GÜNEÞ PÝLLERÝNÝN DÜNÜ, BUGÜNÜ VE GELECEÐE BAKIÞ Ýbrahim ÜÇGÜL Yenilenebilir Enerji Kaynaklarý Araþtýrma ve Uygulama Merkezi Ramazan ÞENOL Yenilenebilir Enerji Kaynaklarý Araþtýrma ve Uygulama Merkezi Mustafa ACAR Süleyman Demirel Üniversitesi Makina Mühendisliði Bölümü ÖZET Bu çalýþmada, güneþ pillerinin ülkemiz ve dünya geneli açýsýndan mevcut durumlarý incelenmiþ olup ayrýca dünya genelinde fotovoltaik hücre/modül üretimi yapan firmalarýn; üretim teknikleri, ürün verimlilikleri ve pazar paylarý karþýlaþtýrmalý olarak verilmiþtir. Güneþ pili üretim teknolojisindeki yenilikler incelenerek gelecekte güneþ pili üretim durum ve teknolojileri için yorumlar sunulmuþtur. Anahtar Kelimeler: Güneþ pilleri, güneþ enerjisi, güneþ pili üretim teknikleri, PV pazarý ABSTRACT In this study, available situations of solar cells are investigated in terms of our country and world. Also, production techniques, product efficiencies and market shares of companies which produce photovoltaic cell/module around world wide are given comparatively. Discussions are presented for solar cells production cases and technology in future with examining developments in solar cells production technologies.. Keywords: Solar cells, solar energy, solar cell production techniques, PV market Giriþ Ýnsanoðlu, her geçen gün artan enerji ihtiyacýný karþýlamak için fosil kökenli enerjileri yoðun bir þekilde kullanmaya devam etmektedir. Bu kullanýmýn yaklaþýk 50-100 yýllýk bir geleceðinin kaldýðý öngörülmekle birlikte, bu enerjilerin kullanýmý ciddi çevre sorunlarýna da yol açmaktadýr. Önlem alýnmadýðý takdirde bu kaynaklarýn kullanýmýndan dolayý atmosfere verilen zararlý emisyonlar yüzünden dünyamýzýn çok ciddi tehlikelerle yüz yüze kalacaðý öngörülmektedir. Fosil kökenli kaynaklarýn kullanýmý ile ortaya çýkan bu zararlý emisyonlar küresel bazda ýsýnmalara, iklim deðiþikliklerine ve çevre kirliðine yol açmýþtýr. Son yýllarda geliþen teknoloji ile birlikte çevresel bilinçte küresel olarak büyük artýþ göstermiþ bu baðlamda ulusal ve uluslararasý yasal düzenlemeler hayata geçirilmiþtir. Bunlara örnek Kyoto protokolü ve Avrupa Birliði'nin yenilenebilir enerji üretim hedeflerini ortaya koyan beyaz belge örnek olarak gösterilebilir. Geliþmiþ ülkeler ve Avrupa Birliði, þebekeden baðýmsýz yerel enerji üretimi (PV'ler ve diðer yenilenebilir enerji kaynaklarýndan üretim sistemleri) yapan sistem ve teknolojilere teþvik ve özendirme tedbirleri (vergi muafiyeti, kurulum ücretinin belli oranlarda karþýlanmasý, vb.) getirmiþlerdir. Bu sistemler, 20 yýlýn üzerinde olan ömürleri ile oldukça cazip çözümleri ortaya koymaktadýr. Ülkemizde de bugüne kadar uygulanmýþ olan fosil kökenli yakýtlara dayalý enerji üretim politikalarý toplumun bilinçlenmesine paralel olarak yavaþ da olsa deðiþmeye baþlamýþ ve bu baðlamda yenilenebilir enerjilerin kullanýmýyla ilgili bir yasa (yetersiz olsa da) çýkarýlmýþtýr. Bugüne kadar siyasi irade, enerji açýðýný ucuz fakat çevre kirletici üretim teknolojileri ile çözmeye çalýþmýþtýr. Siyasi iradenin yeni görüþü ise 10 yýl sonraki enerji ihtiyacýnýn nükleer teknolojiden karþýlanmasý yönündedir. Bu teknoloji ise gerekli önlemler alýnmadýðý takdirde istenmeyen geliþmelere sebep olabilecektir. Enerji politikalarýnda yenilenebilir enerji kaynaklarýný göz ardý etmeksizin yapýlacak olan düzenlemeler hem çevremiz hem de ülke geleceði açýsýndan oldukça cazip olanaklar sunmaktadýr. Örneðin dünyada popülerliði hýzla artan ve geleceðin enerji kaynaðý olarak görülen hidrojen enerjisi ve buna dayalý yakýt pili teknolojisi konusunda ülkemiz mevcut bor yataklarý ile büyük açýlýmlara ve imkânlara sahiptir. Geçtiðimiz 42
