Güneş İle Yön Bulma

Başlatan engineerForumun Harita Mühendisliği

Yanıt: 0
Gösterim: 1820
Son İleti 04 Haziran 2016, 15:32:49
Gönderen: engineer
GES (güneş enerji sistemleri)

Başlatan jakuza99Forumun Proje Havuzu

Yanıt: 0
Gösterim: 1468
Son İleti 29 Kasım 2017, 08:22:39
Gönderen: jakuza99
çelik-galvaniz-büküm-lazer-plazma-güneş enerji-proje-tasarım işleriniz yapılır

Başlatan solidworksForumun İş ve Staj Yeri Arayanlar

Yanıt: 3
Gösterim: 1714
Son İleti 27 Eylül 2016, 15:21:16
Gönderen: solidworks
Almanlar Güneş Yapıyor

Başlatan Medeniyet MühendisiForumun Güncel Haberler ve Tartışma Bölümü

Yanıt: 0
Gösterim: 1229
Son İleti 12 Aralık 2015, 10:18:18
Gönderen: Medeniyet Mühendisi
Sap2000 güneş enerjisi sistemi çözümü?(yardım lütfen!!!!!)

Başlatan emrebyzt42Forumun Sap2000

Yanıt: 4
Gösterim: 1775
Son İleti 22 Ekim 2018, 23:05:47
Gönderen: prdtronbu

Güneş Pilleri

engineer · 2367

0 Üye ve 1 Ziyaretçi konuyu incelemekte.

Çevrimdışı engineer

  • Proje Timi
  • Azimli
  • *****
    • İleti: 87
    • +3/-0
: 17 Mayıs 2015, 14:47:24
Güneş pilleri

GÜNEŞ ENERJISINDEN YARARLANARAK ELEKTRIK ÜRETIMI

ENERJI ve KULLANIMI


Günden güne artan sanayileşme ve bunun sonucunda ortaya çıkan makineleşme, gittikçe artan bir enerji gereksinimi doğurmaktadır. Özellikle 1950’lerden önce, kömür, enerji üretim ve tüketiminde önemli bir yer tutarken bu yıllardan sonra, Ortadoğu ve Güney Amerika’da bulunan zengin petrol yatakları sayesinde, petrol ön plana geçmiştir. 1950–1973 yılları arasında, neredeyse sabit seyreden petrol fiyatları nedeniyle, enerji gereksinimi petrolden karşılanmıştır. Petrolle rekabet edilememesi nedeniyle, Batı Avrupa ve ABD’de pek çok kömür madeni kapanmıştır. Ancak, 1972 yılında varili 2,5 $ olan petrol, 1974 yılında 11 $ ‘a fırlamış ve politik bir baskı unsuru olarak kullanılmaya başlanmıştır. 1973 Arap-Israil savaşı sırasında, ABD’nin Israil yanlısı politika izlemesi üzerine, petrol üreticisi Arap ülkelerinin petrol ihracatını kısıp, fiyatları arttırmaları dünyada bir krize yol açmıştır. Bu tarihten sonra, fiyat artışı devam etmiştir.

Her geçen yıl sürekli artan petrol fiyatlarının yanı sıra, dünya nüfusu da sürekli olarak artmakta, bu da enerji gereksinimini artırmaktadır. 1975 yılında 4 milyar olan dünya nüfusu, bugün 6 milyarı geçmiştir. Daha hızlı kalkınma isteği ve buna paralel olarak artan enerji gereksiniminin yanı sıra, kullanılan fosil yakıtların atıklarının çevreye onarılamaz zararlar vermesi, alternatif yakıt arayışlarını arttırmıştır. Ayrıca, bugünkü tüketim oranları baz alınarak yapılan hesaplamalara göre, kömür 240, petrol 43 ve doğal gaz 67 yıl sonra tükenecektir. Bu durumda, kullanılmakta olan yakıtlara alternatif olabilecek, tükenme olasılığı daha az ve atıkları çevreye zarar vermeyecek enerji arayışına gidilmiştir. Bu çalışmalar sonucu, geliştirilen pek çok alternatif enerji sistemi vardır ve ülkeler enerji gereksinimlerinin bir kısmını bu sistemlerle karşılamaktadır.


Enerji Kaynağı Olarak Güneş
Yeryüzünden 151.106 km uzaklıkta bulunan güneş, nükleer yakıtlar dışında, dünyada kullanılan tüm yakıtların ana kaynağıdır. Içinde, sürekli olarak hidrojenin helyuma dönüştüğü füzyon reaksiyonları gerçekleşmektedir ve oluşan kütle farkı ısı enerjisine dönüşerek uzaya yayılmaktadır. Ancak, bu enerjinin çok küçük bir kısmı yeryüzüne ulaşmaktadır. Atmosferin dış yüzeyine ulaşan enerji 173.1014 kW değerindeyken, yeryüzüne ulaşan değer 1.395 kW’a düşmektedir. Yeryüzüne ulaşabilen ışınımın değerinin bu kadar düşük olmasının nedeni, atmosferdeki CO2, su buharı ve ozon gibi gazların ışınımı absorbe etmelerinin yanı sıra kat etmesi gereken yolun uzunluğudur. Dış yüzey sıcaklığı 6000 K olarak kabul edilen ve bilinen en büyük siyah cisim olan güneşin yaydığı ışınımın yeryüzüne ulaşabilen miktarı %70 kadardır. Bu eksilmeler ortaya çıkmadan önce, atmosferin dışında ışınım değeri 1367 W/m2 dir ve bu değer güneş sabiti olarak alınır. Pratik olarak, yeryüzüne ulaşan güneş ışınımı değeri 1000 W/m2 olarak kabul edilmektedir. 

Güneş enerjisi, daha çok binalarda ısıtma, soğutma ve sıcak su elde etmek için kullanılmaktadır. Sıcak su elde etmek amacıyla kullanım, en yaygın olan kullanım biçimidir. Isıtma amacıyla kullanım, ısıyı depolama tekniklerinin gelişimiyle daha verimli kullanılır hale gelecektir. Soğutma ise yıllık güneşlenme zamanının uzun olduğu bölgelerde verimli olmaktadır.
Yapılan ölçümlere göre, ülkemizin %63 ‘ünde 10 ay, %17’sinde ise 1 yıl boyunca güneş enerjisinden yararlanmak mümkündür. Özellikle güney bölgelerimizde, su ısıtmak amacıyla kullanılan güneş kolektörleri gün geçtikçe artmaktadır.
Güneş enerjisinden yararlanmak için kullanılan ısıl uygulamalar, düşük, orta ve yüksek sıcaklık uygulamaları olmak üzere üçe ayrılır. Düşük sıcaklık uygulamaları, daha çok düzlem toplayıcılarla su ısıtılması, konut ve sera ısıtılması için kullanılır. Orta sıcaklık uygulamalarında, güneş ışınımı, odaklı toplayıcılarla toplanarak, sanayi için gerekli sıcak su veya buhar elde etmek için kullanılır. Genellikle bu tip toplayıcılarda, güneş ışınımını sürekli olarak alabilmek için güneşi izleyen mekanizmalara gerek vardır. 300 oC sıcaklık değerinin üzerine çıkılabilen, yüksek sıcaklık uygulamalarında ise, geniş bir alana gelen güneş ışınımı bir noktaya odaklanarak, metal ergitme fırınları çalıştırılabilir.

