Güneş Enerjisinin Pek Bilinmeyen Uygulamaları

Günümüze kadar gelen süreçte güneş enerjisinden elektrik eldesinde iki ana yöntem kullanılmıştır. Birincisi fotovoltaik pillerle (güneş panelleri) güneş enerjisi direkt olarak elektrik enerjisine çevrilmiştir. İkincisi güneş enerjisinden elde edilen ısı enerjisinin rankin çevrimi ile elektriğe çevrilmesidir. Fotovoltaik pillerin kullanıldığı sistem son 30 yılda ciddi gelişmeler göstermesine rağmen maliyetlerdeki artış nedeniyle farklı yöntemlerin aranmasına sebep olmuştur. Aslında pek de yeni olmayan bu sistemlerin en çok kullanılanları parabolik oluk kollektörler ve merkezi alıcılı sistemlerdir.


Güneş Havuzları          

Yaklaşık 5-6 m derinliğinde su ile dolu olan bu havuzların zemini siyah renklidir ve güneş ışığını soğurarak içindeki suyun ısınmasını sağlar. Bu havuzlarda ortalama 90°C sıcaklıkta su elde edilebilir. Havuzdaki ısının dağılımını kontrol edebilmek için tuz konsantrasyonu kullanılır. Tuz konsantrasyonu üst kısımdan alt kısma doğru artış gösterir. Böylece havuzun yüzeyinde soğuk su bulunmasına karşın alt kısmındaki suyun sıcaklığı doymuş tuz konsantrasyonu sayesinde daha yüksektir. 

Havuzdaki ısıtılmış su doğrudan ısı kaynağı olarak kullanılabileceği gibi (Başka bir sıvıyı veya maddeyi ısıtmak vb.) elde edilen sıcak su termodinamik bir dolaşıma gönderilip elektrik üretiminde de kullanılabilir. Güneş havuzları uygulaması en çok İsrail’de yapılmıştır ve 150 kW ile 5 MW gücünde iki sistem bulunmaktadır.


Parabolik Çanak Sistemler

Güneşi kuzey-güney ve doğu-batı olmak üzere iki farklı eksende takip edebilirler. Üzerine düşen güneş ışığını çukur ayna prensibine göre odağında yoğunlaştırarak termal enerji eldesinde kullanılırlar. Elde edilen termal enerji uygun bir sıvı ile taşınabileceği gibi aynanın odak noktasına monte edilen bir sıcak hava motoru (stirling motor) sayesinde elektrik enerjisine de dönüştürülebilir. Parabolik çanak sistemlerde güneş enerjisinden sıcak hava motoru ile elektrik üretiminde ortalama %30 gibi bir verim sağlanabilmektedir.


Parabolik Oluk Kollektörler

Oluk şeklinde olup güneş ışığını doğrusal bir şekilde yoğunlaştırırlar. Güneşi kuzey-güney ya da doğu-batı şeklinde sadece tek yörüngede, üzerlerindeki sensörler sayesinde takip edebilirler. Böylece gün içinde güneş ışığından olabildiği kadar faydalanabilirler. Kollektörler ışığı doğrusal şekilde yoğunlaştırdığı için kollektörlerin odak noktasından siyah renkli absorban bir boru geçirilir ve güneş ışığı boru içindeki sıvı sayesinde ısı olarak toplanır. Bu tip kollektörlerde genellikle ısı toplayıcı sıvı olarak termal yağlar kullanılır. Yoğunlaştırma yaptığı için bu sistemlerde sıcaklık 300-400°C’yekadar çıkabilmektedir. Elde edilen sıvının buharı rankine çevrimi ile elektrik üretiminde kullanılabilir. Bu tip sistemlerde güneş enerjisinin yanı sıra kömür ve doğalgaz gibi fosil yakıtlar da kullanılarak elektrik üretimi için hibrit bir sistem oluşturulabilir ve bunun birçok örneği de vardır. Parabolik oluk kollektörlerde elektrik enerjisi üretiminde %14 gibi bir verim sağlanmakta ve Amerika’da parabolik oluk kollektörlerin kullanıldığı birçok santral vardır. Bu santrallerden en çok bilineni 354 MW gücündeki Kramer Junction güneş enerjisi santralidir.


Merkezi Alıcılı Sistemler

Genellikle merkezde bulunan ve alıcı olarak adlandırılan bir kule şeklindeki yapının etrafına yerleştirilen aynalardan oluşurlar. Heliostat (düz ayna) denilen bu aynalar tek tek odaklama yaparak üzerlerine düşen güneş ışığını alıcıdaki ısı eşanjörünün üzerinde toplarlar. Böylece ısı eşanjöründeki borulardan geçen sıvının ısınması sağlanır. Isıtılmış sıvı rankine makineye pompalanarak elektrik üretiminde kullanılır. Bu sistemlerde akışkan sıcaklığı 800°C’ye kadar çıkabilmekte ve elektrik enerjisi üretiminde %15’lik verim sağlanmaktadır. İspanya’da bu sistemin çok sayıda örneği bulunmaktadır.


Sonuç olarak güneş enerjisinin kullanımında birçok uygulama vardır. Bunlardan bir başkası da yakın zamanda sosyal medyada duyulan Çinin yapay ay adını verdiği ilginç bir proje. Bu projeye göre güneş ışığının olmadığı saatlerde kendi şehirlerini aydınlatmak için ayna şeklinde bir uydu göndermeyi planlıyorlar. İlk uydu 2020’de gönderilecek ve dünyadan 500 km uzaklıkta yörüngeye yerleştirilecek. Eğer ilk girişim başarılı olursa sisteme iki uydu daha eklenecek. Çin’den çok daha önce Rusya bu tarz birkaç uyduyu yörüngeye oturtmaya çalışmış ancak uydular atmosfere girerek yanmıştır. Bu talihsizliklerden sonra da denemeleri durdurmuşlardır.

KAYNAKLAR

[1]    Mehmet Aydın SOYDAŞ, “Güneş Enerjili Ön Isıtmalı Rankine Güç Santralinin Modellenmesi ve Bilgisayar Programının Oluşturulması”, İzmir, 2011.

[2]    Ganime Tuğba ERCOŞKUN, Ali KESKİN, Metin GÜRÜ, Duran ALTIPARMAK, “Çift Oluklu Parabolik Oluk Tipi Güneş Kollektörünün Tasarımı, İmalatı, ve Performansının İncelenmesi”, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der, 2013.

[zombify_post]

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir