcı içerisinde bulunan çalışma gazının ısı seviyesinin artırılması sağlanmış olur (Şekil 9.). Araştırmacı William Beale tarafından serbest piston özellikli Stirling motorunun geliştirilmesiyle özellikle güneş enerjisi uygulamalarında önemli gelişmeler kaydedilmiştir. (b) Güneş ışınlarının yoğunlaştırılmasıyla elde edilen bu enerji, kollektör tarafından toplanarak Stirling motoru ısıtıcısına yönlendirilir. Bununla birlikte ısı enerjisi, doğrudan

Stirling Motoru ısıtıcısına transfer edilebileceği gibi güneş ışınları, bir kaynama hücresine odaklanarak bu bölüme yerleştirilecek bir sıvı metal ile (Potasyum veya Sodyum) ısı enerjisi, ısıtıcı hazneye aktarılabilir. Şekil 9. Prototip Stirling Motoru ve Güneş Kollektörü Stirling destekli çanak kolektörler genel olarak aşağıda belirtilen komponentlerden oluşmaktadır (Şekil 10.): Parabolik Güneş Yoğunlaştırıcı, İzleme Sistemi, Alıcı. (Generatörle birlikte Stirling motoru) Yüksek verimli Stirling motor haznelerinde çevrim gazı olarak hidrojen kullanılmaktadır. Şekil 10. Stirling Motor Destekli Çanak Konnektörler Çanak şeklindeki parabolik kollektör, gelen güneş ışınımını yoğunlaştırıcının odak noktasına yerleştirilmiş olan bir alıcıya yansıtmaktadır. Güneş ışınımı, ısı değiştirici tarafından soğurulmakta ve Stirling motorunun çalışma haznesinde ki helyum veya hidrojen çalışma gazının sıcaklığını yaklaşık 650 C seviyelerine yükseltmektedir. Çalışma gazının bu sıcaklığa ulaşmasıyla birlikte, Stirling Motor mekanik enerji yani bir hareket oluşturur. Sistemin bir diğer bileşeni de elektrik generatörü, motorun krank miline bağlanmış olup; mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmektedir. generatörde iş elde eden bir yapıya sahiptir. Sonuçta da bu mekanik iş, elektrik enerjisine dönüştürülür. Stirling motorlar değerlendirildiğinde, kendilerine denk olan diğer motor tiplerinden daha az yağlama ve bakım gerektirdiğini;diğer denk motorlara göre daha basit yapıda oluşturulabildiği;yakıt ve iç sistemleri daha basit olmakla birlikte oldukça düşük basınçta işletilebildiği ve böylece standart buhar makinelerine göre daha emniyetli olduğu görülebilir. Bunun yanında güç çıkışı, sabittir ve bir seviyeden diğerine geçmesi çabuk olarak mümkün olmaz. Hidrojenin düşük moleküler ağırlığının olması, onu Stirling motoru için en iyi çalışma gazı yapar. Fakat bu küçük moleküler yapılar, motor içinde muhafaza zorluğu ve ilave yardımcı sistemler gerektirir. Bu sistemler gaz kabı gibi basit veya gaz jeneratörü gibi daha karmaşık sistemler olabilir. Güneş enerji destekli Stirling Motor değerlendirmesini yaptığımız bu çalışmada temel amaç, yenilenilir ve ortalama yıllık 110 gün gibi yüksek güneşli gün sayısına sahip ülkemizde güneş enerji sistemleri ve Stirling Motor kombine sistemlerin elektrik üretiminde önemli bir yer tutmasına dikkat çekmiş olmaktı. KAYNAKÇA [1] Akova, İ., Yenilenebilir Enerji Kaynakları, Nobel Yayın Dağıtım, Syf. 33-34, Ankara Şubat 2008. [2] Uyarel, Y., Öz, E.S., Güneş Enerjisi ve Uygulamaları, Birsen Yayınevi, Ankara Kasım 1987. [3] Akova, İ., Yenilenebilir Enerji Kaynakları, Nobel Yayın Dağıtım, Syf. 35-37, Ankara Şubat 2008. [4] Goswami, Y., Survey of Solar Energy Resources, Syf. 3,2007, World Energy Council Publish, 2008 [5] Akova, İ., Yenilenebilir Enerji Kaynakları, Nobel Yayın Dağıtım, Syf. 42-43, Ankara Şubat 2008. [6] www.eie.gov.tr [7] Şen, Z., Türkiye nin temiz enerji imkanları, Mimar ve Mühendisler Dergisi, Sayı:33, Nisan-Mayıs-Haziran,6-12, 2004 [8] Türkiye Çevre Vakfı, Türkiye nin Çevre Sorunları 2003, Ankara, 2003. [9] Kulaksız, A.A., Güneş Panelinden Sağlanan Elektrik Enerjisinin Güç Elektroniği Sistemleriyle Kontrolü, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 2001. [10] Li, D.H.W., Cheung, G.H.W. ve Lam, J.C., Analysis Of The Operational Performance And Efficiency Characteristic For Photovoltaic System _n Hong Kong, Energy Conversion And Management, 46 (2005) 1107-1118. [11] Lane, B.,(2008), Solar Tracker, EEC 517 [12] Muntasser, M.A., Bara, M.F., Quadri, H.A., El-Tarabelsi, R. ve La-Azabi, I.F., Fotovoltaic Marketing in Developing Countries, Applied Energy, 65, 1 (2000) 67-72 [13] Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi, Dünya ve Türkiye de Güneş Enerjisi, Syf. 35-43 Haziran 2009. V. SONUÇLAR Stirling Motor, ısı enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren ve daha sonra da kazandığı bu enerjiyi türbinde veya