Güneş Enerjisi Nedir? Nasıl Çalışır?
Güneş enerjisi, güneşten elektrik veya termal enerji şeklinde kullanılabilecek şekilde elde edilen karbon salınımına sebebiyet vermeyen yenilenebilir bir enerjidir.
Günümüzde güneşten doğal yollar ile gelen bu enerji birçok farklı şekilde elde edilebilir. Bu yöntemlerden en yaygın olanı ise güneşten yeryüzüne gelen ışınları fotovoltaik (FV) güneş enerjisi panelleri aracılığı ile yakalayıp her türlü elektrikli alette kullanabileceğimiz elektriğe dönüştüren fotovoltaik (FV) sistemlerdir.
Elektrik üretiminde fotovoltaik (FV) sistemleri kullanmanın yanında diğer genel yöntem ise kapalı alanları veya sıvıları ısıtmak için kullanılan termal enerji sistemleridir. Evsel veya ticari kullanımlarda ihtiyaca göre güneş enerjili sıcak su sistemleri kurulabilir veya pasif güneş enerjisinden faydalanacak binaların tasarımı yapılabilir.
Güneş panelleri üç ana ölçekte kurulabilir. Bunlar sırası ile konut alanları (mesken aboneleri), ticari alanlar (ticarethane ve sanayi aboneleri) ve güneş santralleri olarak küçükten büyüğe doğru sıralanır.
Konut tipi güneş enerjisi genellikle evlerin çatılarına monte edilir ve çatı alanının büyüklüğüne ve uygunluğuna bağlı olarak genellikle 5 ila 20 kilowatt (kW) arasındadır. Ticari ve sanayi tipi güneş enerjisi projeleri genellikle konut güneş enerjisi projelerinden daha büyük bir ölçekte kurulur ve 50 ile 5000 kilowatt (kW) mertebesinde olabilir (not: 5000 kW güncel mevzuat ile sınırlanmış olan lisanssız maksimum kapasitedir).
Bireysel kurulumların ölçeği büyük ölçüde değişebilse de ticari-sanayi tipi güneş enerjisi kurulumları çatı alanının maksimum seviyede güneş enerjisi panelleri ile kaplayarak işletmelere yerinde öz tüketim için güneş enerjisi sağlamak amacı güderler.
Son olarak, büyük ölçekli arazi tipi güneş enerjisi projeleri genellikle üretilen enerjinin şebekeye verilmesi ile çalışır ve çok sayıda tüketim abonesine güneş enerjisi sağlayan büyük, birkaç megawatt’lık (MW) tesislerdir (1000 kW -kilowatt = 1 MW – megawatt).
Bunların yanında kooperatif tarzı güneş enerjisi projelerine, özellikle Kuzey Amerika ve Avrupa ülkelerinde, rastlamak mümkündür. Bu projeler birden fazla kişinin bir araya gelip seçili arazi üzerinde kendi öz tüketimleri için yaptıkları projelerdir. Çatı alanı müsait olmayan veya yeterli olmayan tüketiciler için geliştirilmiş bu projeler henüz ülkemizde yaygın değildir.
Güneş Enerjisi Nasıl Çalışır?
Bir güneş enerjisi paneli (güneş paneli olarak da bilinir) kabaca silikon hücreleri, metal çerçeve, cam muhafaza ünitesi ve panel üzerinden üretilen elektrik akımını aktarmak için kullanılan doğrusal akım ve alternatif akım kablolarından oluşur. Silikon (periyodik tabloda 14. sırada), güneş ışığını emmesine ve kullanılabilir elektriğe dönüştürmesine izin veren iletken özelliklere sahip bir ametaldir. Işık bir silikon hücresine çarptığında silikon hücrelerin üzerindeki elektronların harekete geçirilmesine neden olarak elektrik akımı akışını başlatır. Bu “fotovoltaik (FV) etki” olarak bilinir ve güneş paneli teknolojisinin genel işlevselliğini açıklar.
Güneşimizi aslında doğal bir nükleer reaktör olarak da düşünebiliriz. Bu çerçevede güneşten dünyaya yaklaşık 8,5 dakika içinde 150+ milyon km seyahat eden foton adı verilen küçük enerji paketleri seyahat ederler.
