

Güneşten Elektrik Nasıl Üretilir? Fotovoltaik nedir?
1839 yılında Fransız bilim adamı Edmund Becquerel bazı materyallerin güneş ışığına tutulduğunda elektrik kıvılcımı çıkardığını keşfetti. 1800'lerin sonlarında selenyumdan yapılmış basit güneş hücreler ile bu fotoelektrik etki kullanılıyordu. 1950'lerin sonlarında Bell Laboratuvarlarında çalışan bilim adamları bu teknolojiyi, silikon kullanarak geliştirdiler ve ilk elektrik üreten güneş hücrelerini yaptılar. Bu ilk hücreler güneş enerjisinin sadece %4'ünü elektriğe dönüştürebiliyordu ve uzay gemileri ile uyduların elektrik ihtiyacı için kullanılmaya başlandı.
Fotovoltaik (PV) enerji sistemleri güneş ışığını elektriğe dönüştürür. Piyasada yaygın olarak satılan fotovoltaik (PV) paneller güneş enerjisinin yaklaşık %15'ini elektriği dönüştürebilmektedir. Sürdürülen çeşitli araştırmalarla %30-%40 verimlilikle güneş enerjisini elektriğe dönüştürebilen sistemler geliştirilmeye çalışılmaktadır. 1 m2'lik ve %15 verimli çalışan bir güneş PV paneli, yaz günlerinde, açık havalarda yaklaşık 1 kilowat elektrik üretir.
PV güneş hücresinin en önemli iki bileşeni, silikon kristallerinden oluşan yarı-iletken katmanlardır. Silikon kristalleri tek başlarına iyi elektrik iletmezler ancak "doping" denen bir işlemler başka katkılar eklendiğinde iletkenlikleri artar. PV hücrenin alt katmanı genelde boron ile karıştırılır. Silikonlar birleşen boron, pozitif elektrik yükü alır (P-tip). Üst katman ise fosfor ile karıştırılır. Silikonla birleşen fosfor bu katmanda negatif yük alır (N-tip). İki katman arasında kalan yüzeyden elektronlar p-tip katmandan n-tip katmana doğru hareket eder.
Hücreye güneş ışığı vurduğunda, güneşin enerjisi her iki katmandaki elektronlara vurur ve boşa çıkartır. Boşta kalan elektronlar n-tip katmandan p-tip katmana hareket etmek ister ancak P-N birleşimindeki elektrik alanı bunu engeller. Dış bir elektrik devresinin varlığı elektronların hareket etmesini sağlar. N-tip katmanın üst yüzünde bulunan çok ince kablolar işte bu dış devreyi sağlar ve bu devre üzerinde hareket eden elektronlar da ihtiyaç duyulan elektriği üretmiş olurlar.
Çoğu PV sistem, bir kenarı yaklaşık 10 cm ebadında olan kare PV hücrelerden oluşur. Tek başına herbir PV hücre çok az elektrik üretir (2 wattan az). Bu nedenle bu hücreler birlikte gruplanır ve PV güneş panelleri ortaya çıkar. PV panelleri dış etkilere karşı cam, plastik ve aluminyum çerçevelerle güçlendirilir.
Evler için PV enerji sistemi ile evlerin kısmi ve tüm elektrik ihtiyacı karşılanabilir. Gündüz üretilen fazla elektrik akülerde depolanabilir veya elektrik hatlarına geri verilir. Geceleri akülerden veya elektrik hatlarından ihtiyaç olunan elektrik alınır. Güvenli bir şekilde elektrik temini için PV sistemleri, güneş panelleri yanında başka ekipmanlara da ihtiyaç duyar; elektrik şarj kontrol cihazı, 12 volt elektriği 220 volta dönüştüren inverter, kablolar ve depolama için aküler.
Güneş panelleri DC (direkt akım) elektrik akımı üretirler. İnverterler DC akımı, evlerdeki tüm cihazlarda kullanılan AC (değişken) akıma dönüştürür. DC elektriği daha sonra kullanılmak üzere akülerde depolanabilir. Akülerin fazla yüklenmesini ve aşırı boşalmasını engellemek için de şarj kontrol cihazı kullanılır.
· Fotovoltaik (güneşten elektrik) neden özeldir?
