Yenilenebilir Enerji Kaynakları İÇERİK 1. Giriş YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI GÜNEŞ ENERJİSİ Yrd.Doç.Dr. Canan KANDİLLİ 2. Güneş Enerjisi Temel Bilgileri 3. Güneş Enerjisinin Temel Kullanım Alanları a.güneş Enerjisi Toplayıcıları *Düzlemsel güneş enerjili toplayıcılar Sıvılı düzlemsel toplayıcılar Havalı düzlemsel toplayıcılar * Vakumlu borulu güneş enerjili toplayıcılar * Yoğunlaştırıcı güneş enerjili toplayıcılar b.güneş Pilleri GİRİŞ GİRİŞ TÜKENİLEBİLİRLİĞİNE GÖRE ENERJİ TÜRLERİ Üretilemeyen ve ancak mevcut bir formdan diğerine dönüştürülebilen enerji, Yunanca "energia" sözcüğünden alınma olup "etkiyen kuvvet" anlamına gelmektedir. TÜKENEBİLEN ENERJİ Kömür, linyit, petrol, doğal gaz, atom (uranyum) gibi kaynaklardan elde edilen enerji Çevreyi kirletirler ve dünyanın varolma sürecinde tükenirler TÜKENMEYEN (YENİLENEBİLİR) ENERJİ Su (hidrolik), güneş, rüzgar, jeotermal, biyokütle, gel-git olayı gibi kaynaklardan elde edilen enerji Çevre dostudurlar ve dünya varoldukça tükenmezler 1
GİRİŞ KONVANSİYONEL ENERJİLER Kömür Petrol Doğalgaz Nükleer Hidroelektrik DEZAVANTAJLAR Global ısınma (CO 2,CH 4 ) Asit yağmurları (SO 2,NO X vs.) Doğal hayatı bozma Doğal afet Atık madde Sınırlı rezerv Homojen olmayan dağılım Yenilenebilir enerji kaynakları da enerjinin ana kaynağına göre; Güneş kaynaklı, Dünya kaynaklı Ay kaynaklı olarak 3 grupta incelenebilmektedir. Ana Kaynak GÜNEŞ DÜNYA YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI Birincil Enerji Kaynakları Su Rüzgar Güneş Işınları Biyokütle Yer Merkezi Isısı Doğal Enerji Dönüşümleri Buharlaşma, Yağış Atmosferdeki Hava Hareketi Dalga Hareketi Yer ve Atmosferin Isınması Güneş Işınları Biyokütle Üretimi Jeotermal Enerji AY Ay Çekim Gücü Gel-Git Olayı Teknik Enerji Dönüşümü Su Güç Tesisleri Rüzgar Enerjisi Tesisleri Dalga Enerjisi Tesisleri Isı Pompaları Toplayıcılar Güneş Pilleri Isıl Güç Tesisleri Dönüşüm Tesisleri Jeotermal Güç Tesisleri Gel-Git Güç Tesisleri Kullanım Enerjisi Elektrik Enerjisi Elektrik ve Mekanik Enerji Elektrik ve Mekanik Enerji Isı Enerjisi Isı ve Elektrik Enerjisi Elektrik Enerjisi Isı ve Elektrik Enerjisi Yakıt Enerjisi Isı ve Elektrik Enerjisi Elektrik Enerjisi GÜNEŞ ENERJİSİ Atmosferik koşullar ve yükseklik güneş ışınımını etkiler, Güneş enerjisi meteorolojik koşullara bağlıdır, Güneş enerjisi düzenli olmayan bir karaktere sahiptir. 2
GİRİŞ GÜNEŞ ENERJİSİ Bol ve tükenmez, Duman, CO, Sülfür ve radyasyon atığı içermez, Düşük işletim maliyetine sahip, Çeşitli uygulamalar için farklı çözüm olanakları sağlayan Ekonomik ve politik krizlerden etkilenmeyen, Fiyatı sürekli artmayan bir kaynaktır. Güç [Watt] 1000 750 500 250 GELEN GÜNEŞ RADYASYONU (23 Ekim 2001) 0 0:00:00 2:00:00 4:00:00 6:00:00 8:00:00 10:00:00 12:00:00 14:00:00 16:00:00 18:00:00 20:00:00 22:00:00 24:00:00 Zaman [Saat] Kesikli ve değişken (Bulutlanma, gölgeleme). Süreksiz (Gece güneş yok). Kapalı günler. Kesintisiz enerji için depolama gerekli. Hammadde maliyeti sıfır ve rezerv sonsuz. GİRİŞ Güneş: Enerji Kaynağımız.. TÜRKİYE AÇISINDAN GÜNEŞ ENERJİSİ Türkiye coğrafi konumu açısından 36-42 N enlemleri