yýllarda merkezi Ýstanbul'da olan hidrojen enerjisi merkezi kurulmuþ ve çalýþmalarýna baþlamýþtýr. Yenilenebilir enerji kaynaklarýndan olan güneþ enerjisi konusunda da ülkemiz büyük bir potansiyele sahiptir. Ülke olarak bu büyük potansiyelden büyük oranda su ýsýtma ihtiyacýný karþýlamak için faydalanýlmaktadýr. Bununla birlikte bu sistemler orta ve yüksek sýcaklýk uygulamalarýnda rahatlýkla ülkemizde uygulanabilecek durumdadýr. Örneðin bir güneþ bacasý ya da dish/stirling sistemi ile bir köyün elektrik ihtiyacý karþýlanabilir. Güneþ enerjisinden direkt olarak elektrik üretiminde faydalanýlan diðer bir metot ise güneþ pilleridir. Bu çalýþmada güneþ pillerinin çalýþma prensiplerine deðinilmemiþ olup [1,2] güneþ pillerinin dünü, bugünü ve geleceði ele alýnmýþtýr. Güneþ Pillerinin Dünü, Bugünü ve Geleceði Güneþ pilleri, yenilenebilir enerji kaynaklarýndan olan güneþ enerjisinden faydalanarak doðrudan elektrik üretmeye yarayan araçlarýdýr. Fotovoltaik etkiye dayalý güneþ pili teknolojisi tarih içinde aþaðýdaki þekilde geliþmiþtir. Ýlloughby Smith'in selenyumun fotovoltaik etkisini bulmasýný (1873) Adams ve Day'ýn katý selenyum fotovoltaik etkisini bulmasý (1876) takip etmiþtir. 1883 yýlýna gelindiðinde Amerikalý kaþif Charles Fritts, selenyum tabakalardan yapýlmýþ ilk güneþ pilini tanýmlamýþtýr. 1950'li yýllara gelinceye kadar çeþitli deneylerle fotovoltaik etkilerin kanýtlanmasýna ve rapor edilmesine devam edilmiþtir. 1951 yýlýnda Germanyumdan elde edilmiþ tek kristalli bir yapý imal edilmiþtir. 1954 yýlýnda Kadminyumun fotovoltaik etkisi rapor edilirken ayný yýl Bell laboratuvarý araþtýrmacýlardan Pearson, Chapin ve Fuller ilk kez %4,5 verimle çalýþan silikon güneþ pilini imal ettiklerini duyurmuþlardýr. Ayný yýl Western elektrik fotovoltaik teknolojilerin lisansýný satmaya baþlamýþtýr. 1957, 1958, 1959 ve 1960'lý yýllara gelindiðinde ise Hoffman elektronik sýrasýyla %8, %9, %10 ve %14 verimli güneþ pillerini imal ettiðini duyurmuþtur [3]. 1964 yýlýnda Nimbug isimli uzay aracý 470 W'lýk güneþ pili ile uzaya gönderilmiþtir. 1966 yýlýnda ise 1KW'lýk güneþ pili sistemine sahip Orbiting Astronomik gözlemci yörüngeye oturmuþtur. 1977 yýlýna gelindiðinde ise Amerika Birleþik Devletleri'nde ulusal yenilenebilir enerji laboratuvarý açýlmýþtýr. 1982 yýlýnda Dünya çapýnda güneþ pili üretimi 21,3MW'a kadar yükselmiþtir. 2000'li yýllara gelindiðinde ise Almanya'da 100.000 çatýnýn güneþ pilleri ile kaplanmasý için çalýþma baþlatýlmýþtýr. Ayný dönemlerde Japonya'da 10.000 çatý programý baþlatýlmýþtýr [4]. 2004 yýlýnda, Almanya'nýn Neustodt kentinde 2 MW kurulu güce sahip güneþ fotovoltaik güç tesisi þebekeye baðlanmýþtýr. Tesis 70.000 2 m alan üzerine 7000 adet 300 W'lýk panelden oluþmuþtur. Yine Almanya da, Saarbrücken havaalanýnda 1,4 MW'lýk güneþ pili tesisi Ocak ayýnda 2 hizmete girmiþtir. Tesis 40.000 m 'lik alan üzerine kurulmuþtur. Tesisin yaklaþýk kurulum maliyeti 6,5 milyon Euro olup 166 özel yatýrýmcý tarafýndan da desteklenmiþtir [5]. 