Günefl Enerjisi
Transkript
Günefl Enerjisi
TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi © Bu kitab›n içeri¤i GEF Küçük Destek Program›’n›n görüfllerini yans›tmayabilir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi TemizDünya Ekoloji Derne¤i Editör: Hatice fien Redaksiyon: Merve Katipo¤lu Kapak Tasar›m›: Özgür Yücel ISBN: 978-975-6263-13-6 © Her hakk› mahfuzdur. Bu kitap veya bir k›sm› TemizDünya Ekoloji Derne¤i’nin müsadesi al›nmaks›z›n k›smen veya tamamen hiçbir flekilde ve teknikle ço¤alt›lamaz yay›nlanamaz. Bask› ve Cilt: Altan Bas›m Ltd. Do¤a Yay›nc›l›k Ltd. fiti. Ali Naz›m Sk. No: 30 Kofluyolu 34718 Kad›köy/‹STANBUL Tel: 0216 327 80 10 • Faks: 0216 327 79 25 www.dogayayin.com info@dogayayin.com Önsöz Sevgili günefl enerjisi dostu, Bu sat›rlar› okudu¤unuz için sizi böyle tan›mlamak san›r›m çok yanl›fl de¤il. Elinizde tuttu¤unuz bu rehberin de temel amac› bu s›fata sahip olan kiflilerin say›s›n› h›zla art›rmak Türkiye’de. Günefl enerjisi milyonlarca y›ld›r dünya üzerindeki tüm canl›lar›n ve bunun en son zinciri olan insano¤lunun da temel yaflam kayna¤›. Ancak sanayi devrimi ile unutmaya bafllad›¤›m›z birçok konunun içinde maalesef bu da var. Benzin ile çal›flan arabalar›n üretilmeye bafllanmas› ile birlikte ucuz ve rahat kullan›labilir fosil yak›tlar hayat›m›z›n her aflamas›na egemen oldu. Burada göz ard› etti¤imiz en büyük nokta ise bunun bedeliydi. Do¤a da bu bedeli bizden geri istemekte çok da gecikmedi do¤rusu, küresel iklim de¤iflikli¤inin etkilerini hem toplum hem de birey olarak dünya genelinde hissetmeye bafllamam›z, bir yerlerde büyük hatalar yapm›fl oldu¤umuzu hat›rlatt› bize. Unutanlar ile hat›rlayanlar aras›nda bir ba¤ kurmay› hedefleyen ve temel olarak bunu uygulamal› temiz enerji projeleri ile gerçeklefltirmeyi kendine misyon edinmifl TemizDünya sivil toplum giriflimi de bu noktada farkl› kitapç›klardan oluflan bir TemizDünya rehberi yay›nlamaya karar verdi. Elinizde tuttu¤unuz Günefl Enerjisi Rehberi bu serinin ilk örne¤ini oluflturuyor. Son zamanlarda gazetelerde ve televizyonlarda günefl enerjisi ile ilgili s›kça haberler duymaya bafllad›k, ancak bu haberlerden gerçek bilgiye ulaflmak Türkiye’de pek de kolay de¤il. Bu ba¤lamda Günefl Enerjisi Rehberi’nin hem günefl enerjisinden yararlanmak isteyen birey ve kurumlar, hem de ticari olarak bu sektörün içinde yer almak isteyenler için bir ilk ad›m olaca¤›na inan›yoruz. Bu rehberin gerçeklefltirilmesinde çok büyük deste¤i olan baflta editörümüz Hatice fien’e olmak üzere, di¤er önemli katk› sahipleri Merve Katipo¤lu’na, Bengü ve Mercan Uluengin’e, Bartu Bugatur, Fatih Kavaslar, Ahmet Yurdayol, fienol Tunç, Burak Burç, Levent Yamantafl, Seyfi Y›ld›z, ‹brahim Ocak ve Yusuf Öztunç’a, Ufuk Keser’e, Ümit Sözbilici’ye, Senem Gencer’e, Ahu Binici’ye, Arda Tatl›’ya, Özge Gökçe’ye ve isimlerini burada tek tek sayamad›¤›m›z di¤er tüm günefl enerjisi destekçilerine teflekkür ederiz. Ayr›ca UNDP Küresel Çevre Fonu, Küçük Destek Program› Türkiye ve Do¤a Yay›nc›l›k ekiplerine de gösterdikleri kolayl›klar, verdikleri maddî ve manevi destekler için teflekkürü borç biliriz. Buradan hepsine sevgi ve sayg›lar›m›z› iletiyoruz. Atefl U¤urel, TemizDünya ates.ugurel@temizdunya.org www.temizdunya.org ‹çindekiler Günefl Enerjisine Girifl Küresel Is›nma ve Temiz Enerji Günefl Enerjisi Günefl Teknolojilerine Girifl Günefl Enerjisi Sözlü¤ü Kimler Nas›l Faydalan›r? Rakamlarla Günefl Enerjisi Günefl Enerjisi ve Küresel Is›nma Türkiye’de Günefl Enerjisi Potansiyeli Günefl Enerjisinde Yasal Düzenleme Örnekleri Yenilenebilir Enerji ve Türkiye’deki Yasal Düzenlemeler 6 8 10 11 14 18 20 23 25 30 Fotovoltaikler Fotovoltaik Hücre Nedir? Fotovoltaiklerin Tarihçesi Hücre Yap›m Yöntemleri Yeni Nesil Hücreler Hücre Tiplerini K›yaslama Hücre Performanslar› Montaj Temelleri 34 36 38 43 45 47 49 Fotovoltaik Sistemler Ada Sistemleri Aküler fiarj Kontrol Üniteleri Ada Sistemlerinde Eviriciler (‹nvertörler) fiebeke Ba¤lant›l› Sistemler fiebeke Ba¤lant›l› Eviriciler 52 60 62 64 67 74 Fotovoltaik Uygulamalar Bir Konutta Ada Sistemi Günefl Enerjisi Santralleri Çat› ve Cephe Kaplama Su Pompalama Günefl Enerjisiyle Ayd›nlatma Telekom Uygulamalar› Su Ar›tma 78 79 81 84 87 89 92 E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Fotovoltaikler ve Uygulamalar› Fotovoltaik Endüstrisi Fotovoltaik Pazar› Enerji Dengesi Fotovoltaikler ve D›fl Maliyetleri Fotovoltaiklerin Maliyeti Fotovoltaiklerin Uygunlu¤u Fotovoltaik Teknolojileri fiebeke Entegrasyonu Ba¤›ms›z Uygulamalar Ekonomik Etki 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 Termal Günefl Enerjisi Yo¤unlaflt›r›c› Sistemler Parabolik Oluk Santralleri Günefl Kuleleri Çanak/Stirling Sistemleri 106 110 112 114 Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Günefl Kolektörleriyle Is›tma Günefl Enerjisiyle So¤utma fiahmuratl› Köyü’nün Güneflli Yemekleri Pasif Günefl Mimarisi Gün Ifl›¤› ile Ayd›nlatma 116 123 125 126 131 Ekler Elektrikli Aletler için Enerji Tüketim Tablosu Günlük Elektrik Yükünü Hesaplama Evsel Kullan›m için Pratik Formüller Bina Etüdü Fotovoltaik Sistem Listesi Elektrikli Aletlerde Enerji Verimlili¤i Firmalar ve Kurumlar Kaynaklar 134 135 137 138 139 141 142 144 Günefl Enerjisine Girifl Günefl Enerjisine Girifl Küresel Is›nma ve Temiz Enerji D ünyada her geçen gün artan enerji talebi, teknik, ekonomik ve ekolojik sorunlar› da beraberinde getirmektedir. Uluslararas› Atom Enerjisi Ajans›’n›n (UAE) tahminleri, dünyadaki enerji talebinin 2005-2030 y›llar› aras›nda % 55 oran›nda artaca¤› yönünde ve bu art›fltaki en büyük pay ise % 84 ile fosil yak›tlarda yani petrol, kömür ve do¤al gazda olacakt›r. S›n›rl› kaynaklar olan fosil yak›tlar›n h›zla tüketilmesi sadece enerji krizine de¤il ekolojik krize de yol açmaktad›r. Çünkü bu kaynaklar›n kullan›m› küresel ›s›nman›n sebebi olan sera gazlar›n›n atmosfere b›rak›lmas›na neden olmaktad›r. Dünyan›n ortalama s›cakl›¤› son yüzy›l içerisinde 0,74 °C artt›. 1 Hayat›m›zda radikal de¤ifliklikler yapmazsak artmaya da devam edecek. Küresel ›s›nmaya yol açan sera gazlar›n›n hat›r› say›l›r bir bölümü enerji sektörüyle do¤rudan ilgilidir. Geliflmifl ülkeler olarak da adland›rabilece¤imiz (‹klim De¤iflikli¤i Çerçeve Anlaflmas› Ek-I) ülkelerde, enerji sektörü kaynakl› sera gazlar›n›n oran› % 64 olarak tespit edilmifltir. Bu oran ulafl›m sektörünü de dahil ederseniz % 83’e kadar ç›kabilmektedir. 2 Bu nedenle enerji kaynaklar›m›z› daha ak›ll› kullanmam›z ve karbondioksit baflta olmak üzere sera gaz› sal›m› s›n›rl› olan kaynaklara yönelmemiz hayati önem tafl›maktad›r. Bilim insanlar›, ortalama s›cakl›k art›fl›n›n iki 1 6 dereceyi geçmemesi gerekti¤i konusunda hemfikir. Bu eflik de¤er afl›l›rsa, iklimsel de¤ifliklikler bir daha durdurulamayacak bir noktaya gelebilir. Bilindi¤i gibi Kyoto Protokolü’nün hedefi de, 2008-2012 y›llar› aras›nda sera gaz› sal›mlar›n› 1990 y›l› de¤erlerinin % 5,2 afla¤›s›na çekmektir. ‹ki dereceyi geçmemek içinse bundan daha fazlas›n›n yap›lmas› gerekir. 2030 y›l›na kadar % 50-60, 2050 y›l›na kadar ise % 80 oran›nda bir azaltma flart görünüyor. Bu hedefe ulaflmak için bir yandan artan enerji talebini karfl›lamak amac›yla yeni kaynak yaratmak ya da var olan kaynaklar› daha ak›ll› kullanmak, di¤er yandan da halihaz›rda kulland›¤›m›z sera gaz› sal›m› yüksek olan kaynaklar› daha az karbondioksit sal›m› yapan kaynaklarla de¤ifltirmek gerekecektir. Kald› ki, petrol gibi birçok s›n›rl› kaynak tükenme tehlikesiyle karfl› karfl›ya. Dünyada bilinen petrol IPCC, The AR4 Climate Change 2007: Synthesis Report, Summary for Policymakers. 17 Kas›m 2007 • 2 Annex I Fact Sheets, Malte Meinshausen TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl rezervlerinin yaklafl›k 50 y›ll›k bir ömrünün kald›¤› belirtilmektedir. S›n›rl› kaynaklar tükendikçe de fiyat art›fl› kaç›n›lmaz hale gelmektedir; t›pk› petrol ve do¤al gazda oldu¤u gibi. Fosil yak›tlar›n kullan›m›n›n küresel iklim de¤iflikli¤ine yol açmas›n›n yan›nda, ayn› zamanda yo¤un hava kirlili¤i, asit ya¤murlar› ve termik santraller çevresinde biriken kül da¤lar› gibi onlarca çevre sorununa da neden oldu¤u bir gerçektir. Is›tma, so¤utma ve elektrik üretme amaçl› yak›lan fosil yak›tlar›n yerine temiz enerji ya da yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n kullan›lmas› CO2 seviyesini bölgesel ve küresel olarak düflürmenin yan› s›ra çevre kirlili¤ini önlemenin de en iyi yollar›ndan birisidir. Rüzgâr, günefl, biyokütle, jeotermal, küçük hidroelektrik santralleri ve dalga enerjisi gibi kaynaklar giderek dünya enerji üretiminde daha etkin bir role sahip olmaktad›r. Yine, UEA’n›n verilerine göre, hidroelektrik hariç yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n bugün elektrik üretiminde % 2 olan pay›n›n, 2030 y›l›nda % 6’ya ulaflmas› beklenmektedir. Sadece elektrik üretiminde beklenen bu temiz enerji kayna¤› art›fl›, gelecek y›llarda bunlar›n ne denli önemli roller üstlenece¤inin de bir göstergesi olarak kabul edilebilir. Dünyan›n birçok ülkesinde, yeni enerji üretim yat›r›mlar› art›k temiz enerji odakl› olmaktad›r. Örne¤in Alman hükümeti, ülkedeki tüm nükleer santralleri 2021 y›l›na kadar kapatma ve temiz enerjiye geçme karar› alm›flt›r. Dünyadaki rüzgâr kurulu gücü 2007 sonunda 100 GW’a ulaflm›flt›r. Türkiye’nin tüm enerji santrallerinin kurulu gücünün 41 GW oldu¤u düflünülürse bu h›zl› geliflme daha net anlafl›labilir. Dünya Bankas›’n›n tahminlerine göre, günefl enerjisi sektörünün ticari hacmi önümüzdeki 30 y›l içinde 4 trilyon USD olacakt›r. fakir bir ülke olan Türkiye, enerji bak›m›ndan % 70 oran›nda d›fla ba¤›ml› olup her y›l elektrik, do¤al gaz, petrol ve yüksek kalitede kömür al›m› için milyarlarca dolarl›k ithalat yapmaktad›r. Halbuki, Türkiye hem günefl hem de rüzgâr bak›m›ndan oldukça kuvvetli bir potansiyele sahiptir. Temiz enerji sistemlerini tercih etmenin en büyük avantajlar›ndan biri, yak›t sorunu olmamas› yani s›n›rs›z birer enerji kayna¤› olmalar›d›r. Enerji literatüründe temiz enerji kaynaklar› için, günefl var oldu¤u sürece var olacaklar›ndan, ‘s›n›rs›z kaynaklar’ tan›m› kullan›l›r. Bunun yan› s›ra, enerjide ba¤›ms›zl›k, do¤al afetlere karfl› güvenlik, bireylerin kendi enerji üretimlerini yapabilmesi, enerji kaynaklar›n›n çeflitlendirilmesi ve merkezî enerji üretiminden kurtulmak temiz enerji kaynaklar›n›n en önemli avantajlar› olarak s›ralanabilir. 