Solar Enerji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Bu yazımızda yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan solar enerji kavramını ve nerelerde kullanıldığını sizler için derledik.

Solar Enerji Nedir?

Solar; kelime olarak güneş, güneşten yayılan enerji olarak tanımlanabilir. Solar enerji  yani güneş enerjisi, güneşteki hidrojen atomlarının helyum atomlarına dönüşmesi sonucu açığa çıkan ışınım enerjisidir. Güneş o kadar büyüktür ki içerisine 1 milyon dünya sığabilir ve yaydığı enerji miktarı o kadar fazladır ki saniyede 564 milyon ton hidrojen, 560 milyon ton helyuma dönüşüyor. Bu dönüşüm sırasında kaybolan 4 milyon ton enerji de uzaya yayılmaktadır. Güneşten yayılan bu enerji, solar enerji olarak bilinir ve gezegenimizdeki canlılığın devam etmesini sağlar.

Güneşle dünya arasındaki mesafe yaklaşık 150 milyon kilometredir ve güneş ışınlarının dünyamıza ulaşması yaklaşık 8 dakika sürmektedir. Güneş ışınları dünyanın dış katmanına metrekareye saniyede yaklaşık 1400 J enerji olarak düşer. Bu değer güneş sabiti olarak bilinir. Atmosferden geçerek yeryüzüne metrekare başına düşen solar enerji miktarı 1000 J değerindedir. Biz de bu enerjiyi çeşitli yöntemler ile ısı ve elektrik üretiminde kullanmaktayız.

Solar enerji ile ilgili aşağıdaki videomuzu izleyebilirsiniz.

Güneş enerjisinin kullanımı termal ve elektrik enerjisi olmak üzere 2’ye ayrılır.

Solar Enerji Kullanım Alanları

Termal Enerji Olarak Kullanımı

Güneş enerjisini yıllardır ısı enerjisi olarak kullanırız. Eski zamanlarda siyah fıçıları güneş altına koyarak ısıtma sağlardık. Daha sonra ise güneş enerjisiyle su ısıtma sistemleri yaygınlaştı ve günümüzde güneş enerjisini kullandığımız en yaygın yöntem haline geldi. Özellikle akdeniz iklimine sahip bölgelerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Günümüzde yaygınlaşan bir diğer termal kullanım yöntemi; ısı enerjisinin faz değiştiren materyallerde (tuz çözeltisi,parafin,şeker çözeltisi vb.) depolanması ve bu depolanan enerjinin sıcaklık farkı kullanılarak konutları ısıtma için kullanılmasıdır. Bu sistem inşaat sektöründe yavaş yavaş yaygınlaşmaya başlıyor. Sistemin işleyişi tamamen erime ve donma prensibine dayanır. Yani bilindiği gibi katı bir madde ısı alırsa sıvı faza geçer ve bu ısıyı bünyesinde depolar. Katı hale geçerken ise bu ısıyı etrafına yayar. Çünkü termodinamiğin 1. Yasasına göre enerji asla kaybolmaz sadece form değiştirir. Termal depolama dediğimiz sistemlerin de temel mantığı budur. Bir evin duvarında sıva ile birlikte parafinin kullanıldığını varsayalım güneş enerjisinin oluşturduğu ısı enerjisiyle parafin eriyerek ısı enerjisini bünyesinde depolar. Daha sonra ise hava sıcaklığı düşünce parafin tekrar katı faza geçer bu geçiş sırasında ise çevresine yaydığı ısı enerjisiyle konutu ısıtır.

Diğer bir termal kullanım yöntemi ise solar duvarlardır. Bu sistemler de günümüzde genellikle sanayi tesislerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir binanın dış duvarına küçük bir boşluk bırakılarak çinko bazlı bir kaplama yapıldığını düşünün bu kaplamanın üzerinde ise güneş ışığını geçiren küçük delikler bulunur. Bu şekilde güneş bu kaplama temas ettiğinde dış duvar ve kaplama arasındaki hava ısınır ve bu hava konuta aktarılarak ısınma sağlanır.