Teknolojik toplama başlığı altında kalan ikinci uygulama türü ise güneş pilleri olarak isimlendirilen fotovoltaik uygulamalardır. Üzerlerine düşen güneş ışınımını direkt olarak elektrik enerjisine çeviren güneş pilleri, doğru akım üretirler. Bu piller, seri veya paralel bağlanarak, ürettikleri akım veya gerilim değeri yükseltilebilir. Üretilen akımı depolayabilmek için, bir akümülatöre gerek vardır. Güneş pilleri, uzay programları için geliştirilmeye başlanmış; ancak, sonraki yıllarda, bilinen yollarla elektrik üretiminin güç olduğu ya da güç üretim merkezine uzak olan, deniz fenerleri, orman gözetleme kuleleri, çiftlik evleri, dağ evleri gibi yerlerde de kullanılmaya başlanmıştır.

Güneş enerjisinden ekonomik olarak yararlanabilmek için, “Güneş Kuşağı” da denilen, 45 o kuzey-güney enlemleri arasında yer almak gerekmektedir. Yapılan ölçümler, güneşlenme zamanı ve ışınım şiddeti açısından, ülkemizin yüksek bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. Ülkemizde, ortalama olarak, yılda 2600 saat güneşlenme zamanı, 0,15.106 cal/cm2 yıl değerinde ışınım şiddeti olduğu bilinmektedir.

Çevre sorunlarına neden olmaması, temiz ve güvenilir olması ve tükenme olasılığının az olması gibi nedenlerle, güneş enerjisi, gittikçe daha çok önem kazanmaktadır. Örneğin, rüzgâr enerjisi kullanımı, son on yılda, yaklaşık %25 oranında artarken, güneş pili kullanımı %300 den fazla artmıştır. Önümüzdeki on yıl için artış oranları, rüzgâr için %45, güneş için ise %800 olarak tahmin edilmektedir. ABD ve Israil, 2000’li yıllarda, toplam enerji gereksinimlerinin % 20 kadarlık bir kısmını güneş enerjisinden karşılamayı hedeflemektedirler.

ELEKTRIK ÜRETIMINDE GÜNEŞ ENERJISI

Artan sanayileşme ve konfor gereksinimleri, elektrik enerjisine olan talebi de arttırmıştır. Artan talep sonucu, aranan alternatif elektrik üretim yöntemlerinden biri de güneş pillerinden yararlanmaktır.
Güneş pilleri veya daha yaygın isimleriyle, fotovoltaik piller, üzerlerine düşen güneş ışınımını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklerdir. Ilk güneş pili, 1954 yılında, ABD’de, Bell Laboratuarlarında geliştirilmiştir. Ilk yıllarda, daha çok uzay çalışmalarında, uyduların güç gereksinimlerini karşılamak için kullanılmışlardır. Uzay programlarının gelişimiyle birlikte, yarı-iletken sınıfı silisyumdan üretilen güneş pilleri hızlı bir gelişim göstermişlerdir. Hareketli parçası olmadığı için güvenilir bir sistem olmasına karşılık pahalı olması uzun yıllar güneş pillerinin laboratuar çalışması olarak kalmasına neden olmuştur. Güneş pillerinin, alternatif ve güvenilir bir enerji üretim sistemi olarak görülmeye başlanması, 1970’li yılların başında ortaya çıkan petrol krizi sayesinde gerçekleşmiştir. Gelişen performanslarının yanısıra, maliyetlerinin azalması ve güvenilirliklerinin artması seçenek olarak öne çıkmalarını sağlamıştır.
Güneş pilleri, güneş ışığını doğru akım olarak elektrik enerjisine çevirirler. Elde edilen elektrik, doğru akım olarak kullanılabildiği gibi, alternatif akıma dönüştürülerek de kullanılabilir veya daha sonra kullanılmak amacıyla depolanabilir. Temel olarak, güneş pili; yakıtı güneş ışığı olan, hareketli parçaları olmayan ve çevreye zararlı atıklar içermeyen bir elektrik üretim düzeneğidir. Güneş ışığından her yerde yararlanmak olasıdır; ayrıca bu sistemler kolay taşınıp, monte edilebilme özelliğine sahiptir. Elektrik çıkış güçlerine göre, kol saati, hesap makinesi gibi küçük güçlü yerlerden, elektrik üretim santralleri gibi büyük güçlü yerlere kadar, elektrik enerjisinin gerektiği her yerde kullanılabilirler.

FOTOVOLTAIKLER

Fotovoltaik (photovoltaic) terimi, ışıktan gerilim üretilmesi anlamına gelir ve genellikle “PV” ile gösterilir. Fotovoltaik piller için kullanılan ortak terim “Güneş Pilleri” olmakla birlikte, piller her tür ışık altında elektrik üretebilirler. Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2 – 0,4 mm arasındadır.

Güneş pilleri, enerjinin korunumu yasasına uygun olarak, ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren cihazlardır; ancak enerjiyi depolayamazlar. Işık kaynağı (örneğin güneş) ortadan kalktığında, pilin ürettiği elektrik de kesilir. Eğer elektrik gece boyunca da kullanılmak isteniyorsa, devreye bir elektrik depolayıcı (akü) eklenmelidir.
Güneş pillerinin imal edildiği pek çok materyal vardır. Fakat en sık kullanılan silisyumdur. Silisyum, dünyada oksijenden sonra en çok bulunan elementtir ve oksijenle birlikte kumu oluştururlar. Zehirsiz ve güvenilir olduğu kadar da bol bulunabilen bir malzemedir. Güneş pillerinin imal edildiği silisyum, aynı zamanda bilgisayar ciplerinin yapımında da kullanılmaktadır. Piller, enerji dönüştürme sırasında herhangi bir yakıt kullanmazlar, yakıtları gün ışığıdır. Üzerlerine düşen ışık ne kadar fazlaysa üretilen enerji de o kadar fazla olacaktır. Yakıtları olan güneş ışığı, dünya üzerinde bol oranda ve bedava bulunan belki de tek yakıttır. Üstelik rüzgâr ve hidrolik enerjiye nazaran, dünya üzerinde dağılımı daha uniformdur.


Güneş Pillerinin Çalışma Ilkeleri

Başka malzemeler kullanılıyor olsa bile, günümüzde, pek çok güneş pili silisyumdan yapılmaktadır. Güneş pilinin üzerine güneş ışığı düştüğünde, silisyum atomunun son yörüngesindeki valans elektronunu negatif yükler. Işık foton denilen enerji partiküllerinden oluşmuştur. Fotonları, saf enerjiden oluşmuş bilardo toplarına benzetmek olasıdır ve bunlar bir atoma çarptıklarında tüm atom enerjilenir ve en kolay kopabilecek durumda olan son yörüngedeki valans elektronu kopar. Serbest kalan bu elektronda, voltaj veya elektriksel basınç olarak isimlendirebileceğimiz potansiyel enerji ortaya çıkar. Bu enerji, bir aküyü şarj etmek veya bir elektrik motorunu çalıştırmak için kullanılabilir. Önemli olan nokta, bu serbest elektronları pil dışına alabilmektir. Üretim sırasında, pilin ön yüzeyine yakın yerde bir iç elektro-statik bölge oluşturularak, bu elektronun serbest duruma geçmesi sağlanır. Silisyum kristali içine diğer elementler yerleştirilmiştir. Bu elementlerin kristal içinde bulunması, kristalin elektriksel olarak dengede olmasını önler. Işıkla karşılaşan malzemede, bu atomlar dengeyi bozar ve serbest elektronları diğer pile veya yüke gitmeleri için pilin yüzeyine doğru süpürürler. Milyonlarca foton pilin içine akarken, enerji kazanıp bir üst seviyeye çıkan elektronlar da, pil içindeki elektro-statik bölgeye ve oradan da pil dışına akarlar. Işte bu oluşan akış elektrik akımıdır.


Güneş Pillerinin Yapısı

Günümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi güneş pilleri de, yarı-iletken maddelerden yapılırlar. Yarı-iletken özellik gösteren birçok madde arasında güneş pili yapmak için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir.

Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir. Katkılama,saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır. En yaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyum elde etmek için silisyum eriyiğine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element, örneğin fosfor eklenir. Silisyum'un dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu için, fosforun fazla olan tek elektronu kristal yapıya bir elektron verir. Bu nedenle V. grup elementlerine "verici" ya da "n tipi" katkı maddesi denir.
 
P tipi silisyum elde etmek için ise, eriyiğe 3. gruptan bir element (alüminyum, indiyum, bor gibi) eklenir. Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde bir elektron eksikliği oluşur, bu elektron yokluğuna hol ya da boşluk denir ve pozitif yük taşıdığı varsayılır. Bu tür maddelere de "p tipi" ya da "alıcı" katkı maddeleri denir.

P ya da n tipi ana malzemenin içerisine gerekli katkı maddelerinin katılması ile yarıiletken eklemler oluşturulur. N tipi yarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler çoğunluk taşıyıcısıdır. P ve n tipi yarıiletkenler bir araya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür. Yani p tipinde negatif enerji seviyeleri ile hol sayıları eşit, n tipinde pozitif enerji seviyeleri ile elektron sayıları eşittir. P-N eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder. PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında pozitif yük birikir. Bu eklem bölgesine "geçiş bölgesi" ya da "yükten arındırılmış bölge" denir. Bu bölgede oluşan elektrik alan "yapısal elektrik alan" olarak adlandırılır. Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır.

Yarıiletkenler, bir yasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur. Bu bandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar. Bu yasak enerji aralığına eşit veya daha büyük enerjili bir foton, yarıiletken tarafından soğurulduğu zaman, enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar. Böylece, elektron-hol çifti oluşur. Bu olay, P-N eklem güneş pilinin ara yüzeyinde meydana gelmiş ise elektron-hol çiftleri buradaki elektrik alan tarafından birbirlerinden ayrılır. Bu şekilde güneş pili, elektronları n bölgesine, holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır. Birbirlerinden ayrılan elektron-hol çiftleri, güneş pilinin uçlarında yararlı bir güç çıkışı oluştururlar. Bu süreç yeniden bir fotonun pil yüzeyine çarpmasıyla aynı şekilde devam eder. Yarıiletkenin iç kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektron-hol çiftleri oluşturulmaktadır. Fakat gerekli elektrik alan olmadığı için tekrar birleşerek kaybolmaktadırlar.

Tek kristalli silisyum güneş pilinin rengi koyu mavi olup, ağırlığı 10 gram’dan azdır. Şekil 1’den görülebileceği gibi, pilin üst yüzeyinde, pil tarafından üretilen akımı toplayacak ve malzemesi genellikle bakır olan ön kontaklar vardır. Bunlar negatif kontaklardır. Kontakların altında 150 mm kalınlığında, yansıtıcı özelliği olmayan bir kaplama tabakası vardır. Bu tabaka olmazsa, silisyum, üzerine düşen ışınımın üçte birine yakın kısmını yansıtacaktır. Bu kaplama tabakası, pil yüzeyinden olan yansımayı önler. Pilin ön yüzeyi, normal olarak yansıyan ışığın bir kısmını daha yakalayabilmek amacıyla, piramitler ve konikler şeklinde dizayn edilmiştir. Yansıtıcı olmayan kaplamanın altında, pilin elektrik akımının ortaya çıktığı yapı bulunur. Bu yapı, iki farklı katman halindedir. N-katmanı, fosfor atomları eklenmiş silisyumdan oluşan ve pilin negatif tarafını oluşturan katmandır. P-katmanı ise, bor atomları eklenmiş silisyumdan oluşmuş, pilin pozitif tarafıdır. Iki katman arasında, p-n kavşağı denilen, pozitif ve negatif yüklü elektronların karşılaştığı bir bölge bulunur. Pilin arka yüzeyinde, elektronların girdiği pozitif kontak görevi gören arka kontak yer alır. Şekil 2’de bir güneş pili görülmektedir.

Üretilen piller, standart test koşullarında test edildikten sonra, tüketiciye sunulmaktadır. Ortam sıcaklığı 25 C, ortalama ışınım şiddeti 1000 W/m2 ve Hava-Kütle oranı 1,5 olarak test koşulları belirlenmiştir. Hava-kütle oranı, güneş ışınımının geçirilme oranını gösteren atmosfer kalınlığıdır. Güneşin tam tepede olduğu durumda, bu oran, 1 olarak alınır. Atmosfer tarafından emilen ışınımın oranına bağlı olarak, pilin üreteceği elektrik miktarı da değişeceğinden, bu oran önemli bir parametredir.

Tipik bir silisyum güneş pili, 0,5 volt kadar elektrik üretebilir. Pilleri birbirine seri bağlayarak üretilen gerilim değerini arttırmak olasıdır. Genellikle, 30–36 adet güneş pili, 15–17 voltluk bir çıkış gücü vermek için birlikte bağlanabilir ki bu voltaj değeri de, 12 voltluk bir aküyü şarj etmek için yeterlidir. Farklı çıkış güçleri verecek şekilde imal edilmiş, farklı büyüklüklerde güneş pilleri bulmak olasıdır. Silisyum pillerinin seri bağlanması ile modüller, modüllerin birbirine bağlanması ile örgüler oluşur. Şekil 3’de bu düzenlemeler görülmektedir. Her modül, paralel veya seri bağlanabilmesine olanak verecek şekilde, bağlantı kutusuyla birlikte dizayn edilir.

Güneş pilinin kolayca kırılabilmesi ve ürettiği gerilimin çok düşük olması gibi, sakıncalarının giderilmesi gerekir. Pillerin birbirlerine bağlanması ile oluşan modüller, koruyucu bir çerçeve içine alınmışlardır ve kullanılabilecek düzeyde gerilim üretirler. Modülde bulunan pil sayısı, çıkış gücünü belirler. Genellikle, 12 voltluk aküleri şarj etmek için 30–36 adet silisyum güneş pilinin bağlanması ile bir modül oluşsa bile, daha yüksek çıkış güçleri için daha büyük modüller yapılabilir. En basit sistem, bir modül ve buna bağlı bir akü veya elektrik motorundan oluşmuş bir sistemdir.
Modüllerin fiziksel ve elektriksel olarak bir araya getirilmesi ile oluşan yapıya panel adı verilir. Bir modülden elde edilen gücü arttırmak için başvurulan bir yapılanma biçimidir. Bu şekilde, çıkış gücü, 12,24,48 V veya daha yüksek olabilir. Birden fazla panelin kullanıldığı bir sistemde, paneller, kontrol cihazına veya akü grubuna, birlikte bağlanabilecekleri gibi, her panel tek olarak da bağlanabilir. Bu durumda, bakım kolaylığı olacaktır.

Sistemde kullanılan, fotovoltaik üreteçlerin tümünün oluşturduğu yapıya ise örgü denilmektedir. Örgünün çok büyük olduğu uygulamalarda, daha kolay yerleştirme ve çıkış kontrolü için sistem, alt-örgü gruplarına ayrılabilir. Örgü, bir modülden oluşabileceği gibi 100 000 veya daha fazla modülden de ulaşabilir.


Güneş Pillerinin Kullanımı Ve Kullanım Alanları
Fotovoltaik sistemlerin çoğunda, güneş ışığından alınan enerji, modüller aracılığıyla toplanarak, gece veya bulutlu günlerde kullanılabilmek için kimyasal enerjiye dönüştürülerek akülerde depolanır. Ayrıca, eğer pillerden alınan güç, istenen miktarda değilse, aradaki fark akülerden karşılanabilir. Depolanan enerjinin, günün her saati ve her hava koşulunda kullanılıyor olmasına karşılık, piller harcanan enerjiyi, ancak gün ışığında ve genellikle de birkaç saat içinde yerine koymaya çalışmaktadırlar. Sistem dizayn edilirken, çözülmesi gereken en önemli sorun, bu dengeyi sağlamaktır. Güneş pillerinin kullanım alanlarını şöyle sıralayabiliriz ;

• GSM santralleri, radyo ve TV istasyonları
• Askeri amaçlı enerji gereksinimleri
• Yatlar, deniz fenerleri
• Billboard aydınlatılması
• Sokak ve otobüs duraklarının aydınlatılması
• Park ve bahçe aydınlatmaları
• Çiftlik evleri Villalar, konutlar, siteler
• Orman gözetleme kuleleri
• Tüm turistik işletmeler

Sistem Dizaynı

Bir sistem dizayn etmeye başlarken göz önüne alınması gereken 3 kriter vardır. Bunlar sırasıyla, uygulamanın tipi, hava koşulları ve kullanıcıdır. Her yük tek tek ele alındığında, bir gün boyunca ne kadar zaman kullanılacağı, çekeceği akım ve gerilim değerleri bilinmelidir. Daha sonra, mevsimlere göre güneş ışınımı değerleri değişmekte olduğundan, kullanılacak zaman dilimi (yaz veya kış gibi) belirlenmelidir. Bu bilgiye göre, modülün güneş ışığını en iyi alabileceği açı hesaplanarak yerleştirilmesi yapılacaktır. Sistem, haftada yalnızca birkaç gün (örneğin hafta sonları) kullanılacaksa, panel ve akü sayısı düşecektir; bu da maliyeti azaltacaktır. Sistem çıkışında AC kullanılacaksa, sisteme inverter eklenmelidir. Bu durumda, hesaplamalara inverter etkisi de eklenerek, akü bankası ve güneş modüllerinin gerilim değeri belirlenmelidir. Ayrıca, sistemde herhangi bir kritik veya özel bir yük olacaksa, bu değer de hesaplamaları etkileyecektir.
Sistemin çalışacağı yer ve hava koşulları da dizayn için önemli kriterlerdendir. Gerekli olan güneş ışınımı değerleri, yer ve zamana göre, hazırlanmış tablolardan seçilir. Bu nedenle, sistemin çalışacağı bölgenin enlem ve boylam değerleri bilinmelidir. Bu değerlere ve sistemin yıl içinde kullanılacağı zaman dilimine göre, güneşlenme değeri belirlendikten sonra, üçüncü önemli kritere geçilir ki bu da kullanıcı bilgileridir.

Bu kriter, kullanıcının dizayn üzerindeki istek ve önerilerini karşılamak içindir. Örneğin, akü seçimi yapılırken, alternatif enerji sistemlerinde kullanılmak amacıyla üretilen sulu aküler yerine, kuru bakımsız aküler tercih edilebilir. Sistemin zaman içinde büyüyebileceği düşünülerek, monte edileceği yer seçilmelidir. Aydınlatma için tüketimi daha az olan DC ampuller seçilebilir. Kullanıcı, estetik kaygılarla, modüllerin görünmemesini isteyebilir ya da modüllerin yerleştirilmesini istediği çatı yüzeyi, optimum azimut açısında olmayabilir. Tüm bu kriterler, dizayn sonuçlarını etkileyecektir.
Gerekli olan yük değerine göre, örgülerde yer alacak modül sayısı, bağlantı şekilleri (seri veya paralel) bulunur ve bu değere göre, akü sayısı hesaplanır. Kablo bağlantıları, devre kesiciler, sigortalar, topraklama ekipmanları seçilir. Sistemin tek başına veya destekli kullanılıp kullanılmayacağı belirlenir. Bu sistemler, rüzgâr milleri, mikro-hidro jeneratörler veya normal jeneratörlerle destekli olacak şekilde de dizayn edilebilirler. Ayrıca şebeke sistemine de bağlanarak mevcut sistemle birlikte çalışabilirler.

Günümüzde, üretim ve dizayn maliyetleri gittikçe düşen, güneş pilleri, elektrik üretiminde bir seçenek durumuna gelmişlerdir. Ilk kuruluş maliyeti, diğer sistemlere göre, biraz yüksek olsa bile, sistem bir süre sonra kendini amorti etmektedir. Sistemin en önemli özelliği, elektrik üretimi için hiçbir yakıta veya bağlantıya gerek duymamasıdır. Devam eden çalışmalar sonucu, maliyette olacak iyileşmeler, güneş pillerini daha da çekici bir alternatif durumuna getirecektir. Dünyada yapılan çalışmalar sonucu, sistemlerin maliyetleri her geçen gün düşürülmekte; bu da, söz konusu sistemleri çekici kılmaktadır. alternatif enerji sistemleri üzerine yapılan araştırma/geliştirme çalışmalarıyla birim elektrik enerjisi üretim maliyetleri 1/3 oranında düşürülmüştür. Fiyatların ileride daha da düşeceği kesindir. Çok hızlı şekilde olmasa bile alternatif enerjilerle elektrik üretimi, ülkemizde, giderek yaygınlaşmaktadır.