Fotovoltaik sistemler araştırmacılardan ve özel sektörden ilgi görmüştür çünkü diğer geleneksel enerji üreten kaynaklardan farklı olarak; enerjiyi yenilenebilir bir kaynaktan- güneşten elde eder - hem de çevremizi kirleten, küresel ısınmaya neden olan zararlı atıklar oluşturmadan ve gürültü çıkarmadan. Bir milyon evin elektrik ihtiyacı için PV güneş panelleri kullanıldığında, zararlı karbon dioksit salınımı yılda 4.3 milyon ton azalır - veya 850.000 arabanın eksoz gaz salınımına eşdeğerdir.
· PV sistemi evlere kurulabilir mi?
Evet. PV panelleri, evlerde modüler sistemler olarak kurulabilir. Genellikle çatılara monte edilir. Ayrıca gölgelik olarak balkon, pergola çatı kaplaması olarak ta kullanılabilir.
· PV sistemi elektrik şebekesinin yerine geçebilir mi?
PV sistemleri ya tek başlarına, ya da elektrik şebekesine bağlı olarak kullanılabilirler. Bu iki sistemde PV'nin kullanımı çok farklıdır. Tek başına kurulan PV sistemler, elektrik şebekesine bağlı olmayan konutlar içindir ve tüm elektrik ihtiyacını karşılarlar. Gündüz üretilen elektrik, akülerde depolanır ve ihtiyaç duyuldukça, özellikle geceleri kullanılır.
Şebekeye bağlı sistemler ise genelde ihtiyacın %50'si veya biraz daha fazlasını karşılayacak şekilde projelendirilir. Bu sistemler illa ki tüm elektrik ihtiyacını karşılamak üzere projelendirilmezler çünkü daha büyük bir sistem daha masraflı olur. Şebekeye bağlı sistemlerde, üretilen fazla elektrik, şebekeye geri verilir/satılır. Elektrik ihtiyacı olduğunda ise şebekeden satın alınır.
Temmuz 2008'de yürürlüğe giren 5784 Sayılı Elektrik Piyasası Kanunu kapsamında 500 kilovata kadar elektrik üretimi için EPDK'dan (Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu) lisans alınması zorunluluğu kaldırıldı. Şirket kurma zorunluluğu olmadan şahısların kendi ürettiği elektriğin kullanımdan artan kısmını Enerji Bakanlığı'na satabilmesi konusunda proje yürütülmektedir. Proje kapsamında Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (TEİAŞ) iletim sistemi planlamasında, güneş pilinin elektrik sistemine entegrasyonu için çalışmalar yapacak. Güneş pillerinin maliyetinin diğer enerji kaynaklarına göre daha fazla olması ise projenin önünde önemli bir sorun.
Enerji Bakanlığı güneş pillerinin ve yoğunlaştırıcılı güneş termik santrallerinin desteklenmesine yönelik çıkaracağı yeni bir yönetmelik ile farklı düzenlemeler yapacak. Buna göre Enerji Verimliliği Kanunu'nda öngörülen minimum 5 Eurocent'lik alım garantisi daha üst seviyelere çıkarılacak. Bunun anlamı ise, güneş pillerinden ürettiğiniz elektriği devlete, sizin satın aldığınız fiyattan daha yüksek bir fiyata satacak olmanızdır. Gündüz ürettiğiniz fazla elektriği devlete yüksek fiyattan satacak ve geceleri daha hesaplı bir fiyattan elektrik satın alacaksınız. Kuracağınız PV sistemin büyüklüğüne göre, ihtiyacınızdan daha fazla elektrik üretirseniz, para dahi kazanacaksınız! Bu da PV sistemlere yaptığınız ilk yatırımın daha kısa sürede geri ödenmesi anlamına gelecektir!
· PV sistemin faydaları nelerdir?
- Elektrik faturanızı azaltın, hatta tamamen kurtulun
Mevcut koşullarda bir evin tüm elektrik ihtiyacını PV sistemle karşılamak için 5000-15000 Euro arasında bir ilk yatırım masrafı yapmak gerekir. Bu ilk yatırımın geri ödemesi 6-10 yıl arasındadır. Pvgüneş panellerinin garantisi ise en az 20 yıldır ve genelde 35-40 yıl kullanımları vardır. İlk yatırım masrafı çıktıktan sonra, yıllarca bedavaya bu enerjiyi kullanmış olursunuz.