2004 yýlýnýn sonuna gelindiðinde Almanya'da güneþ pili toplam kurulu gücü yaklaþýk 53 MW olmuþtur. Ayný yýl içinde Dünya Bankasý 29 ülkede 30'dan fazla projeye destek vermek için bir fon açmýþtýr. Malta'da Malta Üniversitesi bünyesinde kurulmuþ bulunan þebekeye baðlý sistemin kurulu gücü 7,5 kwp'dýr. Sun Power firmasý, A-300 silisyum güneþ pili için Amerikan ulusal yenilenebilir enerji laboratuvarýnda (NREL) ölçüm yaptýrarak %21,5'lik bir verime sahip olan bu güneþ pilini mart ayýnda satýþa sunmak için harekete geçmiþtir. Amerika'da Brockton þehrinde Massochusetts Teknoloji firmasý tarafýndan 500 kw'lýk bir güneþ pili tesisi daha hizmete girmiþtir. Polonya'da 2004 yýlý sonunda kurulu güç toplamda 107kWp olup bunun 47kWp bölümü þebekeye baðlýdýr. Çek Cumhuriyeti'nde ise toplam kurulu güç 150 kwp olup bunun 120kWp'lýk bölümü þebekeye baðlýdýr. Hindistan'da 2004 yýlý sonunda toplam PV kurulu gücü 475 kwp olmuþtur [6]. 2004 yýlý eylül ayýnda ise Türkiye Büyük Millet Meclisi yeni bir yenilenebilir enerji yasasýný çýkarmýþtýr. Bu yasa 43
gelecek 5 yýllýk dönemde 4-5 MW'lýk bir yenilenebilir enerji kurulumunu desteklemektedir [4]. 2004 yýlý ikinci yarýsýnda; Sharp, Sanyo, Kyocera ve RWE Schott Solar gibi firmalar kurulu üretim kapasitelerini artýracaklarýný açýklayarak bu alandaki teknolojik yatýrýmlarýn ve geliþmelerin süreceðinin sinyallerini veriyorlardý. Sharp firmasý; 315MW yýllýk üretim kapasitesi ile en çok üretim yapan tesisi olarak Shinjo tesisinin olduðunu açýklarken, Sanyo elektronik firmasý; 2005 yýlý üretim kapasitesinin %140'lýk bir artýþla 153 MW olacaðýný bildirmiþtir. Kyocera ise üretim kapasitesini mart ayý itibariyle %25'lik bir artýþ oranýyla 100 MW ve haziran sonunda %20'lik artýþla 120 MW olarak açýkladý. Bununla birlikte Avrupa'nýn en geniþ fotovoltaik pil üretim aðýna sahip olan RWE Schott Solar firmasý 40 milyon Euro olan yatýrýmýný artýracaðýný açýklamýþtýr. BP Solar ve Romag, PowerGlaz olarak adlandýrdýklarý cam levhalý güneþ pilini geliþtirdiklerini açýkladýlar ve sistemin yýl sonuna doðru satýþa sunulacaðýný bildirdiler. Bu sistemin boyutlarý 3,3 m x 2,2 m olup bina dýþ cephelerine rahatlýkla uygulanabilecek düzeydedir. Sanyo Kuzey Amerika (Sanyo elektrik'e ait bir alt firma) firmasý 200 kw'lýk bir sistemi San Diego'da kurmuþtur. Bu sistem 1056 adet Sanyo HIT-190 güneþ pilinden oluþmaktadýr. Bu sistemin enerji dönüþüm oraný %18,5'dir. Japon hükümeti, 2010 yýlýna kadar ülkedeki toplam kurulu PV gücünü 4820 MW olarak hedeflemiþtir. Bu deðer 2003 yýlý sonunda 887 MW olarak açýklanmýþtýr. Japon PV pazarý gelecek 5 yýl içinde yýllýk ortalama %20 büyümenin devam ettirileceðini umut etmektedir [7]. Dünya Genelinde Güneþ Pili Hücre / Modül Üretim Durumlarý Dünya genelinde güneþ pili hücresi ve modül üretimi 744,08 MW ile 2003 yýlýnda en yüksek seviyesine ulaþmýþtýr. Bu deðer 2002 yýlýna göre (561,77 MW) %32,4'lük bir artýþa karþýlýk gelmektedir. Bu durum Tablo 1 ve Þekil 1'de görülmektedir. 2003 yýlýnda, Avrupa ve Japonya'da yýllýk üretim artýþý yaklaþýk olarak %40'dan fazladýr. Japonya'da üretim artýþ oraný %45 olup üretim miktarý 363,91 MW olmuþtur. Avrupa'nýn yýllýk toplam üretim artýþý ise %43 olup üretim miktarý 193,35 MW olmuþtur. Amerika Birleþik Devletlerinde ise 2003 yýlýnda, 2002 yýlýna göre %41,6 azalma olmuþ ve yýllýk üretim 120,60 MW'tan 103,02MW'a gerilemiþtir. Bu durumun oluþmasýnda en büyük etken Astro Power þirketinin çöküþü olmuþtur. 2003 yýlý boyunca Dünyanýn geri kalan bölümündeki üretim ise %52,4 oranýnda artarak 83,8 MW olmuþtur. Dünya genelinde Pv/modül üreticilerinin sýralamasý tablo 2'de görülmektedir. 2003 yýlýna göre deðerlendirme yapýldýðýnda, burada birinci ve üçüncü sýrayý (Sharp ve Kyocera) Japon firmalarýnýn aldýðý görülmektedir. Shell 73 MW ile ikinci sýrayý, BP Solar ise 70,23 MW ile dördüncü sýrayý almaktadýr. Tablo 3 dünya PV pazarýnýn 1993-2003 yýllarý arasýnda uygulama alanlarýna göre daðýlýmýný göstermektedir. Tablo 4'de pil üretiminde kullanýlan hammaddeler görülmektedir. Burada silisyum kristalinin (mono ve poly) sektörü domine ettiði görülmektedir. 