arasında yer almakta ve güneş kuşağı içerisinde bulunmaktadır. Yıllık ortalama güneşlenme süresi 2609 saat olup, yılın % 29.8'ini oluşturmaktadır. Güneşlenme süresinin aylık dağılımında Türkiye ortalaması maksimum değer 362 saat ile Temmuz, minimum değer 98 saat ile Aralık ayına aittir. Güneşlenme süresi yönünden en zengin bölge 3016 saat ile Güneydoğu Anadolu dur, bunu sırasıyla Akdeniz 2923 saat Ege 2726 saat İç Anadolu 2712 saat Doğu Anadolu 2693 saat Marmara 2528 saat Karadeniz 1966 saat bölgeleri izler 3
Temel bilgiler.. Güneş: Enerji Kaynağımız.. Güneş Dünya 1.39 10 9 m ~0.53 1.27 10 7 m L? m L 1.495 10 11 m Önemli Açılar Temel bilgiler.. sin sin cos sin cos sin cos cos cos cos cos cos cos sin sin cos cos cos sin sin sin Yüzeyin normali sin sin cos sin cos sin cos Eğik Düzlem cos cos cos cos co cos sin sin cos β cos sin sin sin 4
Güneş ışınımı ve Dünya atmosferi arasındaki etkileşim.. Güneş ışınımının ölçümü (Pyronometer).. Gök koşullarına bağlı olarak yeryüzüne ulaşan güneş ışınımı.. Temel bilgiler.. %100 Yansıyan (%34) Güneşten Gelen Absorblanan (%19) Yayılı Yeryüzüne Ulaşan Yayılı (%28) Toplam (%47) Direkt(%19) 5
Temel bilgiler.. Gelen güneş enerjisi Egimli yüzeydeki direkt güneş radyasyonu IbT Rb Yatay yüzeydeki direkt güneş radyasyonu I R b cos cos z 1 cos 1 cos IT IbRb I d Ib I d Ru 2 2 b : Deklinasyon açısı, güneş öğlesinde ekvator düzlemine göre güneşin açısal yüksekliğini ifade etmektedir. 23.45-23.45 arasında değerler alır. 284 n 23.45 sin 360 365 n değeri yıl içerisindeki gün sayısını ifade etmektedir. Temel bilgiler.. Temel bilgiler.. : Eğik düzlemin yatay ile yaptığı açıdır ve 180 0 değerlerini alabilir. >90 nin anlamı eğik düzlemin normali aşağıya doğru bakar ve yatay düzlemi gösterir. sin sin cos sin Saat açısı olarak tanımlanır, her 15 bir saate eşdeğerdir. Yerkürenin kendi ekseni etrafında dönmesinden kaynaklanır. Güneş öğlesinde = 0 dir. sin cos t= 12 sin cos sin sin cos cos sin cos Eğik Düzlem cos cos cos cos cos cos Gün Doğumu cos cos Güneş Öğlesi = -90 = 0 cosβ sin sin cos cosin cos sin cos cos β cos sin = (t-12)*15 sin sin cos sin sin sin : t= 6 t=? Gün Batımı =? 6
Temel bilgiler.. Temel bilgiler.. : Coğrafi anlamda, enlem açısıdır. Afyon için enlem açısı = 35,73 Yatay Bir YüzeydeToplam Işınım t d y yy Direkt Işınım Yayılı Işınım Yerden yansıyan yayılı Işınım Temel bilgiler.. Temel bilgiler.. Eğik Bir Yüzeyde Direkt Işınım d R d dz dz R d cos( )/cos( tz yz z ) Yerden Yansıyan Yayılı Işınım yy ( cy ) ((1 cos)/ 2) cd : eğik düzlemin çevresinin toplam güneş ışınımı için yansıtma katsayısıdır. Genelde yerküre yüzeyi için =0.2 alınır. Eğer, zemin kar ile kaplıysa =0.7 alınabilir 7