Silikon bazlı güneş hücrelerini kullanarak güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştürebiliriz. Her gün ışık, çatınızın güneş panellerine fotonlarla (güneş ışığı parçacıkları) çarpar. Güneş paneli bu fotonları doğru akım (“DC”) elektronlarına dönüştürür. Elektronlar güneş panelinden ve bir invertöre ve diğer elektrikli güvenlik cihazlarına akar. Evirici, “DC” gücünü (yaygın olarak piller için kullanılır) alternatif akıma veya “AC” gücüne dönüştürür. AC gücü, televizyon, bilgisayar ve ekmek kızartma makinelerinin duvar prizine takıldığında kullandıkları elektrik türüdür.
Bir tane çift yönlü elektrik sayacı ölçümü yapar ve güneş sisteminizin ürettiği tüm gücü izler. Üretim ile aynı anda kullanmadığınız güneş enerjisi, sayaç üzerinden elektrik şebekesine geri döner. Geceleri veya bulutlu günlerde, sisteminiz bina ihtiyaçlarınızdan daha fazlasını üretmediğinde, şebekeden normal şekilde elektrik tüketeceksiniz. Tesisiniz, herhangi bir fatura dönemi için “net” tüketim için faturalandırır, fazlasını da ayrıca tahsil edersiniz.
Bakım için neler yapmak gerekir?
Çok fazla değil, gerçekten. Güneş panelleriniz kendileri on yıllarca fazla bakım gerektirmeden dayanabilir (sisteminizin ömrü boyunca inverterü bir kez değiştirmeniz gerekecektir).
Güneş panellerinin kendisi gibi, invertörler de genellikle bir garanti ile gelir – bunlar 5-12 yıl arasında (ve bazen daha da uzun) olabilir. Panellerinizin aksine, invertörünüzün veriminin çok yavaş düştüğünü görmez; bunun yerine, çalışmayı durdurabilir ve değiştirilmesi gerekebilir.
Ancak, bu cephedeki teknolojik gelişmeler durmadan ileriye gidiyor! Her güneş paneline takılan veya dahil edilen yeni “mikro inverterler”, tüm panellerinizin çıkışını aynı anda işleyen daha yaygın merkezi invertörlerin yerini hızla alıyor. Bu mikro invertörler, merkezi bir invertörden çok daha uzun bir ömre (25 yıla kadar) sahip olabilir ve biri arızalanırsa, tüm sisteminizin çalışmasını durdurmayacaktır.
Güneş paneller bulutlu, yağmurlu veya soğuk günlerde çalışır mı?
Evet güneş panelleri bulutlu, yağmurlu ve / veya hava soğuk olduğunda halen çalışmaya devam eder.
Bulutlar ve yağmur güneş panelleri için ideal midir? Tabii ki değil. Doğrudan güneş ışığında en etkili çalışma rejimine sahiptirler. Ancak güneş panelleri, güneş bulutlar tarafından engellendiğinde hala güç üretebilir- aslında, uygun bir elektrik kaynağı olarak kalması için bu bile fazlasıyla yeterli. Örneğin Almanya’yı ele alalım. Özellikle sıcak veya güneşli değil, yine de güneş enerjisinde bir dünya lideridir.
Kış gelince, daha da iyi haberler var: Güneş panelleri ısı ile değil, ışıkla elektrik üretiyor ve teknolojinin çalışma şekli nedeniyle, sıcak olanlarda olduğu kadar soğuk sıcaklıklarda da daha etkili elektrik üretebiliyorlar.
Dünya fosil yakıtlara mecbur değil. Gelecek güneş enerjisinde!
Şu anda yeryüzünde güneş enerjisi kurulu gücü, küresel ölçekte tüketilen enerjinin yüzde 1’lik bir kısmını bile karşılamayan bir durumda. Bir yandan güneş enerjisi teknolojisi gelişiyor ve bu da güneş enerjisi yatırımlarının maliyetini hızla düşürüyor. Bu nedenle güneşin enerji bolluğunu kullanma yeteneğimiz günden güne artıyor. Bu sorumluluk ise hepimize düşüyor.
Şu anda ülkemizde geri dönüş süreleri makul seviyelere düşmüş olan güneş enerjisi yatırımlarına hız verilmesi ile cari açık ve karbon salınımı problemlerinin önüne geçilebilir.
Uluslararası Enerji Ajansı‘ndan yapılan 2017 raporu, güneş enerjisinin dünyanın en hızlı büyüyen güç kaynağı haline geldiğini gösteriyor – güneş enerjisinin büyümesinin diğer tüm yakıtların büyümesini ilk kez aştığını gösteriyor. Günümüze kadar artarak gelen bu durum önümüzdeki yıllarda hepimizin güneş enerjisiyle üretilen elektriğin faydalarından bir şekilde yararlanacağımızı gösteriyor.