Günümüzde Güneş Pili Yapımında En Çok Kullanılan Maddeler
Kristal Silisyum: Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halinde dilimlenen Tekkristal Silisyum bloklardan üretilen güneş pillerinde laboratuvar şartlarında %24, ticari modüllerde ise %15'in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyum bloklardan dilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum güneş pilleri ise daha ucuza üretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında %18, ticari modüllerde ise %14 civarındadır.
Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli GaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır..
Amorf Silisyum: Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise %5-7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka önemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydam cam yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir.

Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çok kristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde %16, ticari tip modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir.
Bakır Indiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çokkristal pilde laboratuvar şartlarında %17,7 ve enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise %10,2 verim elde edilmiştir.

Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler: Gelen ışığı 10-500 kat oranlarda yoğunlaştıran mercekli veya yansıtıcılı araçlarla modül verimi %17'nin, pil verimi ise %30'un üzerine çıkılabilmektedir. Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden yapılmaktadır.


Güneş Pilleri Ile Elektrik Üretmenin Yararları
Elektrik üretimi için pek çok yöntem olmasına karşılık, güneş pilleri ile elektrik üretiminin bazı yararları vardır. Bunlar aşağıda kısaca açıklanmıştır.
• Mevcut sistemlerden farklı olarak en büyük yararı, herhangi bir fosil yakıt veya bağlantı gerektirmeden bağımsız olarak elektrik üretilebilmesidir.
• Kullanılan yakıtı, her yerde ve bedava bulmak mümkündür. Taşıma ve depolama gibi sorunlar yoktur.
• Sistemde kullanılan hareketli parçalar çok az olduğundan çok az bakım gerektirirler. Elektrik üretiminde kullanılan diğer sistemler (jeneratörler, rüzgâr veya hidro-elektrik türbinleri vs.) düzenli olarak bakıma gerek duyarlar. Eğer, pv sisteminiz kompleks ise, bir parça bakım gerekebilir; ancak, genel olarak, bu sistemler için “bakımsız” demek yanlış olmayacaktır.
• Diğer elektrik üretim sistemleriyle karşılaştırıldıklarında, belki de en büyük yararları güvenilir olmalarıdır. Hareketli parçaları ya çok azdır; ya da yoktur. Şimşekler, güçlü rüzgârlar veya kum fırtınaları, nem ve ısı, kar veya buz gibi doğa olaylarına dayanıklıdırlar.
• Enerjiyi kullanmak istendiği yerde üretmek olasıdır. Böylece enerjiyi taşımak gerekmez. Şebekenin ulaşmadığı, örneğin, GSM vericilerinin yerleştirildiği yerlerde, bu sistemi kullanmak olasıdır.
• Enerji kaynağı ile kullanım yeri arasında, uzun kablolar ve bağlantı elemanları olmadığından arada oluşabilecek güç kaybından kaçınılmış olur. Bu sistemle, çok sayıda tüketim noktası beslenmek istendiği zaman bile yerel kayıplar yok denecek kadar azdır.
• Modüler bir sistem olduğu için güç çıkışı kolaylıkla arttırılabilir. Mevcut modüllere yenilerinin eklenmesi ile sistem, artan güç gereksinimini karşılayabilecek duruma getirilebilir.

GÜNEŞ PILLERI ILE ILGILI SORU VE CEVAPLAR

1. Güneş pilleri nasıl elektrik üretir ?
Güneş pilleri, pozitif ve negatif iki ayrı katmandan oluşur. Atom yapısında bir fazla elektron olan üst katmanın fazla elektronu, güneş ışınlarının fotonlarıyla uyarılması sonucu, alt katmanda atom yapısı bir elektron eksik katmana ilerleme eğilimi gösterir. Işte bu üst katmandan alt katmana doğru akan elektronlar uygun devrelerle toplandığında elektrik akımı oluşur.

2. Güneş pillerinin diğer enerji kaynaklarına göre avantajları nelerdir ?
Güneş pillerinin yakıtı güneş enerjisidir. Yakıt masrafı yoktur. Çevreyi kirletmezler. Ileride dünyayı bekleyen en önemli sorunların küresel kirlenme ve sera gazı emisyonu olacağı artık bilinmektedir. Petrol türevi tüm yakıtlar sera gazı emisyonu yaparlarken, güneş pillerinin diğer sürdürülebilir enerji kaynaklarında olduğu gibi doğaya hiçbir zararlı etkisi yoktur. Dünya da her konuda olduğu gibi enerjide de merkeziyetçilikten, bireyselliğe yönelim vardır. Her ev, kendi enerjisini çatısına kurduğu güneş pilleriyle karşılayabilir. Böylece iletim ve enerjiyi taşıma maliyetleri ve kayıpları ortadan kalkar. Petrol rezervleri 50 yıl içinde tükenecektir. Ancak dünyanın enerji ihtiyacı her geçen gün çığ gibi büyümektedir. Dünya, petrol gibi konvansiyonel enerji kaynaklarından, yeni enerjiye geçmek zorundadır. Bu geçiş döneminde petrolün önlenemez fiyat artışlarına şahit olacağız. Ancak güneş pili teknolojisinin hammaddesi kumdur. Dünya da çok fazla bulunur. Güneş pili teknolojisi ilerledikçe, hammadde sarfiyatı da ince film teknolojisinde olduğu gibi azalmaktadır. Bununla paralel olarak fiyatlarda düşme eğilimindedir. Daha ilerisi için Hidrojen enerjisinin, petrolün yerine geçeceği düşünülmektedir. Ancak Hidrojen bile elektroliz yoluyla yine güneş pillerinden elde edilecektir. Petrol ile yeni enerjinin ve güneş pillerinin birim maliyetlerde fiyat çakışma noktası sanıldığı kadar uzak değil. Bunun farkında olan gelişmiş ülkelerin hemen hepsi, şebekeye bağlı güneş pilleri sistemlerini destekleyici kanunlar çıkarmış ve uygulamıştır. Almanya hatta Ingiltere gibi Türkiye’ye göre güneş fakiri ülkelerde bile, bugün yüz binlerce ev, enerjisini güneşten almaya başlamıştır. Türkiye de bu gelişimlerin gerisinde kalamaz, kalmamalı.

3. Güneş pilleri gerçekten pahalı mı ?
Elektrik şebeke hattı bulunmayan yerlerde, güneş pilleri ile elektrik üretimi bilinen en akılcı ve fiyat uygunu olan yollardan birisidir. Örneğin dizel jeneratörlerle karşılaştırıldığında, kurulum maliyetini ilk 2–3 senede karşılar ve en az garanti süresi olan 25 yıl, çok az bakım maliyetleriyle bedava elektrik üretir. Güneş pillerinin ömrü belirli verim düşmesi kabulüyle ortalama insan ömrü kadardır.