Güneş enerjisi toplayıcıları.. Güneş enerjisi uygulamalarını düşük sıcaklık (20-100 C), orta sıcaklık (100-300 C) ve yüksek sıcaklık (>300 C) olmak üzere üç grupta toplayabiliriz. Düşük Sıcaklık Uygulamaları Kullanım sıcak suyu eldesi Konut ısıtılması-soğutulması Sera ısıtılması Tarım ürünlerinin kurutulması Yüzme havuzu ısıtılması Güneş ocakları ve fırınları Deniz suyundan tatlı su eldesi Tuz üretimi Sulama Toprak solarizasyonu PV sistemler Orta Sıcaklık Uygulamaları Endüstriyel kullanım için buhar üretimi Büyük ısıtma-soğutma sistemleri Yüksek Sıcaklık Uygulamaları Güneş fırınları Güneş enerjisi toplayıcıları.. Düzlemsel Toplayıcılar Sıvılı Düzlemsel Toplayıcılar Havalı Düzlemsel Toplayıcılar Yoğunlaştırıcılı Toplayıcılar Çizgisel Odaklı Noktasal Odaklı Vakum Tüplü Isı Borulu Güneş enerjisi toplayıcıları.. Güneş enerjisi toplayıcıları.. Toplayıcıların optimum koşullarda ısı transferi için idealize edilmiş gereksinimleri Fiziksel sağlamlık Düşük yatırım maliyeti Yüksek ısı tutuculuğu Yüksek ısı iletimi Sağlığa uygunluğu Düşük viskozite Korozyona dayanıklılık Düşük enerji yoğunluğunda çalışma Yanmazlık 8
Güneş enerjisinin toplanması.. Seçici geçirgenlik (sera etkisi).. Soğurulma-yayma seçiciliği.. Güneş enerjisi toplayıcıları.. Yoğunlaştırıcılı Toplayıcılar Çizgisel Odaklı Toplayıcılar Odaklı toplayıcılar güneş enerjisini yoğunlaştırmak ve daha yüksek sıcaklıklarda çalışma akışkan sıcaklığı elde etmek için kullanılır. Çizgisel Odaklı (Parabolik) toplayıcıların iki türü vardır: Oluk tipi (Parabolic-Trough Concentrating) Birleşik tipi (Compound Parabolic Concentrating) 9
Güneş enerjisi toplayıcıları.. Parabolik toplayıcı güç santrali.. Yoğunlaştırıcılı Toplayıcılar Çizgisel Odaklı Toplayıcılar Çizgisel odaklı toplayıcılardan yalak tipi odaklı toplayıcının yansıtıcısı sabit olup borusu hareketlidir (yada borusu sabit yansıtıcı yüzeyi hareketlidir). Boru ekseni doğur-batı doğrultusunda yerleştirilmiştir ve tek yönlü hareket mevcuttur. Birleşik tip odaklı toplayıcı ise düz toplayıcı tipinde olup, içinde bir dizi parabolik yalak vardır. Bu toplayıcıya düz ve odaklı toplayıcı nitelikleri birleştiği için Birleşik adı verilmiştir. 10
SOLAR COLLECTORS PARABOLIC TROUGH COLLECTORS Low Temperature Application (20-100 C) Medium Temperature Application (100-300 C) 50-400 C Proses ısısı High Temperature Application (>300 C) PARABOLIC TROUGH COLLECTORS PARABOLIC TROUGH COLLECTORS One axis solar tracking Working fluid with high temperature High receiver efficiency with selective surface and evacuated tubes Basic components determining the system cost are structure, absorbers and reflectors Efficiency of systems can be increased by cleaning reflectors 354 MWe installed power 7000 GWh operation %110 peak usage 1.25 billion $ investment Low cost advanced technology Kramer Junction, California Current energy cost 0.11 $/kwh 11
Technology Development Prospects and Economic Potential Various new concepts have been developed from the basis of the parabolic trough technology: Choosing the locations, evaluation of solar energy, climate conditions DESIGN CRITERIA are important parameters which must be considered in designing solar concentrating systems. It is necessary that the location which planned to found the system on should have 2000 hour/year shinning period and 1500 kwh/m 2 y solar radiation. Besides it should have more than 150 days/year which have 4 hours shinning period. Integrated Solar Combined Cycle Systems Direct solar steam Linear Fresnel reflectors Molten salts use in trough field Absorption Cooling