2003 yýlýnda Dünya genelinde PV hücre ve modül üretimi incelendiðinde üretimin yaklaþýk %89 oranýnda (660 MW) silisyum tabanlý Tablo 1. 2003 Yýlýna Kadar Dünya Genelinde PV Üretimi (MWp-DC) [7]. Bölge 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Japonya 16,40 21,20 35,00 49,00 80,00 128,60 171,22 251,07 363,91 Avrupa 20,10 18,80 30-40 33,50 40,00 60,66 86,38 135,05 193,35 A.B.D. 34,75 38,85 51,00 53,70 60,30 74,97 100,32 120,60 103,02 Dünyanýn Geri 6,35 9,75 9,40 18,70 20,50 23,42 32,62 55,05 83,80 Kalaný(D.G.K.) Toplam 77,60 88,60 125,80 154,90 201,30 287,65 390,54 561,77 744,08 44
Þekil 1. 2003 Yýlýna Kadar Dünya Genelinde PV Üretimi (MWp-DC) [7]. Tablo 2. Ençok PV hücre / Modül Üretenler [7]. Üretici Firma Yýllýk Üretim (MW) Yýllara Göre Sýralama 1999 2000 2001 2002 2003 1999 2000 2001 2002 2003 Sharp 30,00 50,40 75,02 123,07 198,00 3 1 1 1 1 Shell Solar 22,20 28,00 39,00 57,50 73,00 4 4 4 4 2 Kyocera 30,30 42,00 54,00 60,00 72,00 2 2 3 3 3 BP Solar 32,50 41,90 54,20 73,80 70,23 1 3 2 2 4 RWE Schott 10,00 14,00 23,00 29,50 42,00 7 7 6 7 5 (önceki adý ASE) Mitsubishi N/A 12,00 14,00 24,00 42,00 N/A 9 9 9 5 Isofoton 6,10 9,50 18,02 27,35 35,20-10 8 8 7 Sanyo 13,00 17,00 19,00 35,00 35,00 5 6 7 5 8 Q-Cells - - - - 28,00 - - - - 9 Photo watt 10,00 14,00 14,00 17,00 20,00 7 7 10 10 10 AstroPower 12,00 18,00 26,00 29,70 17,00 6 5 5 6 11 Toplam 166,10 246,80 336,24 476,92 632,43 - Dünya Toplamý 201,30 287,65 390,50 561,77 744,08 - N/A: mevcut deðil. Tablo 3. 1993-2003 Yýllarý Arasýnda Uygulama Alanlarýyla Dünya PV Piyasasý (MW/Yýl) [7]. Uygulama 1993 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Þebekeye baðlantýlý Konut / 2 7 27 36 60 120 199 270 365 Ticari Tüketici Ürünleri 18 22 26 30 35 40 45 60 65 Dünya toplamýnda Kýrsal bölgede 8 15 19 24 31 38 45 60 70 þebekeden baðýmsýz Ýletiþim ve sinyalizasyon 16 23 28 31 35 40 46 60 70 Pv - dizel, Ticari 10 12 16 20 25 30 36 45 50 Amerika da konutlarda þebekeden 5 8 9 10 13 15 19 25 30 baðýmsýz Merkezileþ(tiril)miþ (> 100 kw} 2 2 2 2 2 5 5 5 8 Toplam (MW/yýl) 61 89 127 153 207 288 395 525 658 45
Tablo 4. 2003 Yýlý Ýtibariyle Dünya Üzerinde Teknoloji Bakýmýndan Hücre / Modül Üretimi [7]. Üretim (MW) Toplamda Teknoloji oraný A.B.D. Japonya Avrupa Dünyanýn Toplam Geri Kalaný Polykristal 13,42 271,23 114,50 60,65 459,80 61,79% Tek kristal düz yüzeyli 68,00 44,17 71,15 17,15 200,47 26,94% Tek ve Polykristal toplamý 81,42 315,40 185,65 77,80 660,27 88,73% Amorf silisyum 7,10 0,01 7,70 3,00 17,81 2,40%7 Amorf silisyumun yapý içinde 0,00 5,00 0,00 3,00 8,00 1,00% kullanýmý Amorf silisyum toplamý 7,10 5,01 7,70 6,00 25,81 3,40% Silisyum kristal yoðunlaþtýrýcýlar 0,70 - - - 0,70 0,10% Þerit (Silisyum) 6,30 - - - 6,80 0,90% Kadmiyum Tellürün yapý içinde 0,00 0,00 a - - - - kullanýmý Kadmiyum Tellürün dýþ mekanda 3,00 - - - 3,00 0,40% kullanýmý Bakýr indiyum diseleneid 4,00 - - - 4,00 0,54% Microcrystalline Si/single Si - 13,50 - - 13,50 1,82% Düþük maliyetteki alt tabakada Si 0,00 - - - 0,00 0,00% A-Si on Cz kesit - 30,00 - - 30,00 4,00% Toplam 103,02 363,91 193,35 83,80 744,08 99,89% Toplam yapý içi kullaným (8,0 A- 9,60 Si + 1,5 CdTe) Yeryüzündeki Toplam üretim 734,48 a hesap makineleri için Matsushita tarafýndan üretilen CdTe. olduðu ortaya çýkmaktadýr. Ýnce film teknolojisindeki geliþmelere ve yatýrýmlara raðmen Amorf silisyum (A-SÝ) güneþ pillerinin toplam üretimin sadece %3,4'lük bölümünü (26 MW ) oluþturduðu görülmektedir. Tablo 5'te