20 y›l önce, yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n kullan›lma nedeni, daha çok, fosil yak›tlar›n fiyatlar›n›n yükselme beklentisiyle ilgiliydi. Günümüzde ise bu nedene, geçti¤imiz yüzy›l içerisinde s›n›rl› enerji kaynaklar›n›n bilinçsizce tüketilmesi, bunun sonucunda yaflanan küresel iklim de¤iflikli¤i ve ekolojik kriz de eklendi. Ekolojik dengeye verilen zarar›n telafi edilmesi ve daha sonraki nesillere, içinde bulundu¤umuzdan çok daha iyi flartlarda bir dünya b›rak›lmas› için yeni bir yaflam modeli yarat›lmas› kaç›n›lmaz görünmektedir. Temiz enerji kaynaklar›n›n yayg›n kullan›m› ile günlük yaflam›m›za daha de¤iflik bir dünya görüflü hâkim olacakt›r. S›n›rs›z ve sorumsuzca enerji tüketiminin yerini bilinçli, çevreye sayg›l› ve ihtiyac› karfl›lamaya yönelik enerji kullan›m› alacak ve böyle bir ortamda da refah düzeyini, en fazla enerji tüketen yerine en verimli enerji kullanan belirleyecektir. Yenilenebilir olmayan fosil yak›tlar bak›m›ndan Petrolün yaklafl›k 42, do¤algaz›n 62 ve kömürün 224 y›l sonra tükenmeye bafllayaca¤› bilinmektedir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 7 Günefl Enerjisine Girifl Günefl Enerjisi Y›ll›k günefl ›fl›n›m› enerjisi B ugün, insanlar›n kulland›¤› çeflitli enerji kaynaklar›na bakt›¤›m›zda bunlar›n neredeyse hepsinin günefl kökenli oldu¤unu görmekteyiz. Dünyan›n ayd›nlat›lmas›ndan, ya¤›fllar ile su döngüsünün sa¤lanmas›na ve rüzgârlar›n esmesine kadar her fley güneflin varl›¤›na ba¤l›d›r. 1 ‹nsanlar›n besin kaynaklar› da, insanlar d›fl›ndaki tüm canl›lar da yaflamlar›n› güneflten gelen enerjiye borçludur. Günefl enerjisi, bilinen enerji kaynaklar› aras›nda en temizi ve en tükenmez olan›d›r. Günefl radyasyonu çok yüksek miktarda enerji içerir ve do¤adaki süreçlerin neredeyse hepsinden sorumludur. ‹nsano¤lunun günefl enerjisine olan ihtiyac› tart›flmas›z olarak sonsuzdur. Dünyam›zda fosil yak›tlar›n kullan›m›n›n negatif etkileri nedeniyle insanlar›n yaflam tarzlar›n›n de¤iflmesi, konutlarda ve sanayideki enerji ihtiyaçlar›na yeni bir bak›fl aç›s› getirmifltir. Günefl enerjisi neredeyse s›n›rs›z bir kaynakt›r. Ancak insanlar günefl enerjisini do¤rudan kullanmaya son zamanlarda bafllam›flt›r. Günefl, kütlesindeki hidrojen atomlar›n›n çok yüksek bas›nçlar alt›nda helyum atomlar›na dönüfltürüldü¤ü füzyon reaksiyonlar› ile çok büyük miktarlarda enerji üretmektedir. 5.500 santigrat derecelik yüzey s›cakl›¤› ile günefl, yaklafl›k 5 milyar y›ld›r bir nükleer füzyon reaktörü gibi çal›flmaktad›r. Güneflten gelen Uranyum Gaz Petrol Kömür Fosil ve nükleer kaynaklar ve dünya çap›nda y›ll›k enerji tüketimi ile dünya yüzeyine düflen y›ll›k günefl ›fl›n›m› enerjisinin k›yaslanmas› enerji, dünyam›za radyo dalgalar›na benzer biçimde, ama farkl› bir frekans aral›¤›nda elektromanyetik dalga olarak ulafl›r. Mevcut günefl enerjisi genelde W/ m2 birimiyle yani alana düflen Watt cinsinden enerji olarak gösterilir. Dünyam›z› çevreleyen atmosferin d›fl›na ulaflan günefl enerjisi miktar› yaklafl›k 1367 W/m2’dir. Bu enerjinin bir k›sm› dünyan›n yüzeyine ulaflmadan atmosferden geçerken so¤urulur, bir k›sm› ise yans›t›l›r. Ayr›ca toz parçac›klar›, gaz molekülleri ve kirlilik yüzünden bir k›sm› da saç›l›r. Bunun sonucunda aç›k bir günde güneflin yönünde dünya yüzeyine düflen mevcut enerji miktar› yaklafl›k 1000 W/ m2’dir. Bu miktar, 1 8 Dünya çap›ndaki y›ll›k tüketim Enerji, Milli E¤itim Bakanl›¤›, s.19. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl Yans›ma Yans›yan radyasyon Direkt radyasyon Yayg›n radyasyon bulunulan co¤rafi konuma göre 650 ile 2300 W/ m2 aral›¤›nda de¤iflebilmektedir. Ekvator enlemlerindeki m2’ye düflen ›fl›n›m miktar›, yaklafl›k 230 lt petrole eflde¤er enerji kapasitesine sahiptir. Atmosfer d›fl›na gelen günefl ›fl›nlar›n›n dalga boylar›, görünür tayf› da içerecek flekilde, mor ötesinden k›z›l ötesine dek uzanmaktad›r. Baflka bir deyiflle, günefl ›fl›n›mlar›n›n dalga boylar› 0,1-3 µm (mikrometre) aras›ndad›r. Her dalga boyunun fliddeti ayn› de¤ildir. Güneflten gelen ›fl›n›mlar›n da¤›l›m›na bak›ld›¤›nda, bunlar›n % 9’u mor ötesi, % 45’i görünür ›fl›k ve geri kalan % 46’s› k›z›l ötesi bölgesinde bulunur. Yeryüzüne ulaflan günefl ›fl›n›mlar›, do¤rudan ve yay›n›k olarak iki kesimde yeryüzüne çarpar. Yay›n›k ›fl›nlar, bulutlar ve tozlar nedeniyle saç›lmaya u¤ram›fl ›fl›nlard›r. Do¤rudan gelenler ise bu tür etkilere u¤ramam›fl ›fl›nlard›r. Güneflten gelen enerjinin yaklafl›k % 30’u yans›ma ve saç›lmalarla uzaya geri gider. Yaklafl›k % 20’si atmosferde so¤urulur. Geri kalan % 50’si ise yeryüzünde so¤urulur. Yeryüzüne ulaflan bu günefl enerjisi do¤al dönüflümlere u¤rar. Bu dönüflümlerden biri, sular›n buharlaflt›r›larak dünyadaki su döngüsünün sa¤lanmas›d›r. Bu ifllem, gerek biz insanlar gerekse tüm canl›lar için çok önemlidir. Böylece derelerimiz akabilir, yer alt› sular›m›z kurumaz, ya¤mur ve kar ya¤›fllar› olabilir. Bugün sadece Türkiye üzerine bir y›lda düflen ya¤›fl miktar›n›n 500 milyar ton suya karfl›l›k geldi¤i göz önüne al›n›rsa, bu ifllemin ne denli önemli oldu¤u anlafl›labilir. ‹kinci bir dönüflüm, fotosentezdir. Bu ifllem, dünyadaki canl›lar için yaflam anlam›na gelir. Bir saniyede gelen günefl enerjisinin yaklafl›k on binde ikisi bu ifllem için harcan›r. Di¤er bir deyiflle, bitkilerde toplan›r. Bitkiler, gelen günefl enerjisini kullanarak fotosentez yapmakta ve böylece biyokütle oluflturmaktad›rlar. Yani, gelen günefl enerjisinin bu k›sm›, biyokütleye dönüfltürülmektedir. Tüm canl›lar›n besin kayna¤› ise bu enerjidir. Günefl enerjisinin bir di¤er dönüflümü de rüzgârlar, deniz dalgalar› ve okyanus ak›nt›lar›d›r. Rüzgârlar›n oluflmas›nda, de¤iflik etkenler nedeniyle havan›n baz› bölgelerde di¤er bölgelere k›yasla daha s›cak ya da daha so¤uk olmas›ndan kaynaklanan bas›nç farkl›l›klar› etkin olmaktad›r. Bu ›s›nma ve so¤umalarda da günefl etkin rol oynamaktad›r. Deniz dalgalar› ve ak›nt›lar›, temelde rüzgâr›n etkisiyle ortaya ç›karlar. Dolay›s›yla, hem rüzgâr hem de deniz dalgalar› ve ak›nt›lar birer günefl enerjisi türevidir. Günefl enerjisinin kullan›labilirli¤i güneflin gökyüzünde ne kadar yüksekte oldu¤u yani günefl ›fl›nlar›n›n kat etti¤i yol, günefl ›fl›nlar›n›n düflme aç›s› ve bulutlanma durumuna ba¤l›d›r. Y›ll›k veya ayl›k bazda mevcut günefl enerjisinin miktar› ayn› zamanda co¤rafi konumla da iliflkilidir. Bunlara ek olarak, kullan›labilir günefl enerjisi, var olan günefl enerjisine, di¤er hava koflullar›na, kullan›lan teknolojilere ve yap›lan uygulamalar›n özelliklerine göre de¤iflmektedir. Güneflten gelen ›fl›n›mlar›n % 9’u mor ötesi, % 45’i görünür ›fl›k ve geri kalan % 46’s› k›z›l ötesi bölgesinde bulunur. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 9 Günefl Enerjisine Girifl Günefl Teknolojilerine Girifl G ünefl enerjisinin verimli kullan›lmas› için pek çok yol vard›r. Günefl enerjisi teknolojileri günefl ›fl›nlar›ndan gelen enerjiyi ya do¤rudan kullan›labilir elektri¤e ya da ›s›ya dönüfltürür. Günefl enerjisi teknolojileri genelde ‘Is›l Teknolojiler’ ve ‘Fotovoltaik Sistemler’ olarak 2 bafll›k halinde incelenebilir. Is›l teknolojiler, s›cak su ›s›t›c›lar› ve havuz ›s›tma teknolojileri, günefl ›fl›¤›n›n herhangi bir flekilde odaklanarak yo¤unlaflt›r›lmas›na dayanan orta ve yüksek s›cakl›k uygulamalar› ile ›s›tma ve havaland›rmaya yönelik pasif günefl sistemi uygulamalar›n› içerir. Fotovoltaik sistemler ise günefl enerjisinden do¤rudan elektrik üreten sistemler olarak tan›mlanmaktad›r. Bu tür sistemlerin ana eleman› fotovoltaik hücrelerdir. Günefl panellerinin çal›flma ilkesi de fotovoltaik etki ilkesine dayan›r. Çok say›da materyal fotovoltaik etkiye sahip oldu¤u halde elektrik üretecek kapasiteye sahip olan grup, yar› iletken grubudur. Dünyada günefl enerjisinin en genifl kullan›m alanlar›, su ›s›tma ve ›s›nmada günefl enerjisinden do¤rudan faydalanma fleklindedir. Termal hava sistemleri ile iklimlendirme yöntemlerinde günefl ›s›s›ndan yararlanmak da yayg›nlaflmaktad›r. Yo¤unlaflt›r›c› günefl kolektörleri yüksek s›cakl›kta ve yüksek ›fl›n›m fliddetlerinde k›zg›n proses buhar› üretir. Bu buhar, so¤utma ve konvansiyonel yöntemlerle türbin çevrimli elektrik üretimi uygulamalar› için kullan›l›r. Fotovoltaik (PV) hücreler yukar›da da bahsedildi¤i üzere yar› iletken teknolojisini kullanarak ›fl›k enerjisini do¤rudan elektrik enerjisine çevirir. Bu elektrik enerjisi hemen kullan›labildi¤i gibi bir aküde depolan›p sonradan da kullan›labilir. Günefl panelleri, çok yönlü olmalar›, binalara ve di¤er yap›lara kolayl›kla monte edilebilmeleri sayesinde günümüzde yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Günefl panelleri, elektri¤in yerini alabilen, temiz ve yenilenebilir enerji sa¤lar. Bu paneller, ana enerji flebekesinden uzak olan yerlerde (elektrik da¤›t›m altyap›s› olmayan yerleflim merkezleri, acil durum telefonlar›, telekomünikasyon istasyonlar› gibi) elektrik ihtiyac›n› karfl›larlar. Biz, bu rehberde, henüz ülkemizde genifl çapl› bir uygulamas› bulunmayan yo¤unlaflt›r›c› kolektörlerle elektrik üretiminden ziyade günefl enerjisinden fotovoltaik yöntemlerle elektrik üretiminin detaylar›na odaklan›rken di¤er günefl enerjisi teknolojilerinden de temel olarak bahsedece¤iz. Güneflten yeryüzüne bir günde gelen enerji, dünyada bir y›lda tüketilen enerjinin 27,4 kat›d›r. 10 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl Günefl Enerjisi Sözlü¤ü G ünefl enerjisi ve ilgili terimleri, temel olarak yabanc› kaynakl› baz› kelimelerin yo¤un kullan›m› ile tan›nmaya baflland›. Ancak, son dönem geliflen sektör, daha fazla tüketici ve ilgili ile karfl› karfl›ya gelmektedir. Bu nedenle, sektöre iliflkin özel terminolojinin ana dilimiz olan Türkçe’ye do¤ru ve gerçek anlaml› çevirisi çok önem kazanmaktad›r. Bu terminoloji, ayn› zamanda evrensel enerji ve elektrikle ilgili kavramlar› ve birimleri yo¤unlukla kulland›¤› için burada yeniden hat›rlatmakta yarar görüyoruz. Enerji: En basit anlam›yla, ifl yapma yetene¤idir. Baflka bir deyiflle, maddede var olan ›s› veya ›fl›k olarak a盤a ç›kan güç olarak da tan›mlanabilir. Güç: ‹fl yapabilme oran› olarak tan›mlan›r. Yani belirli bir zamanda yap›lan ifle güç denir. Dalga Boyu: Dalga boyu, bir dalga örüntüsünün tekrarlanan birimleri aras›ndaki mesafedir. Yayg›n olarak, Yunanca lambda (λ) harfi ile gösterilmektedir. Dalga boyu frekans ile ters orant›l›d›r. Dolay›s›yla dalga boyu uzad›kça frekans azal›r. Frekans: Bir dalgan›n frekans›, dalga boyuyla iliflkilidir. Dalgan›n boyuyla frekans›n›n çarp›m›, o dalgan›n h›z›n› belirler. Dolay›s›yla dalga boyu bilinen bir dalgan›n frekans›, bu iliflki kullan›larak belirlenebilir. Elektromanyetik Radyasyon: Elektromanyetik ›fl›n veya elektromanyetik radyasyon, atomlardan çeflitli flekillerde ortaya ç›kan enerji türleri ve bunlar›n yay›lma flekillerine verilen add›r. ‹çinde X ve α ›fl›nlar›n›n ve görülebilir ›fl›¤›n da bulundu¤u ›fl›malar, dalga boylar› ve frekanslar›na göre elektromanyetik spektrumu olufltururlar. Bu spektrumun bir ucunda dalga boylar› en büyük, enerjileri ve frekanslar› ise en küçük olan radyo dalgalar› bulunur. Di¤er ucunda ise dalga boylar› çok küçük, fakat enerji ve frekanslar› büyük olan X ve α ›fl›nlar› bulunur. Watt, W (Vat) : Elektrik gücünün standart metrik ölçüm birimidir. Yap›lan iflin h›z›n›, yani birim zamanda yap›lan ifli tan›mlar. Watt= Volt X Amper Di¤er bir deyiflle ; güneflten yeryüzüne bir y›lda gelen enerji, dünyada bir y›lda tüketilen enerjinin 10.000 kat›d›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 11 Günefl Enerjisine Girifl 100 mm (veya 125 x 125 mm veya 156 x 156 mm) boyutlar›ndaki çok ince elektronik plakalara fotovoltaik hücre veya günefl gözesi denir. Watthour, Wh (Vat-saat): Gücü, 1 Watt olan bir makinenin bir saat ifllemekle yapaca¤› ifli belirten birimdir. Elektrik da¤›t›m flirketleri, faturalardaki tüketim bedelini hesaplamak için bu birimi kullan›r. Amper (A): Bir elektrik devresinde bir noktadan geçen ak›m› gösteren birimdir. Bir iletkenden saniyede akan elektronlar›n miktar›n› gösterir. Volt (V): Bir elektrik kuvvetinde iki nokta aras›ndaki gerilim fark›n› ölçen birimdir. Bir telde elektronlar›n üzerindeki kuvvet ak›ma neden olur. Buradaki gerilimi borulardaki su bas›nc›na benzetebiliriz. AC (Alternatif Ak›m): Genli¤i ve yönü periyodik olarak de¤iflen ak›md›r. Evlerde kulland›¤›m›z elektri¤in gerilimi Türkiye için 220 Volt iken baz› ülkelerde 110 Volt’tur. Uzun mesafelerde da¤›t›m›n kolay olmas› nedeniyle AC tercih edilir. Depolanmas› mümkün de¤ildir. DC (Do¤ru Ak›m): Elektrik yüklerinin yüksek gerilimden alçak olana do¤ru sabit olarak akmas›d›r. Günefl panelleri ve küçük rüzgâr türbinleri do¤ru ak›m enerjisi üretir. Fotovoltaik (PV) Hücre, Günefl Gözesi (Solar Cell): Üzerine ›fl›k düfltü¤ünde elektrik üreten yani günefl enerjisini elektri¤e çeviren, genelde 100 x Günefl Paneli (Photovoltaic (PV) Module): Çok say›da PV hücresinin seri ve/veya paralel ba¤lanmas› ile oluflturularak, güneflin ›fl›ma enerjisinden kullan›ma uygun elektrik enerjisi üreten üründür. Günefl panelleri, ‹ngilizce’de “PV module” olarak tan›mlan›r ve günefl hücrelerinin (solar cell) birlefltirilmesi ile oluflur. Ancak, Türkçe’ye çevrilirken “cell” yani hücre kelimesi, batarya hücresi gibi alg›lan›p pil olarak tercüme edilmifltir. Oysa, hiçbir enerji depolama kabiliyeti olmayan ve iki cam aras›na s›k›flt›r›lm›fl özel silikon ve katman tabakalardan oluflan bu ürünler, sektörde hatal› olarak günefl pili olarak an›lmaktad›r. Do¤ru olan›, “günefl paneli” dir. Evirici (‹nvertör): Do¤ru ak›m› alternatif ak›ma dönüfltüren elektronik ayg›tt›r. Yenilenebilir enerji kaynaklar› ile elektrik üretilirken elde edilen gerilim genel kullan›m gereksinimimize uygun de¤ildir. Ço¤unlukla, 12-24-48 Volt olarak üretilen bu gerilim, akülerin flarj edilmesi için kullan›lmakta ve gereksinim duyulan elektrik de kaynaktaki dalgalanmalardan etkilenmememiz için bu akülerden çekilmektedir. Aküden al›nan 12-24-48 Volt elektri¤in, gereksinime göre 110-220 Volta ç›kar›lmas› için arada evirici (invertör) kullan›lmaktad›r. Bu kelimenin iflaret etti¤i cihaz, hayat›m›z›n ayr›lmaz bir parças› olaca¤› için ‹ngilizce’de “inverter” olarak geçen bu kelimenin, “invertör” olarak dilimize kazand›r›lmas› kaç›n›lmazd›r. Karbon Emisyonu (Karbondioksit Sal›m›): Yaflam›m›z› derinden etkileyen küresel iklim de¤iflikli¤inin bafl aktörlerinden say›lan sera etkisinin nedeni, fosil yak›tlar›n kullan›lmas›ndan kaynaklanan CO2 (karbondioksit) sal›m›d›r. ‹ngilizce’de “carbon emission” diye geçen terimin, Fosil yak›tlar y›lda 25 milyar ton CO2, CO, SO, NOx, O2, is ve kül ç›karmaktad›r. Bunun 12 milyar tonu CO2’dir. 12 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl Türkçe teknik ifadeleri olarak, karbon emisyonu veya karbondioksit sal›m› fleklinde kullan›m› daha do¤ru olacakt›r. CSP, Yo¤unlaflt›r›c› Günefl Kolektörleri (Concentrated Solar Power): Günefl enerjisinin aynalar vb. odaklay›c› yüzeyler yard›m›yla kolektörde toplan›p yüksek s›cakl›klarda ›s› enerjisine çevrildi¤i ve daha sonra bu ›s›n›n türbinler kullan›larak elektri¤e dönüfltürüldü¤ü sistemlerdir. Yar› ‹letken: Düflük s›cakl›klarda metallere göre elektri¤i çok az ileten, yüksek s›cakl›klarda ise yal›tkan maddelere göre daha iletken olan maddelere “yar› iletken madde” ad› verilir. Veya baflka bir ifadeyle, yal›tkanlara göre daha iletken, iletkenlere göre daha yal›tkan maddelerdir. Periyodik cetvelde, IV. grup elementleri ile III. ve V veya II. ve VI. grup elementlerinin yapt›¤› bileflikler yar› iletken karakterdedir. Elektronikte en çok kullan›lan yar› iletken maddeler flunlard›r: Germanyum, Silisyum, Galyum Arsenür, ‹ndiyum Fosfür Piranometre (Pyranometer): Bir yüzeyin birim alan› üzerine birim zamanda gelen toplam günefl radyasyonunu ölçmekte kullan›lan araçt›r. GHI, (Global Horizontal Irradiance Values): Global Ifl›n›m De¤erleri, dünya üzerindeki yatay bir yüzeye düflen günefl radyasyonunu tan›mlar. DNI, (Direct Normal Irradiance Values): Direkt Ifl›n›m De¤erleri, güneflin yönünden gelen ›fl›n›m miktar›d›r. DIF, (Diffuse Irradiance Values): Yayg›n Ifl›n›m De¤erleri, güneflten direkt gelen ve güneflin çevresindeki ›fl›n›m› kapsamayan tüm günefl radyasyonunu tan›mlar. Atmosfere saç›lan günefl ›fl›nlar›n›n bir k›sm›n›n yeryüzüne ulaflmas› da yayg›n ›fl›n›md›r. Yayg›n ›fl›n›m› ölçmek zordur çünkü piranometrenin dik aç›dan gelen ve güneflin çevresindeki ›fl›n›mdan uzak tutulmas›, gölgelenmesi gereklidir. Günefl Enerjisi Sabiti (Solar Constant): Dünyan›n d›fl›na, yani atmosferin d›fl›na, günefl ›fl›nlar›na dik olan bir metrekarelik alana bir saniyede gelen günefl enerjisi, 1367 W/m2’dir. Bu de¤er, tan›m gere¤i, y›l boyunca de¤iflmez varsay›labilir. Bu say› “günefl enerjisi sabiti” olarak bilinir. FIT (Feed-in Tariff): Yenilenebilir enerjinin yasalar arac›l›¤›yla benimsenmesini sa¤lamaya yönelik bir teflvik yap›s›d›r. Genelde bu yap›n›n oldu¤u ülkelerde, elektrik da¤›t›m flirketlerinin yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjiyi ortalama pazar fiyat›n›n üzerinde bir fiyatla sat›n alma garantisi vard›r. Günefl Takip Sistemleri (Solar Tracking Systems): Bir ya da iki eksen etraf›nda dönerek günefli takip eden ve günefl panellerinin daha fazla enerji üretmesini sa¤layan sistemlerdir. Günefl enerjisi sistemlerinin verimlerini % 30 ile % 50 aras›nda art›r›r. BIPV (Building Integrated Photovoltaics): Binaya entegre edilmifl fotovoltaik modüllerin k›saltmas›d›r. Karbondioksit emisyonunun; % 44’ü kömür, % 35’i petrol, % 21’i do¤al gaz yüzündendir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 13 Günefl Enerjisine Girifl Kimler Nas›l Faydalan›r? B Bireysel tüketiciler ireyler, genelde konutlar›nda su ›s›tma, ›s›nma, havaland›rma, paneller arac›l›¤›yla elektrik üretimi, pasif solar sistemler, gün ›fl›¤›yla ayd›nlatma veya yemek piflirme gibi alanlarda günefl enerjisinden yararlan›r. Konutlarda tüketilen enerjinin % 90’› su ›s›tma ve ev ›s›tmada kullan›l›r. Her ne kadar evlerin ve kullan›lan suyun ›s›t›lmas›nda günefl enerjisinden yararlanmak teknik olarak mümkün olsa da bu her zaman ekonomik olmayabilir. Yine de, Kuzey Avrupa ülkelerinde bile y›ll›k s›cak su ihtiyac› için gerekli olan enerjinin % 50’sini günefl enerjisinden sa¤lamak mümkündür. Günefl enerjisi kullanman›n ekonomik koflullar›, çeflitli teflviklerle veya yapt›r›m araçlar›yla siyasi otorite taraf›ndan sa¤lanmak zorundad›r. Bunun için en temel koflul, çevreyi kirletmenin s›n›rland›r›lmas› ya da daha s›k görüldü¤ü üzere cezaland›r›lmas›d›r. Böylece, çevreye zarar veren enerji kaynaklar›yla çevreyi kirletmeyen temiz kaynaklar eflit koflullarda rekabet edebilirler. 1973 petrol krizinden sonra Amerika’da, enerji tasarrufu için yap›lan araflt›rmalar sonras›nda, yaflam konforu de¤iflmeden bir y›lda enerji tüketimi %16 düfltü. 14 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl Maliyetle ilgili rakamlar asl›nda tahmin edildi¤i kadar büyük de¤ildir. Örne¤in, ortalama bir evin, günefl enerjisi kullanarak s›cak su ve ev ›s›nmas›n› sa¤lamas› için gerekli tutar, evin anahtar teslim fiyat›n›n sadece % 1’ini oluflturur. Ayr›ca, karavan gibi kiflisel hobi amaçl› kullan›lan mobil araçlarda cihazlar›n enerjilendirilmesi ya da teknelerdeki akü sistemlerinin (yaflam aküsü) flarj› gibi uygulamalarda da günefl enerjisi çok verimli olarak kullan›lmaktad›r. Çiftçiler Tar›m ve hayvanc›l›kta; ürün kurutma, sera ›s›tma uygulamalar›, sulama ve derin kuyulardan su pompalama, sterilizasyon ve temizleme gibi pek çok alanda günefl enerjisinden yararlan›labilir. Günefl enerjili su pompalama sistemleri, günefl enerjisinin en verimli ve anlaml› kullan›ld›¤› alanlardan biridir. Kuyular›n ve di¤er su kaynaklar›n›n merkeze uzak, k›rsal bölgelerde bulunduklar› düflünülürse, geleneksel enerji kaynaklar›ndan yararlanmak için ya oldukça uzun kablolar ya da benzinli jeneratörler kullanmak gerekir. Her iki seçenek de hem pahal› ekipman ve bak›m hem de sürekli artan yak›t maliyetleri içermektedir. Günefl enerjisi çiftçiler için fiyat art›fl› kayg›s› olmaks›z›n daha ekonomik ve daha verimli sonuçlar verebilmektedir. Örne¤in, dünyan›n birçok ülkesinde pek çok besici, bu su pompalama sistemlerini hayvanlar›na su temin etme amac›yla kullanmaktad›r. Kurumlar Kurumlarda günefl enerjisinin kullan›m› inflaat, havac›l›k, telekomünikasyon, kamu, su ar›tma gibi çok çeflitli sektörlere yay›l›r. Hatta savunma sektörü de bu uygulamalar›n önemli bir k›sm›n› kullanmaktad›r. Genel olarak tüm kurumlar, bireylerin kulland›¤› Almanya’da 1973’teki krizde, konutlarda enerji korunumu amac›yla yap›lan tüm de¤iflikliklerin % 80’ ini karfl›lad› ve üç y›lda petrol tüketimini % 50 düflürdü. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 15 Günefl Enerjisine Girifl flekilde, ayd›nlatma, ›s›nma, so¤utma alanlar›nda günefl enerjisinden yararlanabilir. Fakat, havac›l›k ya da savunma gibi özel sektörlerde ise hava trafik kontrolü, çevre güvenlik sistemleri, arazide hareket halinde veya bir yerde geçici karargâh kurma eylemleri için kullan›labilecek, sürekli ve güvenli enerji ihtiyac›n› karfl›layabilecek mobilize sistemler, giysilerin ve baz› ürünlerin üzerine monte edilmifl ince film bazl› fotovoltaik modüller gibi konuya özgü uygulamalar söz konusudur. Bunun yan› s›ra, turizm tesislerinde veya belediyeler vb. kamusal kurumlarda, su ar›tma ve denizden içme suyu elde edilmesi prosesindeki cihazlar›n enerjilendirilmesinde de günefl enerjisinden yararlan›l›r. Telekomünikasyonda ise daha çok GSM baz istasyonlar›nda, RF (radyo frekans›) vericilerine enerji sa¤lamak için birincil enerji kayna¤› olarak veya uygun lokasyonlarda rüzgâr türbini, dizel Ankara’daki bir binan›n enerji tüketimi Berlin’dekine göre %450 daha fazlad›r. 16 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl jeneratör uygulamalar› ile kombine bir flekilde günefl enerjisi kullan›l›r. Ayr›ca, günefl enerjisi, kurumsal sorumluluk projelerinde, karbon sal›m›n› azaltarak enerji gereksinimini sa¤lamak, kamuda yenilenebilir enerjiler konusunda dikkat çekip, öncülük edebilmek amac›yla devletin mülkiyetindeki bina ve uygulamalarda da kullan›l›r. Örne¤in: yol ayd›nlatmalar›, trafik iflaretleri, ikaz lambalar›, demiryollar›ndaki sinyalizasyon uygulamalar› vb. Yap› sektöründe ise günefl enerjisinin kullan›m›, çok katl› rezidans, butik otel, al›flverifl merkezi yap›lar›nda d›fl cephe fotovoltaik modül giydirme (BIPV), günefl panelleri ile yap›lacak gölgeleme sistemleri, solar duvar ile k›fl›n ›s›tma ve yaz›n d›fl duvarda yarat›lacak hareketli hava katman› sayesinde ›s› izolasyonunun sa¤lanmas›, LED ile ayd›nlatma gibi uygulamalar yoluyla yayg›nlaflm›flt›r. Dünyaya her gün gelen günefl ›fl›¤›, 4-5 y›ll›k enerji tüketimimizi karfl›lamaya yetmektedir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 17 Günefl Enerjisine Girifl Rakamlarla Günefl Enerjisi Günde 24 saatten, tüm dünya yüzeyinin ortalamas› al›nd›¤›nda, her metrekareye y›lda kabaca bir varil petrolden üretilecek enerjiye eflit ›fl›n›m düfler. Bu da günde, metrekare bafl›na ortalama 4,2 kWh enerjiye denk gelir. 