Şebekeye bağlı yerlerde güneş pilleriyle elektrik üretimi oldukça göreceli bir sorudur. Birim KW üretim başına, enerji üretim maliyeti, santralin büyüklüğüne ve diğer bazı teknik şartlara göre değişmekle birlikte rüzgâr için 4–6 cent, Hidroelektrik için 2–6 cent, Doğalgaz için 3–5 cent, Petrol için 5–8 cent civarındadır. Bu değer güneş pilleri için 15–25 cent’tir. Ilk başta bu fiyatın yüksek görünmesiyle birlikte, dikkat edilmesi gereken çok önemli bazı noktalar vardır;

Bu fiyat ile elektriğin merkezi santrallerden son kullanıcıya ulaşması için taşıma ilk yatırım maliyetleri, kayıpları ve kaçakları yoktur. Çünkü elektrik üretildiği yerde tüketilmektedir. Herhangi bir bölgede enerji şu anda yeterli de olsa, elektrik ihtiyacı arttığında yeni ilaveler ve hatlar gerekmektedir. Bu masraflar güneş pili sistemlerinde yoktur. Bugün güneydoğu ve doğu Anadolu’da kaçak elektrik kullanımı belki de dünya da en büyük orana sahiptir. Sadece güneydoğu ya da doğu bölgeleri değil Bugün Istanbul’da bile kaçak kullanım ileri boyutta olmasına rağmen güneş pili sisteminde kaçak yoktur. Yine, iletim hatlarının oluşturduğu teknik iletim kayıpları güneş pili sisteminde yoktur. Bu maliyetler üst üste konduğunda aradaki fiyat farkı çok azalmaktadır.

Yukarıdaki fiyatlandırmalar sadece maddi rakamların üst üste konulmasıdır. Ancak maddi fiyatlandırmadan başka birde toplumsal maliyetler vardır. Toplumsal maliyetler kavramı bundan sonra oldukça duyacağımız bir konudur. Taşıma ve dağıtım masrafları hariç en iyi şartlarla 4 cent/kWh değeriyle enerji üretip, elektrik üreten santralin yanı başında bulunan insanların hayatından çalmak veya kanser olan insanların tedavi masraflarını ya da tedavi olamazlarsa geride bıraktıklarının acılarının maddi karşılığını bulabilmek çok zor. Ekolojiyi bozmanın bedeli çok ağır olacaktır. Bir araştırmaya göre 10 yıl sonra ve devam eden yıllarda, dünya bu şekilde çevre kirliliğine devam ederse, 2010 yılına sadece bu kirliliğin temizlenebilmesi için yılda 305 milyar dolar para harcanması gerekecektir. Böyle giderse 4 cente üretilen elektrik birim maliyeti, dünyaya kaba hesapla 58 cente mal olacaktır.

Bu işin etik ve muhtemel değeri bir yana, bugün Istanbul’da yaklaşık günlük 10 kWh elektrik tüketen bir konut, birim kWh başına 15 cent ödemektedir. Muğla Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Şener Oktik tarafından yapılan bir çalışmada, Muğla üniversitesinin çatısının henüz ucuz ve yerli üretimi olmayan güneş pilleriyle kaplanmasıyla elektrik birim kWh maliyeti 18 cent civarına mal olduğu belirtilmiştir.

4. Güneş pili alırken, nelere dikkat etmeliyim? Neden herhangi bir marka değil de Siemens and Shell solar ?
Dünyada bugün güneş pilleri üreten oldukça fazla imalatçı firma bulunmaktadır. Bir kısmı üretim yapmaya başladığının 1. senesinde bile kapanmak zorunda kalmıştır. Güneş pilleri uzun ömürlü elektrik üretim düzenekleridir. Imalatçı firmalar imalatları için uzun garanti süreleri vermek zorundadır. Ancak her firma verdikleri uzun garanti süreleri boyunca ayakta kalmayı başaramazlar. Güneş pili satın alırken belki de en dikkat edilmesi gereken hususların başında, imalatçı firmanın niteliği, güvenilirliği yatar. Bugün Siemens and Shell Solar GmbH. firması, dünyanın bu konudaki en köklü kuruluşu ve dünya lideridir. Verdiği 25 yıl garanti süresini hiçbir firma verememektedir.

Güneş pili üretiminde en yakın rakibinin bile teknik olarak oldukça üstünde üretim yapan ve bu özellikleri teknik raporlarla kanıtlanmış güneş pillerinin Siemens ve Shell garantisi ile satılması bile tek yeterli nedendir.

5. Güneş olmazsa, ihtiyacım olan enerjiyi nasıl karşılayabileceğim ?
Türkiye de henüz uygulamaya sokulmamış, ancak gelişmiş ülkelerin hemen hemen çoğunda uygulamaya sokulmuş olan şebekeye bağlı güneş pilleri sisteminde güneşten ürettiğiniz elektriği şebekeye satar, ihtiyacınız olan elektriği şebekeden satın alırsınız.

Ancak şebekeye bağlı olmayan sistemlerde üretilen enerji depolayacak akü sistemine ihtiyacımız vardır. Bu şekilde gündüz üretilen enerji fazlası, akülere depolanır ve güneşin yetersiz olduğu zamanlarda kullanılır. Güneş pilleri sistemi hiç güneş olmadan, ihtiyacımız olan elektriği 5 gün boyunca karşılayabilecek kapasitede dizayn edilir. Bu şekilde hiçbir zaman enerjisiz kalmayız.

6. Kimler en çok güneş pilinden ekonomik fayda sağlar ?
Bugünkü Türkiye şartlarında şebekeye bağlı güneş pili sistemleri uygulamaları idari açıdan mümkün olamamaktadır. Dolayısıyla güneş pilinden üretilen ihtiyaç fazlası enerjinin maddi karşılığı bulunmamaktadır. Ancak kısa dönemde bu konuda hatırı sayılır gelişmeler olacağı anlaşılmaktadır.

Sistemin, elektrik şebekesi ulaşmayan bölgelerde, dizel jeneratörlere göre çok büyük maddi avantajları vardır. Dizel jeneratörlerin, bakım ve yakıt masrafları, güneş pili sisteminde yoktur. Dizel jeneratörlerin 2–3 senelik maddi yakıt, yakıt taşıma ve bakım masrafları toplamı, çok az bakım masrafı olan güneş pilleri ilk yatırım maliyetleri ile karşılaştırıldığında aynıdır. Dolayısıyla, çok kısa sürede güneş pili sistemi kendini amorti eder ve ömür boyu bedava elektrik üretir. Sistem modülerdir. Istenildiği zaman güç artımı yapılabilir, istenildiği yere taşınabilir.