ise Amerika Birleþik Devletlerindeki PV üretim durumlarý görülmektedir. Burada 2003 yýlý toplam üretimin 103,02 MW'a gerilediði görülmektedir. Bu %14,6'lýk düþüþteki en büyük faktör Astro Power firmasýnýn çöküþüdür. Amerika'daki toplam yýllýk üretimin azalmasýna raðmen toplam kurulu gücün 2002 yýlýnda 48,4 MW'tan %40'lik bir artýþla 2003 yýlýnda 67 MW olduðu tablo 6'dan anlaþýlmaktadýr. Buradaki artýþta en büyük rolü þebekeye Tablo 5. Amerika'da PV Hücre / Modül üretimi (MW) [7]. Þirket 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Shell Solar 17,00 22,00 20,00 22,20 28,00 39,00 46,50 52,00 Astro Power 2,85 4,30 7,00 12,00 18,00 26,00 29,70 17,00 BP Solar 10,80 14,80 15,90 18,00 20,47 25,22 31,00 13, 42 USSC 0,60 1,70 2,20 3,00 3,00 3,80 4,00 7,00 RWE Schott (ASE) 3,00 4,00 4,00 4,00 4,00 5,00 5,00 4,00 First Solar - - - - - - 1,00 3,00 Evergreen Solar - - - - - 1,90 2,80 Global Solar - - - - - - 2,00 Diðerleri (SunPower, Ammonix, Iowa Thin Film Technologies) 1,10 0,20 0,60 1,00 1,50 1,30 2,50 1,80 Toplam 35,35 47,00 49,70 60,20 74,97 100,32 121,60 103,02 46
Tablo 6. A.B.D.'de Sektörlere Göre PV uygulamalarý (MW) [7]. baðlý sistemler saðlamaktadýr. 2002 yýlýnda 22MW olan þebekeye baðlý sistemlerin toplam gücü 2003 yýlýnda 32 MW olmuþtur. Ayrýca Japonya'dan getirilerek Amerika'da kurulmuþ olan PV hücre/modülleri de %100'lük bir artýþla 9 MW'tan 18 MW'a çýkmýþtýr. Tablo 7'de Amerika'daki þebekeye baðlý evsel sistemlerin sistem fiyatlarýndaki deðiþim gösterilmiþtir. Tablo 10'da Japonya'da 1994 yýlýnda baþlanan ve 70.000 çatý programý olarak bilinen programýn yýllara göre detaylandýrýlmasý görülmektedir. 2003 yýlýnýn sonuna gelindiðinde programýn 620 MW'lýk toplam kapasiteye ulaþtýðý ve toplam 168000'den fazla konuta/meskene uygulandýðý görülmektedir. Tablo 11 incelendiðinde ise Avrupa'daki PV üretiminin Tablo 7. A.B.D.'de Þebekeye Baðlý Ev Sistemleri Ýçin Sistem Fiyatlarýndaki Eðilim [7]. Yýl 1992 1992 1993 1993 1994 1994 1995 1995 1996 1996 1997 1997 1998 1998 1999 1999 2000 2000 2001 2001 2002 2002 2003 2003 12,00 12,00 12,00 11,00 11,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 9,00 9,00 8,00 8,00 7,00 7,00 6,50 6,50 6,50 Fiyat 12,00 12,00 12,00 - - - - - - - (US$/W) - - - - - - - - - 12,00 12,00 12,00 11,00 11,00 10,00 9,00 8,00 12,00 12,00 12,00 11,00 11,00 10,00 9,00 9,00 8,00 Tablo 8'de ise Amerika'daki tekli ve çoklu kristal silisyum güneþ pili üretimleri için üretim maliyetlerinin yýllara göre görüntüsü verilmiþtir. büyük bir bölümünün Almanya tarafýndan karþýlandýðý görülmektedir. Almanya'yý sýrasýyla Ýspanya ve Fransa izlemektedir. 2003 yýlý içersinde toplam PV hücre ve modül Tablo 8. A.B.D.'de Tek ve Çoklu Kristal Yapýlý Silisyum Modüller Ýçin Tipik Fiyatlar [7] Yýl 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Fiyat (US$/W) 4,25 4,25 4,00 3,75 4,00 4,15 4,00 3,50 3,75 3,50 3,25 3,00 Tablo 9'da Japonya'daki PV hücre/modül üretim durumlarýnýn yýllara göre durumlarý üretici firmalar bazýnda verilmiþtir. Japon hükümeti yýllýk üretim kapasitesini 500 MW'a çýkarabilmeyi hedeflediðini bildirmiþtir. 2003 yýlýnda Japonya'da toplam olarak yaklaþýk 200MW'lýk þebekeye baðlý sistem kurulmuþtur. üretimi %43'lük bir artýþla 193,35 MW'a çýkmýþtýr. RWE SChott ve Isofoton Avrupa'da üretim yapan firmalar arasýnda sýrasýyla birinciliði (38 MW) ve ikinciliði (35,2 MW) paylaþmaktadýr. 2004 yýlý ocak ayýna gelindiðinde Almanya'da 100.000 çatý programý tamamlanmýþ ve Almanya'daki 47