1988 y›l›ndan itibaren kurulan fotovoltaik sistemler ile Amerika’daki 250.000 evin ya da geliflmekte olan ülkelerdeki 8 milyon evin elektrik ihtiyac›n› karfl›layacak kadar enerji üretilmektedir. 1 Güneflten dünyaya saniyede yaklafl›k olarak 170 milyar MW enerji gelmektedir. Türkiye'nin 2007 y›l›ndaki enerji üretiminin 191 milyar kWh oldu¤u düflünülürse, bir saniyede dünyaya gelen günefl enerjisi, Türkiye'nin y›ll›k enerji üretiminin 890 kat›d›r. Her gün yeryüzüne ulaflan günefl enerjisi miktar› çok büyüktür. Yeryüzünde bulunan tüm kömür, petrol ve do¤al gaz enerjisi, sadece 20 günlük günefl enerjisine eflittir! Tam güneflli bir havada, yaln›zca 15 dk. içinde, dünyadaki herkesin 1 senelik elektrik ihtiyac›n› karfl›layacak kadar enerji yeryüzüne düflmektedir. 1 18 Photovoltaics Industry Statistics: Market Share TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl Dünyada, 2 milyar insan henüz elektrik enerjisinden faydalanm›yor. Bu insanlar için en ucuz çözüm günefl panellerinden elektrik üretmek olabilirdi; fakat ne yaz›k ki gerekli ekipman› alabilecek güce sahip de¤iller. Fotovoltaik panellerin yap›m›nda kullan›lan silikon hücrelerin ana maddesi kumdur. Günefl paneli yaparken kullan›lan 1 ton kum ile 500.000 ton kömür harcanarak üretilen elektri¤e eflit enerji üretilebilir. Günefl enerjisi üretiminin toplam›, küresel enerji talebi toplam›n›n yaklafl›k % 0,01’ini oluflturur. Amerika Kolorado’daki 1 kW’l›k bir fotovoltaik sistem (ya da ayda 150 kwh üreten bir sistem) her ay, • yaklafl›k 75 kg kömürün ç›kar›lmas›n›, • atmosfere 150 kg CO2 sal›m›n›, • yaklafl›k 477 lt suyun harcanmas›n›, • NO ve SO2 gazlar›n›n çevreyi kirletmesini engeller. Nükleer ve fosil kaynaklardan sa¤lanan yenilenebilir olmayan enerjinin toplam kapasitesi 10.800.000 terawatt olarak hesaplan›rken, güneflin mevcut enerjisi 350.000.000 terawatt›r. Güneflten gelen enerjinin % 1 ya da % 2'si rüzgâr enerjisine dönüflür. Bu, yeryüzündeki tüm bitkilerin biyolojik kütleye dönüfltürdü¤ü enerjinin 50-100 kat›d›r. Günefl enerjisi kullanan ortalama bir s›cak su sistemi, y›lda 11,4 varil petrol harcanmas›n› önler veya orta büyüklükte bir sedan araban›n 20.000 km gitmek için harcayaca¤› yak›ta eflde¤er yak›ttan tasarruf edilmesini sa¤lar. Günefl enerjisinin asl›nda nükleer güce ba¤›ml› oldu¤unu biliyor muydunuz? Yaln›z, günefl enerjisinin nükleer gücü yaklafl›k 150 milyon km uzaktad›r. Yap›lan araflt›rmalar ›fl›¤›nda PV’yi destekleyen kurulufllar, 2020 y›l›nda enerji fiyat›n› 6 Cent / kWh olarak hedeflemektedir. Tüm sokak lambalar›n›n yar›s› söndürülse, yap›lacak tasarruf % 1,2 dir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 19 Günefl Enerjisine Girifl Günefl Enerjisi ve Küresel Is›nma üresel ‹klim De¤iflikli¤i ve Temiz Enerji Kaynaklar› bölümünde ayr›nt›l› olarak bahsedildi¤i gibi, küresel ›s›nma bugün dünya üzerindeki en büyük tehditlerden biridir. Art›k, küresel ›s›nma diye bir fleyin var olup olmad›¤›n› tart›flm›yoruz bile. Çünkü, elimizde güçlü kan›tlar, gündelik yaflam›m›zdan örnekler var. Küresel ›s›nman›n bafll›ca sorumlusunun, enerji üretiminden kaynaklanan kirlilik oldu¤u düflünülmektedir.Ve yenilenebilir enerjilere geçifl yapmadan da, küresel ›s›nman›n önüne geçmek imkâns›z gibi gözüküyor. K yürütülen ve fotovoltaik sistemlerin CO2 sal›mlar›n› inceleyen bir çal›flmada, kWh cinsinden üretim kapasitesine, geliflen teknolojilere ve hücre üretim boyutuna göre, sistemlerin ömürleri, modül üretimleri ve santral kurulumlar› da gözetilerek çeflitli hesaplamalar yap›ld›. Bu çal›flmaya göre, polikristal yap›l› silikon hücreler için y›ll›k üretim kapasitesi 10 MW kabul edilerek, 3 kW ve 1000 kW’l›k iki sistem k›yasland›¤›nda sal›m de¤erleri s›ras›yla 17 gC/kWh ve 39 gC/kWh olarak belirlenmifltir. Amorf yap›l› silikon hücrelerde ise bu de¤erler ayn› parametreler için, s›ras›yla 10 gC/kWh ve 47 gC/kWh olarak hesaplanm›flt›r1. Genel olarak, üretim metotlar›na ba¤l› olarak, PV’nin 2165 gC/kWh aral›¤›nda sal›m yapt›¤› kabul edilmektedir2. Avrupa’daki ortalama bir termik santral ise 900 gC/kWh sal›m yapmaktad›r. Termik santrallerden elde edilen güç yerine fotovoltaiklerden yararlanarak elektrik üretti¤imizde, sal›m de¤erlerindeki 835–879 g/kWh’l›k fark aç›kça görülmektedir. Daha tutucu bir senaryoya göre ise günefl santralinde üretilen 1 kWh’l›k enerji, yaklafl›k 600 g’l›k sal›m› Günefl enerjisi, sera etkisine yol açan gazlar› azaltma ve yüksek enerji verimlili¤i sa¤lama potansiyeline sahiptir. Buna örnek olarak, fotovoltaik sistemlerin en önemli özelli¤ini, yani paneller çal›fl›rken CO2 sal›m›na neden olmamas›n› gösterebiliriz. Yenilenebilir enerjilerin havay› temizleyebilece¤ini, küresel ›s›nman›n önüne geçece¤ini, fosil yak›tlara ba¤›ml›l›¤›m›z› azaltaca¤›n› art›k herkes biliyor. Bu bir hayal de¤il. Üstelik, günümüzde günefl enerjisinin maliyetini düflürebilecek politika de¤ifliklikleri, teflvikler ve yeni üretim yöntemleri gibi araçlar mevcutken kesinlikle de¤il. Fotovoltaikler, yaflam döngüleri boyunca, üretim gibi aflamalarda dolayl› CO2 sal›m› yap›yor olsalar da, bu de¤erler kaç›n›lan emisyon de¤erlerinin çok afla¤›s›ndad›r. Buna kan›t olarak, Japonya’da 1 Evaluation of CO2 emissions from photovoltaic energy systems, Electrotech. lab. Japonya 20 2 Solar generation V 2008, EP‹A ve Greenpeace 3 Advanced Solar Generation Scenario TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl engellemektedir. 2030 y›l›na kadar PV sistemler sayesinde y›ll›k küresel emisyonlarda 1,6 milyar tonluk azalma olabilir3. Bu azalma, kömürle çal›flan, ortalama 750 MW kurulu güçte, 450 adet termik santralin sal›m›na eflde¤erdir. 2005 ile 2030 y›llar› aras›nda toplam 9 milyar ton CO2 sal›m›n›n engellenmesi sa¤lanabilir. Sonuç olarak, fotovoltaiklerin üretimi, kirletici emisyonlar ve konvansiyonel elektrik üretimi teknolojileriyle iliflkili çevre güvenli¤i sorunlar› yaratmaz. Baca gazlar› ya da gürültü kirlili¤i de yoktur. Günefl enerjisinin en büyük avantajlar›ndan biri de, elektri¤in, tüketilece¤i yerde üretilmesini sa¤lamas›d›r. Bu da, üretimin yayg›nlaflmas›n› sa¤lamaktad›r. Üstelik, günefl ›fl›¤›n›n oldu¤u saatler, enerji talebinin en fazla oldu¤u saatlerle çak›flt›¤›ndan, günefl panellerinin, elektri¤in en pahal› ve en k›t oldu¤u vakitlerde enerji üretmesi mümkün olmaktad›r. Talep tepe noktas›na ulaflt›¤›nda yeni elektrik santrallerinin üretime geçmesi gerekti¤inden, büyük çapta günefl enerjisiyle elektrik üretimine geçmek, hem havay› kirletmeden elektrik üretme olana¤› sa¤lad›¤›ndan hem de yeni santrallerin aç›lmas›n› gereksiz k›ld›¤›ndan havan›n kalitesini art›racakt›r. Günefl enerjisi, küresel ›s›nmaya karfl› elimizdeki en iyi, hatta belki de tek yayg›n çözümdür. Bugün, büyük iflletmelerin ço¤u sosyal sorumluluk projeleri kapsam›nda küresel ›s›nmayla savaflmak ve yenilenebilir enerjilerin kullan›m›n› benimsetmek için bir fleyler yap›yor. Günefl enerjisinden yayg›n olarak yararlanmaya bafllamad›¤›m›z takdirde, gezegenimiz insanlar›n yaflamas› için uygunsuz hale gelecek. Çünkü fosil yak›tlar, dünya üzerindeki yaflam› büyük bir h›zla sürdürülebilir olmaktan ç›kar›yor. Günefl enerjisi teknolojileri pazar› ise küresel ›s›nman›n yaratt›¤› etkiyle büyüyor ve daha da önem kazan›yor. Günefl Enerjisini Neden Kullanmal›y›z? • Fotovoltaikler, sera gaz› sal›n›mlar›n› ciddi ölçüde düflürür ve yak›n gelecekte daha da düflürecektir. • Fotovoltaiklerin yak›t› olan günefl ›fl›n›m› bedavad›r. • Fotovoltaikler, ne gürültü yapar ne de sa¤l›¤a zararl› ve kirletici gazlar üretir. • Fotovoltaikler, uzak, k›rsal alanlara elektrik götürür. • Fotovoltaikler, neredeyse hiç bak›m gerektirmez. • Fotovoltaikler, gelecekte, kulland›¤›ndan fazla enerji üreten binalar›n en önemli bileflenlerinden olacakt›r. • Fotovoltaiklerden elde edilen enerjinin geri ödeme süresi gittikçe daha da k›salmaktad›r. • Fotovoltaikler sayesinde yerel istihdam olana¤› do¤ar. • Fotovoltaikler, hem çok güvenli hem de güvenilir sistemlerdir. • Fotovoltaikler, enerji tedarik güvenli¤inin artmas›na katk›da bulunur. LED lambalar tasarruflu ampullerin ulaflt›¤› son noktad›r. Do¤ru ak›mla çal›fl›rlar. fiamanl› ampullere göre yaklafl›k 10 kat› az enerji kullan›rlar ve 100.000 saat ömre ulafl›rlar. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 21 Günefl Enerjisine Girifl Elektri¤ini Güneflten Üreten ‹lk STK B aflta günefl ve rüzgâr enerjisi olmak üzere, tüm temiz enerji sistemlerini ve ekolojik yap› modellerini uygulamal› projelerle tan›tmay› hedefleyen TemizDünya Ekoloji Derne¤i bir ilke imza att› ve ‹stanbul Suadiye sahil yolundaki ofisinin önüne 1 kW kurulu gücünde bir günefl a¤ac› dikerek, Türkiye'nin kendi elektri¤ini günefl enerjisinden kendi üreten ilk sivil toplum kuruluflu (STK) oldu. ‹stanbul Büyükflehir Belediyesi Park ve Bahçeler Müdürlü¤ü ile FORE Enerji'nin ortak katk›lar› sayesinde kurulan bu fotovoltaik sistem, y›lda en az 2 MWh elektrik üretmekte, bu da yaklafl›k olarak bir evin y›ll›k toplam elektrik tüketimine denk gelmektedir. Ayn› zamanda, elektrik üretim kayna¤›n›n günefl olmas›ndan dolay› da bir günefl a¤ac› y›lda 1.700 kg CO2 emisyonunu engellemekte ve üzerinde bulunan sensörleri sayesinde gün do¤umundan gün bat›m›na kadar bir ayçiçe¤i gibi günefli takip etmektedir. G Dünyadan Büyük Çapl› Uygulamalar ünefl enerjisi kervan›na büyük flirketler de kat›ld›lar. General Motors’un Avrupa’daki tesislerinde, dünyan›n lider çevre hizmetleri ve enerji flirketleri ile ‹spanya Aragon hükümetinin ortaklafla kurdu¤u bir konsorsiyum, 183.000 metrekarelik dünyan›n en büyük günefl panelli çat› kaplamas›n› kurmaya haz›rlan›yor. Bu projeyle, y›lda 6.700 ton karbondioksit sal›m›n›n engellenmesi hedefleniyor. 2008’in son aylar›nda, tamamland›¤›nda Amerika’n›n en büyük günefl enerjisi üreten çat› sistemi olacak Atlantic City Kongre Merkezi’nde ise günefl panellerinin büyük bir k›sm› yerlefltirildi. Çat›daki sistemin kurulumu tamamland›¤›nda yaklafl›k 13.321 panel yerleflmifl olacak. 