7. Güneş pillerini nerelerde kullanabilirim ?
—GSM santralleri, radyo ve TV istasyonları
- Askeri amaçlı enerji gereksinimleri
- Yatlar, deniz fenerleri
- Billboard aydınlatılması
- Sokak ve otobüs duraklarının aydınlatılması
- Park ve bahçe aydınlatmaları
- Çiftlik evleri
- Villalar, konutlar, siteler
- Orman gözetleme kuleleri
- Tüm turistik işletmeler


8. Sadece güneş pilleriyle evimin elektrik ihtiyacını karşılaya bilir miyim ?
Bugün 100 m2 bir evin elektrik ihtiyacı tesis edilmiş elektrikli cihazlara göre günlük ortalama 4–8 kWh iken, güneş pilleri ile 2.000 –3.000 kWh e kadar enerji ihtiyacı olan fuar merkezleri ve köylerin enerji ihtiyacı karşılanabilmektedir.

9. Güneş pillerini, evimin çatısına kurup, tüm elektrik ihtiyacımı üretirsem kazancım ne olur ?
Şebeke olmayan yerlerde büyük maddi kazançlarınız olur. Aşağıdaki kazançların hepsine ayrıca sahip olursunuz.

Şebekeye bağlı yerlerdeyse
• Elektrik şebekesinden bağımsızlığını ilan edersiniz.
• Dünyaya ve teknolojiye bağımlılığınızı ifade edersiniz.
• Çevreye verdiğiniz değeri gösterirsiniz, örnek olursunuz. Kurduğunuz bu sistemle senede 2 kWp güneş enerjisi sistemi ile konvansiyonel yakıtlara göre 5.000 kg sera gazı emisyonu atmosfere salmadığınız için dünyanın saygısını kazanırsınız.
• Türkiye de en kısa sürede geçmek zorunda olduğu şebekeye bağlı güneş pilleri uygulamalarının öncüsü olursunuz.
• Bir kez yatırım yapıp, ömür boyu elektrik faturası ödemezsiniz.
• Gayrimenkulünüz bedava elektrik enerjisi ile değer kazanır.
• Ömür boyu elektriğiniz kesilmez.
• Sessizliği ile gürültüden uzak durursunuz.
• Modüler özelliğiyle başka bir yere taşındığınızda, enerjinizi de yanınızda taşırsınız.
• Enerji ihtiyacınız arttığında az bir yatırımla sistemi genişletebilirsiniz.


10. Güneş pillerinin ömrü nedir?
Siemens and Shell Solar güneş pillerinin garanti süreleri, diğer tüm markalardan daha fazla 25 yıldır. Ömrü bu sürenin üç katı olduğu hesaplanmıştır.


11. Güneş pili projelendirmesinde nelere dikkat etmeliyim?
Güneş pili sistemlerinin projelendirilmesi büyük önem taşımaktadır. Konu az bilindiğinden, gerekli literatürlerin az oluşundan teknik altyapısı bulunan kişilerde dahi projelendirmede güçlük yaşadıkları görülmektedir.

Sistem oldukça basittir. Ancak bazı temelleri kavramak gerekir.

Dünya yüzeyine düşen güneş enerjisi, güneşin en tepede olduğu zamanda, bulutsuz temiz bir günde ve 25 C sıcaklıkta 1.000 Wpeak /m2 olarak ölçülmüştür. Dünya yüzeyine düşen bu enerjinin, kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürülmesi, güneş pilleriyle mümkündür. Verimleri bugünkü teknoloji ile % 15 civarındadır. Dolayısıyla 1 m2 alandan yaklaşık yukarıda belirtilen şartlar doğrultusunda 150 Wpeak üretmek mümkündür.


Ancak güneşin daha az olduğu kış dönemlerinde veya bulutlu olduğu dönemlerde, dünyaya düşen radyasyon miktarı azalır. Dolayısıyla üretilen enerji azalır. Aynı şekilde kuzey yarımküre için, güneşi, kuzey bölgelerine göre daha fazla gören güney bölgelerinde üretilen elektrik enerjisi miktarı artış gösterecektir.


Bu noktada, meteoroloji istasyonlarının yılar boyunca yaptığı güneş radyasyonu verileri dikkate alınarak bölgelerin güneş haritası çıkarılmıştır. Güneş radyasyonu, sadece enlemle bağıntılı olmayıp, bölgenin yüksekliği, coğrafi yapısıyla hatta hava kirliliğiyle bile bağlantılı olduğu gözlemlenmiştir.


Türkiye için yaz ve kış sezonu ortalaması güneşlenme süresi 3.5 saat olarak çıkartılmıştır. Güneşlenme süresi, bir tam gün içinde 1000 W/m2 değerini alabileceğimiz toplam saat miktarını vermektedir. Dolayısıyla, bir günde tüm meteorolojik veriler doğrultusunda, senelik gün ortalaması bir metrekare için 3.500 W/m2/gün olabilmektedir. Bu değer kışın 2.000 W/m2/gün bile altına inebileceği gibi, yaz mevsimlerinde bölgeye bağlı olarak 5.500 W/m2/gün, hatta üstü olabilmektedir. Burada güneş pillerinin, güneşe belirli bir açıyla yönlendirilmesi gereği unutulmamalıdır. Güneş pillerinin verimi % 15 olduğundan, Türkiye ortalaması 3.500 W/m2/gün faydalanabilir elektrik enerjisi üretimi günde 525 W/m2 olacaktır.

Çok kaba bir hesapla günde 5.000 Wh tüketimi olan ortalama bir evin ihtiyacı, 5.000/525 = yaklaşık 10 m2 ile karşılanabilecektir. Ancak burada unutulmaması gereken kışın güneş radyasyon değerinin 2.000 W/m2/gün değerine düşebildiği, yazın 5.500 W/m2 değerine yükselebildiğidir. Dolayısıyla aynı mantıkla kışın 2.000 W/m2 x % 15 = 300 W/m2/gün veya 5.000 W/m2 / 300 W/m2 = yaklaşık 17 m2 güneş pili gerekirken, aynı enerji için yazın 6 m2 yeterli olabilmektedir. Ardaki bu fark yaz ve kış aylarında, güneş pillerinin güneşe bakış açılarının değiştirilmesi ya da güneşi takip eden tracker sistemlerle azaltılabilir.

Bir enerji ihtiyacının güneş pilleri ile karşılanması ile ilgili yapılacak dizayn kriterleri;
1. Haftalık enerji tüketimini tespit edin.
2. Bulduğunuz değeri 7 ye bölün
3. Bu değer, güneş pillerinin asgari enerji üretim değeridir.
4. Bulunduğunuz noktanın radyasyon verilerine göre, Yazın / Kışın veya Tüm sene kullanıma göre sistemi yukarıda değerlere göre hesap edin, boyutlandırın
5. Ihtiyacınız 220 V. Veya 380 V. ise Inverter kullanmak zorundasınız. Iyi bir inverter kaybı % 90’dır. Kötüsünün verimi % 50. Dolayısıyla bulduğunuz, güneş pili m2 değerini seçeceğiniz inverter’e göre en az 0,9 ‘a bölün.
6. Diğer kablolama ve sistem kayıpları için, sisteme bağlı olarak bulduğunuz değeri ortalama 0,90- 0,95’e bölün.
7. Bulduğunuz değer, güneş pilleri sisteminin gereken m2 sini verecektir.
8. Örneğin Siemens Solar SP 75 modülleri 75 Wp üretip, yaklaşık 0,50 m2 net yüzey alanı kaplamaktadır.
9. Güneş pili sistemi yardımcı ekipmanlarını, şarj kontrolörü, akü kapasitesini vs gibi sistemleri projelendirin.