enerji kanunu yeniden ele alýnarak düzenlemeler yapýlmýþtýr. Bu düzenlemeye ait bilgiler tablo 12'de verilmiþtir. Uygulamanýn türüne baðlý olarak oranlarýn deðiþiklik gösterdiði görülmektedir. Tablo 9. Japonya da PV Cell/Modül Üretimi (MW) [7]. Firma 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Sanyo 4,60 4,70 6,30 13,00 17,00 19,00 35,00 35,00 Kaneka 0,00 0,00 0,00 3,50 5,00 8,00 7,50 13,50 Kyocera 9,10 15,40 24,50 30,30 42,00 54,00 60,00 72,00 Mitsubishi Electric 12,00 14,00 24,00 42,00 Sharp 5,00 10,60 14,00 30,00 50,40 75,02 123,07 197,91 Hoxan 0,80 1,00 1,00 1,00 1,00 0,00 0,00 0,00 Canon 0,50 2,10 2,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Matsushita 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,50 1,50 Mitsubishi HEL ~ 2,00 Toplam 21,20 35,00 49,00 80,00 128,60 171,22 251,07 363,91 Tablo 10. Japonya daki 70.000 Çatý Programýnýn Özeti [7]. Sistemler Kurulu sistem sayýsý Kümülatif kurulu sistem sayýsý Kurulu sistem kapasitesi (MW) Kümülatif kurulu sistem kapasitesi (MW) Finansal Yýl 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 539 1065 1986 5654 6352 15879 20877 25151 38282 52863 539 1604 3590 9244 15596 31475 52352 77503 115785 168468 186 3916 7536 19486 24123 57693 74381 91000 141000 201000 186 5776 13312 32798 56921 114614 188995 279995 420995 621995 Tablo 11. Avrupa da PV Üretimi (MW) [7] Firma 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 RWE Schott (Almanya; ASE) 2,00 3,00 7,00 10,00 16,00 24,50 38,00 Isofoton (Ýspanya) 2,70 4,20 6,10 9,50 18,02 27,35 35,20 Q-Cells (Almanya) - - - - 8,00 28,00 Shell (Almanya) - - - 3,30 7,50 9,00 25,00 Photowatt (Fransa) 5,70 12,00 10,00 14,00 14,00 17,00 20,00 BP Solar (Ýspanya) 11,30 4,50 5,00 9,16 12,16 16,70 16,45 Ersol (Almanya) - - - - - 9,00 9,00 Sunways (Almanya) 4,50 4,50 Eurosolare (Ýtalya) 2,50 3,20 1,50 2,30 4,00 3,00 3,50 Helios (Ýtalya) 1,40 1,50 1,30 1,50 2,20 3,00 3,50 Intersolar (Ýngiltere) 1,20 1,30 2,00 2,50 3,00 2,30 2,50 RWE Phototronics (Almanya) 0,00 0,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 Free Energy Europe (Hollanda) 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 Konkar (Hýrvatistan) 0,80 0,80 0,80 0,80 0,60 0,60 0,60 Shell (Hollanda) 2,00 2,00 2,00 2,20 2,80 0,00 0,00 Dunasolar (Macaristan) 1,20 2,20 3,00 3,00 0,00 Diðer Firmalar 0,20 0,40 0,50 0,60 0,50 4,50 4,50 Toplam 30,40 33,50 40,00 60,66 86,38 135,05 193.35 48
Buraya kadar özetlenen PV hücre/modül üretimi haricinde dünyanýn geri kalan kýsmýndaki PV hücre/modül üretimi ise 1995-2003 yýllarý arasýnda tablo 13'de verilmiþtir. 2003 yýlýnda Dünya üzerinde diðer bölgelerdeki PV hücre/modül üretimi yaklaþýk %52 Çalýþmanýn buraya kadar olan bölümüyle Dünya genelinde PV'lerin üretim durumlarý, kurulum þekli durumlarý, ülkeler, kýtalar ve firmalar bazýnda özetlenmeye çalýþýlmýþtýr. Avrupa yenilenebilir enerji konseyi (EREC) 1996 yýlýndan itibaren 2040 yýlýna kadar olan dönem için, Tablo 12. Almanya'da Destekleme Tarifesinin Revize Edilmesi Ýle Ortaya Çýkan Fiyatlar [7]. Kurulduðu Alan Tarife (Eurocents/kWh) Geliþmemiþ Alan 45,7 Çatý (< 30 kw) 57,4 Çatý (> 30 kw) 55,0 Cephe (< 30 kw) 62,4 Cephe (> 30 kw) 60,0 yenilenebilir enerji kaynaklarýnýn kullanýmýnýn Dünya genelindeki, durumunu içeren bir senaryo hazýrlamýþtýr. Bu senaryodan alýnan bilgilerin bir bölümü tablo 14'te verilmiþtir. Senaryoya göre PV ve rüzgâr ilk yýllarda çok hýzlý büyüme göstermektedir. Diðer teknolojiler ise sonraki 20 yýllýk dönemde büyüme göstermektedir. Buna göre 2001-2020 yýlarý arasýnda PV teknolojisi %30'luk bir büyüme gösterecektir. Tablo 13. 