2,36 megawatt’l›k bu çat› üstü günefl enerjisi sistemi, merkezin ana çat›s›n›n üçte ikisini, yani yaklafl›k 27.000 metrekarelik bir alan› kaplayacak. Atlantic City Kongre Merkezi Günefl Enerjisi Projesi’nde, üretilen yenilenebilir enerji, her y›l atmosfere 2.349 ton karbondioksit sal›m›n› engelleyecek. Cep telefonu tufllar›nda ve ›fl›¤›nda, trafik lambalar›nda LED kullan›lmaktad›r. Bir otomobilde 300’den fazla LED vard›r. 22 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl Türkiye’de Günefl Enerjisi Potansiyeli Ü Türkiye Günefl Enerjisi Potansiyeli Atlas› lkemiz, co¤rafi konumu nedeniyle günefl enerjisi potansiyeli aç›s›ndan birçok ülkeye göre oldukça flansl› durumdad›r. Devlet Meteoroloji ‹flleri Genel Müdürlü¤ü’nde (DM‹) bulunan 1966-1982 y›llar›nda ölçülen günefllenme süresi ve ›fl›n›m fliddeti verilerine dayanarak E‹E taraf›ndan yap›lan çal›flmaya göre, Türkiye'nin ortalama y›ll›k toplam günefllenme süresinin 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), y›ll›k ortalama toplam ›fl›n›m fliddetinin 1311 kWh/m2 (günlük toplam 3,6 kWh/ m2) oldu¤u tespit edilmifltir. Bu çal›flmay› takiben, 2008 y›l›nda Türkiye’nin günefl enerjisi potansiyeli atlas› (GEPA) çal›flmas› tamamlanarak, sonuçlar›n tematik harita görüntüleri EIE web sitesinde yay›nlanm›flt›r. Güncellenmifl ölçümlerin sonucunda, yatay yüzeye gelen ortalama günlük radyasyon de¤eri 4,17 kWh/ m2 ve y›ll›k ortalama günefllenme süresi de 2740 saat olarak hesaplanm›flt›r. Bu çal›flmada ›fl›n›m fliddeti topo¤rafyaya göre sabit y›ll›k metrekare bafl›na 1.650 kWh ‘ten fazla olan yerler en iyi alanlar olarak kabul edilmektedir. GEPA verilerine göre yap›lan çal›flmada, Türkiye'de toplam 4.600 km2 günefl enerjisi yat›r›mlar›na uygun kullan›labilir alan belirlendi¤i EPDK yetkililileri taraf›ndan bildirilmifltir. Modern bir elektrik santralinin verimi % 40’›n alt›ndad›r. Hem elektrik hem de ›s› üreten bir santralin toplam verimi ise % 70’in üzerine ç›kabilmektedir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 23 Günefl Enerjisine Girifl Ayn› çal›flmada Türkiye’nin günefl enerjisi ile elektrik üretecek teknik potansiyelinin y›ll›k 380 milyar oldu¤u tespit edilmifltir. Türkiye’nin teknik günefl enerjisi potansiyeli ile bugüne kadar iflletmeye geçirilen kapasite aras›ndaki büyük farkl›l›k di¤er tüm yenilenebilir enerji kaynaklar› için de ne yaz›k ki söz konusudur. Türkiye'nin Ayl›k Ortalama Günefl Enerjisi Potansiyeli Aylar Türkiye Global Radyasyon De¤erleri (KWh/m -gün) 2 Türkiye Günefllenme Süreleri (Saat) Ayl›k Toplam Günefl Enerjisi (Kcal/cm2-ay) Ocak 4,45 fiubat 5,44 Mart 8,31 Nisan 10,51 May›s 13,23 Haziran 14,51 Temmuz 15,08 A¤ustos 13,62 Eylül 10,60 Ekim 7,73 Kas›m 5,23 Aral›k 4,03 Toplam 112,74 Ortalama 308,0 cal/cm2-gün (kWh/m2-ay) 51,75 63,27 96,65 122,23 153,86 168,75 175,38 158,40 123,28 89,90 60,82 46,87 1311 3,6 kWh/m2-gün Günefllenme Süresi (Saat/ay) 103,0 115,0 165,0 197,0 273,0 325,0 365,0 343,0 280,0 214,0 157,0 103,0 2640 7,2 saat/gün Kaynak: E‹E web sitesi Y›ll›k Toplam Günefl Enerjisi Potansiyelinin Bölgelere Göre Da¤›l›m› Bölge G.Do¤u Anadolu Akdeniz Do¤u Anadolu ‹ç Anadolu Ege Marmara Karadeniz Türkiye PV Tipi-Alan-Üretilebilecek Enerji (KWh-Y›l) Toplam Günefl Enerjisi (kWh/m2-y›l) 1460 1390 1365 1314 1304 1168 1120 Günefllenme süresi (Saat/y›l) 2993 2956 2664 2628 2738 2409 1971 Kaynak: E‹E web sitesi Danimarka’daki, saman dahil her fleyi yakan Avedore Santral› % 94 verime ulaflm›flt›r. Çevresindeki 80.000 evin elektri¤ini sa¤larken 110.000 evi de ›s›tabilmektedir. 24 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl Günefl Enerjisinde Yasal Düzenleme Örnekleri B aflta Avrupa Birli¤i olmak üzere birçok devlet yenilenebilir enerji kaynaklar›n› gelifltirmek ve teflvik etmek için çeflitli önlemler almakta ve hedefler koymaktad›r. Avrupa Birli¤i; • 2020 y›l›nda tüketilen enerjinin % 20’sinin temiz enerji kaynaklar›ndan sa¤lanmas›, • 2020 y›l›nda tüm petrol ve dizel tüketiminin % 10'unun biyoyak›tlardan elde edilmesi, • 2020 y›l›nda tüketilen elektri¤in % 34'ünün temiz enerji kaynaklar›ndan üretilmesi, • 2020 y›l›nda ›s› üretiminin % 25’inin temiz enerji arac›l›¤›yla sa¤lanmas› konusunda mutabakata vard›. Bu hedeflere ulafl›lmas›, % 17 oran›nda CO2 azalt›m›, 443 milyar Avro de¤erinde yeni yat›r›m, 115 milyar Avro yak›t bedelinden tasarruf, yaklafl›k 300 milyar Avro'luk d›flsal maliyetten tasarruf ve 2 milyon tam zamanl› yeni ifl yarat›lmas› anlam›na gelecektir. Her ülkede bu hedeflere ulaflmak için de¤iflik ekonomik modeller uygulanmaktad›r. Örne¤in, Almanya’n›n güneflli bir ülke olmamas›na ra¤men sistemin geliflmesi için dinamik bir pazar yaratma çabas› ve geliflmekte olan PV endüstrisi birçok insan› flafl›rtmaktad›r. Peki, bu nas›l gerçeklefliyor? Geçmiflten beri birçok farkl› program birçok farkl› ülkede uyguland› fakat hiçbiri bu kadar k›sa sürede Almanya’n›n “flebekeye elektrik sat›fl› modeli” kadar baflar›l› Elektri¤in da¤›t›m› s›ras›nda hatlarda oluflan ›s›nma; dünya genelinde 1,3 terawatt saat karfl›l›¤› olan 60 milyar dolar kayba ve 700 milyon ton sera gaz›na neden olmaktad›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 25 Günefl Enerjisine Girifl olamad›. Günefl enerjisinde bir köfle tafl› görevi üstlenen “Almanya modeli” Avrupa Fotovoltaik Endüstrisi Birli¤i taraf›ndan günefl elektri¤inin geliflmesi için bir strateji olarak kullan›lmaktad›r. “fiebekeye elektrik sat›fl› modeli” günefl elektri¤i üreticilerine; • Günefl enerjisini kullanarak ürettikleri elektri¤i tekrar flehir flebekesine sat›fl hakk›, • Üretilen her kWh bafl›na fosil ya da nükleer kaynaklardan elde edilmifl elektri¤e göre ücretlendirmede birinci önceli¤e sahip olma, • Belirli bir zaman diliminde teflvik fiyat tarifesinden yararlanma avantajlar› sa¤lamaktad›r. Geçmiflte, günefl elektri¤ini teflvik için birçok program devlet bütçesi taraf›ndan finanse edilmekteydi. Fakat devletin bütçesinde azalma yafland›¤›nda program›n da kesilmesi bu mekanizman›n en büyük dezavantaj›n› oluflturuyordu. Bu nedenle, baz› modeller tamamen farkl› bir yaklafl›m içeriyor. 2008 y›l›nda Almanya’da, yeni kurulmufl PV sistemlerden elde edilen günefl elektri¤i, sistemin büyüklü¤üne ve tipine ba¤l› olarak 0,35 ile 0,47 Avro/kWh aras›nda vergilendirilmekteydi. Elektrik kullan›c›lar›n›n düzenli elektrik faturalar› sayesinde vergilendirmede ekstra ücretlere geçilebildi ve sistem eflit bir flekilde yay›ld›. Bu sayede, devlet ekonomisinden ba¤›ms›z olarak program›n geliflmesi sa¤lanabildi ve her elektrik kullan›c›s› taraf›ndan ödenen ekstra ücretler ulusal elektrik portföyündeki yenilenebilir enerji pay›n› art›rd›. Almanya’da güneflten üretilen elektri¤in ekstra fiyat vergilendirmesi, her ev için ayl›k 1,25 Euro’dur. Sonuç olarak, bütün elektrik kullan›c›lar›, ulusal elektrik arz› a¤›n›n fosil kaynaklar› kullanmadan, sürdürülebilir ve ba¤›ms›z bir flekilde tekrar yap›land›r›lmas›na katk›da bulunmaktad›r. Bu teknoloji, piyasada tan›t›lmaya baflland›¤›ndan beri günefl elektri¤inin fiyat› tutarl› olarak düflmektedir. Buna ra¤men, baz›lar› halen günefl elektri¤inin flebekeyi besleyebilecek yeterlilikte olamayaca¤›n› ve bu yüzden fosil kaynaklardan elde edilen elektrikle yar›flamayaca¤›n› savunmaktad›r. Fosil yak›tlar›n fiyatlar›ndaki art›fla ra¤men günefl elektri¤inin fiyat›n›n güçlü bir ivmeyle düflmesinin sürdürülebilmesi önemlidir. Bu nedenlerden dolay› “Almanya sistemi” sayesinde, PV sistemlerinin kurulum maliyeti y›ll›k % 5 oran›nda azalmaktad›r. 2009’dan itibaren bu indirim oranlar›n›n % 8-10 aras›nda artaca¤› savunulmaktad›r. 20 y›l›n› tamamlayana kadar, flebeke ba¤lant›l› PV sistemine ayn› vergilendirme sistemi uygulanmaktad›r. Sistemin süreklili¤i için “flebekeye elektrik sat›fl›” modelinin devaml›l›¤› yasalarla garanti alt›na al›nmakta ve tüketici bankalar›yla finansal güvenli¤i sa¤lanmaktad›r. Bu garanti süreleri, Almanya’da 20 y›l olarak belirlenmifltir. Bu, bazen bankalar› “flebekeye elektrik sat›fl›” modeline dahil edene ve PV sistemlerle tan›nmas›n› sa¤layana kadar sürmektedir. Almanya: Avrupa Toplulu¤u’na üye ülkeler aras›nda rüzgâr, günefl enerjisi, biyoyak›t kullan›m› ve solar termal uygulamalar› konusunda lider konumdad›r. Geçmifli 1990’lara dayanan teflvik politikalar› sayesinde temiz enerji kaynaklar›n›n tercih edilmesi hem cazip hem de ekonomiktir. Yenilenebilir enerjilere verilen al›m garantisi, sektöre sunulan teflvikler ve vergi indirimleri dinamik bir temiz enerji pazar›n›n oluflmas›nda etkili olan baflar›l› karma politikalard›r. Özellikle de Yenilenebilir Enerji Kaynaklar› Kanunu (EEG) kapsam›nda, pazara yönelik ve temiz enerji kullan›m›n› gelifltirme amaçl› teflvikleri içeren ve yukar›da bahsi geçen program, bu kaynaklar›n kullan›m›na ivme kazand›ran ana faktör kabul edilmifl ve pek çok ülkede bu kanunun temel özellikleri örnek al›nm›flt›r. 2007 Haziran’›nda, Alman Parlamentosu, EEG’nin yükümlülüklerini düzeltmeye ve 2009’dan itibaren uygulanmak üzere y›ll›k indirim oranlar›n› art›rmaya karar vermifltir. Dünyada kullan›lan tüm enerjinin % 17’si ayd›nlatma amaçl› tüketiliyor.Yüksek verimli ampuller 8 kat fazla ayd›nlat›yor ve 29 kat daha uzun ömürlü. 26 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl Almanya’n›n 2007 y›l›n›n sonunda toplam kurulu PV sisteminin kümülatif gücü 3,8 GW de¤erine ulaflm›fl durumdayd›. Bunun 1100 MW’l›k k›sm› 2007’de devreye girdi. Almanya, bu rakamlarla küresel kurulumun yar›s›na sahiptir. 2007 y›l›nda PV sistemlerinin % 30’u konutlara (110 kW), % 53’ü çiftliklere, kamu yap›lar›na ve ticari iflletmelere kuruldu (10-100 kW). % 7‘lik k›sm› çok genifl ticari çat› sistemlerine (100 kW’tan büyük) ve % 10’luk k›sm› da çok genifl arazilere monte edilmifltir. % 0,6’l›k k›sm› da zaten uzun y›llard›r elektri¤ini güneflten sa¤layan k›s›md›r. Alman hükümeti taraf›ndan 2007 y›l›n›n sonlar›nda uyarlanan Enerji ve ‹klim Entegre Program›’n›n özünde de yenilenebilir enerji ve enerjinin verimli kullan›m› yer al›r. Birkaç aflamadan oluflan bu iklim program›n›n amac›, ekonomik kalk›nmay› karbon sal›m›n› azaltarak ilerletmek, enerji verimlili¤ini gözle görülür biçimde art›rmak ve güvenilir enerji kaynaklar›n› garanti alt›na almak olarak belirlenmifltir. Bu iklim paketi, CO2 emisyonlar›n› 2020 y›l›na kadar 1990’lardaki seviyesinden % 40 oran›nda azaltmay› taahhüt etmektedir. Bu taahhüt, Almanya’y› uluslararas› liderler kurulunda en üst noktaya tafl›m›flt›r. Bu kadar somut ve azimli bir programa sahip, endüstriyel geliflimini tamamlam›fl baflka bir ülke yoktur. Ayr›ca, Yenilenebilir Enerji Kanunu ile 5 kW’tan küçük kapasiteli tesisler için 50.62 Euro Cent/kWh al›fl fiyat› garantisi verilmektedir. ‹spanya: ‹spanya’da, 2000-2010 Yenilenebilir Enerji Eylem Plan› çerçevesinde yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n teflviki ve önündeki engellerin kald›r›lmas›na yönelik bakanl›klar aras› bir komisyon kurulmufltur. Ulusal bazda bir “flebekeye elektrik sat›fl›” modeli bulunmakta ve bu da her y›l 2 MW’l›k bir büyüme ile flebeke elektri¤ini besleme avantaj› sa¤lamaktad›r. ‹spanya, “2011-2020 Yenilenebilir Enerji Plan›” için 2009’da gerçeklefltirilmek üzere ciddi hedefler belirlemifl durumdad›r. Toplam kurulu PV gücünün % 95’inin 2007 y›l›nda infla edilmifl olmas› da hedeflerine olan inanc› art›rmaktad›r. Di¤er bir önemli çal›flmalar› ise, yüzeye monte ve çat› sistemlerinin yan›nda gelifltirdi¤i BIPV (yap›ya entegre PV) sistemidir. Bu sistem sayesinde, konut sektörüne üretim sa¤layacak küçük PV kurulumcular da desteklenecek ve büyük üretim santrallerine karfl› oluflacak sosyal tepki de azalt›lm›fl olacakt›r. Ayr›ca, evlerdeki s›cak suyun % 30 ile % 70 aras›nda güneflten sa¤lanmas› beklenmektedir. Günefl enerjisinden elektrik üretimine iyi bir örnek olarak, Seville flehrinin bat›s›nda yer alan yo¤unlaflt›r›c› termik günefl santrali verilebilir. Santralin geliflmifl teknolojisi sayesinde 2013 y›l›na kadar 300 MW’l›k kurulu güce ulafl›lmas› planlanmaktad›r. Bu santrali kuran flirkete 5 milyon Avro de¤erinde yat›r›m deste¤i sa¤lanm›flt›r. ‹spanya, 2004 y›l›nda düzenledi¤i 27 Euro Cent/kWh’lik al›m garantili teflvik tarifesiyle, 50 MW kadar kurulu gücü olan yo¤unlaflt›r›c› termal günefl santrallerinden üretilen elektri¤e dünyada ilk destek veren ülke olmufltur. Bu oran, 25 sene boyunca ödenecek ve her y›l enflasyon yüzdesinin % 1 eksi¤i kadar da artacakt›r. ‹talya: 20 sene için 3646 Euro Cent/ kWh aras›nda sabit bir teflvik sa¤l›yor ve bina planlar›nda 2009 y›l›ndan itibaren yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n entegre edilmesini flart kofluyor. Bu flarta göre, ev bafl›na en az 1 kWp ve 100 m2’den az yer kaplayan endüstriyel binalar›n da en az 5 kWp enerji üretmesi bekleniyor. Ayr›ca, normalde % 20 olan KDV oranlar›nda günefl enerjisi sistemleri için % 50 indirim yap›lm›flt›r. Ayr›ca ‹talyan hükümeti do¤al gaz flirketlerinin, cirolar›n›n % 2’si ile % 3’ü oran›n› yenilenebilir enerji üretimine ay›rmalar›n›n zorunlu k›lmaktad›r. “fiebekeye elektrik sat›fl›nda” geri ödemeler GSE (Gestore dei Servizi Elettrici) Tasarruf ampulleri üretmek için kurulacak bir fabrika 7,5-10 milyon dolara mal olur. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 27 Günefl Enerjisine Girifl taraf›ndan yap›lmaktad›r. Ekonomi Bakanl›¤›, 2010 y›l›ndan sonra uygulanmak üzere, yeni tarife yasalar›yla ilgili çal›flmaktad›r. Bu yeni yasaya göre, okul ve kamu yap›lar›nda kullan›m, nüfusu 5.000’den küçük belediyelerde kullan›m, k›rsalda kullan›lan konut entegre PV sistemleri ve konutlara entegre asbestos çat› uygulamalar› ile “flebekeye elektrik sat›fl” modeli uygulamas›n›n % 5 oran›nda artmas› sa¤lanacakt›r. Fransa: 2011 y›l› hedefi, 1.1 GW’l›k kümülatif kurulum kapasitesidir. 2020’ye kadar da bu rakam› 5,4 GW’l›k kapasiteye ulaflt›rmay› hedeflemektedir. Fransa’n›n 2008 y›l› çal›flmalar›ndan sonra “flebekeye elektrik sat›fl›” modeli, konut sektöründe yap›ya entegre sistemler (BIPV) için 57 Euro Cent/kWh, di¤er sistemler için 31 Euro Cent’lik ödeme fleklinde tan›mland›. Yar› entegre sistemler için de di¤er ülkelerden farkl› olarak “flebekeye elektrik sat›fl” modeli gelifltirildi. Ayr›ca, 2009 Aral›k ay›na kadar bireylerin donan›m maliyetlerindeki vergilere % 50 muafiyet getirilmifltir. Bununla birlikte, %19,6 olan KDV oran› da 2010 y›l› sonuna kadar % 5,5 olarak azalt›ld›. Yunanistan: Yenilenebilir enerji kaynaklar› kullan›larak üretilen elektri¤e 40-50 Euro Cent/kWh aras›nda teflvik vermektedir. Üstelik ulusal yat›r›m kanununa göre, bu alandaki yat›r›mc›lara % 20-40 aras›nda hibe deste¤i sa¤lanmaktad›r. Kurulum maliyetlerinin % 20’si gelir vergisinden düflülebilmektedir. fiebeke ba¤lant›s› olmayan ada sistemlerinde de maliyetlerin % 20’sinden muafiyet söz konusudur. Portekiz: Günefl enerjisi uygulamalar›nda 5 kW’tan büyük tesisler için 28,4 Euro Cent/kWh, küçükler için ise 49,9 Euro Cent/kWh destek sa¤lamaktad›r. 2005 y›l›ndan bu yana, yat›r›m maliyetlerinin % 30’u gelir vergisinden düflülmektedir. Amerika: ABD’de PV pazar›, 2007’de % 48’lik bir büyüme yaflad› ve toplam kurulum 190 MW’›n üzerinde gerçekleflerek toplam kapasite 750 MW de¤erine ulaflt›. Kaliforniya, % 60’l›k de¤erle hala liderli¤ini sürdürmekle beraber, di¤er eyaletlerde de % 83’lük bir art›fl söz konusudur. Baz› eyaletlerde gayet kuvvetli Yenilenebilir Portfolyo Standartlar› (RPS) kanunlar› kabul edilip varolan RPS programlar› daha fazla günefl enerjisini teflvik eder biçimde optimize edilmifl olsa da federal düzeyde haberler pek de iç aç›c› de¤ildi. Özellikle de 2007’de kongreden geçmeyen bir günefl Yat›r›m Vergisi Kredisi, pazar› bir belirsizlikle karfl› karfl›ya b›rakt›. Neyse ki, 2008’de sonlanmas› gereken Yat›r›m Vergisi Kredisi’nin (ITC) 8 y›l daha uzat›lmas› yat›r›mc›ya büyük rahatl›k sa¤lad›. Bu uzatman›n sonucunda, hem konutlar hem de ticari uygulamalar % 30’luk vergi kredisinden yararlanabilecek ve günefl enerjisinden elektrik üreten konutlara getirilen 2000 dolarl›k bütçe limiti yeni konutlarda kald›r›lm›fl olacak. Da¤›t›m flirketlerinin bu krediden yararlanmas›n› engelleyen madde de yürürlükten kalkm›fl oldu. ITC sayesinde, toplam gücün gelecek 5 y›l için y›ll›k % 65’lik art›flla 2013’te 10 GW’a ulaflmas› bekleniyor. Solar Amerika Giriflimi, PV fiyatlar›ndaki düflüflle paralel olarak, 2015 hedeflerinin geleneksel kaynaklarla fiyat birli¤i sa¤lamak oldu¤unu belirtmektedir. ABD, PV pazar›nda ince film teknolojisi ile büyük geliflme göstermekte ve dünya liderli¤ini elinde tutmaktad›r. Baz› yasalar ve teflvikler eyalet baz›nda da de¤ifliklik göstermekle beraber genelde günefl sistemleri kurmak isteyenlere yat›r›m deste¤i sa¤lanmaktad›r. Japonya: Japonya’n›n PV sektörünü ilgilendiren enerji politikalar› 2002 y›l›nda uygulanmaya bafllanan ‘Enerji Politikas› Üzerine Temel Yasa’ kapsam›nda yer almaktad›r. Bu yasa, 3 temel Toyota’n›n öncülük etti¤i teknolojide frenin yaratt›¤› sürtünme kuvvetiyle düflük h›zlarda benzin devreden ç›k›yor ve hibrit motor kendi üretti¤i enerjiyi kullan›yor. 28 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl prensibi flart koflmaktad›r; kararl› bir tedarik süreci, çevresel uygunluk ve pazar mekanizmalar›n›n kullan›m›d›r. 1994-2006 aras›nda 12 y›l boyunca Japon devleti, hanelerde günefl enerjisi kaynakl› elektrik kullan›lmas›n› özendirmek amac›yla, gerekli yat›r›m›n yar›s›n› sübvansiyon olarak sa¤lam›flt›r. 2006 mali y›l›n›n sonunda, yaklafl›k 350.000 konutta toplam kurulu güç 1,277 MW’a ulaflm›flt›r. Ancak, son y›llarda gerekli donan›m maliyeti azald›¤› için sübvansiyona gerek kalmam›flt›r. Ve evlerde de günefl kaynakl› enerji kullan›m› giderek yay›lmaktad›r. Japon hükümeti taraf›ndan, “Temel Enerji Plan›”n›n 2007’den itibaren gelecek 10 y›l› kapsamas› öngörüldü. Bu plan›n ana direkleri afla¤›daki maddelerden oluflmaktad›r; • fosil yak›tlar›n sabit arz›n› savunan diplomasi kaynaklar›na karfl› politikalar, • enerji koruma stratejilerinin art›r›lmas› ve küresel iklim de¤iflikli¤ini engelleyecek uluslararas› çerçeve çal›flmalar›n›n oluflturulmas›, • teknolojik yeterlili¤in güçlendirilmesi. Japonya'da günefl enerjisinin elektrik üretimindeki pay›, flimdilik sadece % 0,1 düzeyindedir; fakat 2030 y›l›nda bu pay % 10'u bulacakt›r. Günefl enerjisinden üretilen elektri¤in maliyetinin önümüzdeki 5 y›l içinde di¤er enerji kaynaklar›ndan elde edilen elektrikle rekabet edebilecek düzeye gelmesi beklenmektedir. RPS (Yenilenebilir Portfolyo Standartlar›) Kanunlar›, da¤›t›m flirketleri taraf›ndan da yeni enerjinin kullan›lmas›n› zorunlu k›lmak için, hükümet taraf›ndan tekrar gözden geçirildi ve 2011-2014 y›llar› aras› için yeni hedefler belirlendi. Son hedef, y›ll›k toplam 950 milyon kWh’lik bir art›flla 2014 sonunda 16 milyon kWh’lik toplam kurulu güce ulaflmak olarak belirlendi. Bunlar›n yan›nda, 2050 y›l›nda sera gaz› emisyonunu flimdiki de¤erlerin yar›s›na indirme hedefini uygulamak için “Cool Earth 50” Enerji ‹novasyonu Teknoloji Plan› hayata geçirildi. Bu plan›n önemli bir aya¤› olan “Yenilikçi PV Teknolojileri” çal›flmalar› ile % 10-15’lerde olan günefl hücrelerinin verimlili¤inin % 40’lara ç›kar›lmas› ve flimdiki fiyat› 46 Yen/kWh olan hücrelerin fiyatlar›n› 7 Yen/kWh de¤erine düflürülmesi için çal›fl›lmaktad›r. Çin: 2007 y›l› sonunda Çin’deki kurulu PV gücü 100 MW’a ulaflm›flt›r. Bunun % 6’s› flebekeye ba¤l›, geri kalan› ise k›rsal sistemlerdir. 2010 y›l› için hedef, 300 MW’l›k PV gücüdür. 2006 Yenilenebilir Enerji Kanunu’na göre, hem binaya entegre sistemler hem de büyük boyutlu çöl santralleri için teflvikler sa¤lanacakt›r. K›rsal uygulamalar için ilk yat›r›m maliyeti hükümet taraf›ndan karfl›lanacak ve elektrik üretiminden sa¤lanan geliri aflan iflletme ile bak›m maliyetleri ulusal elektrik da¤›t›m flebekesindeki tarife art›r›larak desteklenecektir. Güney Kore: 2007 y›l› sonunda Güney Kore’deki kurulu PV gücü 77,6 MW’a ulaflm›flt›r. Bunun 42,9 MW’l›k k›sm› 2007 y›l›nda kurulmufltur. 2012 y›l›nda ulafl›lmak istenen hedef, 1,3 GW olarak belirlenmifltir. 100.000 çat› program› kapsam›nda Kore PV pazar› h›zla geliflmifltir. Teflvik fiyatlar›, 30 kW’tan küçük sistemler için kWh bafl›na 711,25 KRW ve büyük sistemler için ise 677,38 KRW olarak belirlenmifltir. Bu tarifeler, 3 kW’tan büyük uygulamalar için 15 y›ll›k garanti kapsam›na al›nm›flt›r. Bu program›n çat›s› alt›nda devlet, müstakil evler için toplam sistem fiyat›n›n % 60’›n› ve kiral›k daireler için ise % 100’ünü karfl›lamaktad›r. Ayr›ca, yeni bir programa göre, yeni yap›lan ve 3000 m2’den büyük devlet binalar›nda, toplam inflaat maliyetinin % 5’inin günefl panellerini de içeren yenilenebilir enerji harcamalar›na ayr›lmas› zorunludur. Hibrit motorlu araçta yak›t tüketimini % 50’ye kadar azaltmak mümkün. Orta boyutlu bir binek otomobil bu yolla 100 km’de sadece 3 lt benzin harc›yor. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 29 Günefl Enerjisine Girifl Yenilenebilir Enerji ve Türkiye’deki Yasal Düzenlemeler A vrupa Birli¤i ülkeleri, 2020 nihai hedefini belirledi: “Varolan toplam enerjideki pay› % 8,5 olan yenilenebilir enerjinin pay›n›, 2020 tarihine kadar % 20’ye yükseltmek.” Yine toplam elektrik tüketiminin yaklafl›k % 35’ini, ›s› ihtiyac›n›n % 25’ini ve ulafl›m›n % 10’unu yenilenebilir kaynaklardan sa¤lamak ana hedefler aras›nda s›ralanmaktad›r. Tüm bu rakamlardan güneflin pay›na düflen ise fotovoltaikler için 52.000 MW olarak belirlendi. Dünyada yaflanan geliflmelerin paralelinde ülkemizde de 2003 y›l›ndan itibaren yenilenebilir enerji alan›nda çeflitli yasal düzenlemeler yap›lmaya baflland›. 10 May›s 2005 tarihinde kabul edilen Hat kay›plar›nda ve kaçaklarda dünya ortalamas› % 5,5-6 iken, bizde bu oran % 23’tür. Yani 4 kat› fazla! 30 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Günefl Enerjisine Girifl “Yenilenebilir Enerji Kaynaklar›n›n Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçl› Kullan›m›na ‹liflkin” 5346 say›l› kanun, kimi çevreler taraf›ndan birçok Avrupa ve dünya ülkesinde uygulanan teflviklere göre yetersiz bulunsa da bu alana ilgi duyan yat›r›mc› ve üreticilere çeflitli teflvikler sunmaktad›r. Bu kanun metninin tamam› 18 May›s 2005 tarihinde yay›nlanan 25819 say›l› Resmi Gazete’den ulafl›labilir. Gerek uluslararas› birtak›m sözleflmeler nedeniyle gerekse geleneksel enerji kayna¤›n›n azalmas› ve ters orant›l› olarak enerji ihtiyac›n›n artmas› nedeniyle bu alanda çok h›zl› geliflmeler yaflanmaktad›r. Bu yasan›n yat›r›mc›ya ve üreticiye sa¤lad›¤› avantajlar afla¤›da s›ralanmaktad›r. Fakat yaflanan h›zl› geliflmeler nedeniyle yasal düzenlemeler sürekli olarak güncellenmektedir. 5346 Say›l› Yenilenebilir Enerji Yasas› bu alanda yer alacak gerçek ya da tüzel kiflilere yat›r›m deste¤i sa¤lamakta ve devlet taraf›ndan sat›n al›nan elektrikte yenilenebilir enerji kaynaklar›ndan üretim yapan kiflilere öncelik tan›maktad›r. Fakat tüm bu avantajlara sahip olmak için kurumlar›n ya da kiflilerin EPDK taraf›ndan verilecek olan “Yenilenebilir Enerji Kaynak Belgesi”ne (YEK) sahip olmalar› gerekmektedir. Bu belge, iflletmede 10 y›l›n› tamamlamam›fl tüzel kiflilerden, EPDK taraf›ndan belirlenen elektrik toptan sat›fl fiyat› üzerinden saptanan bir fiyatla elektrik sat›n al›m›n› sa¤lamaktad›r. Varolan yasa ile bu fiyat 5-5.5 Euro Cent/kWh karfl›l›¤› Türk Liras› olarak belirlenmekte fakat serbest piyasada 5.5 Euro Cent/kWh s›n›r›n›n üzerinde sat›fl imkân› bulan lisans sahibinin de bu olanaktan yararlanabilece¤i öngörülmektedir. Kas›m 2008 tarihinde düzenlenen yeni kanun teklifi ile yürürlükte olan yasada yer alan fiyatlar›n daha da art›r›lmas› öngörülmektedir. Örne¤in, Bakanl›k yetkilileri sivil toplum örgütlerinin ve sektör temsilcilerinin kat›ld›¤› toplant›larda en son rakam›n 25 Euro Cent/kWh olaca¤› konusunda bilgilendirme demeci vermifltir. Gerçek ya da tüzel kifliler taraf›ndan sadece kendi enerjisini karfl›lamak amac›yla kurulmufl ve en fazla 1000 kW’l›k kurulu güce sahip tesislerin kesin projesi, planlamas›, master plan›, ön incelemesi veya ilk etüdü DS‹ veya E‹E taraf›ndan haz›rlanm›fl ise bu projeler için hizmet bedeli al›nmamaktad›r. Yasada, günefl pilleri ve odaklay›c›l› üniteler kullanan elektrik üretim sistemleri kapsam›ndaki ArGe ve imalat yat›r›mlar›n›n bu kapsama girdi¤i belirtilmektedir. 