Güneş Pilleri Nedir

0
284
FILE - In this Friday, April 29, 2011, file photo, solar panels line the roof of Ikea's Brooklyn store, in New York. The solar panel installer SolarCity said in December 2013 that it is starting to offer battery packs made by electric car maker Tesla Motors, whose CEO is also the chairman of SolarCity. The battery packs will allow customers a way to provide backup power and lower electric bills. (AP Photo/Mark Lennihan, File)

Güneş pilleri ışıma enerjisini elektrik akımına dönüştüren düzeneklerdir. Işımanın ne olduğunu anlamadan güneş enerjisinin ne olduğunu anlama ve ondan yararlanma olanağı yoktur. Şimdi çok kısa olarak ışımanın ne olduğuna bakalım.

Genel anlamda ışıma, özel anlamda ışık, bir elektromanyetik dalgadır. Elektromanyetik dalga ise, enerjinin elektrik ve manyetik alanlarının birbirine dik düzlemlerde dalga hareketi yaparak ilerlemesidir. Gözümüze ışık olarak gelen dalganın taşıdığı enerjiyi, fizyolojimiz beynimizde görüntüye dönüştürür. İster deniz dalgası, ister ses dalgası olsun her cins dalga enerji taşır. Deniz kenarındaki kayalara vuran dalgaların veya bir dev dalga türü olan tsunami’ye enerji bağlamında bakılırsa, dalga hareketi ve enerji arasındaki ilişki hemen kavranır. Güneşten yerküreye enerjiyi, elektromanyetik dalgalar, yani güneş ışınları, deniz dalgalarının kıyılara taşıdığı kinetik enerji gibi taşır.

Elektromanyetik dalga spektrumu bir birinden titreşim frekansları ile ayrılmış çeşitli bantlardan oluşur. Haberleşme bantları, radyo, telsiz, radar bantları, kırmızı ötesi, görünür ışık, mor ötesi, X veya gama ışınları küçükten büyüğe frekans değerlerine göre sıralanırlar.

elektromanyetik-dalga-frekanslari

Görünür ışık, spektrumda çok dar bir aralıkta yer alır. Güneş ışınları genelde kırmızı ışıktan başlayarak görünür, morötesi, X, gama ışınlarını içerir. Özellikle mor ötesi, X ve gama ışınları gibi, güneş ışığının yüksek frekanslı yani küçük dalga boylu bileşenleri madde ile etkileşirken bir parçacık gibi davranır ve bir noktadan diğerine dalga hareketi ile giderler. Bu parçacıklara ışıma enerji paketi anlamına gelen foton denir. Güneş enerjisinden yararlanma, güneş ışınları içersindeki yüksek frekanslı bileşenlerin parçacık karakteri taşımasından (yani foton) ileri gelir.

Güneş ışınları, her dakika küresel enerji tüketiminden çok daha fazla enerjiyi yerküreye taşırlar. Güneş enerjisinin çok büyük bir kısmını görünür ışık bandında yayınlar            (2 x 10-7 ile 4 x 10-6 metre dalga boyu. Resimde kırmızı dikdörtgen içine alınan bölge.). Yerküre sıcaklığını yayınlanan bu enerji belirler. Görüldüğü gibi görünür bölge elektromanyetik spektrumun dar bir bölgesine karşı gelir. Güneş enerjisinden yararlanma bağlamında mor ve kırmızı ötesi bantlarındaki yayın önem taşır. Dalga boyu küçülüp frekans arttıkça ışınların taşıdığı enerji miktarı artar. Güneş spektrumundaki mor ötesi bant güneş pillerinin üzerine düştüğünde elektrik akımına dönüşür. Görünür bandın uzun dalga boyu düşük frekans ucunda yer alan kırmızı ötesi ışınlar ısı enerjisi taşırlar.

Fotoelektrik paneller çok sayıda güneş pilinden meydana getirilen modüler akım üreteçleridir. Güneş pilleri dünya üzerinde yokluğu hiçbir zaman hissedilmeyecek silikon gibi basit bir malzemeden üretilir.