Systems YÜKSEK SICAKLIK GÜNEŞ ENERJİSİ TERMAL SİSTEMLERİ Güç Kuleleri (İki eksende güneşi izleme) Max Güç 10 MWe (12,4-13,5 c /kwh) California - SOLAR 1 10 MWe 1982 California - SOLAR 2 10 MWe 1997 ALMERIA - 7,3 + 2,7 MWe Parabolik çanaklar (İki eksende güneşi izleme) Max güç: birim 25 kw 12 m çap (18 c /KWh) ALMERIA - 10 KWe - Çap. 7 m Parabolik oluklar (tek eksende güneşi izleme) Max güç: 80 MWe (8,2-12,4 c /KWh) California - 9 santral (13-80 MWe) -1984 California - 160 MWe (planlanmış) CRETA (Yunanistan) - planned 50 MWe (planlanmış) Hindistan - planned135 MWe (planlanmış) DÜNYADAKİ UYGULAMALAR Doğrusal yoğunlaştırıcı termal sistemler ticari ortama girmiş olup, bu sistemlerin en büyük ve en tanınmış olanı 350 MW gücündeki şimdiki Kramer&Junction eski Luz International santrallarıdır. Bu tip toplayıcıların diğer bir önemli uygulaması ise daha çok deneysel amaçlı olarak Güney İspanya da kurulan Plataforma Solar de Almeria (PSA) dır. Bu sistemin toplam kapasitesi 1.2 MW tır. 12
354 MWe kurulu güç 7000 GWh işletim %110 peak kullanımı 1.25 Milyar $ yatırım Düşürülen maliyet ve teknik ilerleme Kramer Junction, California Günümüz enerji maliyeti 0.11 $/kwh GÜNEŞ PİLİ TARİHÇESİ Henry Bequerel, 1839 da bir elektrolit içindeki çinko elektrot a ışık verdiğinde;çinko elektrottan elektrolit içinde ışık almayan diğer elektrot a doğru akım aktığını gözlemledi. 1883 yılında Selenyum kullanılarak %1verimli ilk katı PV eleman yapıldı. Pearson, Fuller ve Chaplin'in Silisyum PV elemanlarda %5 verim elde ettiler. 1957'de %8 verim gerçekleştirildi. 1958'de güneş pilleri nin uydularda kullanılmasına başlanması ile güneş pili çalışmaları hız kazandı. 1973 birinci petrol krizi ile büyük petrol şirketleri güneş pili çalışmalarına destek vermeye başladı. 90 lı yıllara gelindiğinde verimi %25 güneş pilleri elde edilebilmiştir. GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) Güneş pilleri, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları 100 cm 2 civarında, kalınlıkları ise özellikle en yaygın olan silisyum güneş pillerinde 0.2-0.4 mm arasındadır. 13
Tek kristal Çok kristal 17.2.2014 Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Deniz seviyesinde, parlak bulutsuz bir gündeki güneş ışınımının şiddeti, 1000 W/m 2 civarındadır, yöreye bağlı olarak 1 m 2 'ye düşen güneş enerjisi miktarı yılda 800 ile 2600 kwh arasında değişir. Bu enerji, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 7 ile % 25 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Güneş Pili (Solar Cell) Güneş pili, iç fotoelektrik olayı kullanarak foton enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür. Verim (uygulamada). Tek kristal ~%12-15. Çok kristal ~%11-14. Amorf ~%6-7. Kaynak: Photovoltaics systems Workshop, SOLAR ENERGY 2000, Austria Siemens, SP140, Tekkristal Modül Hücre, Modül, Dizi 1622 mm 1000 W/m 2 ışınım, 25 C sıcaklıkta; Pmax=140 Wp Vmpp=33V Impp=4.25A 72 adet PV hücre (125x125 mm 2 ) Voc=42.8V => (0.6Vx72=43.2V) Isc=4.7A => (3Ax125 2 /100 2 =4.69A) Nominal voltaj 24V Max. Voltaj 600V (isolasyon) 17.2 kg/modül 1.32 m 2 /modül 25 yıl garanti modül 814 mm 14