31 Aral›k 2012 tarihine kadar devreye girecek bu tesislerden, ulafl›m yollar›ndan ve flebeke ba¤lant› noktas›na kadar olan enerji nakil hatlar›ndan, yat›r›m ve iflletme dönemlerinin ilk on y›l›nda izin, kira, irtifak hakk› ve kullanma izni bedellerine % 85 indirim uygulanmaktad›r. Son birkaç y›lda yaflanan geliflmeler yasa ile desteklenirken EPDK taraf›ndan May›s 2007 tarihinde haz›rlanan ve yat›r›mc›lara yol gösterici nitelik tafl›yan “Yat›r›mc›n›n El Kitab›” raporunda yer alan destekler ise; • Yerli do¤al kaynaklar ile yenilenebilir enerji kaynaklar›na dayal› üretim tesisi kurmak üzere lisans baflvurusunda bulunan tüzel kiflilerden, lisans alma bedelinin % 1’i d›fl›nda kalan tutar tahsil edilmemektedir. • Yerli do¤al kaynaklar ile yenilenebilir enerji kaynaklar›na dayal› üretim tesisleri için tesisin tamamlanma tarihinden itibaren ilk sekiz y›l süresince y›ll›k lisans bedeli al›nmamaktad›r. • Yerli do¤al kaynaklar ile yenilenebilir enerji kaynaklar›na dayal› üretim tesislerine, TE‹Afi ve/veya da¤›t›m lisans› sahibi tüzel kifliler taraf›ndan, sisteme ba¤lant› yap›lmas›nda öncelik tan›nmaktad›r. • Perakende sat›fl lisans› sahibi tüzel kifliler, 5 nükleer santral en az 25 milyar dolara mal olacak ve tüm tüketimimizin ancak % 3’ünü karfl›layacak. % 20 kayb› düflerseniz geriye yaln›zca % 2,4 kal›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 31 Günefl Enerjisine Girifl serbest olmayan tüketicilere sat›fl amac›yla yap›lan elektrik enerjisi al›mlar›nda, yenilenebilir enerji kaynaklar›na dayal› bir üretim tesisinde üretilen elektrik enerjisi sat›fl fiyat›, TEDAfi’›n sat›fl fiyat›ndan düflük veya eflit oldu¤u ve daha ucuz baflka bir tedarik kayna¤› bulunmad›¤› takdirde, öncelikli olarak, söz konusu yenilenebilir enerji kaynaklar›na dayal› üretim tesisinde üretilen elektrik enerjisini sat›n almakla yükümlü k›l›nm›flt›r. fleklinde s›ralanmaktad›r. Dünya ve AB ülkeleri karfl›laflt›rmalar› ve ülkemiz standartlar› gere¤i birçok sivil toplum örgütünün de belirtti¤i gibi madde 6(c)’ye göre sat›n al›nacak elektrik enerjisi için uygulanacak fiyat; her y›l için EPDK’n›n belirledi¤i bir önceki y›la ait ‘Türkiye Ortalama Elektrik Toptan Sat›fl Fiyat›’d›r. Biz, TemizDünya Ekoloji Derne¤i olarak, günefl enerjisinde 5 kW’a kadar olan bireysel kullan›m için bu fiyat›n 20 senelik al›m garantisi ile en az 0,25 Euro Cent/ kWh olmas› gerekti¤ine inan›yoruz. fiu an günefl panellerinin ülkeye giriflinde ödenen KDV tutar› hala % 18’dir. Temiz enerji üretiminin yayg›nlaflmas› için at›labilecek en somut ad›m, bu oran›n % 1’e düflürülmesi ile gerçekleflir. 9/7/2008 tarihli Resmi Gazete’de yay›nlanan 5784 say›l› Kanun 3. maddesinde ‘Yenilenebilir enerji kaynaklar›na dayal›, kurulu gücü azami befl yüz kilovatl›k üretim tesisi ile mikro kojenerasyon tesisi kuran gerçek ve tüzel kifliler, lisans alma ve flirket kurma yükümlülü¤ünden muaft›r. Bu tüzel kiflilerin ihtiyaçlar›n›n üzerinde ürettikleri elektrik enerjisinin sisteme verilmesi halinde uygulanacak teknik ve mali usûl ve esaslar Kurum taraf›ndan ç›kart›lacak bir yönetmelikle belirlenir." cümleleri yer almaktad›r. Her ne kadar bu kanun maddesinde, gerçek kifliler de kapsamda görünüyorsa da, uygulama için haz›rlanmakta olan yönetmelik yaln›zca tüzel kiflileri kapsayacak gibi görünmektedir. Bu noktada kanun maddesindeki ifadelerde flöyle bir kar›fl›kl›k oldu¤u söylenebilir; tüzel kifliler için düzenlenecek kurallar gerçek kiflileri de kapsayacak m›, ya da gerçek kifliler için ayr› teknik ve mali duzenlemeler yap›lacak m› veya yap›lmayacak m› konular› bizim yorumlar›m›za göre çok aç›k de¤ildir. Bu hususun özellikle aç›kl›¤a kavuflmas› ve bireysel kullan›mla ilgili gerekli düzenlemelerin mümkün olan en k›sa zamanda yap›lmas› gereklidir. TemizDünya Ekoloji Derne¤i olarak yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n yayg›n ve verimli kullan›m›, bu konudaki istihdam olanaklar›n›n art›r›lmas› ve ‘Günefl Enerjisi’ sektörünün geliflimi için ilgili yasan›n belirtilen noktalarda revize edilmesi gerekti¤ini hat›rlat›r›z. *Sektörde yaflanan son hareketler, geçerli yasalar ve teflvikler özetlenmeye çal›fl›lm›flt›r. Daha güncel bilgiler için www.enerji.gov.tr, www.epdk.org.tr adreslerini ziyaret ediniz. 32 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaikler Fotovoltaikler Fotovoltaik Hücre Nedir? 2. elementtir. Asl›nda silikon, kimyasal element formunda de¤il, toprakta silikatlar halinde ve en yayg›n bilefli¤i SiO2 olarak bulunur. Ayr›ca, kuartz ve ametist benzeri mineral çeflitlerinde de silikon vard›r. Günefl Ifl›¤› Yük Ak›m N tipi silikon Ba¤lant› P tipi silikon Fotonlar Elektron ak›fl› F Boflluk ak›fl› otovoltaik hücre ya da günefl hücreleri, günefl ›fl›¤›n› do¤rudan elektrik enerjisine çeviren ve bu süreçte silikon, galyum arsenit, kadmiyum tellürid ya da bak›r indiyum diselenid gibi yar› iletkenleri kullanan ayg›tlard›r. Genelde, yüzeyleri kare, dikdörtgen veya daire fleklinde biçimlendirilen günefl hücrelerinin alanlar› 100 / 156 / 243 cm2 civar›nda, kal›nl›klar› ise 0,20,4 mm aras›ndad›r. Günefl hücrelerinin çal›flma prensibini kristal silikon hücreyi ele alarak k›saca flöyle özetleyebiliriz. Her bir silikon atomu, en d›fl tabakas›nda 4 de¤erlik elektrona sahiptir ve komflu atomlar›n de¤erlik elektronlar›yla ba¤ kurup d›fl tabakay› 8 elektrona tamamlayarak soy gaz düzenine geçer. Güneflten gelen ›fl›k ya da ›s›n›n etkisiyle bu ba¤dan bir elektron kopabilir ve serbest olarak dolaflarak kristal örgüde bir boflluk yarat›r. Bu durum, tek bafl›na enerji yaratmak için yeterli de¤ildir ama silikona bir tarafta bor, di¤er tarafta da fosfor eklendi¤inde yani katk›lama yap›ld›¤›nda, bakt›¤›n›z yöne göre, ya elektron fazlal›¤› ya da En yayg›n olan›, kristal silikon yap›l› günefl hücresidir ve günümüzde günefl hücrelerinin % 99’u temelde silikondan yap›lm›flt›r. Silikon, oksijenden sonra dünyam›zda en çok bulunan Günefl hücrelerinin kullan›ld›¤› ilk uygulama Amerikan Vanguard uydusudur. 34 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaikler % 20 aras›nda bir verimle günefl enerjisini elektrik enerjisine çevirebilir. 1- Negatif elektrot 2- Pozitif elektrot 3- n tipi silikon 4- p tipi silikon 5- S›n›r tabakas› Günefl Hücresinin Yap›s› elektron eksikli¤i meydana gelecektir. Elektronikle ilgili olanlar›n transistörlerden de aflina olduklar› bu durum, P ve N tabakalar› ile gösterilir. Günefl ›fl›¤› hücreye düfltü¤ünde, protonlar fazla elektronlardan kurtulmaya çal›flacak ve yonga plakas›n›n iki yan›nda boflluklar› doldurmak isteyen elektron fazlal›klar› bir gerilim yaratacakt›r. Silikon hücrede bu gerilim fark›, yar›m volttan biraz daha azd›r. Yongan›n iki ucuna metalik ba¤lant› noktalar› eklenir. Bu noktalara dahili bir devre ba¤land›¤›nda elektronlar silikonun içinde hareket etmektense metal iletkenleri takip ederek devrede yol almay› tercih edecektir. Böylece, kapal› bir devre ve bu devreden geçen ak›m söz konusu olur. Sonuçta, 0.5 Voltluk hücreler pratikte çok ifle yaramayaca¤›ndan, daha fazla gerilim elde etmek için hücreleri seri ba¤layarak fotovoltaik modülleri ya da günefl panellerini olufltururuz. ‹lk olarak, 36 günefl hücresinin seri ba¤lanmas›ndan oluflmufl ve 17-18 Volt civar›nda gerilim üreten paneller, endüstri standard› olarak ortaya ç›km›flsa da, günümüzde 72 hücreli 24 Volt sa¤layan daha büyük paneller ve sistemler de kabul görmektedir. Bu paneller, ön yüzünde temperli cam ile arka yüzünde koruyucu ve suya dayan›kl› bir malzemeyle kaplanm›flt›r. Köfleler ve ba¤lant› noktalar› da tüm hava koflullar›na dayanacak flekilde yal›t›lm›fl ve s›zd›rmazl›k sa¤lanm›flt›r. Günefl enerjisini kullanan pek çok uygulamada tek bir panel yeterli olmayacakt›r. Bu yüzden, amac›m›za ve gerilim/ak›m gereksinimine ba¤l› olarak birkaç panel, seri veya paralel ba¤lanarak bir panel dizisi oluflturulur. Bir dizi, birkaç tane panelden oluflabilece¤i gibi binlerce hektarl›k alan› da kaplayabilir. Sonraki bölümlerde hem günefl hücresinin tarihini hem de farkl› tiplerdeki hücrelerle ilgili bilgileri bulabilirsiniz. Günefl hücreleri, elektron pompas› gibi çal›fl›r ve enerji depolama yetenekleri yoktur. Ak›m miktar›n› art›rmak için ya daha büyük ve verimli hücreler kullanabiliriz ya da hücreleri daha fazla gün ›fl›¤›na maruz b›rakabiliriz. Yine de bir hücrenin büyüklü¤ünün, veriminin ve günefl ›fl›¤›na ne kadar toleransl› olabilece¤inin pratik s›n›rlar› vard›r. Günefl hücreleri, yap›lar›na ba¤l› olarak % 5 ile Günefl hücresinin temel ifllevi radyoaktif enerjiyi elektrik enerjisine dönüfltürmektir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 35 Fotovoltaikler Fotovoltaiklerin Tarihçesi Laboratuvarlar›’n›n 1930’lu y›llarda Russell Ohl taraf›ndan US2402662 numaral› ‘Ifl›¤a duyarl› alet’ ad› alt›ndaki patent baflvurusunun ard›ndan piyasaya girdi. F otovoltaik etkiyi ilk keflfeden, 1839 y›l›nda, 19 yafl›ndaki Frans›z Fizikçi Edmund Bacquerel’dir. 1876 y›l›nda, William Grylls Adams ve ö¤rencisi Richard Evans Day, selenyum gibi kat› bir maddenin ›fl›¤a tutuldu¤unda elektrik üretti¤ini görmüfllerdi. Fakat, selenyum günefl hücreleri 5 Watt/m2 enerji ürettikleri için yaln›zca % 0,5 verime sahipti. 1883 y›l›nda ise, Amerikal› Charles Fritts, selenyum maddesini alt›n ile kaplayarak %1 verimli ilk günefl hücresini imal etti. Bu icad› daha sonra kameralarda ›fl›k sensörü olarak kullan›ld›. Albert Einstein ise, ›fl›¤›n do¤as› ve fotoelektrik etkiyi çal›flt›¤› mekanizma teoremleri ile bu çal›flmalar› ilerleterek, 1905 y›l›nda Nobel ödülüne lay›k görüldü. Bu dönemde, yüksek maliyetleri ve düflük verimlilikleri yüzünden pek kullan›lmayan fotovoltaik hücreler, daha sonra Bell Fotovoltaiklerin as›l keflfi, 1950’lerin bafl›nda Bell Laboratuvarlar›’nda transistör teknolojisinin yan ürünü olarak bafllad›. Daryl Chapin’in önderli¤indeki araflt›rma ekibi, Bell telefonlar›n›n ücra köflelerde çal›flabilmesi için, kurak ve nemli koflullarda çok güvenilir olmayan kuru akü teknolojilerinden farkl› yöntemler ararken rüzgâr ve termoelektrik güç kaynaklar›n› ele ald›. Kendisi de bir günefl enerjisi fanati¤i olan Chapin, II. Dünya Savafl› sonras›nda yak›t s›k›nt›s›na ba¤l› olarak geliflen pasif günefl tasar›mlar›na olan ilgisinden, fotovoltaik fikrinin incelenmesini önerdi. Çal›flmalar›n verim sorunlar› yüzünden sonlanmas› olas› iken Chapin’in ifl arkadafllar›ndan Calvin Fuller ve Gerald Phearson, silikonun kristal matriksine galyumdan katk›lar yaparak ve sonra da galyumca zengin bu matriksi s›cak lityum banyosuna dald›rarak iyi bir elektrik iletkeni olabilece¤ini keflfetti. Bunun üzerine Chapin, selenyumdan 5 kat daha verimli silikon günefl hücresini üretme konusunda cesaretlendi. Her ne kadar teoride, günefl hücresinin tuttu¤u günefl enerjisinin % 25’ini elektri¤e çevirebilece¤ini hesaplad›ysa da hedefiyle ilgili daha ulafl›labilir bir oran olan % 6’da karar k›ld›. Baz› Hücre Üreticileri: Al-Afandi, BP Solar, Deutsche Cell, Ersol, Eurosolar, GPV, Kwazar JSC, Kyocera, Ever Q, Evergreen Solar, Sunways, Unisolar. 