1995 2003 Yýllarý Arasýnda PV Hücre / Modül Üretimi (MW) [7]. Firma 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 CEL (Hindistan) 1,40 1,60 2,00 2,00 2,10 1,50 1,70 1,50 2,00 Sinonar (Tayvan) - 2,50 2,50 2,60 2,00 3,00 3,00 3,00 3,00 BHEL (Hindistan) 1,15 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,50 1,50 2,00 BEL (Hindistan) - - - - - - - 1,00 1,00 RES (Hindistan) 0,70 1,00 1,00 1,20 1,20 1,00 1,00 - - Heliodinamica (Brezilya) 0,40 0,10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Reil (Hindistan) 0,70 0,70 - - - - - - Çin 1,50 1,50 1,50 1,60 2,00 2,50 3,00 8,00 9,00 Webel (Hindistan) - 0,65 0,70 0,70 1,20 1,50 1,20 3,00 4,50 Udhaya(Hindistan) - 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,95 0,95 BP Solar (Hindistan) - - - 3,80 4,00 6,46 8,06 13,10 14,11 BP Solar (Avustralya) - - - 5,10 5,50 5,76 6,96 8,40 26,24 BP Solar (Hong Kong) - - - - - 1,30 3,30 0,0 BP Solar (Malezya) - - - - - 0,70 1,30 0,0 Motech (Tayvan) - - - - - 3,50 8,00 17,00 Maharishi - - - - - 3,00 Diðerleri * 0,50 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 2,00 1,00 Toplam üretim 6,35 9,75 9,40 18,70 20,50 23,42 32,62 55,05 83,80 *Microsol ve Harbin Chronar, artarak 83.8 MW olmuþtur. Örneðin Tayvan'daki Motech firmasý %100'den fazla bir büyüme göstererek 8 MW'tan 17 MW'a üretimini artýrmýþtýr. Ayrýca BP Solar Hindistan'daki ve Avustralya'daki tesislerinde sýrasýyla 14,11 MW ve 26,24 MW'lýk üretimler gerçekleþtirerek %52'lik artýþta önemli bir rol oynamýþtýr. Tablo 15'de birincil enerji tüketiminde yenilenebilir enerjinin yýllara göre aldýðý ve gelecekte alacaðý muhtemel olan deðerler gösterilmiþtir. Bu tabloya göre, yenilenebilir enerjinin birincil enerji tüketiminde alacaðý paylar 2010, 2020, 2030 ve 2040 yýllarýnda sýrasýyla %14,3, %17,1 %22 ve %27,4 olmaktadýr. 49
Tablo 14. 2040 Yýlýna Kadar Olan Süreçte Yenilenebilir Kaynaklarýn Geliþme Senaryolarý [7]. Teknoloji 1996-2001 2001-2010 2010-2020 2020-2030 2030-2040 Biyokütle %2 %2,2 %3,1 %3,3 %2,8 Büyük su kaynaklarý %2 %2 %1 %1 %0 Küçük su kaynaklarý %6 %8 %10 %8 %6 Rüzgar %33 %28 %20 %7 %2 PV %25 %28 %30 %25 %13 Güneþ ýsýl %10 %16 %16 %14 %7 Güneþ ýsýl elektrik %2 %16 %22 %18 %15 Jeotermal %6 %8 %8 %6 %4 Dalga/Gelgit/Okyanus - %8 %15 %22 %21 Tablo 15. Avrupa Yenilenebilir Enerji Konseyi'nin (EREC) Mevcut Dinamik Politikalara Göre Mtoe Biriminde Küresel Birincil Enerji Tüketiminin Yenilenebilir Paylaþýmý [7]. Yýllara Göre Enerji Tüketimi (Mtoe) 2001 2010 2020 2030 2040 Dünyanýn birincil enerji tüketimi 10038.3 11752,0 13553,0 15547,0 17690,0 Biyokütle 1080,0 1291,0 1653,0 2221,0 2843,0 Büyük Hidrolik Barajlar 222,7 255,0 281,0 296,0 308,0 Küçük Hidrolik Barajlar 9,5 16,0 34,0 62,0 91,0 Rüzgar 4,7 35,0 167,0 395,0 584,0 PV 0,2 1,0 15,0 110,0 445,0 Güneþ Isýl 4,1 11,0 41,0 127,0 274,0 Güneþ Isýl Güç 0,1 0,4 2,0 9,0 29,0 Jeotermal 43,2 73,0 131,0 194,0 261,0 Denize ait (Gelgit, Dalga ve Okyanus) 0,05 0,1 0,4 2,0 9,0 Toplam Yenilenebilir 1364,5 1682,5 2324,4 3416,0 4844,0 Yenilenebilir Katký 13,6% 14,3% 17,1% 22,0% 27,4% Süleyman Demirel Üniversitesi'nde Güneþ Pili Uygulamalarýndan Bazý Örnekler Þekil 2'de SDÜ Temiz Enerji Evi'nde kurulmuþ olan güneþ pili sistemi görülmektedir. Evin tüm enerji ihtiyacý bu sistem ile karþýlanmaktadýr [8]. Þekil 3'te SDÜ kampus sahasý içerisinde çeþitli noktalarda uygulanmýþ olan güneþ pilli çevre aydýnlatma sistemleri görülmektedir. Sistemde kullanýlan ampuller park bahçe aydýnlatmalarýnda kullanýlmaya uygun ampuller olup yeterli derecede aydýnlýk þiddetine sahiptir. Güneþ enerjisi araþtýrma ve geliþtirme konularýnda SDÜ Yekarum'un yanýnda EÝE, Tübitak Marmara Araþtýrma Merkezi ve üniversiteler (Ege Üniversitesi Güneþ Enerjisi Araþtýrma Enstitüsü, Muðla Üniversitesi, ODTÜ, Kocaeli Üniversitesi, Fýrat Üniversitesi) çalýþmalar yapmaktadýr [10]. Þekil 2. SDÜ Temiz Enerji Evi Güneþ Pili Sistemi [8] 50
