• Sonuç bulunamadı

Türkiye’de Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Potansiyelinin Değerlendirilmesi

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Türkiye’de Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Potansiyelinin Değerlendirilmesi"

Copied!
202
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)
(2)
(3)
(4)

i

TEŞEKKÜR

Çalışmanın ilk aşamasından son aşamasına kadarki bütün süreçte yoğun iş temposuna rağmen bana vakit ayırarak yönlendiren ve destekleyen, ortaya koyduğu bilgilendirici, eğitici, yönlendirici ve yetiştirici yaklaşımıyla bu tezin oluşmasında büyük rolü ve katkısı bulunan Sayın Kubilay KAVAK’a,

Öneri ve yorumlarıyla tez sürecinde beni yönlendiren, aynı zamanda anlayışlı ve yapıcı bir yöneticilik sunan Sayın Serdinç YILMAZ’a,

Çalışmanın analiz kısmında bilgi, veri ve istatistikleri elde etmemde yardımcı olan Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu Denetim Dairesi Başkanı Sayın Yılmaz TAMER’e,

Tez sürecinde değerli bilgi ve görüşlerinden yararlandığım ve kendimi geliştirmemde katkılarını gördüğüm Bakanlık Müşaviri Sayın Vedat ŞAHİN, Planlama Uzmanları Sayın Davut YILMAZ, Sayın Asaf ERDOĞAN ve Sayın Tülay YILDIRIM’a,

Tezin formatında bana yardımcı olan Sosyal Güvenlik Uzmanı Sayın Sami GENÇ, Planlama Uzmanları Sayın Önder DEMİREZEN ve Sayın Feyza ELDENİZ’e,

Son olarak, sevgi ve desteklerini gördüğüm aileme

(5)

ii ÖZET

Planlama Uzmanlığı Tezi

TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ÜRETİM POTANSİYELİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

SEDA CEBECİ

Fosil kaynakların sınırlı rezervleri, fiyatlarındaki dalgalanmalar ve çevreye verdiği zararlar, ülkelerin birincil enerji kaynaklarına alternatifler aramasına neden olmuştur. Sınırsız ve çevreyle dost bir kaynak olan güneş enerjisi klasik enerji kaynaklarına karşı güçlü bir alternatiftir. Enerjide ithal fosil yakıtlı kaynaklara bağımlılığı yüksek olan Türkiye, güneş enerjisi potansiyelini elektrik üretimi amacıyla değerlendirmeyi planlamaktadır.

Çalışmanın temel amacı, Türkiye’de uygulanan tarife garantili fiyat (FIT) teşvik mekanizmasının güneş enerjisi yatırımları için yeterliliğini araştırmak, hem yatırımcıya hem de karar alıcılara yol göstermektir. Ayrıca güneş enerjisinden elektrik üretiminin uzun vadede fayda ve maliyetlerini değerlendirmek, bu kaynağın ülke ekonomisine azami düzeyde fayda sağlaması için önerilerde bulunmak da çalışmanın amaçları arasında yer almaktadır.

Sayılan amaçlar doğrultusunda çalışmada, dünyada güneş enerjisini teşvik politikaları ele alınmış, güneş enerjisi piyasasının gelişimiyle beraber seçilmiş ülke örneklerinde uygulanan politikalar incelenmiştir. Ardından, Türkiye’de güneş enerjisinden elektrik üretimine yönelik mevzuatın gelişimi ve güneş enerjisi sektörünün mevcut durumu ortaya konulmuştur.

Çalışmanın analiz kısmında, örnek bir güneş enerjisi santralinin finansal analizi yapılmıştır. Analiz sonunda Türkiye’de güneş enerjisi yatırımlarının kârlı ve kamunun yatırımlara uyguladığı desteğin yeterli olduğu sonucuna varılmıştır. Diğer taraftan, güneş enerjisi imalat sanayiinin gelişmesi için uygulanan desteğin yatırımcıları yerli panellere yönlendirecek ölçüde güçlü olmadığı anlaşılmıştır. Analizler yapılırken 2015-2030 yılları arasında güneş enerjisi yatırımlarının ekonomide yaratacağı fayda ve maliyetler değerlendirilmiştir. Güneş enerjisi kurulu gücünün 2030 yılında 8.500 MW ile 21.369 MW arasında değişebileceği, söz konusu yıllar arasında güneş enerjisi santrallerinin doğal gaz yakıtlı santralleri ikame edeceği varsayılarak yapılan analizde, farklı doğal gaz fiyat yaklaşımları altında doğal gaz ithalatında 5 ilâ 26,6 milyar dolar tutarında azalma olacağı tahmin edilmiştir. Güneş enerjisi santrallerinin yerli imalatı geliştirilmediği sürece söz konusu enerji kaynağının enerjide dışa bağımlılığın azaltılmasında beklenen etkiyi göstermeyeceği ortaya çıkmıştır.

(6)

iii ABSTRACT Planning Expertise Thesis

UTILIZATION OF SOLAR ELECTRICITY GENERATION POTENTIAL IN TURKEY

SEDA CEBECİ

Limited reserves of, price fluctuations in and damage to environment by fossil resources urge countries to look for alternatives to primary energy sources. As an unlimited and environment-friendly source, solar energy is a major alternative to the conventional energy sources. Highly dependent on imported fossil fuels, Turkey intends to utilize solar energy potential to generate electricity.

The basic purpose of this study is to investigate the adequacy of feed-in tariff (FIT) mechanism currently in practice in Turkey for solar energy investments, and offer some guidance both to investors and decision makers. The study also intends to assess the long-term costs and benefits of electricity generation from solar energy, and make recommendations to maximize the benefits of this source for the national economy.

To serve the aforelisted purposes, the study points to various solar energy supporting policies in the world, and exemplifies policies introduced in selected countries in conjunction with the development of solar energy market. Then a brief discussion is made of the development of legislation on electricity generation from solar energy and the current state of solar energy sector in Turkey.

The analysis part of the study engages in a financial analysis of a sample solar power plant which concludes that solar energy investments in Turkey are profitable and the government aid to investments is adequate. On the other hand, it appears that the aid provided for the development of solar energy manufacturing industry is not strong enough to direct investors to locally manufactured solar panels. Analyses also evaluate the likely benefits and costs to the economy of the solar energy investments for the period 2015 to 2030. Assuming that the installed power for solar energy will range from 8,500 MW to 21,369 MW in 2030, and the solar power plants will replace the natural gas fired power plants in the said period, it is predicted that the natural gas imports will decrease by 5 to 26.6 billion dolar under various series of natural gas prices. It is also revealed that the said energy source will not alleviate foreign-dependency in energy unless local manufacturing of solar power plants is developed.

(7)

iv İÇİNDEKİLER Sayfa No TEŞEKKÜR ... i ÖZET... ii ABSTRACT ... iii İÇİNDEKİLER ... iv TABLOLAR ... ix ŞEKİLLER ... xi KISALTMALAR ... xii GİRİŞ ... 1

1. GÜNEŞ ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ÜRETİM TEKNOLOJİLERİ... 4

1.1. Güneş Enerjisi ile İlgili Temel Bilgiler ... 4

1.2. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Teknolojileri... 5

1.2.1. Fotovoltaik teknolojisi ... 5

1.2.1.1. Kristal silikon fotovoltaik teknolojisi ... 6

1.2.1.2. İnce film fotovoltaik teknolojisi ... 8

1.2.1.3. Gelişmekte olan yeni fotovoltaik teknolojileri ... 9

1.2.1.4. Ticarileşmiş fotovoltaik sistem teknolojilerinin karşılaştırılması ... 10

1.2.1.5. Fotovoltaik sistem teknolojisinin kullanım alanları ... 12

1.2.1.6. Fotovoltaik sistem elemanlarının maliyetleri ... 13

1.2.2. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri ... 16

1.2.3. Fotovoltaik ve yoğunlaştırılmış güneş enerjisi teknolojilerinin karşılaştırılması ... 19

2. DÜNYADA GÜNEŞ ENERJİSİ PİYASASININ GELİŞİMİ, POLİTİKA ALTYAPISI, ÜLKE ÖRNEKLERİ ... 22

2.1. Güneş Enerjisi Piyasasının Gelişimi ... 22

(8)

iv İÇİNDEKİLER Sayfa No TEŞEKKÜR ... i ÖZET... ii ABSTRACT ... iii İÇİNDEKİLER ... iv TABLOLAR ... ix ŞEKİLLER ... xi KISALTMALAR ... xii GİRİŞ ... 1

1. GÜNEŞ ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ÜRETİM TEKNOLOJİLERİ... 4

1.1. Güneş Enerjisi ile İlgili Temel Bilgiler ... 4

1.2. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Teknolojileri... 5

1.2.1. Fotovoltaik teknolojisi ... 5

1.2.1.1. Kristal silikon fotovoltaik teknolojisi ... 6

1.2.1.2. İnce film fotovoltaik teknolojisi ... 8

1.2.1.3. Gelişmekte olan yeni fotovoltaik teknolojileri ... 9

1.2.1.4. Ticarileşmiş fotovoltaik sistem teknolojilerinin karşılaştırılması ... 10

1.2.1.5. Fotovoltaik sistem teknolojisinin kullanım alanları ... 12

1.2.1.6. Fotovoltaik sistem elemanlarının maliyetleri ... 13

1.2.2. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri ... 16

1.2.3. Fotovoltaik ve yoğunlaştırılmış güneş enerjisi teknolojilerinin karşılaştırılması ... 19

2. DÜNYADA GÜNEŞ ENERJİSİ PİYASASININ GELİŞİMİ, POLİTİKA ALTYAPISI, ÜLKE ÖRNEKLERİ ... 22

2.1. Güneş Enerjisi Piyasasının Gelişimi ... 22

(9)

v

2.1.2. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistem piyasasının gelişimi ... 24

2.1.3. Küresel elektrik üretiminde güneş enerjisi teknolojilerinin rolü ... 25

2.2. Teşvik Politikaları ... 26

2.2.1. Tarife garantisi ... 27

2.2.2. Prim garantisi ... 30

2.2.3. Yenilenebilir enerji kota uygulaması ve yeşil sertifika sistemi ... 31

2.2.4. Yenilenebilir enerji ihaleleri ... 33

2.2.5. Nihai tüketicilerin kendi ihtiyaçlarını karşılamaları amacıyla elektrik üretmelerini teşvik eden politikalar ... 34

2.2.5.1. Çift taraflı ölçüm sistemleri ... 35

2.2.5.2. Nihai elektrik tüketicilerin kendi ihtiyaçlarını karşılamaları amacıyla üretmelerini teşvik eden diğer politikalar ... 36

2.2.6. Diğer teşvikler ... 37

2.2.6.1. Sermaye sübvansiyonu ya da indirimi ... 37

2.2.6.2. Vergi teşvikleri ... 37 2.3. Ülke Örnekleri ... 38 2.3.1. Almanya ... 38 2.3.2. Çin ... 42 2.3.3. ABD ... 47 2.3.4. Japonya ... 51 2.3.5. İtalya ... 54 2.3.6. İspanya ... 57 2.4. Değerlendirme ... 59

3. TÜRKİYE’DE ELEKTRİK ÜRETİMİNDE GÜNEŞ ENERJİSİNE YAKLAŞIM ... 62

3.1. Türkiye Enerji Sektörünün Genel Görünümü ... 62

3.2. Türkiye’de Elektrik Sektörü ... 65

3.2.1. Türkiye’de elektrik üretiminde yenilenebilir enerji kaynak potansiyeli ... 69

vi 3.3. Enerji Arz Güvenliğinin Sağlanması ve İklim Değişikliği ile Mücadele Kapsamında Yenilenebilir Enerji Kaynaklarına Yönelik Politikalar ... 72

3.3.1. Enerji arz güvenliğinin sağlanması için geliştirilen politikalar ... 72

3.3.2. Enerji tüketiminden kaynaklı sera gazı salımının azaltılmasına yönelik politika ve tedbirler ... 73

3.4. Türkiye’de Güneş Enerjisinden Elektrik Üretimini Artırmanın Gerekliliği ve Bu Çerçevede Oluşturulan Politikalar ... 75

3.4.1. Enerji arz güvenliğinin sağlanması ve fosil kaynaklı yakıt tüketiminin ülke ekonomisi üzerindeki olumsuz etkisinin azaltılması ... 75

3.4.2. Türkiye’de enerji sektörünün yarattığı sera gazı salımları ... 76

3.4.3. Türkiye’de elektrik sektöründe kayıp-kaçak oranlarının azaltılması . 77 3.4.4. Güneş enerjisinin ülke ekonomisine sağlayacağı diğer faydalar ... 79

4. TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİ İLE İLGİLİ MEVZUAT VE PİYASASININ MEVCUT DURUMU ... 81

4.1. Türkiye’de Güneş Enerjisi İle İlgili Mevzuat ... 81

4.1.1. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun ... 81

4.1.2. Elektrik Piyasası Lisans Yönetmeliği ve diğer yasal düzenlemeler doğrultusunda güneşten lisanslı elektrik üretim süreci ... 84

4.1.3. Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmelik ve diğer mevzuat düzenlemeleri çerçevesinde güneşten lisanssız elektrik üretimi süreci ... 85

4.2. Türkiye'de Güneş Enerjisi Piyasasındaki Gelişmeler ... 87

4.2.1. Türkiye'de lisanslı güneş enerjisi piyasasındaki gelişmeler ... 87

4.2.2. Türkiye'de lisanssız güneş enerjisi piyasasındaki gelişmeler ... 88

4.2.3. Türkiye fotovoltaik ve yoğunlaştırılmış güneş enerjisi endüstrisindeki gelişmeler ... 89

5. TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİNE GEÇİŞ EKONOMİSİ VE YANSIMALARI ... 93

5.1. Türkiye’nin Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Potansiyeli... 93

5.2. Türkiye’de Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Yatırımlarının Finansal Değerlendirmesi ... 96

(10)

v

2.1.2. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistem piyasasının gelişimi ... 24

2.1.3. Küresel elektrik üretiminde güneş enerjisi teknolojilerinin rolü ... 25

2.2. Teşvik Politikaları ... 26

2.2.1. Tarife garantisi ... 27

2.2.2. Prim garantisi ... 30

2.2.3. Yenilenebilir enerji kota uygulaması ve yeşil sertifika sistemi ... 31

2.2.4. Yenilenebilir enerji ihaleleri ... 33

2.2.5. Nihai tüketicilerin kendi ihtiyaçlarını karşılamaları amacıyla elektrik üretmelerini teşvik eden politikalar ... 34

2.2.5.1. Çift taraflı ölçüm sistemleri ... 35

2.2.5.2. Nihai elektrik tüketicilerin kendi ihtiyaçlarını karşılamaları amacıyla üretmelerini teşvik eden diğer politikalar ... 36

2.2.6. Diğer teşvikler ... 37

2.2.6.1. Sermaye sübvansiyonu ya da indirimi ... 37

2.2.6.2. Vergi teşvikleri ... 37 2.3. Ülke Örnekleri ... 38 2.3.1. Almanya ... 38 2.3.2. Çin ... 42 2.3.3. ABD ... 47 2.3.4. Japonya ... 51 2.3.5. İtalya ... 54 2.3.6. İspanya ... 57 2.4. Değerlendirme ... 59

3. TÜRKİYE’DE ELEKTRİK ÜRETİMİNDE GÜNEŞ ENERJİSİNE YAKLAŞIM ... 62

3.1. Türkiye Enerji Sektörünün Genel Görünümü ... 62

3.2. Türkiye’de Elektrik Sektörü ... 65

3.2.1. Türkiye’de elektrik üretiminde yenilenebilir enerji kaynak potansiyeli ... 69

vi 3.3. Enerji Arz Güvenliğinin Sağlanması ve İklim Değişikliği ile Mücadele Kapsamında Yenilenebilir Enerji Kaynaklarına Yönelik Politikalar ... 72

3.3.1. Enerji arz güvenliğinin sağlanması için geliştirilen politikalar ... 72

3.3.2. Enerji tüketiminden kaynaklı sera gazı salımının azaltılmasına yönelik politika ve tedbirler ... 73

3.4. Türkiye’de Güneş Enerjisinden Elektrik Üretimini Artırmanın Gerekliliği ve Bu Çerçevede Oluşturulan Politikalar ... 75

3.4.1. Enerji arz güvenliğinin sağlanması ve fosil kaynaklı yakıt tüketiminin ülke ekonomisi üzerindeki olumsuz etkisinin azaltılması ... 75

3.4.2. Türkiye’de enerji sektörünün yarattığı sera gazı salımları ... 76

3.4.3. Türkiye’de elektrik sektöründe kayıp-kaçak oranlarının azaltılması . 77 3.4.4. Güneş enerjisinin ülke ekonomisine sağlayacağı diğer faydalar ... 79

4. TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİ İLE İLGİLİ MEVZUAT VE PİYASASININ MEVCUT DURUMU ... 81

4.1. Türkiye’de Güneş Enerjisi İle İlgili Mevzuat ... 81

4.1.1. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun ... 81

4.1.2. Elektrik Piyasası Lisans Yönetmeliği ve diğer yasal düzenlemeler doğrultusunda güneşten lisanslı elektrik üretim süreci ... 84

4.1.3. Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmelik ve diğer mevzuat düzenlemeleri çerçevesinde güneşten lisanssız elektrik üretimi süreci ... 85

4.2. Türkiye'de Güneş Enerjisi Piyasasındaki Gelişmeler ... 87

4.2.1. Türkiye'de lisanslı güneş enerjisi piyasasındaki gelişmeler ... 87

4.2.2. Türkiye'de lisanssız güneş enerjisi piyasasındaki gelişmeler ... 88

4.2.3. Türkiye fotovoltaik ve yoğunlaştırılmış güneş enerjisi endüstrisindeki gelişmeler ... 89

5. TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİNE GEÇİŞ EKONOMİSİ VE YANSIMALARI ... 93

5.1. Türkiye’nin Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Potansiyeli... 93

5.2. Türkiye’de Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Yatırımlarının Finansal Değerlendirmesi ... 96

(11)

vii

5.2.1. Fotovoltaik santral yatırımlarının değerlendirilmesinde kullanılan

yöntemler ... 97

5.2.1.1. Net bugünkü değer ... 100

5.2.1.2. Kârlılık endeksi ve fayda maliyet oranı ... 101

5.2.1.3. İç kârlılık oranı ... 102

5.2.1.4. Yatırımın geri ödeme süresi ... 102

5.2.1.5. İndirgenmiş enerji maliyeti ... 103

5.2.2. Fotovoltaik sistem maliyetleri... 104

5.2.2.1. Fotovoltaik santral ilk yatırım maliyeti ... 104

5.2.2.2. Fotovoltaik santral işletme ve bakım maliyetleri ... 107

5.2.2.3. Sistem kullanım bedeli ödemeleri ... 111

5.2.2.4. Finansman maliyetleri ... 111

5.2.2.5. Vergi ödemeleri ... 112

5.2.3. Fotovoltaik sistem kurulu güç yıllık üretim miktarı ve işletme gelirlerinin belirlenmesinde kullanılan varsayımlar ... 113

5.2.4. Fotovoltaik sistem yıllık karbon gelirlerinin belirlenmesinde kullanılan varsayımlar ... 117

5.2.5. Finansal analiz çalışmasının sonuçları ... 118

5.3. Türkiye Fotovoltaik Santrallerine İlişkin Gelecek Projeksiyonları ... 126

5.3.1. Resmi hedef senaryosu ... 128

5.3.2. Muhtemel senaryo ... 128

5.3.3. İyimser senaryo ... 129

5.4. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretmenin Ülkeye Fayda ve Maliyetleri ... 129

5.4.1. Türkiye’de güneş enerjisinden elektrik üretmenin faydaları ... 130

5.4.1.1. Doğal gaz üzerinden yakıt tasarruf miktarı ve değeri ... 130

5.4.1.2. Enerji kaynaklı CO2 emisyonu azaltım miktarı ... 132

5.4.2. Türkiye’de güneş enerjisinden elektrik üretmenin maliyetleri ... 132

viii 5.4.2.1. Fotovoltaik sistem makine ve ekipmanlarının ithalat giderleri ... 132

5.4.2.2. Fotovoltaik teknolojisine uygulanan alım garantili fiyatların tüketici üzerinde yaratacağı yük ... 134

5.4.2.3. Diğer öngörülemeyen maliyetler ... 136

5.5. Değerlendirme ... 136

6. POLİTİKA ÖNERİLERİ VE ALTERNATİF YAKLAŞIMLAR ... 139

SONUÇ ... 147

EKLER ... 150

KAYNAKÇA ... 172

(12)

vii

5.2.1. Fotovoltaik santral yatırımlarının değerlendirilmesinde kullanılan

yöntemler ... 97

5.2.1.1. Net bugünkü değer ... 100

5.2.1.2. Kârlılık endeksi ve fayda maliyet oranı ... 101

5.2.1.3. İç kârlılık oranı ... 102

5.2.1.4. Yatırımın geri ödeme süresi ... 102

5.2.1.5. İndirgenmiş enerji maliyeti ... 103

5.2.2. Fotovoltaik sistem maliyetleri... 104

5.2.2.1. Fotovoltaik santral ilk yatırım maliyeti ... 104

5.2.2.2. Fotovoltaik santral işletme ve bakım maliyetleri ... 107

5.2.2.3. Sistem kullanım bedeli ödemeleri ... 111

5.2.2.4. Finansman maliyetleri ... 111

5.2.2.5. Vergi ödemeleri ... 112

5.2.3. Fotovoltaik sistem kurulu güç yıllık üretim miktarı ve işletme gelirlerinin belirlenmesinde kullanılan varsayımlar ... 113

5.2.4. Fotovoltaik sistem yıllık karbon gelirlerinin belirlenmesinde kullanılan varsayımlar ... 117

5.2.5. Finansal analiz çalışmasının sonuçları ... 118

5.3. Türkiye Fotovoltaik Santrallerine İlişkin Gelecek Projeksiyonları ... 126

5.3.1. Resmi hedef senaryosu ... 128

5.3.2. Muhtemel senaryo ... 128

5.3.3. İyimser senaryo ... 129

5.4. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretmenin Ülkeye Fayda ve Maliyetleri ... 129

5.4.1. Türkiye’de güneş enerjisinden elektrik üretmenin faydaları ... 130

5.4.1.1. Doğal gaz üzerinden yakıt tasarruf miktarı ve değeri ... 130

5.4.1.2. Enerji kaynaklı CO2 emisyonu azaltım miktarı ... 132

5.4.2. Türkiye’de güneş enerjisinden elektrik üretmenin maliyetleri ... 132

viii 5.4.2.1. Fotovoltaik sistem makine ve ekipmanlarının ithalat giderleri ... 132

5.4.2.2. Fotovoltaik teknolojisine uygulanan alım garantili fiyatların tüketici üzerinde yaratacağı yük ... 134

5.4.2.3. Diğer öngörülemeyen maliyetler ... 136

5.5. Değerlendirme ... 136

6. POLİTİKA ÖNERİLERİ VE ALTERNATİF YAKLAŞIMLAR ... 139

SONUÇ ... 147

EKLER ... 150

KAYNAKÇA ... 172

(13)

ix

TABLOLAR

Sayfa No Tablo 1.1. Ticarileşmiş Fotovoltaik Teknolojilerine İlişkin Temel Veriler ... 7 Tablo 1.2. Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Teknolojilerinin Özellikleri ... 17 Tablo 1.3. Güneş Enerjisi Teknoloji Türüne Göre Işınım Değerlerinin

Uygunluk Derecesi ... 20 Tablo 1.4. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Sistemlerinin Karşılaştırılması ... 21 Tablo 2.1. 2014 Yılı Dünya Fotovoltaik Kurulu Güç Ülke Sıralaması ... 24 Tablo 2.2. Senaryolara Göre Güneş Enerjisinden Elektrik Üretiminde 2020 ve

2040 Yılları Tahminleri ... 26 Tablo 2.3. 2014 Yılı Almanya Elektrik Tüketimi, Nüfus ve Fotovoltaik Kapasite

Verileri ... 39 Tablo 2.4. 2014 Yılı İtalya Elektrik Tüketimi, Nüfus ve Fotovoltaik Kapasite

Verileri ... 57 Tablo 2.5. 2014 Yılı İspanya Elektrik Tüketimi, Nüfus ve Fotovoltaik ve

Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Sistemleri Kapasite Verileri ... 59 Tablo 3.1. 1990-2013 Yılları Birincil Enerji Arzının Kaynaklar İtibarıyla Dağılımı 63 Tablo 3.2. 1990-2013 Yılları Arasında Türkiye’nin Enerji Talep-Üretim-İthalat ve

İhracatının Gelişimi... 65 Tablo 3.3. Elektrik Enerjisi Kurulu Gücünün Kaynaklara Göre Dağılımı ve

Kapasite Gelişimi ... 67 Tablo 3.4. Elektrik Enerjisi Üretiminin Kaynaklara Göre Dağılımı ... 68 Tablo 3.5. Elektrik Sektöründe Yenilenebilir Enerji Kaynakları Potansiyeli,

Mevcut Durumu, 2023 Yılı Hedefleri ... 70 Tablo 4.3. Yenilenebilir Enerji Kaynağı Çeşidine Göre Lisanssız Elektrik Üretimi

Başvuruları ... 88 Tablo 5.1. Türkiye'nin Yıllık Toplam Güneş Enerjisi Potansiyelinin Bölgelere Göre

Dağılımı ... 95 Tablo 5.2. Fotovoltaik Santral Ekonomik Performansının Belirlenmesinde

Kullanılan Ölçütler, Formülleri, Birimleri ve Kullanıcı Türü ... 99 Tablo 5.3. 1 MW Kurulu Güçteki Fotovoltaik Santralın İlk Yatırım Maliyeti Alt

Kalemleri ve Toplamı ... 107 Tablo 5.4. 1 MW Kurulu Güçteki Fotovoltaik Tesisin Yıllık İşletme ve Bakım

Giderleri ... 110 Tablo 5.5. Fotovoltaik Yatırımının Finansal Analizinde Kullanılan İndirgeme

Oranının Sermaye Maliyetlerinin Ağırlıklı Ortalaması Yöntemiyle

Hesaplanması ... 112

x

Tablo 5.6. Kurumlar Vergisi Matrahının Hesaplanması ... 112 Tablo 5.7. Konya’nın Karapınar İlçesinde Kurulacak 1 MW Kapasiteli Güneşi

Takip Etmeyen Fotovoltaik Sistemin Yıllık Elektrik Üretim Miktarı Tahmini ... 115 Tablo 5.8. Baz Senaryoda 1 MW Kapasiteli Fotovoltaik Santral Yatırımının Nakit

Akış Tablosu ... 119 Tablo 5.9. Baz Senaryodan Elde Edilen Ekonomik Performans Ölçütleri ve

Bunların Değerlendirilmesi ... 121 Tablo 5.10. 1 MW Kurulu Güçteki Fotovoltaik Sistemin Farklı Senaryolarda

Ekonomik Performans Ölçütleri ... 126 Tablo 5.11. 2003-2013 Yılları Arasında 1 MWh Elektrik Üretimi İçin Kullanılan

Doğal Gaz Miktarı ... 131 Tablo 5.12. 2015-2030 Yılları Arasında Senaryolara Göre Doğal Gaz Yakıt

Tasarrufunun Toplam Net Bugünkü Değerlerinin Özet Tablosu ... 132 Tablo 5.13. 2014-2030 Yılları Arasında Fotovoltaik Sistem Üretiminin Toplam

CO2 Emisyonunu Azaltım Miktarı ... 132

Tablo 5.14. 2015-2030 Yılları Arasında Senaryolara göre Fotovoltaik Sistem Makine ve Ekipmanların İthalatının Toplam Net Bugünkü Değerlerinin Özet Tablosu ... 134 Tablo 5.15. 2015-2030 Yılları Arasında Senaryolara Göre Alım Garantili

Fiyatların Tüketici Üzerinde Yaratacağı Toplam Mali Yükün Net Bugünkü Değeri ... 135

(14)

ix

TABLOLAR

Sayfa No Tablo 1.1. Ticarileşmiş Fotovoltaik Teknolojilerine İlişkin Temel Veriler ... 7 Tablo 1.2. Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Teknolojilerinin Özellikleri ... 17 Tablo 1.3. Güneş Enerjisi Teknoloji Türüne Göre Işınım Değerlerinin

Uygunluk Derecesi ... 20 Tablo 1.4. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Sistemlerinin Karşılaştırılması ... 21 Tablo 2.1. 2014 Yılı Dünya Fotovoltaik Kurulu Güç Ülke Sıralaması ... 24 Tablo 2.2. Senaryolara Göre Güneş Enerjisinden Elektrik Üretiminde 2020 ve

2040 Yılları Tahminleri ... 26 Tablo 2.3. 2014 Yılı Almanya Elektrik Tüketimi, Nüfus ve Fotovoltaik Kapasite

Verileri ... 39 Tablo 2.4. 2014 Yılı İtalya Elektrik Tüketimi, Nüfus ve Fotovoltaik Kapasite

Verileri ... 57 Tablo 2.5. 2014 Yılı İspanya Elektrik Tüketimi, Nüfus ve Fotovoltaik ve

Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Sistemleri Kapasite Verileri ... 59 Tablo 3.1. 1990-2013 Yılları Birincil Enerji Arzının Kaynaklar İtibarıyla Dağılımı 63 Tablo 3.2. 1990-2013 Yılları Arasında Türkiye’nin Enerji Talep-Üretim-İthalat ve

İhracatının Gelişimi... 65 Tablo 3.3. Elektrik Enerjisi Kurulu Gücünün Kaynaklara Göre Dağılımı ve

Kapasite Gelişimi ... 67 Tablo 3.4. Elektrik Enerjisi Üretiminin Kaynaklara Göre Dağılımı ... 68 Tablo 3.5. Elektrik Sektöründe Yenilenebilir Enerji Kaynakları Potansiyeli,

Mevcut Durumu, 2023 Yılı Hedefleri ... 70 Tablo 4.3. Yenilenebilir Enerji Kaynağı Çeşidine Göre Lisanssız Elektrik Üretimi

Başvuruları ... 88 Tablo 5.1. Türkiye'nin Yıllık Toplam Güneş Enerjisi Potansiyelinin Bölgelere Göre

Dağılımı ... 95 Tablo 5.2. Fotovoltaik Santral Ekonomik Performansının Belirlenmesinde

Kullanılan Ölçütler, Formülleri, Birimleri ve Kullanıcı Türü ... 99 Tablo 5.3. 1 MW Kurulu Güçteki Fotovoltaik Santralın İlk Yatırım Maliyeti Alt

Kalemleri ve Toplamı ... 107 Tablo 5.4. 1 MW Kurulu Güçteki Fotovoltaik Tesisin Yıllık İşletme ve Bakım

Giderleri ... 110 Tablo 5.5. Fotovoltaik Yatırımının Finansal Analizinde Kullanılan İndirgeme

Oranının Sermaye Maliyetlerinin Ağırlıklı Ortalaması Yöntemiyle

Hesaplanması ... 112

x

Tablo 5.6. Kurumlar Vergisi Matrahının Hesaplanması ... 112 Tablo 5.7. Konya’nın Karapınar İlçesinde Kurulacak 1 MW Kapasiteli Güneşi

Takip Etmeyen Fotovoltaik Sistemin Yıllık Elektrik Üretim Miktarı Tahmini ... 115 Tablo 5.8. Baz Senaryoda 1 MW Kapasiteli Fotovoltaik Santral Yatırımının Nakit

Akış Tablosu ... 119 Tablo 5.9. Baz Senaryodan Elde Edilen Ekonomik Performans Ölçütleri ve

Bunların Değerlendirilmesi ... 121 Tablo 5.10. 1 MW Kurulu Güçteki Fotovoltaik Sistemin Farklı Senaryolarda

Ekonomik Performans Ölçütleri ... 126 Tablo 5.11. 2003-2013 Yılları Arasında 1 MWh Elektrik Üretimi İçin Kullanılan

Doğal Gaz Miktarı ... 131 Tablo 5.12. 2015-2030 Yılları Arasında Senaryolara Göre Doğal Gaz Yakıt

Tasarrufunun Toplam Net Bugünkü Değerlerinin Özet Tablosu ... 132 Tablo 5.13. 2014-2030 Yılları Arasında Fotovoltaik Sistem Üretiminin Toplam

CO2 Emisyonunu Azaltım Miktarı ... 132

Tablo 5.14. 2015-2030 Yılları Arasında Senaryolara göre Fotovoltaik Sistem Makine ve Ekipmanların İthalatının Toplam Net Bugünkü Değerlerinin Özet Tablosu ... 134 Tablo 5.15. 2015-2030 Yılları Arasında Senaryolara Göre Alım Garantili

Fiyatların Tüketici Üzerinde Yaratacağı Toplam Mali Yükün Net Bugünkü Değeri ... 135

(15)

xi ŞEKİLLER

Sayfa No Şekil 1.1. Fotovoltaik Sistem Elemanlarının Toplam Maliyetteki Payının Değişimi 15 Şekil 1.2. Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Sisteminin Bölümleri ... 16 Şekil 1.3.Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Teknoloji Çeşitleri ... 17 Şekil 3.1. Türkiye’de 1984-2013 Yılları Arasında Elektrik Sistemi Kayıp-Kaçak

Oranlarının Değişimi... 78 Şekil 4.1. Güneş Enerjisi Santrali Lisanslandırma Süreci... 85 Şekil 5.1. Türkiye’de Aylar İçerisindeki Bir Günlük Toplam Güneş Radyasyonu ve

(16)

xi ŞEKİLLER

Sayfa No Şekil 1.1. Fotovoltaik Sistem Elemanlarının Toplam Maliyetteki Payının Değişimi 15 Şekil 1.2. Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Sisteminin Bölümleri ... 16 Şekil 1.3.Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Teknoloji Çeşitleri ... 17 Şekil 3.1. Türkiye’de 1984-2013 Yılları Arasında Elektrik Sistemi Kayıp-Kaçak

Oranlarının Değişimi... 78 Şekil 4.1. Güneş Enerjisi Santrali Lisanslandırma Süreci... 85 Şekil 5.1. Türkiye’de Aylar İçerisindeki Bir Günlük Toplam Güneş Radyasyonu ve

Toplam Güneşlenme Süresi ... 95

xii

KISALTMALAR

AB : Avrupa Birliği

ABD : Amerika Birleşik Devletleri

AC : Alternatif Akım (Alternative Current)

Ar-Ge : Araştırma ve Geliştirme

A-si : Amorf Silisyum

BGÖS : Basit Geri Ödeme Süresi

BMİDÇS : Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi

BOTAŞ : Boru Hatları İle Petrol Taşıma A.Ş.

CdS : Kadmiyum Sülfür (Cadmium Sulfide)

Cd-Te : Kadmiyum Tellürid (Cadmium Telluride)

CI(G)S : Bakır İndiyum Galyum Sülfür (Copper Indium Gallium

Selenide)

CO2 : Karbondioksit

CPV : Yoğunlaştırılmış PV (Concentrated Photovoltaic)

CSP : Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Sistemleri (Concentrated Solar Power)

DC : Doğru Akım (Direct Current)

DNI : Direkt Güneş Işınım Değeri (Direct Normal Irradiance)

DPT : Devlet Planlama Teşkilatı

EDAŞ : Elektrik Dağıtım Şirketi

EİE : Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü

EPC : Mühendislik, Tedarik ve Kurulum (Engineering, Procurement

and Construction Management)

EPDK : Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu

EPK : Elektrik Piyasası Kanunu

ETKB : Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı

FIP : Prim Garantisi (Feed in Premium)

FIT : Tarife Garantisi (Feed in Tariff)

F/M : Fayda Maliyet

GEPA : Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası

GES : Güneş Enerjisi Santrali

GNI : Toplam Güneş Işınım Değeri (Global Normal Irradiance)

GÖS : Geri Ödeme Süresi

GWh : Giga Watt-Saat

(17)

xiii

IEA : Uluslararası Enerji Ajansı (International Energy Agency) IPCC : Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (Intergovernmental

Panel on Climate Change)

İGÖS : İndirgenmiş Geri Ödeme Süresi

İKO : İç Kârlılık Oranı

KDV : Katma Değer Vergisi

KE : Kârlılık Endeksi

KP : Kyoto Protokolü

KWh : Kilo Watt-Saat

LCOE : İndirgenmiş Enerji Maliyeti (Levelised Cost of Capital) LNG : Sıvılaştırılmış Doğal Gaz (Liquefied Natural Gas)

LÜY : Lisanssız Elektrik Üretimi Yönetmeliği

LY : Elektrik Piyasası Lisans Yönetmeliği

MTEP : Milyon Ton Eşdeğer Petrol

MW : Mega Watt

MWh : Mega Watt-Saat

NBD : Net Bugünkü Değer

PV : Fotovoltaik (Photovoltaics)

PVGIS : Avrupa Komisyonu Ortak Araştırma Merkezi

RES : Rüzgâr Enerjisi Santrali

TCMB : Türkiye Cumhuriyeti Merkez Bankası

TEDAŞ : Türkiye Elektrik Dağıtım A.Ş.

TEİAŞ : Türkiye Elektrik İletim A.Ş.

TEP : Ton Eşdeğer Petrol

TORETOSAF : Türkiye Ortalama Elektrik Toptan Satış Fiyatı

TSE : Türk Standartları Enstitüsü

TÜBİTAK : Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu

TÜİK : Türkiye İstatistik Kurumu

W : Watt

WACC : Sermaye Maliyetlerinin Ağırlıklı Ortalaması (Weighted Average Cost of Capital)

Wp : Watt-Pik

YEGM : Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü

YEKDEM : Yenilenebilir Enerji Kaynakları Destekleme Mekanizması YEK Kanunu : Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi

(18)

1 GİRİŞ

Dünyada enerjiye olan talep giderek artmaktadır. 1990-2012 yılları arasında dünya birincil enerji talebi yaklaşık yüzde 53 oranında artarak 13.361 milyon ton petrol eşdeğerine (MTEP) ulaşmıştır. 2012 yılında birincil enerji talebinin yaklaşık yüzde 82’si fosil kaynaklı yakıtlar ile karşılanmıştır.1 Dünyada enerji ihtiyacının her

geçen gün artış göstermesi, yeryüzünde sınırlı miktarda bulunan fosil yakıtlı kaynak rezervlerinin yavaş yavaş tükenmesine neden olmaktadır. Ayrıca, sanayi devrimi sonrasında fosil yakıtların kullanımının artması ile başta karbondioksit (CO2) olmak

üzere sera etkisi yaratan gazların (sera gazlarının) atmosferdeki yoğunluğu önemli ölçüde yükselmiş ve küresel ölçekte bir ısınma yaşanmaya başlamıştır.

Son dönemlerde yaşanan enerji krizleri ve küresel ısınma gerçeği, ülkeleri kullanımı alışılagelmiş, tükenme riski taşıyan, sera gazı salımında payı bulunan ve geleneksel enerji kaynakları olan fosil yakıtlar yerine sürekli yenilenen ve çevre dostu enerji kaynakları arayışına yöneltmiştir. Yenilenebilir enerji kaynakları olarak tabir edilen bu kaynaklar, günümüzde yoğun ilgi görmektedir.

Yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneş enerjisi, hem CO2 salımı

olmadığı için çevre dostu hem de potansiyel olarak tüm dünyanın enerji talebini karşılayacak kadar büyük bir enerji kaynağıdır. Geleneksel enerji kaynaklarına göre birden fazla avantajlı yönü olan güneş enerjisinin sıcak su temininden elektrik enerjisi üretimine kadar birçok kullanım alanı bulunmaktadır.

Son dönemde enerji arz güvenliği ve küresel ısınmayla mücadele kapsamında yürütülen Ar-Ge faaliyetleri ve uygulanan teşvik mekanizmaları sonucunda, güneş enerjisi üretim teknolojilerinin; maliyetleri hızla azalmış, verimlilikleri yükselmiş, birçok ülkede kullanımı yaygınlaşmıştır. Eskiden belirli niş pazarlarda uygulanan güneş enerjisinden elektrik üretim sistemleri, 2014 yılında dünya elektrik talebinin yüzde 1’ini karşılayabilecek kapasiteye ulaşmıştır. Böylece güneş enerjisi, hidrolik ve rüzgârdan sonra dünyanın en büyük üçüncü yenilenebilir enerji kaynağı olmuştur. Türkiye’nin ekonomik büyümesine, artan nüfusuna, sanayileşmesine ve yaşam koşullarının iyileşmesine paralel olarak enerji ihtiyacı hızla artmaktadır. Fosil

(19)

2

yakıtlar açısından fakir sayılan ülkemizin enerji talebini yerli üretimle karşılama oranı 1990-2013 yılları arasında yaklaşık yüzde 22 oranında azalırken, dışa bağımlılığı aynı oranda yükselmiştir. Türkiye’de son on yılda doğal gazın elektrik üretimindeki payının yüzde 43-50 aralığında seyretmesi ithal doğal gaz kaynaklarına bağımlılığının ne kadar yüksek olduğunun açık bir kanıtıdır. Ülkemizin elektrik üretiminde kaynak çeşitliliğinin sağlanması, fosil yakıtlarda dışa bağımlılığının azaltılması ve küresel ısınmayla mücadele açısından yüksek güneş enerjisi potansiyelinin elektrik üretmek amacıyla değerlendirilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çerçevede, 5346 sayılı Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanunun (YEK Kanunu) sunduğu teşvikler ile güneş enerjisi yatırımları desteklenmeye başlanmıştır.

Çalışmanın amacı, uzun vadede Türkiye güneş enerjisi potansiyelinden üretilecek elektriğin faydalarını ve maliyetlerini değerlendirmek, güneş enerjisinin milli ekonomiye azami düzeyde katkı sağlayabilmesi için alınması gereken önlemleri ortaya koymaktır. Ayrıca, teşvik mekanizmasının güneş enerjisi piyasasının gelişimi açısından yeterli olup olmadığına ilişkin değerlendirmeler yapmak ve YEK Kanununda 2011 yılında yapılan değişiklik ile harekete geçen piyasanın sağlıklı bir şekilde işlemesine yönelik öneriler getirmektir.

Güneş enerjisinden elektrik üretim faaliyetine yönelik yapılan diğer çalışmalardan farklı olarak bu çalışmada, güneş enerjisi yatırımlarının uzun vadeli bakış açısıyla hem özel sektör hem de kamu açısından değerlendirilmesi mümkün olmuştur. Çalışmada, güneş enerjisinden elektrik üretiminde önde gelen ülkelerin yaşadıkları tecrübeler incelendikten sonra Türkiye’deki mevcut durum ele alınmıştır. Ayrıca, güneş enerjisi santral yatırımlarının özel sektör açısından yapılabilirliği araştırılmış, uygulanan teşvik politikalarının yeterliliği sorgulanmış ve son olarak güneş enerjisi politikalarının belirlenmesinde dikkat edilmesi gereken hususlar ortaya konmuştur. Literatür taraması ve piyasa araştırması sonucunda elde edilen bulgular doğrultusunda örnek bir projenin finansal analizi yapılmıştır. Söz konusu analizde santralin yapımı aşamasında ve işletmesinde ortaya çıkabilecek bütün gelir ve giderler hesaplamalara dahil edilmiştir. Sonrasında farklı senaryolarda 2030 yılında güneş enerjisinden elektrik üretim miktarının ve kapasitesinin ulaşabileceği seviye

(20)

3

tahmin edilmiş, üretimin ülke ekonomisinde yaratacağı fayda ve maliyetler genel hatlarıyla ortaya konulmuştur.

Çalışmanın ilk bölümünde güneş enerjisi ile ilgili temel bilgilere yer verildikten sonra bu enerji türünün kullanım alanlarına değinilmiştir. Ardından, güneş enerjisinden elektrik üretim teknolojileri; fotovoltaik (photovoltaic-PV) ve yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri (concentrated solar power-CSP) anlatılmıştır.

İkinci bölümde, dünyada güneş enerjisi piyasasının gelişimi ele alınmıştır. Türkiye’de uygulanan güneş enerjisi teşvik politikalarına yol göstermesi amacıyla yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik üretimini desteklemeye yönelik politika uygulamaları ve araçları anlatılmış, dünya güneş enerjisi piyasasının gelişimi değerlendirilmiş, seçilmiş ülkelerin politika uygulamaları incelenmiştir.

Üçüncü bölümde, öncelikle Türkiye’nin güneş enerjisinden elektrik üretiminin neden önem taşıdığını doğru bir şekilde ortaya koyabilmek için ülkemizin enerji ve elektrik sektörü genel bir değerlendirmeye tabi tutulmuştur. Ardından, Türkiye’nin enerji arz güvenliği ve ilkim değişikliği ile mücadele kapsamında yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik uyguladığı politikalar özetlenmiştir.

Dördüncü bölümde, güneş enerjisinden elektrik üretimine ilişkin mevcut politikalara ve mevzuat düzenlemelerine yer verilmiş ardından güneş enerjisi piyasasındaki güncel gelişmeler anlatılmıştır.

Çalışmanın beşinci bölümünde öncelikle Türkiye’nin sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli değerlendirildikten sonra güneş enerjisi yatırımcılarına yol göstermek, PV sistem yatırımcılarına ve endüstrisine uygulanan teşvik mekanizmasının yeterliliğini değerlendirmek amacıyla Türkiye’de lisanssız üretim kapsamındaki 1 MW kapasiteli örnek bir PV santral projesinin finansal analizi yapılmıştır. Ayrıca, farklı senaryolarda güneş enerjisinden elektrik üretiminin ülke ekonomisinde yaratabileceği olası fayda ve maliyetler hesaplanmıştır.

Çalışmanın sonunda Türkiye’de güneş enerjisinden elektrik üretim piyasasının gelişimine ve sürekliliğine katkı sağlayacak görüş ve önerilere yer verilmiştir.

(21)

4

1. GÜNEŞ ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ÜRETİM TEKNOLOJİLERİ 1.1. Güneş Enerjisi ile İlgili Temel Bilgiler

Güneş çekirdeğinde, yüksek sıcaklık ve basınç altında meydana gelen füzyon reaksiyonlar ile hidrojen elementi helyum elementine dönüştürülmekte, bu tepkimeler sonucunda güneş büyük miktarda enerji üretmektedir. Güneş enerjisi genel olarak birim m2 alan başına düşen Watt (W)2 cinsinden enerji olarak

gösterilmektedir. Dünya atmosferinin dışına yaklaşık olarak yılda 1.370 W/m² değerinde güneş enerjisi ulaşmakta, ancak yeryüzüne ulaşan miktarı 0-1.100 W/m2

değerleri arasında değişim göstermektedir.3

Son yıllarda fosil kaynakların tükenme eğilimine girmesi, hem üretimleri hem de tüketimleri sırasında neden oldukları çevre kirliliği, sınırsız veçevreyle uyumlu bir enerji kaynağı olan güneş enerjisini artan önemle gündeme getirmiştir. Güneş enerjisinden temel olarak ısı ve elektrik enerjisi elde etmek mümkündür. Güneş ışınlarının odaklanarak yoğunlaştırılmasına dayanan ısıl güneş teknolojileriyle; binalarda, seralarda, endüstriyel işletmelerde ısıtma ve havalandırma uygulamaları gerçekleştirilmektedir. Diğer taraftan güneş enerjisinden elektrik üretim tesisleri, “Watt mertebesinden (küçük haberleşme sistemleri veya diğer sistemler) kW mertebesine (kırsal bölgelerde katodik koruma, sinyalizasyon, haberleşme sistemleri, pompalama ve sulama tesisleri, evler, çiftlikler gibi şebekeden bağımsız tüketiciler ile şebekeye bağlı evler, tesisler) ve MW mertebesine kadar uzanan üretim seviyesi ile birden fazla kesimin elektrik ihtiyacının karşılanmasına yardımcı olmaktadır.”4

Tezin ana konusu güneş enerjisinden elektrik üretim faaliyeti olduğundan bölümün devamında, güneş enerjisinden elektrik üretim teknolojileri üzerinde durulmaktadır.

2 Elektrik gücünün standart metrik ölçüm birimidir.

3 YEGM (Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü), 17.03.2015.

<http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/g_enj_tekno.aspx>.

4 DPT, 2001: 4-31, 4-32.

5

1.2. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Teknolojileri

Güneş enerjisinden elektrik üretiminde kullanılan teknolojiler; fotovoltaik (photovoltaic-PV) ve yoğunlaştırılmış güç sistemleri (concentrated solar power-CSP) olmak üzere iki ana gruba ayrılmaktadır.5 Söz konusu teknolojilere ilişkin ayrıntılı

bilgiler aşağıda yer almaktadır. 1.2.1. Fotovoltaik teknolojisi

PV sistemler, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklerdir. Sistemin temel yapı bloğu PV hücrelerdir. PV hücreleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Birden fazla sayıdaki güneş hücresinin birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilmesiyle gerilimi ve dolayısıyla güç çıkışını artırmak mümkündür. Bu yapıya PV modül adı verilmektedir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak birkaç W’tan MW’lara kadar büyüklükte üretim sistemleri kurulabilir.6 Çeşitli PV modüllerinin, sırasıyla,

gerilimi ve/veya akımı artırmak için seri ve/veya paralel olarak bağlanmasıyla güneş ışınlarının etkisiyle elektrik akımının yaratıldığı ana yapı olan PV paneli oluşturulmaktadır.

Ardından, PV sistem dengeleyicileri (balance of system) olarak isimlendirilen modül haricindeki diğer sistem elemanları sisteme dâhil edilmektedir. PV sistem dengeleyicilerini; invertör, güç kontrol sistemleri (şarj kontrolör), enerji depolama aygıtları (akü) ve diğer sistem dengeleyicileri olarak dört ana bölüme ayırmak mümkündür. İnvertör modülde doğru akımla (DC)7 üretilen elektriği alternatif akıma

(AC)8 çevirmekte, güç kontrol sistemleri PV sistemdeki voltaj değişimlerini dengede

tutmakta, enerji depolama aygıtları üretilen elektriği daha sonra kullanılması amacı ile depolamaktadır. Sistemin bağlantılarını sağlayan diğer sistem dengeleyici

5 YEGM, 01.03.2015.

<http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/g_enj_tekno.aspx>

6 YEGM, 02.03.2015.

<http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/g_enj_tekno.aspx>

7 Doğru akım, elektrik yüklerinin yüksek potansiyelden alçak olana doğru sabit olarak akmasıdır. 8 Alternatif akım, genliği ve yönü periyodik olarak değişen elektriksel akımdır.

(22)

5

1.2. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Teknolojileri

Güneş enerjisinden elektrik üretiminde kullanılan teknolojiler; fotovoltaik (photovoltaic-PV) ve yoğunlaştırılmış güç sistemleri (concentrated solar power-CSP) olmak üzere iki ana gruba ayrılmaktadır.5 Söz konusu teknolojilere ilişkin ayrıntılı

bilgiler aşağıda yer almaktadır. 1.2.1. Fotovoltaik teknolojisi

PV sistemler, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklerdir. Sistemin temel yapı bloğu PV hücrelerdir. PV hücreleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Birden fazla sayıdaki güneş hücresinin birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilmesiyle gerilimi ve dolayısıyla güç çıkışını artırmak mümkündür. Bu yapıya PV modül adı verilmektedir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak birkaç W’tan MW’lara kadar büyüklükte üretim sistemleri kurulabilir.6 Çeşitli PV modüllerinin, sırasıyla,

gerilimi ve/veya akımı artırmak için seri ve/veya paralel olarak bağlanmasıyla güneş ışınlarının etkisiyle elektrik akımının yaratıldığı ana yapı olan PV paneli oluşturulmaktadır.

Ardından, PV sistem dengeleyicileri (balance of system) olarak isimlendirilen modül haricindeki diğer sistem elemanları sisteme dâhil edilmektedir. PV sistem dengeleyicilerini; invertör, güç kontrol sistemleri (şarj kontrolör), enerji depolama aygıtları (akü) ve diğer sistem dengeleyicileri olarak dört ana bölüme ayırmak mümkündür. İnvertör modülde doğru akımla (DC)7 üretilen elektriği alternatif akıma

(AC)8 çevirmekte, güç kontrol sistemleri PV sistemdeki voltaj değişimlerini dengede

tutmakta, enerji depolama aygıtları üretilen elektriği daha sonra kullanılması amacı ile depolamaktadır. Sistemin bağlantılarını sağlayan diğer sistem dengeleyici

5 YEGM, 01.03.2015.

<http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/g_enj_tekno.aspx>

6 YEGM, 02.03.2015.

<http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/g_enj_tekno.aspx>

7 Doğru akım, elektrik yüklerinin yüksek potansiyelden alçak olana doğru sabit olarak akmasıdır. 8 Alternatif akım, genliği ve yönü periyodik olarak değişen elektriksel akımdır.

(23)

6

unsurlar; kablolar, bağlantı elemanları, devre anahtarları (şalterler), kablo bağlantı kutuları, elektrik sigortalarından oluşmaktadır.

PV paneller ve sistem dengeleyicilerinin bir araya getirilmesi sonucunda PV sistem teknolojisi kuruluma hazır hale gelmektedir. Kullanılan temel malzeme (yarı-iletken) çeşidine ve ticari olgunluk düzeyine bağlı olarak PV sistem teknolojileri kristal silikon, ince film ve gelişmekte olan yeni PV teknolojileri olmak üzere üç grup halinde sınıflandırılmaktadır.9

1.2.1.1. Kristal silikon fotovoltaik teknolojisi

PV hücrelerde yarı-iletken malzeme olarak kristal silikonun (silisyum) kullanıldığı sistemlere kristal silikon teknolojisi denilmektedir. 1960’lı yıllarda dünyada silisyumun hücre yapımında kullanılmasına yönelik bilimsel ve teknik altyapı oluşmaya başlamıştır.10 1963 yılında 242 W gücündeki ilk ticarileşmiş kristal

silikon modül Japon bir firma tarafından üretilmiştir.11

Silisyum, oksijenden sonra yer kabuğunda en çok bulunan elementtir. Doğada saf kimyasal madde şekilde bulunmayan silisyumun hücre yapımı için hazır hale gelmesi için yüksek sıcaklık gerektiren işlemler sonucunda silikondioksit bileşiğinden ayrılması gerekmektedir. Üretim sürecindeki farklılılardan dolayı kristal silikon PV hücrelerin; monokristal silikon, polikristal silikon ve ribbon silikon hücre olmak üzere üç çeşidi bulunmaktadır.12

Kristal silikon PV teknolojisi çeşitlerinden ilki olan monokristal silikon PV sistemlerde hücrenin tamamı tek bir kristal silikon yapıdan oluşmaktadır. Monokristal hücrelerin atomik yapısı homojendir. Monokristal PV hücrelerin uzun süreli kullanımlardaki dayanıklılığı kanıtlanmış olup bu hücreler diğer ticarileşmiş PV sistem teknolojileri arasında en yüksek verimliliğe sahip teknolojidir. Laboratuvar şartlarında monokristal hücre verimliliği en fazla yüzde 25 olmuştur.13

9 IRENA, 2013b:7.

10 Luque and Hegedus, 2002:23. 11 IRENA, 2012b:5.

12 IRENA, 2013b:7.

13 NREL (National Renewable Energy Labrotary), Best Research-Cell Efficiencies, 01.03.2015.

< http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg>

7

Ticari monokristal hücre verimliliği yüzde 16-22 arasında değişmekte, modül verimliliği ise yüzde 13-19 aralığında seyretmektedir14 ( Tablo 1.1).

Tablo 1.1. Ticarileşmiş Fotovoltaik Teknolojilerine İlişkin Temel Veriler

PV Teknoloji Türü Monokristal Kristal Silikon İnce Film CPV Silikon Polikristal Silikon a-Si/m-Si CdTe CI(G)S Maksimum Hücre

Verimliliği (%) 22 18 10 11,2 12,1 -

Laboratuvar Şartlarında En Yüksek Hücre Verimliliği

(%) 25 20,3 13,2 16,5 20,3 46

Maksimum Modül

Verimliliği (%) 19-20 15-16 9 - - 36,7

Ticari Modül Verimliliği

(%) 13-19 11-15 7-9 10-11 7-12 25-35

2015-2020 Yılı Ticari Modül Verimlilik Hedefi

(%) 16-23 19 10-11 14 15 - Arazi Kullanımı (m2/kW) 6-8 7-9 11-15 9-10 9-15 36 Ekonomik Ömrü (Yıl) 25-30 25 - 2015-2020 Yılı Ekonomik Ömür Hedefi (Yıl) 30-35 Piyasa Payı (%) 35 55 10 -

Kaynak: IRENA (International Renewable Energy Agency), 2013b:23, 8, 11, 9; Fraunhofer, 2014:18, 19; Fraunhofer and NREL, 2015:6 kaynaklarından derlenerek yazar tarafından hazırlanmıştır.

Yüksek verimlilik avantajına karşın monokristal silikon PV teknolojilerin dezavantajlarının en başında silisyumun yüksek derecede saflaştırılması işleminin enerji yoğun, karmaşık ve uzun bir süreçte gerçekleştirilmesi ve maliyetli olması gelmektedir.15 Bunun haricinde, söz konusu teknoloji oldukça hassas ve kırılgan

yapıya sahip olup sert iklim şartlarında kolayca zarar görebilmektedir.

Elektriksel özellikleri açısından monokristal PV hücrelerle hemen hemen özdeş olan polikristal silikon PV hücreler monokristal hücreye göre daha az enerji yoğun bir süreçte üretilmektedir. Bu nedenle üretim maliyeti daha azdır. Ancak, polikristal hücrenin verimliliği daha düşüktür. Polikristal hücrelerde laboratuvar şartlarında ulaşılan en yüksek verimlilik yüzde 20,4 olmuştur.16 Ticarileşmiş

polikristal hücre verimliliği yüzde 14-18, modül verimliliği iseyüzde 11-15 arasında değişmektedir (Tablo 1.1).

14 IRENA, 2013b:8, 9. 15 Wenham at al, 2007:34.

16 IRENA, 2013b:8; NREL, Best Research-Cell Efficiencies, 01.03.2015.

(24)

6

unsurlar; kablolar, bağlantı elemanları, devre anahtarları (şalterler), kablo bağlantı kutuları, elektrik sigortalarından oluşmaktadır.

PV paneller ve sistem dengeleyicilerinin bir araya getirilmesi sonucunda PV sistem teknolojisi kuruluma hazır hale gelmektedir. Kullanılan temel malzeme (yarı-iletken) çeşidine ve ticari olgunluk düzeyine bağlı olarak PV sistem teknolojileri kristal silikon, ince film ve gelişmekte olan yeni PV teknolojileri olmak üzere üç grup halinde sınıflandırılmaktadır.9

1.2.1.1. Kristal silikon fotovoltaik teknolojisi

PV hücrelerde yarı-iletken malzeme olarak kristal silikonun (silisyum) kullanıldığı sistemlere kristal silikon teknolojisi denilmektedir. 1960’lı yıllarda dünyada silisyumun hücre yapımında kullanılmasına yönelik bilimsel ve teknik altyapı oluşmaya başlamıştır.10 1963 yılında 242 W gücündeki ilk ticarileşmiş kristal

silikon modül Japon bir firma tarafından üretilmiştir.11

Silisyum, oksijenden sonra yer kabuğunda en çok bulunan elementtir. Doğada saf kimyasal madde şekilde bulunmayan silisyumun hücre yapımı için hazır hale gelmesi için yüksek sıcaklık gerektiren işlemler sonucunda silikondioksit bileşiğinden ayrılması gerekmektedir. Üretim sürecindeki farklılılardan dolayı kristal silikon PV hücrelerin; monokristal silikon, polikristal silikon ve ribbon silikon hücre olmak üzere üç çeşidi bulunmaktadır.12

Kristal silikon PV teknolojisi çeşitlerinden ilki olan monokristal silikon PV sistemlerde hücrenin tamamı tek bir kristal silikon yapıdan oluşmaktadır. Monokristal hücrelerin atomik yapısı homojendir. Monokristal PV hücrelerin uzun süreli kullanımlardaki dayanıklılığı kanıtlanmış olup bu hücreler diğer ticarileşmiş PV sistem teknolojileri arasında en yüksek verimliliğe sahip teknolojidir. Laboratuvar şartlarında monokristal hücre verimliliği en fazla yüzde 25 olmuştur.13

9 IRENA, 2013b:7.

10 Luque and Hegedus, 2002:23. 11 IRENA, 2012b:5.

12 IRENA, 2013b:7.

13 NREL (National Renewable Energy Labrotary), Best Research-Cell Efficiencies, 01.03.2015.

< http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg>

7

Ticari monokristal hücre verimliliği yüzde 16-22 arasında değişmekte, modül verimliliği ise yüzde 13-19 aralığında seyretmektedir14 ( Tablo 1.1).

Tablo 1.1. Ticarileşmiş Fotovoltaik Teknolojilerine İlişkin Temel Veriler

PV Teknoloji Türü Monokristal Kristal Silikon İnce Film CPV Silikon Polikristal Silikon a-Si/m-Si CdTe CI(G)S Maksimum Hücre

Verimliliği (%) 22 18 10 11,2 12,1 -

Laboratuvar Şartlarında En Yüksek Hücre Verimliliği

(%) 25 20,3 13,2 16,5 20,3 46

Maksimum Modül

Verimliliği (%) 19-20 15-16 9 - - 36,7

Ticari Modül Verimliliği

(%) 13-19 11-15 7-9 10-11 7-12 25-35

2015-2020 Yılı Ticari Modül Verimlilik Hedefi

(%) 16-23 19 10-11 14 15 - Arazi Kullanımı (m2/kW) 6-8 7-9 11-15 9-10 9-15 36 Ekonomik Ömrü (Yıl) 25-30 25 - 2015-2020 Yılı Ekonomik Ömür Hedefi (Yıl) 30-35 Piyasa Payı (%) 35 55 10 -

Kaynak: IRENA (International Renewable Energy Agency), 2013b:23, 8, 11, 9; Fraunhofer, 2014:18, 19; Fraunhofer and NREL, 2015:6 kaynaklarından derlenerek yazar tarafından hazırlanmıştır.

Yüksek verimlilik avantajına karşın monokristal silikon PV teknolojilerin dezavantajlarının en başında silisyumun yüksek derecede saflaştırılması işleminin enerji yoğun, karmaşık ve uzun bir süreçte gerçekleştirilmesi ve maliyetli olması gelmektedir.15 Bunun haricinde, söz konusu teknoloji oldukça hassas ve kırılgan

yapıya sahip olup sert iklim şartlarında kolayca zarar görebilmektedir.

Elektriksel özellikleri açısından monokristal PV hücrelerle hemen hemen özdeş olan polikristal silikon PV hücreler monokristal hücreye göre daha az enerji yoğun bir süreçte üretilmektedir. Bu nedenle üretim maliyeti daha azdır. Ancak, polikristal hücrenin verimliliği daha düşüktür. Polikristal hücrelerde laboratuvar şartlarında ulaşılan en yüksek verimlilik yüzde 20,4 olmuştur.16 Ticarileşmiş

polikristal hücre verimliliği yüzde 14-18, modül verimliliği iseyüzde 11-15 arasında değişmektedir (Tablo 1.1).

14 IRENA, 2013b:8, 9. 15 Wenham at al, 2007:34.

16 IRENA, 2013b:8; NREL, Best Research-Cell Efficiencies, 01.03.2015.

(25)

8

Kristal silikon hücrenin geleneksel yöntemlerle üretiminde ham silikonun yüzde 40’a yakın bölümü israf edilmektedir. Üçüncü kristal silisyum teknolojisi olan ribbon silisyum PV teknolojisi şekillendirilmiş şerit yöntemi ile malzeme kayıplarını azaltmaktadır.17

1.2.1.2. İnce film fotovoltaik teknolojisi

Kristal silikon PV hücrelerin üretim maliyetlerini düşürmek amacıyla 1990’lı yıllarda başlatılan Ar-Ge çalışmaları sonucunda ince film teknolojisi ortaya çıkmıştır. İnce film temelli PV hücrelerin, üretimlerinde kullanılan yarı-iletken malzemeler açısından; amorf silisyum (a-si), kadmiyum tellürid (CdTe) ve bakır-indiyum-galyum-selenyum CI(G)S olmak üzere üç türü mevcuttur.18 Söz konusu ince film PV

teknolojilerine ilişkin temel bilgiler Tablo 1.1’de özetlenmektedir.

İnce film teknolojisinin kristal silikon hücreye göre birden fazla avantajlı yönü bulunmaktadır. Teknolojide kullanılan yarı-iletken malzemelerin güneş ışığını yüksek seviyede emme özelliğiyle teorik olarak güneş ışığını elektriğe dönüştürmek için 0,001 mm tabaka kalınlığına sahip olması yeterlidir.19 İnce film teknolojisinde

hücre üretimi daha az enerji yoğun bir süreçte gerçekleşmektedir. Ayrıca, ince film hücrede kristal silikon hücreye göre daha düşük miktarda yarı-iletken malzeme kullanılmaktadır Böylece, ince film PV teknolojisinin üretim maliyetinin kristal silikondan daha düşük gerçekleşmektedir.20 Plastik alt tabakadan oluşan ince film teknolojileri kolay bir şekilde farklı yüzeylere uygulanabilmektedir. Kristal silikon hücrelere göre söz konusu teknolojinin sıcaklığa duyarlılığı daha düşüktür. İnce film teknolojileri, ince uzun şeritler halindeki hücre şekilleri sayesinde kristal silikon hücrelere göre gölgelenmeden daha az etkilenmekte, böylece bulutlu ve kapalı havalarda daha yüksek performansa sahip olmaktadır.21

Ince film teknolojisinin kristal silikon tabanlı PV teknolojilerine oranla düşük sistem verimliliğine sahip olması ve kullanım ömrünü test etmek için yeterli tecrübenin endüstride henüz oluşmaması nedeniyle kristal silikon PV teknolojisi

17 DGS (Deutsche Gesellschaft für Seniorenberatung) and Earthscan, 2012:27. 18 IRENA, 2015a:5.

19 DGS and Earthscan, 2012:40.

20 DGS and Earthscan, 2012:40, 41; IRENA, 2013b:2. 21 IRENA, 2013b:10.

9

piyasada hakim konumdadır. Ayrıca, bu teknolojide yarı iletken malzeme olarak kullanılan elementler sadece PV endüstrisinde değerlendirilmektedir. Bu nedenle, ince film PV teknolojisinde kullanılan yarı iletken malzemelerin geliştirilmesi daha çok finansman ihtiyacı gerektirmektedir.22

1.2.1.3. Gelişmekte olan yeni fotovoltaik teknolojileri

Kristal silikon ve ince film PV sistemlere göre daha yüksek verimliliğe sahip düşük maliyetli PV teknolojilerinin geliştirilmesine yönelik çalışmalar son 20 yıldır devam etmektedir. Çalışmalar neticesinde; yoğunlaştırılmış PV hücreler (CPV), organik PV hücreler, gelişmiş inorganik ince film hücreler ve diğer yeni PV hücreler olmak üzere dört çeşit üçüncü nesil PV sistem ortaya çıkmıştır.23