Kolayca ulaşılabilir ve yenilenebilir olduğu göz önüne alındığında, güneş enerjisi çekici bir enerji kaynağıdır. Bununla birlikte, 2019 itibariyle, dünya enerjisinin yüzde üçünden daha azı güneşten geldi. Tarihsel olarak, güneş enerjisi üretimi pahalı ve nispeten verimsizdi.
Bununla birlikte, bu yetersiz güneş kullanımı bile, dünya çapında güneş enerjisinden toplanan güç miktarı 2000’den 2019’a 300 kattan fazla arttığından, son yirmi yılda buna ciddi bir iyileşmedir diyebiliriz. Son yirmi yılda yeni teknolojik gelişmeler bu sistemlere olan güveni artırdı ve yeni teknolojik gelişmeler de maliyetleri azaltarak ve güneş paneli verimliliğini artırarak güneş enerjisi yatırımlarının önünü açtı diyebiliriz.
Fosil Yakıtlar Dostumuz mu?
Fosil yakıt milyonlarca yıldır var. Bunlar, ev, iş, imalat ve arabalarımız gibi sayısız şeye güç vermek için kullanılmıştır. Bağımlılığımız çok eskilere dayanıyor ve artan alternatif enerji kaynaklarına rağmen günümüze kadar bile devam ediyor. Fosil yakıt enerjisinin birincil kaynakları arasında kömür, petrol ve doğal gaz bulunur.
Fosil yakıtla gelişen yeni alanları her delebildiğimizde, dünyanın çoğu sevinir. Kabuğunun altında yeni kaynaklar bulabilmek altın madenini kazmak gibidir; ancak, bu özel maden sorunları ve olumsuz etkileri olmadan gelmez. İnsanlık faydalarını olması gerekenden daha fazla şekilde elde etti ve kısa bir süre sonra rezervler tükenecek, ancak sorun sadece tükenme endişelerinde durmuyor.
Dünyanın çoğu, özellikle Amerika Birleşik Devletleri gibi gelişmiş ülkelerde içinde bulundukları bolluğun gerçekleri görmelerini engellemesini önüne halen geçebilmiş değiliz.
Güneş Enerjisi Yenilenebilir bir enerji kaynağıdır!
Güneş enerjisi, dünyanın hemen hemen her yerinde kullanılabilen temiz, ucuz, yenilenebilir bir enerji kaynağıdır- güneş ışığının dünyanın yüzeyine çarptığı herhangi bir noktayı, güneş enerjisi üretmek için potansiyel bir yer olarak düşünebiliriz. Yenilenebilir enerji dediğimiz zaman ise enerjinin sonsuz bir kaynaktan gelmesi, özellikle güneş enerjisi için bu bire bir karşılığı olan bir kavramdır, üretimin sürdürebilir olmasını sağlamaktadır.
Bunun önemini yenilenebilir kaynaklarla elektrik üretimini fosil yakıtlarla karşılaştırdığımız zaman daha iyi anlarız. Mesela, petrol, gaz ve kömürün oluşması yüz binlerce yıl sürdü, bu yüzden bu kaynaklardan biri elektrik üretmek için her yakıldığında, sınırlı kaynak marjinal olarak tükenmeye daha yakın hale geliyor. Elektrik üretmek için rüzgâr, güneş ve hidroelektrik gibi yenilenebilir bir kaynak kullanmak ise bu kaynağı tüketmez.
ABD’deki mevcut elektrik karışımı hala büyük ölçüde petrol ve gaz gibi fosil yakıtlardan oluşurken, güneş gibi yenilenebilir enerji kaynakları sürekli olarak ülkenin enerji profilinin büyük bir parçası haline geliyor. Güneş ve diğer yenilenebilir teknolojilerin maliyeti rekabetçi olmaya devam ettikçe bu alandaki yatırımlar da hız kazanarak devam edecek ve düşecek olan birim yatırım maliyetleri ile artık fosil yakıtlı yeni bir yatırım görmüyor olacağız.
Fotovoltaik güneş enerjisinin “dünyadaki en umut verici yenilenebilir enerji kaynaklarından biri” olmasını sağlayan birçok avantajı vardır. Kirletici değildir, bozulabilecek hiçbir hareketli parçası yoktur, az bakım ve denetim gerektirmez ve düşük işletme maliyetleri ile 25-40 yıl ömrü vardır. Büyük ölçekli kurulum gerekmez. Şebekeden uzak yerler, gerektiği kadar küçük veya büyük bir sistem kurarak kendi elektrik kaynaklarını kolayca üretebilir.