- Çevreye karşı sorumluluk
Yenilenebilir enerji kaynağı kullanarak diğer enerji kaynaklarının çevreye verdiği zararları azaltmış oluruz.
- Ülkemizin dışa bağımlılığını azaltalım
Ayrıca ülkemizin enerjide dışa bağımlılığını da azaltmış oluruz.
- Kesintisiz Elektrik
Akülerle depolamayı da devreye sokarsanız, elektrik kesintilerinden ve elektrik akım dalgalanmalarından artık etkilenmezsiniz.
· PV sisteminin işletmesi ve bakımı nasıl olur?
Hareketli parçalar içermediğinden PV sistemlerin bakımı oldukça basittir. Şebekeye bağlı sistemler için sadece yapılması gereken, panelleri temiz tutmaktır; belli aralıklarla silinmesi yeterli olur.
Tek başına sistemlerde ise aküler belirli aralıklarla bakım-kontrol gerektirir.
· PV sistemi hangi yönde ve hangi açıyla kurulmalıdır?
PV sisteminden en fazla verimi alabilmek için güneye bakacak şekilde ve yatayda 33 derece açıyla monte edilmelidir. Yazları fazla güneşten daha iyi istifade etmek içinse yatayda 18 derece açıyla monte edilebilir. Bazı durumlarda bu açıları elde etmek mümkün olmayabilir ancak PV sistemi yine de az bir kayıpla yeterli elektriği üretecektir.
· PV sistem maliyeti nedir ve nasıl finanse edebilirim?
Kuracağınız sistemin kapasitesine göre fiyat ta değişir. Sadece aydınlatmada ve şebeke elektriği kesildiğinde yedek enerji olarak kısa süreli kullanılacaksa 1000-2000 YTL arasında bir sistem kurulabilir. Bir evin tüm elektrik ihtiyacını karşılayacak sistemlerin maliyeti ise 10.000-15.000 Euro arasında olacaktır.
Bankalar çevreci ve sürdürülebilir proje ve yatırımlara kredi vermektedir. Örnek olarak Vakıfbank, yeşil kredi altında bu tür yatırımları desteklemektedir.
Fotovoltaik Pazarı
Fotovoltaik pazarı dünyanın en dinamik sektörlerindendir. Son yıllarda bu pazar yılda yüzde 35 büyümektedir.Yeterli destek ve teşvik mekanizmaları ile 2010 yılında küresel yıllık pazarın 5.6 giga wat olması beklenmektedir. Fotovoltaik sistem fiyatlarının her yıl %5 ucuzlayacağı öngörülmektedir; böylece her geçen yıl daha da büyüyen bir sektör olacaktır.
Küresel fotovoltaik piyasası liderleri Almanya, ABD ve Japonya'dır. Ancak şimdiden büyüyen yeni piyasalar çıkmaktadır. İspanya, İtalya, Fransa ve Yunanistan'ın önümüzdeki yıllarda bu sektöre büyük yatırımlar yapacağı bilinmektedir.
Bir yılda ne kadar elektrik üretir? Elektrik tüketimimin ne kadarını karşılar?
Örnek olarak, 1 kW'lık bir PV sistem kurdunuz. Bu sistem tam güneş aldığında saat 1kW elektrik üretecek demektir. Ancak yıl boyunca sisteme vuran direkt güneş oranı değişmektedir. Kışın daha az güneş olur, ayrıca bulutlu günler olur; bu nedenle Türkiye'de ortalama günde 6 saat güneş gördüğünü varsayabiliriz (güney illerimizde bu değer daha yüksek olur).
1 kW sistem x 6 saat /günde x 365 gün = 2190 kW / yılda
Ancak tüm sistemde bazı kayıplar olur, örnek olarak kablo kayıpları, akü kayıpları, inverter kayıpları. Bu kayıpları da ortalama %20 olarak alırsak,
2190 kW / yılda x %80 = 1752 kW / yılda üretir.
Elektrik faturanız üzerinde aylık toplam sarfiyat ve günlük ortalama sarfiyatınız gösterilir. Ortalama günde 10 kW harcıyorsanız, 365 günde 3650 kW sarfiyatınız vardır.
Bu durumda, 1 kW'lık PV sistemi, toplam elektrik sarfiyatınızın %50 kadarını karşılayacaktır. Sarfiyatınızın tamamını karşılamak içinse 2 kWlık bir sistem yeterli olacaktır.