Tüm bunlardan ayrı olarak güneş enerjisi gıda ve sanayi tipi sistemlerde kurutma amaçlı da kullanılır. Köylerde gıda kurutma yaygın olarak kullanılırken sanayi boya kurutma gibi bazı endüstriyel uygulamalarda solar enerji kullanılır.

Solar Enerji ile Elektrik Üretimi

Solar enerji ile elektrik üretimi 2’ye ayrılır. Bunlar;

–Dolaylı Yöntem: Güneşten ısıl yöntem ile elektrik üretilmesidir. Güneş enerjisi yoğunlaştırıcı sistemlerle odaklanarak kızgın buhar üretilip buhar türbiniyle elektrik üretilir.

–Doğrudan Yöntem: Güneş enerjisinin herhangi başka bir dönüşüm geçirmeden doğrudan elektrik ürettiği sistemlerdir.

Solar Enerjisi ile Isıl Elektrik Üretimi

Güneş enerjisinin yoğunlaştırıcı sistemlerle odaklanarak buhar üretilmesine  ve üretilen bu kızgın buhar, Rankine çevrimine benzer bir şekilde türbin-jeneratör döndürerek elektrik üretilmesine dayanan bir sistemdir. Bu aslında termik santralin çalışma prensibiyle hemen hemen aynıdır. Örneğin kömür ile çalışan bir termik santralde suyu buharlaştırmak için kömürün ısıl gücü kullanılırken güneş enerjisinin yoğunlaştırıcı sistemlerinde güneşin ısıl gücü kullanılır. Güneş ısıl güç santrallerinin en önemli 2 türü vardır. Bunlar;

Solar Enerji Heliostat Tarlalı ve Güneş Kuleli Sistem

Bu sistemlerde güneşin açısına göre hareket eden ayna sistemleri, güneş ışınını, içerisinde 290 derecede sıvı hale geçen tuz eriyiği bulunan güneş kulesi alıcısına odaklar burada bu tuz eriyiğinin sıcaklığı 560 dereceye çıkartılır ve buradan da sıcak depolama tankına gönderilir. Bu depolama tankından da istenildiği zaman sıcak tuz, buhar üretiminde kullanılıp elektrik üretimi sağlanır. Eriyik tuzlar ısı enerjisini depoladığı için geceleri de elektrik üretimi yapılabilir.

Solar Enerji Parabolik Oluklu Odaklı Kollektör Tarlalı Sistem

Bu sistemlerde parabolik olarak sac-krom malzemeden yapılma kollektörler merkez noktasından geçen ve içerisinde özel yağ karışımları bulunan boruyu ısıtır. Bununla birlikte boru içerisinde kaynama noktası suya göre düşük olan yağ kızgın duruma geçer ve bu yağ suyu buhar haline dönüştürmek için buhar jeneratörüne gönderilir. Buradan sonra da klasik buhar-türbin sistemiyle elektrik üretimi sağlanır.

Fotovoltaik (PV) Elektrik Üretimi

Fotovoltaik sistemler yapısında yarı iletken silisyum malzemeden üretilen solar hücrelerinden oluşan fotovoltaik panellerle fotonların hücreler üzerinde sebep olduğu elektron hareketliliği ile güneşten doğrudan elektrik üretir. Ancak üretilen bu elektriği evlerimizde kullanabilmek için şarj regülatörü, batarya ve inverter gibi sistem elemanlarına ihtiyaç duyulur.  Bütün bunların ayrıntıları ise Fotovoltaik  (PV) Sistem Teknolojisi  adlı yazımda ele almıştım.

Bu yazıda sizlere solar enerji ve kullanım alanlarında bahsetmeye çalıştım. Artık solar kelimesinin anlamını ve kullanım alanları hakkında bir fikre sahip olduğunuzu umuyorum.