Hücre, Modül, Dizi PV array Seri bağlantıyla gerilim yükseltilebilir. (max. 600V). Paralel bağlantıyla akım arttırılabilir. Seri ve paralel bağlantılarla istenilen gerilim, akım ve güçte diziler (array) elde edilir. Pv array Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Gerekirse bu modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak, fotovoltaik bir dizi oluşturulabilir. 15
Güneş Pilinin Çalışma İlkesi Güneş pillerinin ana maddesi olan yarıiletken, bir yasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur. Bu bantlar, valans band ve iletken band adını alırlar. Bu enerji aralığına eşit veya daha büyük enerjili bir foton, enerjisini valans banddaki elektrona vererek elektronun iletken bandına çıkmasını sağlar. Geride hole denilen pozitif bir boşluk bırakır. Böylece hole-elektron çifti oluşturularak güneş pilinin ilk koşulu gerçekleştirilmiş olur. Bu çiftlerin bir elektrik alan ile birbirlerinden ayrılması ise ikinci koşuldur. Burada bir güneş pilinin çalışması görülüyor. Aradaki eklem (kavşak=junction) bölgesinde oluşan hole ve elektron çiftleri elektrik alan yardımıyla ayrılmış ve akım oluşmuştur. Güneş Pili Türleri Yarıiletken özellik gösteren birçok madde arasında güneş pili yapmak için en elverişli olanlar, silisyum, kadmiyum sülfür, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir. Güneş pili teknolojisi, kullanılan maddeler ve yapım türleri bakımından son derece zengindir. Güneş pili yapımı için şu anda kullanılmakta olan bir düzineden fazla maddenin yanısıra, yüzlerce maddenin de üzerinde çalışılmaktadır. Belli başlı güneş pili türleri aşağıda verilmektedir. GÜNEŞ PİLLERİ Ticari Ortama Girmemiş Olanlar ALAN (cm 2 ) Si,Tek kristal 862 21.6 Si, Polikristal 1017 15.3 CIGS(CuInGaSe 2 ),Polikristal, Ince film 938 11.1 CIGS (Büyük Alanlı) 3883 9.7 CdTe (Güneşi Izliyor) 838 8.1 CdTe (Büyük Alanlı) 6838 7.8 a-si / a-si Ge / a- SiGe,Çok Eklemli 903 10.2 Ga As 16 21.0 Ticari Ortama Girmiş Olanlar ALAN (m 2 ) Si,Tek kristal 28 15 Si, Polikristal 35 12 GaAs, Tek kristal 17 25 Amorf Si 53 9 VERİM(% ) 16
Güneş pilleri kristaller ve amorflar olmak üzere ikiye ayrılır. Kristal Silisyum Güneş Pilleri ise tek (mono) kristalli ve çok (poli) kristalli yapılara sahiptir. Laboratuvar ortamında ulaşılan en yüksek pil verimleri 1 cm 2 ' lik pil alanı için: Kristal-Si güneş pili için : % 24 Polikristal- Si : % 19 Amorf-Si : % 10 Güneş Pili Sistemleri Güneş pilleri, elektrik enerjisinin gerekli olduğu her uygulamada kullanılabilir. Güneş pili modülleri uygulamaya bağlı olarak, akümülatörler, invertörler, akü şarj kontrol cihazları ve çeşitli elektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak bir güneş pili sistemi (fotovoltaik sistem) oluştururlar. Bu sistemler, özellikle yerleşim yerlerinden uzak, elektrik şebekesi olmayan yörelerde, jeneratöre yakıt taşımanın zor ve pahalı olduğu durumlarda kullanılırlar. Güneş pili sistemi uygulamaları iki ana gruba ayrılabilir: Şebekeden bağımsız sistemler Şebeke bağlantılı sistemler Burada şebekeden bağımsız bir sistemin şeması görülmektedir. Güç gereksinimine göre, enerji kaynağı olarak, güneş pili