SONUÇ

Dünyada üretilen toplam elektrik enerjisinin, çeşitli ülkelerde kişi başına tüketimini ortaya koyan sıralamada, kişi başına 18.117 kWh enerji tüketen Kanada ilk sırada gelmektedir. Sonuncu sırada, kişi başına 24 kWh enerji tüketimi ile Etiyopya bulunmaktadır. Bu sıralamada, Türkiye’de kişi başına tüketilen elektrik enerjisinin, dünya ortalamasının yarısına, komşumuz Yunanistan’ın tüketiminin ise üçte birine eşit olduğu görülmektedir. Elektrik enerjisi talebiyle ilgili yapılan çalışmalarda, 2010 yılında, Türkiye’nin talebinin karşılanabilmesi için 60 GW kurulu güç kapasitesine gerek olacağı, TMMOB Fizik Mühendisleri Odası tarafından 1996 yılında yayınlanan Nükleer Enerji Raporu’nda belirtilmektedir. Ülkenin enerji gereksiniminin karşılanmasıyla ilgili politikalar belirlenirken; dışa en az bağımlı, temiz ve yenilenebilir kaynaklardan yararlanılmasına öncelik verilmesi, kurulacak tesislerin çevre etkilerinin mutlaka dikkate alınması, bunların insan sağlığına ve çevreye verecekleri zararlar ve bu zararların giderilmesi maliyetlerinin değerlendirilmesi gerekir.

Avrupa Parlamentosunun Türkiye’nin aday üyeliği ile ilgili karara onay verdiği oturumda, çok yankı getirmeyen bir rapor daha yayınlanmıştır. Söz konusu raporda, Türkiye’nin, 1. derecede deprem kuşağı üzerinde bulunduğuna dikkat çekilerek, elektrik darboğazı için düşünülen nükleer santrallerin devreye sokulmaması uyarısında bulunulmuştur. AB, Çernobil faciasından hemen sonra, nükleer enerjiye karşı olduğunu belirterek, geri teknoloji ile yapılan ve deprem kuşağında bulunan santrallerin hemen kapatılması üzerine görüş birliğine varmıştır. Elektrik enerjisi, pek çok Avrupa ülkesinde nükleer enerjiyle karşılanmakta olduğundan (Fransa’da %70’ten; Belçika, Ispanya, Finlandiya ve Isveç’te %30’tan; Ingiltere ve Almanya’da ise %17’den fazlası bu yolla üretilmektedir) bu enerjiden kademeli olarak vazgeçilmesi planlanmaktadır. Aday veya aday adaylıkları kabul edilen, birçok eski doğu bloğu ülkesindeki santrallerin geri Sovyet teknolojisi ile yapılmış olmasına dikkat çekilerek, öncelikle bu santrallerin kapatılması istenmektedir. Örneğin, Bulgaristan’dan, tam üyelik görüşmelerinden önce Türkiye sınırından 150 km uzaktaki, Kozloduy Santralının kesin kapatılma tarihini vermesi istenmiştir. AB ülkelerinde, nükleer enerji konusunda yeni yatırım yapılması istenmediği gibi, güvenlik önlemlerinin en üst düzeyde olması ve deprem bölgesinde santral yapılmaması için baskı uygulanmaktadır. Belçika, ardı kesilmeyen bu uyarılara dayanamayarak, 4. derece deprem bölgesinde olmasına karşılık, santrallerinden birini kapatacağını açıklamıştır. Deprem bölgesi olmamasına karşılık, Isveç, 12 santralından birini kapatmıştır. AB, özellikle gelişmiş teknolojiye sahip olmayan yeni üyelerine veya üye adaylarına, bu konuda esneklik göstermemektedir. Bulgaristan’ın söz edilen santral için kapatma tarihi olarak 2002 yılını vermesinin ardından, Slovakya ve Ukrayna ile yapılan görüşmelerde, Sovyet teknolojisi ile yapılan santrallerini kapatmaları istenmiştir. Slovakya 2008, Ukrayna ise 2010 yılında santralleri kapatacaklarını bildirmişlerdir. AB, bu ülkelere kapatılma sırasında kullanılmak amacıyla maddi yardım sözü vermiştir.

1–11 Aralık 1997 tarihlerinde, Japonya/Kyoto’da yapılan ve 150 ülkeden gelen delegelerin katıldığı “Küresel Isınma” başlıklı toplantıda, imzalanan ortak bildirgeye göre, gelişmiş ülkeler, 2008–2012 yılları arasında, atmosfere salacakları sera gazı düzeylerini, 1990 yılı değerlerinin %5 altına indirmiş olacaklardır. Türkiye, söz konusu toplantıya bakan düzeyinde katılan ülkelerden olup, gelişmiş ülkeler sınıfına sokulduğundan, belirtilen tarihlere kadar, sera gazı atımını azaltmış olması gerekmektedir. Çevre bilincinin, ortak bir dünya bilincine dönüşmekte olduğu günümüzde, bu kararlara uymamanız ambargo, dış ülkelere yapılan ihracatlara kota getirilmesi gibi ekonomik yaptırımlara neden olabilecektir. Gerek enerji sıkıntısı, gerekse çevre kaygısıyla yenilenebilir enerji kaynaklarına bir an önce gereken önem verilerek geç kalınmadan, devlet ve özel sektör bazında yatırımlara girilmesi gerekmektedir. alternatif enerji kaynaklarının caydırıcı olabilecek özellikleri, ilk yatırım maliyetlerinin yüksek oluşudur; ancak, karşılaştırma yapılırken dikkat edilecek değerler, çevre ve uzun vadede çözülen enerji sıkıntısı olmalıdır.

Ülkemizde, yenilenebilir kaynaklar açısından iyi bir potansiyel bulunmaktadır. Son birkaç yıla kadar, bu konu, daha çok üniversitelerin araştırma konusu olarak kalmışken, günümüzde, giderek yaygınlık kazanmaktadır. Tüm dünyada olduğu gibi, ülkemizde de çevre bilincinin kazanılmaya başlanması ve yaşanmakta olan enerji darboğazı nedeniyle, alternatif enerji kaynakları daha bilinçli kullanılmaya başlanmıştır; ancak, pek çok konuda olduğu gibi, alternatif enerji kaynakları konusunda da, gerekli düzenlemelerin yapılmasında gecikilmiştir.

Mühendisûn