Güneş enerjisi nedir?
Güneş enerjisini “güneşten gelen enerji” diye tanımlayabiliriz. Diğer bir tanımla “güneşten gelen enerjinin kullanabileceğimiz enerji şekline dönüştürülmesi” demektir.
Güneş çok güçlü bir enerji kaynağı olup Dünyadaki hayatın da kaynağıdır. Hemen hemen her yerde bulunabilir, ücretsizdir ve süreklidir. Dünya’ya her saniye milyarlarca güneş fotonu çarpar ve bu fotonlar doğru kullanılarak teorik olarak tüm dünyaya yetecek kadar elektrik enerjisi üretilebilir.
Global ve lokal olarak yapılan araştırmaların hepsi güneş enerjisinin önümüzdeki yıllarda önemini daha da artıracağına dair hemfikir durumdalar. Enerji ihtiyacının büyük kısmının güneşten karşılanacağı öngörülüyor. Gelecekte güneşten her alanda daha fazla yararlanacağız.
Güneş enerjisinden elektrik üretimi güneş santrallerinde yapılır. Son yıllarda ülkemizde çok sayıda GES kurulmuştur. “GES ne demek?” diye soranlar için açıklayalım. GES “Güneş Enerji Santrali”nin kısaltmasıdır.
Neden güneş enerjisi?
Güneş enerjisi ile elektrik üretimi
Şimdi de güneş enerjisi santrallerinin yapısını adım adım inceleyelim. Bunu anlayabilmemiz için güneş panellerinin, solar inverterlerin ve panellerin yapısını ve nasıl çalıştığını anlamalıyız.
Güneş enerjisi panelleri nasıl çalışır?
Fotonlar bir güneş hücresine çarptığında, elektronlarını atomlarından ayırırlar. İletkenler bir hücrenin pozitif ve negatif taraflarına bağlanırsa, bir elektrik devresi oluşturur. Elektronlar böyle bir devreden geçtiğinde elektrik üretirler. Birden çok hücre bir güneş panelini oluşturur ve bir güneş dizisi oluşturmak için çoklu paneller (modüller) birlikte bağlanabilir. Ne kadar fazla panel yerleştirilirse o kadar fazla enerji üretilebilir.
Güneş panelleri hangi maddelerden yapılır?
Fotovoltaik güneş panelleri (PV) birçok güneş hücresinden oluşur. Güneş hücreleri, yarı iletkenler gibi silikondan yapılmıştır. Bir pil gibi, bir elektrik alanı yaratan pozitif bir tabaka ve negatif bir tabaka ile oluşturulurlar.
Güneş enerjisi panelleri elektriği nasıl üretir?
Fotovoltaik güneş panelleri doğru akım (DC) üretir. DC’de, elektronlar bir devrenin etrafında bir yönde akar. Tıpkı bir ampule güç sağlayan bir pil gibi elektronlar bataryanın negatif kısmından lambaya doğru hareket eder ve bataryanın pozitif tarafına geri döner.
AC’de (alternatif akım), bir otomobilin motorunun silindiri gibi elektronlar itilerek ve çekilerek, periyodik olarak ters yönde dönmektedir. Alternatif akım elektrik santrallerinde alternatörler vasıtasıyla üretilir. Sabit bir manyetik alanın içerisinde bir iletken tel döndürülür. (Teli döndüren etki su basıncı, rüzgar gibi doğal bir etki olabilir) İletken döndüğü ve periyodik olarak farklı polaritelere girip çıktığı için akım sinüsodal dalga şekli çizer. Benzin veya dizel yakıt, su basıncı, kömür, rüzgar gibi bir çok farklı kaynak bu alternatörün milini çevirebilir.
Alternatif akım DC’ye göre daha verimlidir ve uzun mesafeler boyunca iletilmesi daha ucuzdur. Bununla birlikte, güneş panelleri DC akım üretir. DC’yi AC’ye dönüştürmek gerekir. Bunun için bir solar invertör kullanılır.
Solar inverter ne yapar?
Bir solar invertör DC akımı güneş dizisinden alır ve AC akım üretmek için bunu kullanır. İnvertörler, sistemin beyinleri gibidir. DC’den AC’ye çevrimi yapmasının yanısıra AC ve DC devrelerinde gerilim ve akım, enerji üretimi ve maksimum güç noktası takibi de dahil olmak üzere toprak arıza koruması ve sistem parametreleri sağlarlar.
Merkezi invertörler solar enerji endüstrisinde uzun süredir kullanılmaktadır. Mikro invertörlerin lansmanı fotovoltaik endüstrisine yeni bir soluk getirmiştir. Mikro invertörler sistemi merkezi inverterler gibi tüm güneş panelleri için değil, her bir güneş paneli için optimize eder. Bu optimizasyon her güneş panelinin maksimum potansiyelde performans göstermesini sağlar. Bir merkezi invertör kullanıldığında, bir güneş paneli üzerinde bir problemin olması (gölge veya kirlenme sebebiyle) tüm güneş enerjisi dizisinin performansını azaltabilir.
Solar panel sistemi nasıl çalışır?
Öncelikle güneş ışığı bir güneş paneline vurur. Paneller enerjiyi DC’ye çevirir. İnvertör bu DC’yi AC’ye çevirir. AC’ye çevrilen enerji sayaçtan geçirilir. Eğer mümkünse enerjinin bir kısmı üretildiği yerde tüketilir. Geriye kalan enerji de şebekeye basılarak enterkonnekte sisteme devredilir ve evlerde ofislerde vs.. yerlerde kullanılmak üzere iletim hatlarıyla taşınır.
Güneş enerjisi ile elektrik üretimimin avantajları
- Yenilenebilir ve sürdürülebilirdir.
- Elektriğe ulaşımın zor olduğu yerlere kurularak o bölgenin enerji ihtiyacı karşılanabilir.
- Sessizdir ve kirlilik oluşturmaz.
- Düşük bakım maliyeti getirir.
- Yeni iş olanakları doğurur.
Güneş enerjisi ile elektrik üretiminin dezavantajları
- İlk yatırım maliyeti yüksektir.
- Sadece gün ışığının olduğu zamanlarda üretilebilir.
- Yağmurlu ve bulutlu mevsimlerde verimi düşüktür.
- Depolama maliyetleri yüksektir.
Güneş enerjisi önümüzdeki yıllarda önemini artırarak devam edecek. Sadece elektrik üretiminde değil ısıtma, soğutma gibi alanlarda da kullanımı artacak. Güneş enerjisi ile çalışan araçlarda çok önemli gelişmeler yaşanabilir. Türkiye’nin çok güneş alan ve iklim şartlarının güneşten elektrik elde etmek için uygun bir coğrafyada bulunması nedeniyle solar teknolojilere yatırım yapmak enerji ihtiyacımızı gidermek için mantıklı olacaktır.
Güneş enerjisinden elektrik üretimi ile ilgili videolar
Video-1
Video-2
Kaynaklar: