HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU GÜNEŞ ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU RAPORU

(1)

HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU

GÜNEŞ ENERJİSİ

ALT ÇALIŞMA GRUBU RAPORU

Aralık 2007

Ankara

(2)

(3)

HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU GÜNEŞ ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU

Başkan : Prof. Dr. Bilgin KAFTANOĞLU (ODTÜ)

Üye : Prof. Dr. Fethi HALICI (SAKARYA ÜNİVERSİTESİ) Üye : Doç. Dr. Ahmet Duran ŞAHİN (İTÜ)

Üye : Yrd. Doç.Dr. Ahmet KALİP (SAKARYA ÜNİVERSİTESİ) Üye : Dr. Tayfun NESRİNOĞLU (ODTÜ-KIBRIS)

(4)

(5)

İÇİNDEKİLER

1. GÜNEŞ ENERJİSİ ... 3-6-1 1.1 Güneş Enerjisinin Türkiye İçin Durumu ... 3-6-2 1.2 Güneş Enerjisinin Kullanılma Önceliği... 3-6-5 1.3 Güneş Enerjisi Teknoloji Seviyesi ... 3-6-5 1.4 Güneş Enerjisi Arz Güvenilirliği ve Depolanabilirliği ... 3-6-8 1.5 Güneş Enerjisi Çevresel Etkileri ... 3-6-8 1.6 Güneş Enerjisi Kullanımının Yaygınlaştırılması İçin Öneriler ... 3-6-8

(6)

(7)

HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU

GÜNEŞ ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU RAPORU 3-6-1

1. GÜNEŞ ENERJİSİ

Güneşten sürekli olarak yayılan enerjinin kaynağı güneşin çekirdeğinde 1.4*10⁷ K sıcaklıkta meydana gelen termik reaksiyonlardır. Hidrojen atomlarının helyuma dönüştüğü füzyon sürecinde çok büyük enerji açığa çıkar. Termonükleer bir reaktör olan güneşin birim alanından birim zamanda çeşitli dalga boylarında 62 MW/m² enerji yayılmakta ve güneşin bütün yüzeyinden yayılan enerjinin sadece iki milyarda biri yeryüzüne gelmektedir. Buna rağmen bir yılda yeryüzüne gelen enerji, dünya enerji tüketimini milyonlarca katıdır.

Güneş enerjisinin yer yüzeyindeki dağılımı dünyanın şekli nedeniyle büyük farklılıklar göstermektedir. Güneş enerjisinin atmosfer dışındaki değeri 1367 W/m² değerindedir.

Son yıllarda yapılan bazı çalışmalarda güneş sabiti olarak ifade edilen bu değerin 1366.1 W/m² olduğu hesaplanmıştır.¹

Yer yüzeyine birim alana birim zamanda gelen ortalama güneş enerjisi 0-1100 W/m² arasında değişir. Ülkemiz dünya yüzeyine dağılan güneş enerjisi açısından orta zenginliktedir.

Güneş ışınımının tamamı yer yüzeyine ulaşmaz, bir kısmı atmosferden yansıyarak geri döner, bir kısmı ise atmosferde tutulur. Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisi ile dünya’nın sıcaklığı yükselir ve yeryüzünde yaşam mümkün olur. Rüzgar hareketlerine ve okyanus dalgalanmalarına da bu ısınma neden olur. Yer yüzeyine gelen güneş ışınımının %1’den azı bitkiler tarafından fotosentez olayında kullanılır. Bitkiler fotosentez sırasında güneş ışığıyla birlikte karbondioksit ve su kullanarak, oksijen ve şeker üretirler. Fotosentez, yeryüzünde bitkisel yaşamın ve hayatın kaynağıdır.

Güneş enerjisinin diğer enerji kaynaklarına göre bir çok avantajları vardır. Bol ve tükenmeyen tek enerji kaynağı güneştir. Hiçbir atığı olmayan temiz bir enerji kaynağıdır.

İhtiyaç duyulan hemen hemen her yerde güneş enerjisinden yararlanmak mümkündür.

Çoğu uygulaması için karmaşık teknolojiye ihtiyaç duyulmamaktadır. Enerji konusunda dışa bağımlığı azaltan yerli bir kaynaktır.

Bu avantajlarına rağmen günümüzde güneş enerjisinin az kullanılmasının nedenleri vardır. Güneş enerjisi yayınıktır. Birim yüzeye gelen güneş enerjisi az (0-1100 W/m²) olduğundan uygulamalar için büyük yüzeylere ihtiyaç duyulmaktadır. Gece ve bulutlu zamanlar nedeniyle güneş enerjisi kesintili bir kaynaktır. Bu nedenle güneşli zamanlarda üretilen enerjinin depolanması gerekmektedir. Sınırlı olan enerji depolama imkânları hem sistemin verimini düşürmekte hem de enerji maliyetini artırmaktadır. Güneş enerjisi uygulamalarının ilk yatırım maliyeti yüksektir. Güneş enerjisi sistemleri, ilk yatırım maliyetinin yüksek olmasına karşın işletme masrafının az olması ve enerji maliyetinin çok az yada hiç olmamasından dolayı, uzun vadede klasik sistemlere göre daha ekonomik olmaktadır.

Güneş enerjisi sistemleri kompleks ve pahalı teknolojilerine rağmen, teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme eğilimi göstermektedir. Enerji maliyet

1Gueymard C.A., 2004. The sun’s total and spectral irradiance for solar energy applications and solar radiation models. Solar Energy 76, 423-453

(8)

HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU GÜNEŞ ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU RAPORU 3-6-2

hesaplarına henüz çevresel boyut dahil edilmemektedir. Çevresel yönden temiz bir enerji kaynağı olan güneş enerjisi, tükenen fosil yakıtlar, bunların sebep oldukları çevre felaketi ve bu iki nedenle konvansiyonel kaynaklardan elde edilen enerjinin artan maliyeti ve toplumda oluşan çevre bilinci nedenleriyle yakın gelecekte enerji portföyündeki rakipleri ile rekabet edecek duruma gelebilecektir.

Panellerin son yıllardaki fiyatları 3-6 $/W’dır. Günümüzde PV pazarı yılda %30 büyüme göstermektedir.

Dünyadaki Güneş Pili Kurulu Gücü 1 311 737 kW olup en büyük pay %48.6 ile Japonya’ya (636 842 kW) aittir. Bunu %21 ile Almanya (277 300 kW) ve %16 ile Amerika (212 200) izlemektedir.

En fazla güneş kollektörü olan ülke 15 milyon m² ile ABD’dir. Bunu 9-10 milyon m² ile Japonya ve Türkiye izlemektedir. Avustralya 4 milyon m² ile önemli güneş kollektörü kullanıcıları arasında yer almaktadır. Yunanistan’da kurulu miktar 2 milyon m², Almanya’da 1 milyon m² olup, Avusturya, Fransa ve Portekiz daha düşük rakamlarla bu sıralamada yer almaktadır. İsrail’deki kurulu güç 2,8 milyon m²’dir. Bu sıralama içinde Türkiye 10 milyon m² kurulu güneş kollektörleri ile son derece iyi bir yerde bulunmaktadır. Ancak bu kurulu alan miktarlarını, nüfus ile orantılamakta da fayda vardır. Bu açıdan bakılacak olursa; kişi başına düşen güneş kollektörü alanı olarak dünyada ençok kullanım 0.85 m²/kişi ile Kıbrıs, bunu 0.55 m²/kişi ile İsrail ve 0.2 m² /kişi ile Yunanistan izlemektedir. Ülkemizdeki durum ise 0.15 m²/kişi ile bunların gerisindedir. ABD, Japonya ve Almanya gibi ülkeler de bu açıdan Türkiye ile aynı durumdadır.

1.1 Güneş Enerjisinin Türkiye İçin Durumu

Ülkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından birçok ülkeye göre şanslı durumdadır. Türkiye’ye bir yılda gelen güneş enerjisi yaklaşık 10¹⁵kWh, olup ürettiğimiz toplam elektrik enerjisinin yaklaşık 10.000 katıdır. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİE) tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7.2 saat), ortalama toplam enerji akısı 1311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3.6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir. Ancak, DMİ’nin güneş enerjisi ölçümlerini, enerji amaçlı değil, klimatolojik amaçlı ölçmüş olması, kullanılan cihazların hassasiyetinin düşük olması, zamanla istasyonların şehir içinde kalması gözönünde bulundurulduğunda ve daha sonraki yıllarda EİE tarafından yapılan ölçümlerle karşılaştırıldığında Türkiye’nin gerçek potansiyelinin bu değerlerden daha fazla olduğu anlaşılmıştır. Türkiye'nin en fazla güneş enerjisi alan bölgesi Güney Doğu Anadolu Bölgesi olup, bunu Akdeniz ve Ege Bölgesi izlemektedir.

1992 yılından bugüne kadar EİE güneş enerjisi değerlerinin daha sağlıklı olarak ölçülmesi amacıyla enerji amaçlı güneş enerjisi ölçümleri yapmaktadırlar. Bu kapsamda toplam 5 istasyon ile yurdun çeşitli yerlerinde (Ankara, Balıkesir, Adana, Isparta, Kayseri) halen ölçüm alınmaktadır. Devam etmekte olan ölçüm çalışmaları Türkiye güneş enerjisi potansiyelinin eski değerlerden %20-25 kadar daha fazla olduğunu göstermektedir.

(9)

Tablo 1. Türkiye’nin Aylık Ortalama Güneş Enerjisi Potansiyeli²

AYLAR

AYLIK TOPLAM GÜNEŞ ENERJİSİ AKISI

(Kcal/cm²-ay) (kWh/m²-ay)

GÜNEŞLENME SÜRESİ (Saat/ay)

OCAK 4.45 51.75 103.0

ŞUBAT 5.44 63.27 115.0

MART 8.31 96.65 165.0

NİSAN 10.51 122.23 197.0

MAYIS 13.23 153.86 273.0

HAZİRAN 14.51 168.75 325.0

TEMMUZ 15.08 175.38 365.0

AĞUSTOS 13.62 158.40 343.0

EYLÜL 10.60 123.28 280.0

EKİM 7.73 89.90 214.0

KASIM 5.23 60.82 157.0

ARALIK 4.03 46.87 103.0

TOPLAM 112.74 1311 2640

ORTALAMA 308.0 3.6 7.2

Tablo 2- Türkiye’nin Yıllık Toplam Güneş Enerjisi Potansiyelinin Bölgelere Göre Dağılımı³

BÖLGE

TOPLAM GÜNEŞ ENERJİSİ AKISI

(kWh/m²-yıl)

GÜNEŞLENME SÜRESİ (Saat/yıl)

G.DOĞU ANADOLU 1460 2993

AKDENİZ 1390 2956

DOĞU ANADOLU 1365 2664

İÇ ANADOLU 1314 2628

EGE 1304 2738

MARMARA 1168 2409

KARADENİZ 1120 1971

Sıcak su üretiminde kullanılan düzlemsel güneş kollektörleri, Ülkemizde oldukça yaygın kullanılmakta olup ticari ortama girmiş durumdadır. EİE’nin çalışmalarına göre Türkiye’de 2003 yılında yaklaşık 10 milyon m² güneş kollektörü bulunduğu tahmin edilmektedir. Sektör olarak, 100 civarında orta ve küçük ölçekli firma bu alanda faaliyet göstermekte olup, yıllık üretim 700 bin m² kadardır. Bununla birlikte kişi başına düşen kollektör alanına bakıldığında iyimser bir tablo görülmemektedir. Dünyadaki en yüksek kullanım 0.8 m²/kişi ile Kıbrıs Rum kesiminde olup bunu 0.5 m²/kişi ile İsrail izlemektedir. Türkiye’deki kullanım 0.15 m²/kişi seviyesindedir.

Halen yurdumuzun çoğu bölgesinde özellikle de Akdeniz ve Ege sahillerinde evlerde ve turistik tesislerde bu sistemlerden yararlanılmaktadır. Ancak ülkemizin zengin güneş enerjisi potansiyeli dikkate alındığında, diğer bölgelerde de kullanımın artması mümkün görülmektedir. Bu açıdan, özellikle Güneydoğu Anadolu bölgesinde, bölgenin güneş

2 Kaynak: EİE Genel Müdürlüğü

3 Kaynak: EİE Genel Müdürlüğü

(10)

enerjisi potansiyeline göre son derece düşük olan kullanım miktarının artırılması yolları düşünülmelidir. Türkiye’de güneş enerjisinden faydalanılan güç Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı (ETKB) 2005 verilerine göre 385 000 TEP (ton eşdeğer petrol) dır.

Oysa aynı yıl ülkemizin toplam enerji tüketimi 91 576 000 TEP dır. Faydalandığımız güneş enerjisi miktarı toplam enerji tüketimimizin 0,004 mertebesindedir. Tablo 6 da yıllara göre faydalandığımız güneş enerjisi, toplam enerji tüketimimiz ve güneş enerjisinin toplam enerji tüketimi içindeki oranı verilmiştir. Bu çizelge incelendiğinde yıllara göre güneş enerjisi kullanımı devamlı artış göstermesine karşın toplam enerji tüketimindeki payı 2002 yılında 0,004’e kadar çıkmış ama daha sonraki yıllarda bu artış devam etmemiş sabit kalmıştır.

Güneş pilleri halen, Türk Telekom istasyonları, otoban SOS telefonları, Orman Genel Müdürlüğünün gözetleme istasyonları radar istasyonları ve deniz fenerlerinde kullanılmaktadır ve toplam kurulu gücün 500 kW civarında olduğu tahmin edilmektedir.

Tablo 3- Türkiye’de faydalanılan güneş enerjisi ve toplam enerji tüketimindeki payı⁴

YILLAR GÜNEŞ (BİN TEP)

TOPLAM (BİN TEP)

Güneş/Toplam 1986 5 42472 0,0001 1987 10 46883 0,0002 1988 13 47910 0,0003 1989 19 50705 0,0005 1990 28 52987 0,0005 1991 41 54278 0,0007 1992 60 56684 0,0011 1993 88 60265 0,0015 1994 129 59127 0,0022 1995 143 63679 0,0022 1996 159 69862 0,0023 1997 179 73779 0,0024 1998 210 74709 0,0028 1999 236 74275 0,0032 2000 262 80500 0,0033 2001 287 75402 0,0038 2002 318 78331 0,0041 2003 350 83826 0,0042 2004 375 87818 0,0043 2005 385 91576 0,0042

1.1.2 İklim Değişikliği ve Güneş Enerjisi

Dünyanın karşı karşıya kaldığı en büyük felaket şeklinde ifade edilen iklim değişikliğinin temel nedeni enerji üretimi sonucunda atmosfere salınan sera gazlarıdır. Bu seviyeye gelen medeniyetin ilerlemesi durdurulamayacağına göre sera gazı üretmeyen veya üretimi en az olan enerji kaynaklarını kullanma zorunluluğu gün geçtikçe daha da anlaşılır hale gelmiştir. Bu kaynaklar yenilenebilir enerjilerdir. Fakat yenilenebilir enerji kaynakları doğrudan iklim ile bağlantılıdırlar. Güneş enerjisinde bulutluluğa, bulunulan

4 Kaynak: Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı

(11)

enleme ve yıl içindeki zamana bağlı olan güneşlenme süresi en önemli değişkendir.

Bulutluluğun yüksek olması durumunda yere ulaşacak güneş ışınımı miktarı da düşük değerlerde kalacaktır.

Bütün iklim değişikliği senaryolarına göre ülkemiz ısınan bölgede yer alacaktır. Yani bulutluluk azalacak ve güneşlenme süresi artacaktır. Başka bir ifade ile güney bölgelerimizin ikliminin 150–200 km kuzeye kayması beklenmektedir. Bu durumda güney bölgelerimizde ise şu anda güney komşularımızda yaşanan iklimin gözlemlenmesi beklenmektedir. Bu istenmeyen bir durum olsa da güneş enerjisi açısında önemli ve pozitif bir gelişme olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu durumda yapılması gereken sera gazı üretmeyen ve potansiyelinin artması beklenen bu enerji kaynağına ileriye dönük şekilde yatırım yapmaktır.

1.2 Güneş Enerjisinin Kullanılma Önceliği

Ülkemizin güneş enerjisi potansiyeli dağılımı güneş enerjili sıcak su sistemlerinin ülkemizin her bölgesinde yaygınlaşması için uygundur. Çevre dostu olan bu sistemlerin özellikle hava kirliliğinin yoğun yaşandığı büyük şehirlerde yaygınlaştırılması, hem kirletici emisyonların azaltılması hem de ülke ekonomisine sağladıkları yarar açısından çok önemlidir. Evsel sıcak su üretiminde ekonomik ve çevresel açıdan rakipsiz olan bu sistemlerin özellikle büyük şehirlerde yaygınlaşmasını engeleyen yasal mevzuatın (Kat Mülkiyeti Kanunu gibi) ilgili hükümleri değiştirilmelidir.

Güneş pilleri yardımı ile üretilen güneş elektriği henüz ülkemiz koşullarında pahalıdır.

Yerli güneş pili imalatı ve maliyeti düşürecek diğer teknolojik gelişmelere paralel olarak alternatif olabilecek bir teknoloji durumundadır. Hızlı gelişmelerin yaşandığı bu teknolojinin yakından takip edilmesi ülkemiz adına yararlı olacaktır.

Üzerine düşen güneş ışınlarını odağında toplayan bir paraboloid ve destek elemanlarından oluşan ve basit bir teknoloji olan güneş ocakları ülkemizde özellikle kırsal kesimde alternatif bir yemek pişirme aracı olabilecek aygıtlardır. Bilindiği gibi yemek pişirmek için LPG, odun, kömür, hayvansal ve bitkisel atıklar kullanılmaktadır.

Güneş ocakları, güneşli günlerde bu kaynakların yerini alarak önemli bir tasarruf sağlamaktadırlar. Ayrıca güneş ocakları, alışılmış kaynaklardan ortaya çıkan emisyonlardan ve insanların odun, tezek ve bitki artıklarını toplamaya harcadıkları zamandan tasarruf ederek kırsal yaşam kalitesini artırmaya hizmet etmektedir.

Ülkemizde kullanılması ve yaygınlaşmasında yarar görülen güneş enerjisi sıcak su sistemleri ve güneş ocaklarının kamu sektörü, sanayi odaları, yerel yönetimler ve üniversitelerle işbirliği yapılarak tanıtımı yapılmalıdır. Bunun için pilot projeler uygulanmalıdır.

1.3 Güneş Enerjisi Teknoloji Seviyesi

Güneş enerjisi teknolojileri kullanılan yöntem, malzeme ve teknoloji açısından çok çeşitlilik göstermekle birlikte iki ana gruba ayrılabilir:

Isıl Güneş Teknolojileri: Bu sistemlerde güneş enerjisinden kaynaklanan ısı doğrudan kullanılabileceği gibi elektrik üretiminde de kullanılabilir.

(12)

Güneş Pilleri: Fotovoltaik piller de denen bu yarıiletken malzemeler güneş ışığını doğrudan elektriğe çevirirler.

1.3.1 Isıl Güneş Teknolojileri

Güneş enerjisi uygulamaları ısı ve elektrik üretimi olmak üzere ikiye, ısı üretimi ise düşük, orta ve yüksek sıcaklık uygulamaları olmak üzere üçe ayrılabilir. Düşük sıcaklık uygulamalarının bilinen en yaygın örneği düzlemsel güneş kollektörleridir. Orta sıcaklık uygulamaları çizgisel yoğunlaştırma yapan sistemler (parabolik oluk sistemler), yüksek sıcaklık uygulamaları ise noktasal yoğunlaştırma yapan (Parabolik çanak ve merkezi alıcılar) sistemlerdir.

Güneş enerjisinin en yaygın ve bilinen kullanım alanlarından biri düzlemsel güneş kollektörleridir. En çok evlerde sıcak su ısıtma amacıyla kullanılan bu sistemler, güneş enerjisini toplayarak bir akışkana ısı olarak aktaran çeşitli tür ve biçimlerde imal edilmektedir. Bu sistemler içlerinde dolaşan akışkanı 70-80°C sıcaklığa kadar çıkarabilmektedirler. Evlerin sıcak su ihtiyacı dışında, yüzme havuzları ve sanayi tesisleri için de sıcak su sağlanmasında da kullanılmaktadırlar. Vakumlu düzlemsel toplayıcılarda ise 120 ^oC sıcaklığa kadar çıkılabilmektedir.

Düzlemsel güneş kollektörleri dışındaki termal güneş enerjisi uygulamalarının diğer örnekleri ülkemizde olduğu gibi Dünya’da da yaygın olarak kullanılmamaktadır. Bu sistemlerden bazıları; güneş havuzları, su arıtma sistemleri, ürün kurutma sistemleri, güneş ocakları ve güneş mimarisi gibi örneklerdir.

Isıl güneş enerjisi uygulamalarının ikinci büyük grubu da elektrik üretmekte kullanılan santrallardır. Parabolik oluk kollektörlü, parabolik çanak kollektörlü ya da merkezi alıcılı tipte (güneş enerjisi yoğunlaştırıcıları) olabilmektedirler. Yoğunlaştırıcı toplayıcılarda geometrisine bağlı olarak doğru üzerine yoğunlaştırmada yani parabolık oluk kollektörde 400^oC sıcaklığa, üç boyutlu yani parabolik çanak kollektörlerde 1400 ^oC sıcaklıklara kadar çıkılabilmektedir. Odaklı güneş enerjisi toplayıcılarıyla belirli sıcaklıklarda kızgın su, doymuş buhar ve kızgın buhar elde etmek mümkündür. Elde edilen kızgın su ya da buhar enerjisi endüstri tesislerinde direkt olarak kullanılabilir. Dünyada güneşten elde edilen kızgın buhar ile çalışan birçok termik santral bulunmakla birlikte halen araştırmalar devam etmektedir.

Bu sistemler yoğunlaştırma yaptıkları için daha yüksek sıcaklığa ulaşabilirler. Parabolik oluk kollektörlü santrallar ticari ortama girmiş olup, bu sistemlerin en büyük ve en tanınmış olanı 350 MW gücündeki ABD LUZ International santrallarıdır.

1.3.2 Güneş Pilleri (Fotovoltaik)

Güneş pilleri, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken maddelerdir. Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar.

Üzerlerine düşen güneş ışığı uçlarında elektrik gerilimi oluşturur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş ışığıdır.

Kristal silisyum, amorf silisyum ve galyum arsenit gibi pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilen güneş pilleri, yapısına bağlı olarak üzerlerine düşen güneş enerjisi

%5 ile %20 arasında değişen bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir.

Çok sayıda güneş pilinin birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte

(13)

edilmesiyle elde edilen yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir.

Talebe bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak çok küçük güçlerden Mega Watt'lara kadar sistem oluşturulabilir.

Güneş pili modülleri uygulamaya bağlı olarak, akümülatörler, invertörler, akü şarj denetim aygıtları ve çeşitli elektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak oluşturulan günes pili sistemleri , elektrik enerjisine ihtiyaç duyulan her uygulamada kullanılabilir. Bu sistemler, özellikle yerleşim yerlerinden uzak, elektrik şebekesi olmayan yerlerde, yakıt taşımanın pahalı olduğu durumlarda kullanılabilirler.

Güneş pili sistemlerinin kullanım alanları çok geniş olmakla birlikte,

• Bina içi ya da dışı aydınlatma

• Yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde elektrikli cihazların çalıştırılması

• Zirai sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompalama

• İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri

• Meteoroloji gözlem istasyonları

• Haberleşme istasyonları, radyo, telsiz ve telefon sistemleri

• Petrol boru hatlarının ve metal yapıların (köprüler, kuleler vb) korozyondan korunması

• Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümler

• Orman gözetleme kuleleri

• Deniz fenerleri

• İlaç ve aşı soğutma en çok kullanıldığı alanlardır.

Yukarıda saydığımız uygulamalar küçük güçlü tek başına uygulamalardır. Günümüzde gelişmiş ülkelerde giderek yaygınlaşan uygulama ise şebeke bağlantılı sistemlerdir. Bu tür sistemlerde güneş pilleri ile üretilen elektriğin fazlası elektrik şebekesine satılır, yeterli enerjinin üretilmediği durumlarda ise şebekeden enerji alınır. Böyle bir sistemde enerji depolaması yapmaya gerek yoktur, yalnızca üretilen DC elektriğin, AC elektriğe çevrilmesi ve şebeke uyumlu olması yeterlidir. Depolama maliyetini ortadan kaldırdığı için bu sistemlerden üretilen enerji nispeten daha ucuzdur. Fakat konvansiyonel kaynaklarla karşılaştırıldığında halen pahalı olduğu için devlet desteği verilmektedir.

Ekonomik açıdan güneş pillerinin ilk yatırım maliyeti yüksek kabul edilmektedir. Birim enerji maliyeti değişik uygulamalara göre 25–50 cent/kWh arasında değişmektedir.

Güneş pilleri konusunda dünyada Ar-Ge çalışmaları devam etmekle birlikte, henüz belirli bir kullanım düzeyine ulaşılamamıştır. Bu sistemler elektrik enerjisinin olmadığı izole yerlerde ekonomik olarak kullanılırken, son yıllarda gelişmiş ülkelerde evlerde şebekeye bağlı kullanım da giderek artmaktadır. Bu tür sistemler henüz ekonomik olmadığından ABD “1 milyon çatı”, Almanya “100 bin çatı” ve Japonya “70 bin çatı” gibi teşvik programları uygulamaktadır. Bu teşvikler ülkeden ülkeye değişmekle birlikte temelde üretilen enerjinin satın alınması garantisinin verilmesi ve sistem maliyetinin belli

(14)

bir yüzdesinin kullanıcıya geri ödenmesi şeklindedir. Portekiz’de 2007 Ocak ayında 11megavat gücünde en büyük güneş pili santralı açılmıştır. Bu santral yaklaşık 84 milyon dolara mal olmuştur. Bu santralın yılda 30 bin ton sera gazının yayılmasını önleyeceği hesaplanmaktadır. Ülkemiz güneş enerjisi bakımından bu tür santralların yapımına çok uygundur.

1.3.3 Hibrit (Karma) Sistemler

Yenilenebilir enerji kaynaklarının başında gelen güneş enerjisindeki kesiklikleri en aza indirgemenin başlıca yolu olarak karma sistemlerin kullanımı gelmektedir. Güneş fotovoltaik sistemlerin gerek rüzgâr ve gerekse diğer yenilenebilir kaynaklarla kullanımı sonucunda elektrik üretiminde süreklilik gerçekleşmektedir. Dünyada kullanımı hızla artan bu sistemler ayrıca geleceğin yakıtı şeklinde ifade edilen hidrojen üretiminin temel enerji kaynağı, en temiz ve süreklik gösteren yöntem olarak kabul görmektedir.

Ülkemizde bu karma sistemlerin kullanımı özellikle sahil bölgelerinde rağbet görmesi beklenmektedir.

1.4 Güneş Enerjisi Arz Güvenilirliği ve Depolanabilirliği

Isıl uygulamalardan güneş enerjili sıcak su sistemleri birçok bölgemiz için yılın büyük bir bölümünde enerji üretimi sağlamaktadırlar.

Güneş pillerinden elektrik üretiminde ise güneş enerjisinin kesikli bir kaynak olması nedeniyle üretilen enerjinin depolanması gerekmektedir. Güneş pillerinden üretilen elektriğin maliyetini artıran önemli nedenlerden biri de üretilen enerjinin depolanma zorunluluğudur.

1.5 Güneş Enerjisi Çevresel Etkileri

Güneş enerjisi, hiçbir atığı olmayan çevre dostu bir enerji kaynağıdır. Ülkemiz şartlarına uygun olan güneş enerjisi uygulamalarının yaygınlaştırılması sayesinde enerji kullanımı nedeniyle oluşan çevre kirliliğinin azaltılmasına önemli katkı sağlanacaktır. Güneş enerjisinden yeterince yararlanmak; daha az yakıt (kömür, petrol, doğal gaz, vb.) kullanmak, daha az sera gazı ve daha temiz ve sağlıklı çevre demektir.

1.6 Güneş Enerjisi Kullanımının Yaygınlaştırılması İçin Öneriler

• Güneş enerjili sıcak su sistemlerinin yaygınlaşmasını engelleyen yasal mevzuatın ilgili hükümleri değiştirilmelidir.

• Güneş kollektörlerine tüketici bazında teşvik uygulanmalıdır.

• Nüfusun ve enerji tüketiminin yoğun olduğu büyük kentlerde yerel yönetimlerle işbirliği yapılarak güneş kolektörlerin yaygın kullanımı konusunda çalışmalar yapılmalıdır.

• Güneş enerjisi sıcak su sistemlerinin, güneş enerjisi potansiyelinin yüksek olduğu Güneydoğu Anadolu, Akdeniz ve Ege Bölgesi’nde öncelikli olarak yeni yapılmakta olan binalarda kullanımını artıracak şekilde düzenlemeler yapılmalıdır.

(15)

• Konutlarda tüketilen enerjinin %80’i ısınmaya harcanmaktadır. Bu nedenle güneş mimarisi ciddiye alınmalı, öncelikle büyük şehirlerden başlanarak yeni yapılmakta olan binalarda yönlendirme ve yalıtıma büyük önem verilmeli, ek maliyet getirmeden %30’lara varan ısı kazancı sağlayan mimari özellikler kullanılmalıdır. Bu konuda ilgili meslek odaları ile işbirliği içerisinde bilinçlendirme çalışmaları yapılmalıdır.

• Fotovoltaik pil uygulamaları dünyanın birçok gelişmiş ülkesinde hızla artmaktadır. Ülkemiz şartlarında verimlilikleri daha yüksek değerlerde olan, doğrudan elektrik üretimine yönelik kullanılan bu sistemler için gerekli çalışmalar ve yatırım teşvikleri yapılmalıdır.

• Karama sistemlerin kullanımı için en uygun bölge tespitleri yapılmalıdır.

• Kırsal alanlarda pişirme amaçlı kullanılan güneş ocaklarının yaygınlaştırılması için çalışmalar yapılmalıdır.

• Sıcak su, kızgın su ya da buhar kullanan sanayi tesislerinin bu ihtiyaçlarını güneş enerjisinden karşılamaları teşvik edilerek yaygınlaştırılmalıdır. Sıcak suyu düzlemsel toplayıcılarla, kızgın su ya da buharı da yoğunlaştırıcı toplayıcılarla sağlamak mümkündür.

• Güneş santralleri için ön koşul sayılan yıllık en az 2000 saat güneşlenme süresi, Türkiye'de ortalama 2640 saat, Güneydoğu Anadolu Bölgesinde ise 3000 saattir. Güneş santrallerinin yapımı için araştırma yapılarak bir an önce adımlar atılmalıdır.

• Direkt elektrik üreten güneş pili santrallarının yapımı planlanmalıdır.

• Kıbrıs’ta güneş ve diğer yenilenebilir enerji kaynakları konusunda şimdiye kadar yeterli bir çalışma yapılmamıştır. Rüzgar ve güneşin beraber kullanılabileceği bir hibrid sistem Kıbrıs için en uygun sistem olarak görünmesine rağmen bu konularda önce özellikle kıyılarda bir olcum çalışması yapılması gerekmektedir. Şu aşamada bu ölçümlerin hiçbirisi Kıbrıs’ta yapılmış değildir.

• Soğutma ihtiyacının, güneş enerjisinin en yüksek şiddette olduğu zamanlarda olduğundan, iklimlendirme ve soğutma sistemlerinde güneş enerjisi, kullanılmalıdır. Bu konuda yeni adsorplanmalı sistemler geliştirilmektedir. Bu sistemlerde hammadde olarak Türkiye’de çok bulunan doğal bir mineral olan zeolit ve su kullanılmaktadır. Bu konuda, ilgili makaleler incelenebilir^.5,6

5Baker D.K. and B. Kaftanoğlu, “Güneş Enerjisi ile Çalışan Adsorblanmalı bir Soğutma Sisteminde Zeolit ve Silika Jel Kullanılımında Termodinamik ve Ekonomik Başarımın Karşılaştırılması”, Türkiye 10.

Enerji Kongresi ve Uluslararası 5. Enerji Fuarı Kongre Kitabı, sayfalar: 423-431, Kasım 27- 30, 2006; Istanbul , Türkiye

6Baker, D.K. and B. Kaftanoğlu, "Predicted Impact of Collector and Zeolite Che on the Thermodynamic and Economic Performance of a Solar Powered Adsorption Cooling System", Experimental Heat Transfer journal, 20:2, pp. 103-122, 2007

(16)

HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU GÜNEŞ ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU RAPORU 3-6-10

EK1. Bazı illerin yeryüzünde yatay düzleme gelen aylık ortalama tüm güneş ışınımı Q (MJ / m2 gün), atmosfer dışında yatay düzleme gelen güneş ışınımı Q0 (MJ / m2 gün) ve aylık ortalama güneşlenme süreleri t (h / gün), enlemleri (e) ve deniz seviyesinden yükseklikleri z (m).

Ocak Şub at

Mart Nisan Mayı s

Haziran Temmuz Ağust os

Eylü l

Ekim Kasım Aralık

Tüm Yıl Yaz Ort. (Haz.- Tem.-Ağu.) Q (MJ/m2 gün) 10,913,618,322,926,627,727,926,0 21,416,211,711,119,3 27,2 Q0 (MJ/m2 gün)17,122,228,735,139,541,240,336,7 30,924,118,315,729,2 ADANAe=36,6° z=20 m t (h/gün) 5,1 5,0 5,9 7,1 8,7 9,9 9,9 10,3 8,5 7,2 5,6 4,8 7,2 10 Q (MJ/m2 gün) 4,6 7,7 11,115,119,221,822,020,3 16,310,86,3 4,9 15,5 21,3 Q0 (MJ/m2 gün)15,320,627,434,439,341,340,336,2 29,922,516,513,928,1 ANKARA e=39,6° z=894 m t (h/gün) 2,6 4,0 5,4 6,4 8,5 10,411,010,7 9,3 6,8 4,0 2,4 6,7 10,7 Q (MJ/m2 gün) 10,113,116,622,325,828,628,125,9 21,515,69,5 8,8 19,2 27,5 Q0 (MJ/m2 gün)17,222,328,735,139,541,240,336,8 31,024,118,315,729,2 ANTALYA e=36,5° z=42 m t (h/gün) 5,7 6,4 7,2 8,4 9,8 11,911,811,6 10,07,9 5,3 4,9 8,5 11,7 Q (MJ/m2 gün) 6,6 8,8 13,217,221,525,224,623,3 18,013,27,9 5,8 15,3 24,3 Q0 (MJ/m2 gün)15,420,727,434,439,341,340,336,3 29,922,616,614,028,2 BALIKESİR e=39,4° z=147 m t (h/gün) 3,5 3,5 4,9 5,9 7,8 9,9 10,19,8 8,3 5,7 4,0 2,1 6,2 9,9 Q (MJ/m2 gün) 6,7 8,6 12,316,621,124,724,822,8 17,411,56,4 5,6 14,8 24,1 Q0 (MJ/m2 gün)15,020,327,134,239,341,340,236,1 29,622,216,213,527,9 BURSAe=40,1° z=100 m t (h/gün) 3,2 3,8 4,8 6,2 8,2 10,010,49,6 7,6 5,4 3,0 3,1 6,2 10 Q (MJ/m2 gün) 6,3 8,8 13,117,121,424,725,523,5 18,412,67,5 5,9 15,2 24,5 Q0 (MJ/m2 gün)15,320,627,434,439,341,340,336,2 29,922,516,513,928,1

ERZURUM e=39,6° z=1869 m t (h/gün) 2,8 3,6 4,9 5,9 7,8 9,9 10,810,7 8,8 6,6 3,7 2,4 6,4 10,4

(17)

HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU GÜNEŞ ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU RAPORU 3-6-11 Q (MJ/m2 gün) 10,113,417,922,826,228,428,025,7 21,416,111,610,719,5 27,3 Q0 (MJ/m2 gün)16,822,028,535,039,541,240,336,7 30,823,818,015,429 G.ANTEP e=37,1° z=855 m t (h/gün) 3,9 4,6 5,3 6,8 7,8 9,4 9,7 9,5 8,5 7,0 5,3 3,9 6,9 9,5 Q (MJ/m2 gün) 5,5 7,4 11,916,320,423,923,821,7 16,910,56,4 5,1 14 23,1 Q0 (MJ/m2 gün)14,419,826,734,039,241,340,236,0 29,321,815,713,027,6 İSTANBUL e=41,0° z=0 m t (h/gün) 2,6 2,9 4,6 5,9 7,6 9,7 10,19,6 8,1 5,0 3,1 2,2 5,9 9,8 Q (MJ/m2 gün) 8,3 10,815,719,223,026,326,124,0 19,213,89,5 8,2 16,8 25,4 Q0 (MJ/m2 gün)16,121,327,934,739,441,340,336,5 30,323,217,314,728,6 İZMİR e=38,2° z=25 m t (h/gün) 4,4 5,1 6,9 7,4 9,0 11,812,211,5 9,8 7,4 5,3 4,2 7,8 11,8 Q (MJ/m2 gün) 7,8 10,414,718,622,425,527,025,2 19,013,79,3 8,1 16,6 25,9 Q0 (MJ/m2 gün)16,021,227,934,739,441,340,336,4 30,323,117,214,628,5 KAYSERİ e=38,4° z=1068 m t (h/gün) 2,9 3,8 5,2 6,2 8,1 10,311,811,6 8,8 6,8 4,5 2,7 6,8 11,2 Q (MJ/m2 gün) 8,0 10,915,719,622,725,625,924,1 20,014,59,6 8,5 17,4 25,2 Q0 (MJ/m2 gün)16,521,728,234,939,541,340,336,6 30,623,617,715,128,8 KONYA e=37,6° z=1028 m t (h/gün) 3,1 4,3 6,3 7,2 8,4 10,611,111,0 9,8 7,7 5,0 3,3 7,4 10,9 Q (MJ/m2 gün) 10,313,418,423,327,129,629,026,5 21,916,411,710,619,7 28,4 Q0 (MJ/m2 gün)16,822,028,435,039,541,240,336,7 30,823,818,015,429 URFA e=37,1° z=547 m t (h/gün) 4,2 4,8 6,4 7,8 9,5 11,912,411,4 9,7 7,8 5,6 4,1 7,9 11,9 Q (MJ/m2 gün)5,4 7,6 11,116,220,023,223,521,7 16,211,06,5 5,4 13,8 22,8 Q0 (MJ/m2 gün)14,319,626,633,939,241,340,235,9 29,221,615,512,827,5 ZONGULDAK e=41,3° z=136 m t (h/gün) 2,5 3,1 4,2 6,0 7,6 9,6 10,210,0 7,5 6,2 3,4 3,1 6 9,9 Kaynak: EİE Genel Müdürlüğü

(18)

HİDROLİK VE YENİLENEBİLİR ENERJİ ÇALIŞMA GRUBU GÜNEŞ ENERJİSİ ALT ÇALIŞMA GRUBU RAPORU 3-6-12