Güneş Kulesi (Solar Tower) Sistemleri

Güneş enerjisi çeşitli yöntemlerle elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Güneşten elektrik üretiminde kullanılan iki temel yöntem vardır. Bunlar; güneşten ısı üretimi ile elektrik üretimi diğeri de güneşten doğrudan elektrik üretilen fotovoltaik sistemlerdir. Bunlara “Solar Enerji Nedir? Nasıl Kullanılır? “ adlı yazımda yer vermiştim. Bu yazımda da güneş kulesi sistemlerini herkesin anlayabileceği şekilde anlatmaya çalıştım.

Güneş Kulesi Nedir?

Güneş kulesi sistemleri; Temelde yüksek bir kulenin tepe noktasında bulunan alıcısına, çevresinde konumlandıran ve güneş takip sistem mekanizmalarına sahip olan aynalar ile güneş ışınları odaklanarak iletilir. Bu alıcı bünyesinde içerisinde su yada eriyik tuz bulunan borular bulunur. Bu akışkanların ısıtılmasıyla üretilen buhar ile elektrik üretimi sağlanır. Bu sistemlerdeki ayna yansıtıcılara “Heliostat” (gün dönüştürücü) adı da verilir. Kullanılan akışkana göre de ikiye ayrılır. Bunlar; alıcı akışkan olarak suyun veya eriyik tuzun kullanıldığı kule sistemleridir.

1) Akışkanı Su Olan Güneş Kulesi Sistemleri

Bu sistemlerde kuledeki alıcıda akışkan olarak su kullanılır. Bu su heliostat yansıtıcıların odakladığı güneş ışınıyla 540 dereceye kadar ısıtılır ve kızgın buhar fazına dönüşür. Ardından bu buhar depolama tankına gönderilerek buradan da buhar türbiniyle elektrik üretimi sağlanır. Yalıtımlı depolama tankının kullanılmasının sebebi ise elektrik üretiminin güneşin önüne bulut girdiği zaman elektrik üretimine devam edilmesidir. Güneşin önüne bulut geçtiği andan itibaren 1 saat daha elektrik üretilebilir.

2) Akışkanı Tuz Olan Güneş Kulesi Sistemleri

Bu sistemlerde ise alıcı akışkan eriyik tuzdur. Bu tuz %60 sodyum nitrat ve %40’da potasyum nitrat karışımından oluşur. Bu tuz karışımı 220 derecede erimeye başlar ve kuledeki alıcı borularda sıcaklığı 565 dereceye çıkarılarak buradan sıcak depolama tankında gönderilir. Buradan da bu eriyik tuz ısı değiştiricisine gönderilerek kızgın buhar üretilir. Bu kızgın buhar ile de buhar türbinleriyle elektrik üretimi sağlanır. Burada soğuyan su da tekrardan ısı değiştiricisine gönderilir. Isı değiştiricide soğuyan eriyik tuzda soğuk depolama tankına oradan da kuleye gönderilir.

Bu sistemde akışkan olarak eriyik tuz kullanılması ısının depolanma prensibinden faydalanılmak istenmesinden kaynaklanmaktadır. Bu sayede eriyik tuz yalıtımlı depolama tankında suya nazaran daha uzun süre sıcak kalabilir. Bu sıcak tuz geceleri 4 saat daha kızgın buhar üretiminde kullanılabilir. Bu da geceleri 4 saat daha elektrik üretilebileceği anlamına gelir. Bu sistemler ek sistem elemanları gerektirdiği için akışkan olarak su kullanılan sistemlerden biraz daha pahalıdır. Akışkan olarak endüstriyel yağ kullanılan sistemlerde mevcuttur. Bu sistemlerde de yağın sıcaklığı kulede 400 dereceye kadar çıkarılabilir.

Kullanılan yansıtıcıların güneş takip kontrolü merkezi bilgisayar sistemlerinden ayarlanır. Her düz ayna (heliostat) ayrı olarak hareket eder. Bunun nedeni ise yansıtıcıların hepsi aynı konumda yer almadığı için kulede maksimum odağı yakalamak için farklı açılarda kuleye odaklanmalıdır.

Güneş kulesi sistemlerinin ilk kurulum maliyetleri klasik fosil yakıtlı termik santrallerden daha yüksektir. Ancak çevreye zararlı atık salınımı yoktur. Solar kule sistemlerinin maliyeti teknolojinin gelişmesi ve kule sayısı arttırılarak azaltılması öngörülmektedir. Bu sistemlerde 100MW için yaklaşık olarak 3 km²‘lik bir alan gereklidir. Yatırım maliyeti ise ortalama olarak 5 $/W’dır.