CPV teknolojisinde güneş ışığı aynalar ve lensler yardımı ile daha küçük bir yüzeye yansıtılmakta ve güneş enerjisi PV hücreler yardımı ile doğrudan elektrik enerjisine çevrilmektedir. Diğer PV hücreleri güneş ışınımının hem direkt hem de difüz bileşeninden24 yararlanırken CPV hücre sadece direkt güneş ışınımından

(Direct Normal Irradiance-DNI)25 yararlanmaktadır. Bu yüzden teknoloji, özellikle

DNI değeri 2.000 kWh/m2-yıl’ın üzerindeki yerlerde tercih edilmektedir.26 CPV

sistemlerde verimliliğin artırılması için genellikle güneş takip sistemi kullanılmaktadır. Böylece lensler sırasıyla tek ve çift eksenli takip sistemi kullanılarak güneş ışığına doğru yönlendirilmektedir. Ayrıca bazı uygulamalarda soğutma sistemleri de sisteme dâhil edilmektedir.27

CPV haricindeki diğer yeni nesil PV teknolojileri çoğunlukla Ar-Ge aşamasında olup piyasa sürecine henüz tam olarak girememiştir. Teknoloji verimlilikleri düşük oranlarda gerçekleşmesine rağmen hafif, düşük maliyetli ve serbest şekilli olmaları yeni nesil PV teknolojilerinin avantajlı yönleridir. Söz konusu

22 Luque and Hegedus, 2011:28.

23 IRENA, 2013b:13, 14; IRENA, 2015a:76.

24 Difüz ışınım, saçılarak ve dağılarak yeryüzüne ulaşabilen ışınımdır.

25Güneş ışığı atmosferde sayısız yansımalar ve sapmalar nedeniyle hem doğrudan hem de dolaylı

olarak yeryüzüne düşmektedir. Açık günlerde güneş enerjisinin yüzde 80-90’ını direkt ışınım oluştururken, bulutlu ya da sisli bir günde yeryüzüne düşen ışığın direkt bileşeni bulunmamaktadır. 26 Fraünhöfer and NREL, 2015:6.

(26)

8

Kristal silikon hücrenin geleneksel yöntemlerle üretiminde ham silikonun yüzde 40’a yakın bölümü israf edilmektedir. Üçüncü kristal silisyum teknolojisi olan ribbon silisyum PV teknolojisi şekillendirilmiş şerit yöntemi ile malzeme kayıplarını azaltmaktadır.17

1.2.1.2. İnce film fotovoltaik teknolojisi

Kristal silikon PV hücrelerin üretim maliyetlerini düşürmek amacıyla 1990’lı yıllarda başlatılan Ar-Ge çalışmaları sonucunda ince film teknolojisi ortaya çıkmıştır. İnce film temelli PV hücrelerin, üretimlerinde kullanılan yarı-iletken malzemeler açısından; amorf silisyum (a-si), kadmiyum tellürid (CdTe) ve bakır-indiyum-galyum-selenyum CI(G)S olmak üzere üç türü mevcuttur.18 Söz konusu ince film PV

teknolojilerine ilişkin temel bilgiler Tablo 1.1’de özetlenmektedir.

İnce film teknolojisinin kristal silikon hücreye göre birden fazla avantajlı yönü bulunmaktadır. Teknolojide kullanılan yarı-iletken malzemelerin güneş ışığını yüksek seviyede emme özelliğiyle teorik olarak güneş ışığını elektriğe dönüştürmek için 0,001 mm tabaka kalınlığına sahip olması yeterlidir.19 İnce film teknolojisinde

hücre üretimi daha az enerji yoğun bir süreçte gerçekleşmektedir. Ayrıca, ince film hücrede kristal silikon hücreye göre daha düşük miktarda yarı-iletken malzeme kullanılmaktadır Böylece, ince film PV teknolojisinin üretim maliyetinin kristal silikondan daha düşük gerçekleşmektedir.20 Plastik alt tabakadan oluşan ince film teknolojileri kolay bir şekilde farklı yüzeylere uygulanabilmektedir. Kristal silikon hücrelere göre söz konusu teknolojinin sıcaklığa duyarlılığı daha düşüktür. İnce film teknolojileri, ince uzun şeritler halindeki hücre şekilleri sayesinde kristal silikon hücrelere göre gölgelenmeden daha az etkilenmekte, böylece bulutlu ve kapalı havalarda daha yüksek performansa sahip olmaktadır.21

Ince film teknolojisinin kristal silikon tabanlı PV teknolojilerine oranla düşük sistem verimliliğine sahip olması ve kullanım ömrünü test etmek için yeterli tecrübenin endüstride henüz oluşmaması nedeniyle kristal silikon PV teknolojisi

17 DGS (Deutsche Gesellschaft für Seniorenberatung) and Earthscan, 2012:27. 18 IRENA, 2015a:5.

19 DGS and Earthscan, 2012:40.

20 DGS and Earthscan, 2012:40, 41; IRENA, 2013b:2. 21 IRENA, 2013b:10.

9

piyasada hakim konumdadır. Ayrıca, bu teknolojide yarı iletken malzeme olarak kullanılan elementler sadece PV endüstrisinde değerlendirilmektedir. Bu nedenle, ince film PV teknolojisinde kullanılan yarı iletken malzemelerin geliştirilmesi daha çok finansman ihtiyacı gerektirmektedir.22

1.2.1.3. Gelişmekte olan yeni fotovoltaik teknolojileri

Kristal silikon ve ince film PV sistemlere göre daha yüksek verimliliğe sahip düşük maliyetli PV teknolojilerinin geliştirilmesine yönelik çalışmalar son 20 yıldır devam etmektedir. Çalışmalar neticesinde; yoğunlaştırılmış PV hücreler (CPV), organik PV hücreler, gelişmiş inorganik ince film hücreler ve diğer yeni PV hücreler olmak üzere dört çeşit üçüncü nesil PV sistem ortaya çıkmıştır.23

CPV teknolojisinde güneş ışığı aynalar ve lensler yardımı ile daha küçük bir yüzeye yansıtılmakta ve güneş enerjisi PV hücreler yardımı ile doğrudan elektrik enerjisine çevrilmektedir. Diğer PV hücreleri güneş ışınımının hem direkt hem de difüz bileşeninden24 yararlanırken CPV hücre sadece direkt güneş ışınımından

(Direct Normal Irradiance-DNI)25 yararlanmaktadır. Bu yüzden teknoloji, özellikle

DNI değeri 2.000 kWh/m2-yıl’ın üzerindeki yerlerde tercih edilmektedir.26 CPV

sistemlerde verimliliğin artırılması için genellikle güneş takip sistemi kullanılmaktadır. Böylece lensler sırasıyla tek ve çift eksenli takip sistemi kullanılarak güneş ışığına doğru yönlendirilmektedir. Ayrıca bazı uygulamalarda soğutma sistemleri de sisteme dâhil edilmektedir.27

CPV haricindeki diğer yeni nesil PV teknolojileri çoğunlukla Ar-Ge aşamasında olup piyasa sürecine henüz tam olarak girememiştir. Teknoloji verimlilikleri düşük oranlarda gerçekleşmesine rağmen hafif, düşük maliyetli ve serbest şekilli olmaları yeni nesil PV teknolojilerinin avantajlı yönleridir. Söz konusu

22 Luque and Hegedus, 2011:28.

23 IRENA, 2013b:13, 14; IRENA, 2015a:76.

24 Difüz ışınım, saçılarak ve dağılarak yeryüzüne ulaşabilen ışınımdır.

25 Güneş ışığı atmosferde sayısız yansımalar ve sapmalar nedeniyle hem doğrudan hem de dolaylı

olarak yeryüzüne düşmektedir. Açık günlerde güneş enerjisinin yüzde 80-90’ını direkt ışınım oluştururken, bulutlu ya da sisli bir günde yeryüzüne düşen ışığın direkt bileşeni bulunmamaktadır. 26 Fraünhöfer and NREL, 2015:6.

Şekil

Tablo 1.1. Ticarileşmiş Fotovoltaik Teknolojilerine İlişkin Temel Veriler
Şekil  1.1. Fotovoltaik  Sistem  Elemanlarının  Toplam  Maliyetteki  Payının  Değişimi
Şekil 1.2. Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Sisteminin Bölümleri
Şekil 1.3.Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Teknoloji Çeşitleri
+7

Referanslar

Benzer Belgeler

“Web of Science Core Collection” veri tabanında “poultry science” alanında yayımlanan 338 çalışmanın yayın türleri, başlıkları, yazar adları, yazarların

Prenatal dönemde olduğu gibi USG doğum sonrası dönemde lateral ventrikül içe- risinde yerleşen bir kitle lezyonunu tanımlamada etkindir ancak MRG tümörün yerleşimi

Concentrating photovoltaic (CPV) systems and applications, Thermal energy storage systems for concentrating solar power (CSP) plants, Absorber materials for solar thermal receivers

The main purpose of the study is to analyze whether there is a significant distinction among the students’ attitudes to English as a foreign language in terms of

Anahtar Sözcükler: Kadın emeği, Toplumsal cinsiyete dayalı iş bölümü, Ücret uçurumu, Ücret eşitsizliği, Yeniden üretim, Aile

nomik olan bu sistemde güneş ışınımını daha ge- niş bir alandan toplamak ve çalışma sıvısı kullan- madan suyu doğrudan ısıtmak mümkündür, an- cak toplam sistem

SOLAR-ERA.NET projesi, güneş enerjisinden elektrik eldesi konusunda tematik alanların belirlenmesini, fotovoltaik ve konsantre güneş enerjisi (PV and CSP)

SOLAR-ERA.NET projesi, güneş enerjisinden elektrik eldesi konusunda tematik alanların belirlenmesini, fotovoltaik ve konsantre güneş enerjisi (PV and CSP)