Güneş enerjisi kurulumu basitçe evlere, okullara veya işletmelere yapılabilir, burada yapılan montajları ekstra geliştirme veya arazi alanı gerektirmez, işetmesi ise güvenli ve sessizdir. İleri dönemde ise firma büyüdükçe aynı yere alan imkânı dahilinde daha fazla güneş enerjisi kapasitesi eklenebilir, böylece “geleneksel büyük ölçekli güç sistemlerinde olduğu gibi, enerji üretiminin, üretim kapasitesini aşırı yükseltmek zorunda kalmadan artan ihtiyaçlara ayak uydurabilmesi” koşulu kolayca işletilebilir.
Güneş Enerjisi + Akü ile Depolama, elektrikli araçlar ve fazlası…
Güneş panellerine ve dolayısı ile güneş enerjisi kaynaklı elektrik üretimine yatırım arttıkça paralel alanlarda tamamlayıcı yatırımların da önü gün geçtikçe açılıyor. Buna örnek vermek gerekirse enerji depolama sistemleri ve elektrikli araçlar yakın zamanda patlama yapacak olan en önemli alanlar olarak öne çıkmaktadırlar. Her iki alanda güneş enerjisinden çok ciddi manada fayda sağlayabilecek alanlardır.
Güneş panelleri sadece güneş yukarıda olduğu zaman aktif olarak elektrik üretimi yapabildikleri için güneş olmadığı zamanlarda da elektrik tüketebilmek adına olduğu zamanlarda yapılacak olan ihtiyaç fazla elektriğin depolanmasının önemi giderek artmaktadır.
Güneş pilleri ile bu fazla üretimin depolanması ve tekrardan ihtiyaç anında kullanılmak üzere emre-amade olarak hazır tutulabilmesi bu endüstrinin daha fazla gelişmesi için çok önemlidir. Tabi güneş pillerini sadece bu şekilde de kullanmak zorunda değiliz.
Daha geniş kullanım alanları da halihazırda mevcut aslında. Bu alanları da enerji akışının frekans bazında daha düzgün bir şekilde sisteme verilebilmesi için dengeleyici bir unsur olarak kullanmanın yanında enerjiyi daha uygun maliyet ile sisteme verebilmeye kadar farklı avantajları da bulunmaktadır.
Elektrikli araçlarda güneş enerjisi ile beraber gelişecek olan diğer konu olarak öne çıkıyor olacak. Düşük bakım maliyetleri, düşük yakıt maliyetleri ve düşük çevresel etkisi ile içten yanmalı motorlu araçlara göre önce çıkan elektrikli araçların önümüzdeki yıllara damga vurması kaçınılmaz.
Tabii ki artan elektrik araç kullanımı ile elektrik enerjisine olan ihtiyaç ta artıyor olacak ki bu durum yenilenebilir enerjilerden güneş enerjisi için önemli bir gelişme.
Bu elektrik ihtiyacını ise çatılarda veya arazide kurulacak olan dağıtıma bağlı enerji üretim tesisleri ile kolayca sağlayabilir olacağız. Bunu ucuza sağlayacak yöntemlerin başında gelecek olan güneş enerjisi de dolayısı ile evlerimizde ve araçlarımız ile gideceğimiz her yerde artık hayatımızın bir parçası olarak temiz bir şekilde uygulanıyor olacak.
Elektrikli aracınızın (EV) gücü nedir?
Elektrik. Çoğu EV sahibi arabalarını evlerine takarak çalıştırıyor ve birçoğu bunu güneş enerjisiyle yapıyor. Devletlerin ülke genelinde uygun EV şarj istasyonları planlamasına rağmen, akıllı bir eve güç vermeyi planlamak da iyi bir fikirdir aslında, kendi kendine yetmenize imkan sağlar.
EV sahipleri için benzin tasarrufu ve güneş sistemine sahip ev sahipleri için uzun vadeli enerji tasarrufu vardır. Bu dinamik ikili sadece çevresel etkinizi ve karbon ayak izinizi azaltmakla kalmaz, aynı zamanda tasarruf etmenize de yardımcı olur. Hem kullanım oranları hem de zararlı emisyonlar için maksimum tasarruf olur.
Bugün 10 EV sahibinden dördü güneş enerjisini araçlarına elektrik vermek için kullanıyor!
Çalışmalar elektrikli araç sahiplerinin daha verimli kullandıklarını ve spektrumda daha fazla enerji tasarrufu sağladığını gösteriyor. Kısacası EV sahipleri karbon ayak izlerini önemsiyorlar.