Teknolojideki tüm gelişmeler istenilen özellikte malzeme üretimine bağlıdır. Her pilin, batarya gibi, pozitif ve negatif kutupları vardır. Bu kutuplar arasında oluşturulan elektrik alanı, ışınların pil yüzeyindeki ince film tabakasına düştüğünde yarı iletken malzemeden kopardığı elektronları elektrik akımına dönüştürür. Önemli olan güneş ışınlarının pilin yapıldığı malzemenin üzerine düştüğünde elektron koparabilmesidir. Yarı iletken teknolojisi malzemeye bu özelliği kazandırır. Dolayısıyla güneş enerjisi üzerinde özgün bir şeyler yapabilmek için önce yarı iletken teknolojisinde ustalaşmak gerekir. Gelişmiş ülkelerin bu konularda yaptığı araştırma ve geliştirmelerin ülkemizde yapılmaması için ortada hiçbir neden yoktur. Üniversitelerimizde sadece kişisel gayretler ile bu konularda çalışmalar yapılmaktadır. Ancak sistematik bir destek söz konusu değildir. Enerji problemini çözmek istiyorsak mutlaka kendi kaynaklarımıza ve kendi kabiliyetlerimize güvenmemiz gerekir. Günümüzde yarı iletken teknolojisinin kalbi olan silikon vadisi yok iken, ülkemiz üniversitelerinin çoğu, araştırma-geliştirme yapmakta idiler. Gecikmiş sayılmayız, ancak ortada, bu konuda, bir milli bilim ve teknoloji politikasının mevcut olmaması nedeniyle ülke olarak güneş panellerini kendimiz üretme yerine gelişmiş ülkelerden ithal etmek zorunda kalmaktayız.

Fotovoltaik Endüstri

Güneş ışınlarını elektrik akımına dönüştüren fotovoltaik pil, önemi her geçen gün artan bir enerji teknolojisidir. Enerji fiyatlarındaki artış, çevre duyarlılığı, işletim maliyetlerinin çok düşük oluşu güneş enerjisini ciddi bir seçenek haline getirmiştir. Bu piller ile çiftliklerden dağ başlarına kadar her yerde, elektrik üretim, iletim ve dağıtım sisteminden bağımsız olarak elektrik üretilir. İlerde bu teknoloji hakkında ayrıntılı bilgi verilecektir. Akdeniz, Ege ve Marmara kıyılarındaki turistik tesisler ve yazlıklar soğutma aydınlatma havalandırma sistemlerinde kullandıkları elektriğin tümünü güneş panolarından elde edebilirler. Özellikle iletim şebekesinden uzakta bulunan mezra mandıra benzeri yerle- şim birimleri için güneş pilleri ideal bir seçenektir. Güneş ışın yoğunluğunun ülkemize göre çok düşük olduğu kuzey ülkelerinde bile güneş enerjisinden yararlanma yolları aranmaktadır.

Güneş pilleri çok kristalli silikon tabakalardan veya plastik ve organik yarıiletken ince filmlerden üretilir. İnce film teknolojilerinde üretim kristal silikon teknolojilerinden daha ucuz olmasına rağmen verimleri kristal silikona göre düşüktür. Üretim maliyeti bütün olarak ele alındığında kadmiyum tellür ince filmler en çok ilgi çekenlerdir. Tahminlere göre, 2020 senesinde kadmiyum paneller % 14 verimle elektriğin kWh’ini 0,06 $’a üretebileceklerdir. Planlanan kuruluş maliyeti ise her Watt için 1,20 $ olacaktır. Şu anda kadmiyum panellerin verimi % 10 civarındadır. Kuruluş maliyetleri Watt başına 4,00 $’dır. Bu alandaki teknolojik gelişmeler gerçekten baş döndürücüdür. Uygulamalar ise hızla yaygınlaşmaktadır. ABD’de evlerin damlarına ve bahçelere yerleştirilen fotovoltaik paneller şebekeye bağlı kalmadan enerji üretimi imkanı yaratmakta ve evlerde kullanılan elektriğin faturasını ciddi oranda düşürmektedir.

Piller doğru akım verdiğinden doğrudan pompalara bağlanabilirler. Tarlalar güneş pilleri ile çalışan motorlar ile sulanır, şebekenin olmadığı bölgelerde gözetleme kuleleri vb. gibi yapılarda soğutma ve aydınlatma yine güneş pilleri ile sağlanabilir. 500 watt güç için 50–60 kg ağırlığı olan modüler sistemlerin taşınması ve montajının kolay yapılabilmesi diğer bir avantajdır.

