Güneş Enerjisi Nedir? Güneş Enerjisi ile Elektrik Üretimi Nasıl Yapılır?

Artan nüfusla birlikte enerji ihtiyacı da artış gösterir. Hem teknolojik hem de ekonomik kalkınma açısından büyük öneme sahip enerji, yenilenemeyen kaynaklardan elde edilmeye devam edildiği takdirde büyük sorunlar oluşabilir.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ise enerji verimliliğinin artırılmasına yardımcı olur. Aynı zamanda hava kirliliği ve karbon emisyonunu azaltarak çevre dostu bir enerji tüketimine olanak tanır.

Yenilenebilir, sürdürülebilir ve temiz bir enerji kaynağı olan güneş, fosil yakıt kullanımının azaltılmasına katkıda bulunur. Bununla birlikte güneş enerjisi; su ısıtma, ısıtma sistemlerinin kurulması, elektrik enerjisi üretimi gibi pek çok farklı alanda da kullanılabilir.

Yazımızın devamında güneş enerjisi hakkında detay bilgileri, bu enerjinin kullanım alanlarını, güneş enerjisi santrali kurulumunu ve daha fazlasını bulabilirsiniz.

Güneş Enerjisi Nedir?

Güneş enerjisi, Güneş’teki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi ile oluşan füzyon sürecinde ortaya çıkan ışıma enerjisidir. Bu enerjinin dünyaya yansıması olan güneş ışığından sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji üretilebilir.

Güneş enerjisi sera gazı emisyonuna sebep olmaz, bu yüzden temiz bir enerji kaynağıdır. Dünyaya ulaşan bu enerjinin küçük bir kısmı dahi insanlığın tüketiminden fazladır.

Türkiye, Dünya üzerindeki konumu sebebiyle güneş enerjisi parametreleri açısından ilk sıralarda yer alır. Gelen güneş ışınımının yoğunluğu, güneşin geliş açısı, verimlilik için uygun sıcaklık, güneşlenme süresi, teknoloji ise güneş enerjisi parametrelini oluşturmaktadır.

Yenilenebilir Enerji Kaynakları Kurumu’na göre Türkiye’de güneşlenme süresi günde yaklaşık 7,5 saatten yılda 2.640 saattir. Yine YEKK’ye göre günlük 3,6 kWh/m² ve yıllık 1.311 kWh/m² ışınım değeri bulunur.

Dolayısıyla coğrafi konum sayesinde Türkiye’nin güneş enerjisi potansiyeli yüksektir. Bu potansiyel kullanılarak elektrik enerjisi düşük maliyetle elde edilebilir, ısınma ve su ısıtma gibi ihtiyaçlar karşılanabilir.

Elektrik Üretiminin Çevre Dostu Yolu: Güneş Enerjisi

Dünyanın en temel enerji kaynağı Güneş, aynı zamanda sürdürülebilir ve tükenmez bir kaynaktır. Yıllık toplam 1,5 katrilyon (1,5 x 1015) MW/h enerji güneşten alınır. Bu miktar, insanlığın 1 yıl içinde tükettiği enerji miktarının tam 28.000 katına eşdeğerdir.

Uluslararası Enerji Ajansı’na (IEA) göre 90 dakikalık bir sürede yeryüzüne vuran güneş ışığı da dünyanın tamamının 1 yıllık enerji ihtiyacını karşılayacak güçtedir. Yani Güneş, insanlığın tüm enerji ihtiyacını karşılayabilecek enerjiye sahiptir. Bunun için güneş enerjisini daha verimli kullanmaya yönelik yatırımları artırmamız gerek.

Dolayısıyla güneş enerjisinin ihtiyaçlar doğrultusunda kullanılması avantaj sağlar.

Isıl güneş teknolojileri ve fotovoltaik güneş teknolojileri olmak üzere iki farklı teknoloji ile güneş enerjisi elde edilir. Isıl güneş teknolojisi ile çalışan sistemler güneş enerjisinden ısı üretir. Ortaya çıkan bu ısı doğrudan su ısıtma amacıyla kullanılabildiği gibi elektrik üretimi için de kullanılabilir.

Fotovoltaik olarak adlandırılan teknoloji ise yarı iletken malzeme ile güneş ışığı direkt olarak elektriğe çevrilir.

Güneş Enerjisinin Geniş Kullanım Alanları

1970’lerden beri kullanılan güneş enerjisinin kullanım alanları giderek artar. En bilinen kullanım alanı ise hesap makinesi ve saatlerdir.

Bunlar dışında güneş enerjisinin kullanıldığı alanlar şu şekildedir:

• Binalarda elektrik ihtiyacını karşılamak üzere
• Binalarda ve seralarda ısınma ve sıcak su elde etmek için
• Soğutma, kurutma, su damıtma işlemlerinde
• Bahçe, yol ve sokak aydınlatmalarında
• Trafik işaret lambalarının enerjisini karşılamak amacıyla
• Cep telefonları ve bazı taşınabilir teknolojik aletlerin şarj edilmesi için
• Çocuklar için üretilen güneş enerjili oyuncak arabalarda
• Güneş ocağı olarak bilinen yoğunlaştırıcı sistemler ile yemek pişirmek üzere
• Güneş enerji kuleleri ile yapay uydularda
  
  

• Bunların yanı sıra güneş arabaları adı verilen araçlarda da güneş enerjisi kullanılır. Ek olarak deneysel şekilde uçaklarda da kullanımı görülür.

Güneş Enerjisi ile Su Isıtma Sistemleri

En kolay şekilde elde edilen enerjiler arasında bulunan güneş enerjisi, Türkiye’de en çok su ısıtma amacıyla kullanılır. Güneş enerjisi ile su ısıtma için kullanılan sistemler; suyun ısıtılma şekli, sistemdeki dolaşımı ve kullanım amacına göre çeşitlilik gösterir. Bu sistemler, aktif ve pasif olarak iki ana başlıkta toplanır.

Aktif güneş enerjili su ısıtma sistemlerinde panellerde toplanan güneş ışınları ısı enerjisine dönüştürülür ve paneldeki sıvıya aktarılır. Güneş ışınları bu sıvıyı ısıtır. Eğer sistem doğrudan akışlı ise içinde solar sıvı yerine su bulunur. Dolayısıyla kullanım suyu direkt olarak ısıtılır.

Solar sıvılı sistemlerde kolektördeki sıvı istenen sıcaklığa ulaştığında kontrol ünitesi akışı başlatır ve pompalama işlemi başlar. 

Burada devreye giren ısı eşanjörü tank içindeki kullanım suyunun ısınması için buraya ısı iletilir. Su ısındıktan sonra ise solar sıvı kolektör paneline döner. Bu döngü sürekli olarak devam eder.

Pasif güneş enerjili su ısıtma sistemlerinde ise öncelikle şebekeden gelen su tanktan geçer. Bu sayede sistemde her zaman su olur. Bu su, kolektörlerin güneş enerjisinden elde ettiği enerji ile ısınır.

Su ısındığında oluşan ısı farkından dolayı tankın üst bölümüne doğru hareket eder. Bu yüzden bu sistemlerde pompa bulunmaz. Bu döngünün devam etmesi için güneş enerjili su ısıtma sistemine her zaman su gelmesi gerekir.

Güneş Enerjisi Santrali Nedir?

Güneş enerjisi santralleri, güneş ışınları ile gelen enerjiyi kullanır ve elektrik enerjisine çevirir.

Güneş enerjisi santrallerinde bulunan güneş panelleri aracılığıyla enerji elde edilir. GES olarak kısaltılan bu sistem, güneşten gelen ışınları elektrik enerjisini çevirir.

Güneş enerjisi santrallerinde kullanılan panellerin çalışma sistemleri güneş enerjisi ile çalışan hesap makineleri ile benzer.

Ancak hesap makinelerinde Anylite teknolojisi kullanılırken güneş enerjisi santrallerinde ise daha fazla enerji absorbe gücüne sahip olan galyum arsenit ve kristal silisyum kullanılarak üretilen güneş pilleri kullanılır.

Güneş panellerine gelen ışınlar enerjiye dönüştürüldükten sonra bu güneş pillerinde ya da akülerde depo edilir. 

Güneş Enerjisi Santrali Nasıl Kurulur?

Çevrenin korunmasına katkıda bulunmak, temiz enerjiyi kolay bir şekilde elde etmek için güneş enerjisi santralleri gereklidir. Isınma ve elektrik ihtiyacı güneş enerji santralleri kullanılarak karşılanabilir. Ancak bu santrallerin kurulum aşamalarından önce onay almak gerekir.

GES kurulumu için ilk adımda dağıtım yapılacak şebeke hatları ve belirlenen arazi için kurumlardan onay alınmalıdır. Onaylar sonrasında ise uzman kişilerle çalışılması önemlidir.

Kiremit çatı, dam, saha gibi kurulacak zemine göre güneş enerjisi sistemlerinin nasıl kurulacağı farklılık gösterebilir. Örneğin kiremit çatılarda panellerin konulacağı alanın en çok güneş gören bölge olması gerekir. Damlarda ise panele eklenecek üçgen ayaklar ile ışığın verimli şekilde alınması gerekir.

Sahada panel kurulumu yapılacaksa çevresine tel örgü çekilmelidir. Bu teller, üzerinde enerji nakil hattı bulunuyorsa, topraklamayı sağlar.