modülleri, kullanılır. Güneşin yetersiz olduğu zamanlarda ya da özellikle gece süresince kullanılmak üzere devrede akü bulundurulur. Gün boyunca güneş pili modüllerinden üretilen elektirik enerjisi aküde depolanır ve yüke gerekli olan enerji aküden alınır. Akünün aşırı şarj ve deşarja karşı zarar görmesini engellemek için kontrol birimi kullanılır. Alternatif akımın gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir invertör eklenerek aküdeki DC gerilim, 220 V, 50 Hz.lik sinüs dalgasına dönüştürülür. 17
Bağımsız güneş pili sistemlerinin kullanıldığı tipik uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır. Radyolink istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemlerinde Petrol boru hatlarının katodik koruması, metal yapıların (köprüler, kuleler vb) korozyondan korumasında Otomatik istasyonlarda güç kaynağı olarak kullanılmasında Bina içi ya da dışı aydınlatmasında Dağ evleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektirikli aygıtların çalıştırılmasında Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajında Orman gözetleme kulelerinde Deniz fenerlerinde İmdat telefonlarında Askeriyede pillerin şarj edilmesinde İlaç ve aşı soğutmada kullanılmaktadır. Güneş pili sistemleri en çok iletişim alanında kullanılmaktadır. Radyolink istasyonlarının çoğunlukla elektiriği bulunmayan yüksek ve ulaşım sorunu olan yörelerde kurulu olması nedeniyle, bu tesislerde güneş pili modülleri kullanmak uygun bir çözüm olmuştur. Bu alanı, su pompajı ve aşı-ilaç koruma izlemektedir. Bugün dünyanın çeşitli yerlerinde, binlerce bağımsız güneş pili sistemi kullanılmaktadır. Yapılan araştırmalarda, kullanıcıların bu sistemlerden, güvenilirlik, yakıt gerektirmeme ve çok az bakım isteme gibi özellikler nedeniyle memnun oldukları gözlenmiştir. 18
Şebeke Bağlantılı Güneş Pili Sistemleri Ülkemizde olduğu gibi elektirik ağını büyük oranda tamamlamış olan ülkelerde şebeke bağlantılı güneş pili sistemleri önem kazanmıştır. Öte yandan bağımsız sistemlerde enerjinin depolanmasının zorluğu ve maliyetin artması, şebeke bağlantılı sistemlere geçiş nedenlerinden biridir. Şebeke bağlantılı güneş pili sistemlerinin gücü, birkaç kw dan birkaç MW'a kadar değişebilmektedir. Bu tür sistemler, iki ana gruba ayrılır. İlk tür sistem, temelde bir yerleşim biriminin örneğin, bir konutun elektirik gereksinimini karşılar. Bu sistemlerde, üretilen fazla enerji elektirik şebekesine satılır, yeterli enerjinin üretilmediği durumlarda ise şebekeden enerji alınır. Böyle bir sistemde enerji depolaması yapmaya gerek yoktur, yalnızca üretilen DC elektiriğin, AC elektriğe çevrilmesi ve şebeke uyumlu olması yeterlidir. İkinci tür şebekeye bağlı güneş pili sistemleri kendi başına elektirik üretip, bunu şebekeye satan büyük güç üretim merkezleri şeklindedir. Bunların büyüklüğü 600-700 kw'dan megawattlara kadar değişir. Bağımsız ve şebeke bağlantılı sistemlerin dışında, güneş pilleri, uzay uygulamaları ve tüketim ürünlerinde kullanılmaktadır. Uzayda l958 yılından bu yana, uyduların ve uzay araçlarının elektirik gereksinimini karşılamak için güneş pilleri kullanılmaktadır. 19