Þekil 3. Güneþ Pili Çevre Aydýnlatma Sistemi [9] Sonuçlar Bütün bu incelemelerden sonra, insanlýðýn bilinçli bir þekilde yenilenebilir enerji kaynaklarýnýn kullanýmýna büyük önem verdiði, ülkelerin ve þirketlerin pastadan pay alabilmek için yatýrýmlarýný hýzla artýrdýðý görülmektedir. Tüm bu verilere ve senaryolara göre, eðer dünya genelinde uygun politikalar devam ettirilse bu pazarýn çok rekabetli olacaðý açýkça görülmektedir. Bugün güneþ pili üretici firmalarý Dünyanýn pek çok bölgesinde üretim yapmak için yeni tesisler kurmakta, geliþmiþ ve geliþmekte olan ülkelerin büyük bir kýsmýnda yenilenebilir enerjilerin kullanýmýna iliþkin teþvikler artmaktadýr. Ülkemizde ise bu bilinç yeni yeni geliþmekte olup son çýkan YEK yasasý tatmin edici deðildir. Ayrýca Dünya genelinde popülaritesi bu kadar artmýþ olan güneþ pilleri için ülkemizdeki büyük holdinglerin bir üretim tesisi kurulumu konusunda henüz herhangi bir adým atmamýþ olmasý da oldukça düþündürücüdür. Ülkemizde çok az sayýda ve sýnýrlý kapasitede güneþ pili elektrik üretim tesisi mevcuttur. Bunlardan en önemlileri Muðla Üniversitesi, Süleyman Demirel Üniversitesi olmak üzere üniversitelerin içersinde kurulmuþ olan sýnýrlý kapasitedeki tesislerdir. Bunun yanýnda bazý alanlarda da (Telekominasyon, özellikle bazý bölgelerde GSM baz istasyonlarý) enerji ihtiyacýnýn karþýlanmasýnda yine sýnýrlý kapasitelerde güneþ pilleri kullanýlmaktadýr. Ülkemizdeki kurulmuþ olan küçük çaplý güneþ pili elektrik üretim tesislerinin kapasitelerinin sýnýrlý olmasýndaki en büyük etken PV modüllerinin satýþ fiyatýnýn yüksek oluþudur. Dünya genelinde üretim yapan firmalarýn ülkemizde henüz bir rekabet ortamý yaratmamýþ olmasý, ülkemizde kurulmuþ olan herhangi bir güneþ pili hücre/modül üretim tesisinin bulunmamasý ve en önemlisi çýkarýlan teþvik ve yasalarýn yeterli ve tatmin edici düzeyde olmamasý, tüm bu kurulum maliyetlerinin ve sistemin amortisman süresinin uzun olmasýnýn en büyük nedenleridir. Bütün bu etkenler içinde en büyük etkinin, ülkemizde yenilenebilir enerji kaynaklarýnýn kullanýmýna yeterli önemin verilmemesi olduðu ortaya çýkmaktadýr. Ülkemizde yenilenebilir enerjinin kullaným payýnýn artmasý, ancak gerçekçi enerji politikalarýnýn uygun biçimde uygulanmasý ile mümkün olacaktýr. Kaynakça 1. Þenol, R., Üçgül, Ý., "Güneþ Pilleriyle Sinyalizasyon Sistemi ve Gerekli Parametrelerin Belirlenmesi", S.D.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 8-1(2004). 2. Güven, Þ.Y., Þenol, R., "Güneþ Pili Destekl Çevre Aydýnlatma Ve Sulama Sisteminin Örnek Bir Uygulamasý", Mühendis Ve Makina Dergisi, Eylül 2005- Sayý 548. 3. Luque, A., Hegedus, S., Handbook Of Photovoltaic Science And Engineering, John Wiley & Sons, Inc, 2002, U.S.A. 4. Renewable Energy Word Sebtember-October 2004 Volume 7 Number 5 5. Renewable Energy Word March-April 2004 Volume 7 Number 2 6. Renewable Energy Word May-June 2004 Volume 7 Number 3 7. Renewable Energy World, July-August 2004 Volume 7 Number 4 8. SDÜ Temiz Enerji Evleri Altyapý Projesi Sonuç Raporu, Bilimsel Araþtýrma Projeleri Yönetim Birimi, 2006, Isparta. 9. SDÜ Yenilenebilir Enerji Kaynaklarý Araþtýrma ve Uygulama Merkezi, 2006, Isparta http://yekarum.sdu.edu.tr 10. Elektrik Ýþleri Etüt Idaresi Genel Müdürlügü, http://www.eie.gov.tr 51