Ek olarak paneller için tercih edilen DC/AC kutularının su geçirmez olmasına dikkat edilmelidir. Aynı zamanda kablolar da bu kutuların alt tarafından girmelidir.

GES kurulumunda zemine göre monte için kullanılacak aparatlar da değişkenlik gösterir. Panellerin monte edilmesinden sonra inventer (çevirici) montajı yapılacak nokta seçilir. Etkili sonuç için inventer panellere yakın olacak şekilde konumlandırılmalıdır.

Güneş sistemleri kurulurken topraklama yapılması, güvenli elektriğe erişim açısından önemlidir.

Siz de güneş enerjisinden faydalanmak isterseniz güneş enerjisi santrali kurulumu için bu kaynaktan yararlanabilirsiniz.

Güneş Enerji Santrali Çeşitleri

Güneş enerjisi santralleri inşa edilirken üç farklı yöntem kullanılabilir; yoğunlaştırıcı güneş sistemleri, güneş enerjisi kuleleri ve çanak motor tipi güneş enerjisi sistemleri.

Doğrusal güneş sistemlerinde yoğunlaştırıcı güneş sistemi kullanılır. Yani, fresnel ayna ile güneş ışınları yoğunlaştırılarak elektik ya da ısı üretimi sağlanır.

Güneş enerjisi kuleleri, güneş ışınlarını bir kulede toplayacak şekilde tasarlanır. Verimli olmasına rağmen kurulum maliyetinin yüksek olması nedeniyle sık tercih edilmez.

Stirling yani çanak motor tipi güneş enerjisi sistemleri genelde şebeke elektriğinin ulaştırılamadığı tarlalar, maden ocakları, radar istasyonları gibi bölgelerde kullanılır. Bu güneş enerjisi santrali çeşitlerinin de alt çeşitleri bulunur. Hangi tip santral kurulacağı bölgenin özelliklerine bakılarak ve maliyet hesaplamaları yapılarak karar verilir.

Güneş Enerjisinin Avantajları

Güneş enerjisinin pek çok avantajı bulunur. Bunlar aşağıda listelenmiştir:

• Yenilenemeyen kaynakların kullanımını ve karbondioksit emisyonunu azaltır.
• Güneş sistemleri kurulmuş olan binaların değeri artar.
• Özellikle kırsal bölgelerde elektrik üretimi kolaylaşır.
• Devlet tarafından hibe desteği sağlanan güneş enerjisinin hem bakım masrafı az olur hem de kullanmaya başladıktan sonra tüm giderler net bir şekilde hesaplanabilir. 

Güneş Enerjisinin Dezavantajları

Güneş enerjisinin dezavantajları aşağıdaki gibi listelenebilir:

• Yalnızca gündüz kullanılabilir.
• Bulutlu günlerde yeterli verim alınması için özel güneş panelleri gerekir.
• Güneş panellerinin kurulumu için yeterince sağlam ve geniş alanlar bulmak kolay olmayabilir.

Güneş Enerjisi ve Diğer Enerji Kaynaklarına Bakış

Güneş enerjisi, diğer enerji kaynakları ile karşılaştırıldığında doğa dostu, tükenmeyen bir kaynak olması ile öne çıkar. Fosil kaynakların kullanımında olduğu gibi çevre kirliliğine yol açmaz.

Karbonmonoksit, kükürt, duman ve sera gazı emisyonuna sebep olmaz, radyasyon kirliliği yaratmaz. Enerji ihtiyacı bulunan ve güneş alan her yerde kullanılabilir.

Güneş enerjisi kullanımıyla dışa bağımlılık azalacağı için ekonomik açıdan da fayda sağlar. Buna ek olarak bakım maliyetleri de oldukça düşüktür.

Uygulama aşamalarının birçoğu karmaşık bir teknoloji gerektirmez. Çatıların yeni bir işlev kazanmasını ve enerji üretimine katkıda bulunmasını sağlar.

Güneş Kolektörü Nedir? Ne İşe Yarar?

Güneş enerjisinin kullanıma hazır hale getirilmesi için toplanması gerekir.

Güneş enerjisini toplayıp ısı olarak ileten, farklı tür ve formlardaki cihazların adı güneş kolektörüdür.

Güneş enerjisi kolektörleri, elektrik üretiminin yanı sıra iklimlendirme ve sıcak su elde edilmesi gibi uygulamalar için de kullanılır.

Bu cihazlar, bulundukları konumun enlemi göz önünde bulundurularak güneşi en yüksek seviyede alacak açıda sabitlenmelidir.

Bu açı sayesinde kolektörün topladığı ısı, yerden veya duvardan ısıtma ya da radyatör gibi ısıtma cihazlarına transfer edilebilir.

Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası (GEPA)

Bulunduğu konum itibarıyla güneş enerjisinden yararlanma olanağı açısından avantajlı olan Türkiye’de şehirler yıllık olarak 1400-1450 kWh/m² güneş radyasyonu alır.

Güneydeki şehirlerde bu miktar 1800-2000 kWh/m²’ye kadar çıkabilir. Özellikle Muğla, Antalya, Mersin, Van, Hakkâri gibi şehirlerde bu yüksek potansiyelden faydalanmak gerekir. Ülke genelinde oldukça yüksek olan güneşlenme süresinin değerlendirilmesi ve güneş enerjisi sistemlerinin kullanılması, maliyeti düşük elektrik üretimi ve çevrenin korunması için kullanışlı bir yöntemdir.

Türkiye'de Güneş Enerjisi Kurulu Gücü

Güneş enerjisi sektöründe son yıllarda büyük bir gelişme görülmektedir. Özellikle 2014 sonrasında %25’lik bir büyüme kaydedilmiştir. 2015 yılında ise 50 GW gibi büyük bir kapasite artışı ile küreselde toplam 227 GW’luk bir kapasite ortaya çıkar.

Bölgesel olarak bakıldığında güneş enerjisi kurulu gücü açısından en yüksek kapasite Avrupa’dadır. Avrupa’dan sonra ise Asya ve Kuzey Amerika bulunur.

Türkiye de coğrafi konumu sayesinde güneş enerjisi potansiyeli yüksek bir ülkedir. Her geçen yıl artan kurulu güç, Aralık 2020 itibarıyla 6.667 MW’ye ulaşmıştır. Bununla birlikte güneş enerjisinin ülke genelinde toplam elektrik üretimindeki payı ise %3,6’dır.

Dünyadaki Güneş Enerjisi Kullanım Oranları

Dünya üzerinde 45° kuzey ile 45° güney enlemleri arasında bulunan bölgeler, güneş enerjisinden faydalanma imkanına sahiptir. Avrupa ve Amerika güneş enerjisi tesisi yatırımları açısından önde olsa da Afrika, Güney Amerika ve Avustralya’nın güneşlenme potansiyeli bu bölgelerden daha yüksektir.

İleri teknoloji gerektirdiğinden dolayı kullanımı düşük olan güneş enerjisi, artan yatırımlar ve teknolojinin gelişmesiyle düşen maliyetler sayesinde son yıllarda yaygınlaşmaya başlamıştır.

2008’de yaşanan global kriz sonrasında güneş enerjisi teknolojisi gelişme göstermiştir. Teknolojinin gelişmesi ve üreticilerin artması maliyetlerin düşmesini sağlanmıştır. Bunun sonucunda Çin, ABD, Japonya, Hindistan ve Türkiye’de güneş enerjisi ile elektrik üretimine yapılan yatırımlar artmıştır.

Kişi başı kurulu güç kapasitesine bakıldığında ise Almanya, Japonya, İtalya, Belçika ve Avustralya en yüksek kapasiteye sahip ülkelerdir. Bunun yanı sıra Çin, Hindistan ve Amerika Birleşik Devletleri güneş enerjisi paneli üretiminde önde gelen üç ülkedir.

Güneş Paneli Hesaplaması Nasıl Yapılır?

Güneş panelinden elde edilen enerji hesaplanırken panelin verimlilik derecesi, 1 m²’lik alanın aldığı güneş ışınları ve güneş ışınlarının açısı ile ışınım şiddeti dikkate alınır. Buna göre %15 verimliliğe sahip 1 m²’lik bir panel, 1000 W/m² güneş ışığını dik açı ile aldığı takdirde 150 W/h elektrik enerjisi üretir.

Türkiye’nin yüksek ışınım değeri sayesinde panellerin bu verimliliğinin üzerine çıkması da mümkündür.

• Bir Ev için Kaç kW Güneş Paneli Gereklidir?

Evde güneş paneli kullanılacaksa ve gerekli panel hesaplaması yapılmak isteniyorsa kullanım amacı göz önünde bulundurulmalıdır.

Bunun yanı sıra evdeki günlük enerji tüketimi, çatıda panel için elverişli alan ve bulunulan bölgenin ışınım verileri gerekir. Bu veriler elde edildikten sonra hesaplama kolayca yapılabilir. Hesaplama yaparken aşağıdaki formülden yararlanabilirsiniz:

Güneş Paneli Gücü (W) = Elektrik Tüketimi / 365 x Günlük Güneşlenme Süresi (Saat)

Siz de güneş enerjisi ile bildiklerinizi yorumlar bölümünde paylaşabilir, aklınıza takılan soruları bize sorabilirsiniz.