Güneş panelleri ancak üzerlerine güneş ışınları düştüğünde akım verir. İlk bakışta gece işe yaramaz gibi bir izlenim yaratabilirler. Ancak hem gece hem gündüz güneş enerjisinden yararlanmak için özel sistemler geliştirilmiştir. Paneller ile birlikte, bir bütün olarak, otomobil akümülatörlerine benzeyen bataryalar kullanılır. Panellerin güneş ışığı alırken ürettiği akımın belli bir kısmı bataryalarda kimyasal enerjiye dönüştürülerek depo edilir ve istenildiği zaman tüketime hazır hale getirilir. Bilindiği gibi güneş pilleri doğru akım veren düzeneklerdir. Ev aletleri ise alternatif akım ile çalışırlar. Batarya ve alet arasına yerleştirilen invertör denilen ilave bir sistem ile doğru akım alternatif akıma dönüştürülür. Ancak dönüşüm sürecinde bir miktar enerji (joule) ısı olarak kayıp edilir. Güneş pillerinin sınırlı şiddette akım vermesi, onların yüksek şiddete akım çeken devrelerde kullanılamayacağı anlamına gelmez. Bu durumlarda panel-bataryadan oluşan sisteme bir jeneratör ilave edilir. Gün boyunca panellerin verdiği akım bataryada depo edilir. Devre yüksek şiddete akım gereksinimi duyduğu hallerde aradaki farkı jeneratör üretir. Jeneratörü bir motor beslediği gibi bir rüzgar türbinide besleyebilir.

Şemada (Şekil 1.7.) güneş enerjisinden nasıl yararlanıldığı gösterilmiştir. Modülden elde edilen doğru akım, doğru akım ile çalışan aletleri beslemektedir. Aynı zamanda fazla akım bataryalarda ilerde kullanılacak şekilde depolanmaktadır. Bu durum şeklin (a) kısmında gösterilmiştir. Şeklin (b) kısmında ise bağımsız biriminin tükettiği elektrikten fazlasının şebekeye nasıl verileceğinin teknik alt yapısı gösterilmiştir. Türkiye için (b) şıkı çok büyük önem taşır. Akdeniz Ege Marmara bölgesindeki yazlıklar göz önüne alınırsa her birim ürettiği elektriğin fazlası ile şebekeyi beslerken aynı zamanda para kazanabilir.

gunesten-elektrik-uretimi

Güneş enerjisinin yaygınlaşması için hem yönetsel hem de teknik bazı önlemlerin alınması gerekir. Bağımsız bir birime güneş enerjisinden kendi tüketimini karşıladıktan sonra fazla gelen enerjiyi şebeke yönetimine satma hakkı tanınmalıdır. Bağımsız birim kendi elektriğini kendisi üretirken şebeke saati geri çalışarak bağımsız birimin ne kadar elektrik ürettiğini ölçebilir. Bu sistemin çalışabilmesi için bağımsız birimin ürettiği akı- mın voltaj, frekans gibi şebeke güç parametreleri ile uyumlu olması gerekir. Böyle bir sistemi bağımsız birimlerinde kuranların evleri bir elektrik santralı gibi çalışır ve para kazanır. Ülkemizdeki yazlıkların sayısı göz önüne alınırsa güneş panelleri ile donatılmış ve kış boyunca hiçbir işe yaramayan bu evler birer akım kaynağı gibi şebekeyi besleyebilirler. Ayrıca birimler, örneğin bir site veya tatil köyü veya bir otel, kendi elektriğini kendisi güneş panellerinden elde edebilir. Gelişen dünya koşulları inşaat sektörüne enerji bağlamında sınır şartları getirmiştir. Mimarlar ve mühendisler artık ısı kaybı ve enerji faturası minimum olan çalışma ve yaşam alanları üretmek durumundadırlar.

Kaynak : Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi

Yüzüklerin Efendisi romanında yer alan en önemli karakterlerin hangi mitolojilerden alındığını karşılaştırmalı ve detaylı olarak anlatan inceleme-araştırma çalışması yayımlandı. Bugüne kadar sayısız araştırma yapıldı. Kitaplar, makaleler yazıldı. Ancak tam anlamıyla deşifre edilemedi. Bu konuda rehber bir kitap olacak. Kısacası, Tolkien’in romanı yazarken yaptığı kokteyli nasıl hazırladığını göreceksiniz. Bunun yanında Türk kültürünün diğer kültürlerle olan derin bağlarını da. Röportaj için buraya tıklayın. Kitabı imzalı satın almak için buraya tıklayın. Kitabı indirimli satın almak için buraya tıklayın.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here