Tüketiciye yönelik ürünlerin ise en tipik örneği, yıllardır ticari ortama kabul edilmiş olan güneş pili ile çalışan hesap makineleridir. Bunun dışında, güneş piliyle çalışan bahçe aydınlatma setleri, taşınabilir lambalar, güvenlik ve alarm ürünleri, kapı zilleri,mobil havalandırma sistemleri, oto akü şarj cihazları gibi bir çok ürün de son yılarda tüketicilere sunulmuştur. Güneş Pillerinin dünyadaki kurulu güç 1000 MW ın üzerindedir. Türkiye de ise çoğunluğu Orman Bakanlığı Orman Gözetleme Kulelerinde ve Türk Telekom da olmak üzere 200 kw ın üzerinde bir kullanım bulunmaktadır. Ayrıca Amerika da 1 milyon çatı, Almanya da 100 bin çatı ve Japonya da 70 bin çatı adıyla değişik programlar desteklenmektedir. Bu programlar ile çatılara 0.5-2.5 kw lık güneş pili sistemlerinin kurulması amaçlanmaktadır. Çatıda şebeke bağlantılı güneş pili uygulaması 20
Bağımsız sisteme örnek; sokak aydınlatması Şebeke bağlantılı güneş pili enerji santralı Güneş Pillerinin Teknolojik Gelişiminin Geldiği Son Durum İlk güneş pillerinin piyasayla tanışması 40 yıl öncesine dayanır. Ticari anlamda bu noktaya gelene kadar geçen süre ve araştırmaların başlangıcı ise 100 yıl öncesine kadar gider. Günümüze kadar üretilmiş ve çeşitli kullanım alanları bularak ticari ortama girmiş olan güneş pilleri, Si (silicon), GaAs (gallium arsenide), CIS (copper indium diselenide) ve CdTe (cadmium telloride) katı hal teknolojisi tabanlıdır. Son yıllarda ticari ortama girmiş olan geleneksel katıhal teknolojisi tabanlı güneş pillerinin yerini alabilecek verimleri aynı ama üretim teknolojileri daha kolay ve daha ucuz olan güneş pilleri üzerinde de çalışmalar yoğunlaştırılmıştır. Bu teknolojiler, fotoelektrokimyasal çok kristalli Titanyum Dioksit piller, polimer yapılı Plastik piller, organik güneş pilleri ve güneş spektrumunun çeşitli dalgaboylarına uyum sağlayacak şekilde üretilebilen enerji band aralığına sahip Kuantum güneş pilleri olarak sayılabilir. 21
GÜNEŞ PİLİ UYGULAMA ÇEŞİTLERİ Şebekeye bağlı sistemler - Güneş pili santralleri - Bina uygulamaları Şebekeden bağımsız sistemler - Basit d.a. Sistemleri - Şebekeden uzak konut uygulamaları ŞEBEKEYE BAĞLI SİSTEMLER Güneş Pili Santralleri Bu sistemlerde üretilen elektrik doğrudan şebekeye verilir. Üretilen elektriğin birim enerji maliyeti 0,3-0,6 $/kwh aralığında değişmektedir. ŞEBEKEYE BAĞLI SİSTEMLER Bina uygulamaları ŞEBEKEYE BAĞLI SİSTEMLER Bina uygulamaları Bu sistemler de 2 sayaç bulunmaktadır. S1 şebekeye verilen S2 şebekeden çekilen enerjileri ölçer. Sisteme batarya eklenmesi ile yedeklemede yapılabilir. 22
ŞEBEKEDEN BAĞIMSIZ SİSTEMLER Basit d.a. Sistemleri Genellikle yol ve kırsal kesim aydınlatmasında ve trafik ışıklarında kullanılır. Sistemde inventör yoktur. Basit bir şarj regülatörü ve batarya ile düşük fiyatlara alınabilir. ŞEBEKEDEN BAĞIMSIZ SİSTEMLER Şebekeden uzak konut uygulamaları Şebeke elektriğinin ulaşmadığı tarım alanları ve konutlar. Sistem bina çatısına, dış cepheye veya bahçeye monte edilebilir. PV yardımcı sistemler PV yardımcı sistemler Mevsimlik izleme Aylık izleme Tek eksende izleme İki eksende izleme Güneşi İzleme Güneşi İzleme 23
24