36 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaikler cümlesiyle duyurdu. ‹flte günefl devrimi böyle bafllad›. 1950’lerin sonlar›na do¤ru fotovoltaik teknolojisinin yeryüzünde ilk kullan›ld›¤› alan, k›rsal iletiflim sistemleriydi. 1958’lerden beri ise neredeyse her uydu sisteminde ve uzay arac›nda güç üretimi için fotovoltaikler kullan›lmaktad›r. Bu çal›flmalar sürerken RCA laboratuvarlar›ndan atom pilinin bulundu¤u keflfi haberi geldi¤inde, günefl ekibi herhangi bir yar› iletkenin temeli olan p-n ba¤lant›lar› için en uygun yeri ar›yordu. p-n ba¤lant›s› hücrenin üzerinde olunca iletkenli¤in artt›¤›n› farkeden ekip, bu ba¤lant›n›n kal›c› olarak sabitlendi¤i maddelerle deneylerine devam etti. Silikona arsenik ekleyip çok ince bir bor tabakas› ile kaplay›nca istenilen ba¤lant› sa¤land› ve % 6’l›k verime ulafl›ld›. 1954’ün Nisan ay›nda, bu geliflme halka duyuruldu¤unda bir gazeteci flöyle yazm›flt›: ‘Birbirine elektriksel olarak ba¤l› Bell günefl hücreleri metrekare bafl›na 42 Watt güç üretti. Oysa RCA flirketinin buldu¤u atom pili ancak 1 Watt’›n milyonda biri kadar enerji sa¤lad›.’ New York Times ise bu haberi, ‘‹nsano¤lunun en çok istedi¤i hayallerden biri gerçekleflti. Güneflin sonsuz enerjisini uygarl›k için kullanmaya bafllad›k.’ Günümüzde, Uluslararas› Uzay ‹stasyonu ve Mars Explorer ile Phoenix Mars Arac›, uzay deneylerinin sürebilmesi için gerekli elektri¤i sa¤layan fotovoltaiklerden elde ettikleri güce ba¤›ml›d›r. 1970’lerde yaflanan petrol krizi ve Arap petrolüne konulan ambargo, özellikle Amerika’da fotovoltaikleri çok önemli bir konuma yükseltti. ‹lk kullan›lmaya bafllan›lmas›ndan bu yana, y›llard›r süren çal›flmalar fotovoltaiklerin üretiminde yenilikleri ve ürünlerde teknolojik geliflmeleri beraberinde getirdi. Bunun da en iyi yans›mas›, günefl sistemlerinin Watt bafl›na maliyetinin durmadan düflmesiydi. Dünya çap›nda gittikçe çarp›c› bir biçimde artan enerji maliyetlerine ve çevreye dair kayg›lara karfl›l›k, fotovoltaik sistemlerin hem üretimi hem de kullan›m› h›zla artmaktad›r. Tahminlere göre, hem fotovoltaik günefl uygulamalar› hem de di¤er yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n kullan›m› artarak, enerji üretim ve tüketiminin büyük bir oran›n› oluflturacakt›r. Baz› Hücre Üreticileri: Maharishi, Mitsubishi, Motech, Photovoltech, Photowatt, Q-Cells, Sharp, RWE Schott Solar, Sanyo, Shell, Solartec,Solterra, Suntech. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 37 Fotovoltaikler Hücre Yap›m Yöntemleri Hücre Tipi Kristal silikon hücreler Monokristal yap›l› Polikristal yap›l› ‹nce film hücreler fiekilsiz silikon Bak›r-‹ndiyum diselenid CIS Kadmiyum Tellürid Hücreler CdTe Mikrokristal ve mikromorf DSSC Boyal› hücreler Polikristal POWER hücreleri Polikristal bant hücreleri (EFG, string ribbon, dentriticweb) Polikristal ince film hücreler (Apex) K Günefl Hücreleri Tipleri Kristal Silikon Hücreler: ristal silikon hücrelerin en önemli ana maddesi silisyumdur. Silisyum, oksijenden sonra en bol bulunan element olmas›na ra¤men, saf kimyasal madde formunda bulunmaz ve silisyumun silikondioksit bilefli¤inden yüksek s›cakl›klar gerektiren proseslerle ayr›lmas› gerekir. Oluflan metalürjik silikonun safl›¤›, elektronik uygulamalar için yine yeterli olmad›¤›ndan kimyasal bir proses yard›m›yla safl›¤› art›r›l›r ve istenen safl›¤a ulafl›ld›¤›nda bu yüksek kalitedeki silikon, günefl hücreleri üretiminde kullan›l›r. Monokristal Hücreler En eski ve en pahal› üretim tekni¤ini içermesine ra¤men, varolan hücreler aras›nda ticari olarak en verimlileridir. Modüllerde verim, güneflten kabloya yaklafl›k olarak ortalama % 15 ile % 18 aras›ndad›r. Laboratuvar koflullar›nda % 22’lik hücre verimlerine ulafl›lm›fl olsa da bunlar ticari olarak kullan›mda ekonomik olmayan de¤iflik bileflenlerin kullan›ld›¤› hücrelerdir. Yeryüzündeki uygulamalara uygun monokristal Monokristal Hücreler Fotovoltaik sistemlerin tesisindeki art›flta, % 44 ile Japonya birinci, AB ülkeleri özellikle Almanya y›ll›k % 43 art›flla ikinci s›radad›r. 38 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaikler silikon üretiminde, potada çekme metodu olan, Czochralski metodu gelifltirilmifltir. Bu metotla, 0,3 m çap›nda tek kristalli ve birkaç metre boyunda silindirler oluflturulabilir. Bu silindir saf kristaller sekizgen bir flekilde pahlan›r ve 0,3 mm kal›nl›¤›nda dilimlenir, yani silikon plakalar kesilir. Bu plakalar, halihaz›rda p katk›l›d›r ve n tabakas› da fosfor difüzyonuyla oluflturulur. Arka kontaklar da ba¤land›ktan sonra plakalar›n elektrik yollar› oluflur ve ön yüzey de antireflektif yüzeyle kaplan›nca hücrelerin üretimi tamamlanm›fl olur. Bu metot, transistörler ve entegre devrelerin üretiminde de kullan›ld›¤› için geliflmifl, verimli ve temiz bir üretim metodudur. Monokristallerin yap›lar› homojendir ve renkleri karakteristik olarak koyu maviden siyaha do¤ru de¤iflir. Pahlama miktar›na ba¤l› olarak yuvarlak, karemsi ya da kare fleklinde olabilirler. Daire olan hücreler üretimlerinde az kay›p söz konusu oldu¤undan ucuz olmalar›na karfl›n kullan›m alan›nda yaratt›klar› kay›p yüzünden standart panellerde tercih edilmezler. Polikristal Hücreler Bu teknikte, saf erimifl silikon, silindir ya da blok fleklinde kal›ba dökülür. Sonra, so¤utulan 400 mm x 400 mm boyutlar›nda ve 300 mm uzunlu¤undaki bu çoklu kristal yap›daki bloktan, plakalar dilimlenir. Monokristale k›yasla elektri¤e dönüfltürme verimlili¤i az miktarda düfler, fakat üretim metodundaki hassasiyet azald›¤› için maliyetler de düflüktür. Modül verimlili¤i, güneflten kabloya % 13 ile % 16 aras›ndad›r. Kristallerin büyüklü¤ü yaklafl›k 1 cm’dir ve koyu mavi yüzeyde aç›kça görülebilirler. Katk›lama ve montaj yukar›da aç›kland›¤› biçimdedir. Polikristal hücrelerin yap›lar› çok kristallidir ve ›fl›¤›n yans›mas›nda bu kristaller rahatl›kla görülebilir. Renkleri antireflektif kaplamayla mavi iken kaplamas›z gümüfli gri tonlar›ndad›r. ‘Power’ Silikon Hücreleri Bu hücreler, ingot döküm sonucu üretilmifl polikristal plakalardan yap›l›r. Bunun yan› s›ra, mekanik flekillendirme ifllemlerinden de geçerler. Silikon plakalar›n ön ve arka yüzüne, h›zla dönen bir freze b›ça¤› yard›m›yla minik çukurlar ifllenir. ‹fllenmifl bu parçalar dik aç›l› bir flekilde yerlefltirilir ve de kesiflme noktalar›nda küçük boflluklar oluflturulur. Bu boflluklar, hücrenin geçirgenli¤ini sa¤lar. Bu geçirgenlik, boflluklar›n büyüklü¤üne ba¤l› olarak % 0 ile % 30 aras›nda de¤iflir. Verimlilik, % 10 oran›nda geçirgen bir hücrede yine % 10 civar›ndad›r. fiekilleri 100 mm x 100 mm boyutunda karedir. Renkleri polikristal hücrelerle ayn›d›r. Polikristal Hücreler Japonya’da 1990 y›l›ndan bafllayarak, y›ll›k % 43 art›flla 2010 y›l›na kadar 4820 MW e fotovoltaik sistemi kurulmufl olacakt›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 39 Fotovoltaikler • Polikristal yap›l› String Ribbon Silikon Hücreler Verimlilikleri % 12 olan dikdörtgen formda ve ortalama 0,3 mm kal›nl›¤›ndaki bu hücreler, EFG’lere benzeyen yap›s›yla mavi ya da gümüfli gri renge sahiptir. • Monokristal yap›l› DendriticWeb Silikon Hücreler Verimlilikleri % 13 olan ve dikdörtgen formda 0,13 mm kal›nl›¤›ndaki hücrelerin yap›lar›, monokristal silikon hücreler gibi homojendir. Asl›nda yap›lar›, çift kristallidir. Anti Reflektif Uygulanm›fl Hücreler ‘Ribbon Drawn’ (fierit Çekme) Silikon Hücreler Geleneksel hücre üretim metotlar›nda neredeyse hammaddenin yar›s› kesme ifllemleri s›ras›nda kayba u¤rar. Bu kayb› önlemek ve kullan›m› art›rmak için farkl› flerit çekme ifllemleri gelifltirilmifltir. Bu ifllemler, erimifl silikondan do¤rudan folyolar›n üretilmesini sa¤lar. Bu folyolar, istenen plaka kal›nl›¤›na sahiptir ve yaln›zca flerit parçalara ayr›lmas› için lazerle kesilirler. Bu teknikle daha az enerji ve malzeme harcan›r. Ayr›ca, ingot döküm ya da kristal çekme proseslerinden maliyet bak›m›ndan çok daha hesapl›d›r. Seri ve ticari üretim için afla¤›daki üç teknoloji gelifltirilmifltir. • Polikristal yap›l› EPG Silikon Hücreler Verimlilikleri % 14 olan ve dikdörtgen ya da kare yap›l› ortalama 0,28 mm kal›nl›¤›ndaki bu hücreler Edge-defined Film-fed Growth (EPG) adl› bir ifllem sonucunda üretilir. Renkleri mavidir. Polikristal yap›l› Apex Hücreler Apex hücreler, ince film teknolojisinin seri üretime haz›r kristal silikon için yap›lm›fl ilk uygulamalar›d›r. Silikon içeren iletken bir seramik substrat, kal›n silikon plakas›n›n yerine geçer ve seri bir prosesle 0,03-0,1 mm kal›nl›kta ince bir polikristal yap›l› silikon filmle kaplan›r. Bu metotla, özellikleri bak›m›ndan geleneksel polikristal hücrelere benzeyen ama daha büyük ölçekli günefl hücreleri üretilir. Bu metot sayesinde, yüksek kalitedeki yar› iletkenlerin üretimi için daha düflük s›cakl›klar›n yeterli olmas› ve üretimin daha h›zl› gerçekleflmesi maliyet avantajlar› sa¤lamaktad›r. Bu hücrelerin verimlilikleri % 9,5 civar›ndad›r. Hücreler 208 mm x 208 mm boyutunda, kare biçiminde ve küçük kristallere sahip polikristal bir yap›dad›r. ‹nce Film Hücreler 1990’lardan itibaren günefl hücresi üretiminde ince film teknolojilerinin geliflimi çok önemli rol oynam›flt›r. Bu teknolojide, ço¤unlukla cam olan bir substrat›n üzerine, fotoaktif yar› iletkenler ince tabakalar halinde uygulan›r. Kullan›lan metotlar elektrolitik banyo ve katot tonlanmas› gibi kimyasal prosesleri içermektedir. Yar› iletken malzemeler olarak genelde flekilsiz silikon, bak›r indiyum diselenid (CIS) ve kadmiyum tellürid Dünyada hiçbir endüstri yok ki, ürününe 25 y›l garanti versin. Ne otomotiv sanayi ne de bilgisayar teknolojileri, bu iddial› sorumlulu¤u üstlenmez. 40 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaikler (CdTe) kullan›l›r. Bu malzemelerin yüksek ›fl›k so¤urma yetene¤i yüzünden, günefl ›fl›¤›n› elektri¤e çevirmek için teoride 0,001 mm kal›nl›k bile yeterlidir. Ayr›ca, bu malzemeler farkl› atomlardan kaynakl› kirlili¤e daha toleransl›d›r ve yaln›zca 200-500 ºC aras› s›cakl›klarda üretim yap›labilir. Kristal silikon teknolojisiyle k›yasland›¤›nda, daha az kullan›lan hammadde ve enerjiye ra¤men daha makineleflmifl seri üretim ve daha fazla ç›kt› olanaklar› bu teknolojiyi cazip k›lmaktad›r. ‹nce film hücreler, plaka boyutlar›yla s›n›rlanmaz ve teorik olarak substrat, istenilen boyutta kesilip yar› iletken malzemeyle kaplanabilir. Bununla birlikte, sadece eflit büyüklükteki hücreler, aralar›nda seri ba¤lanabileceklerinden, asimetrik bir form için elektriksel olarak verimli olan alan mümkün olan en büyük dikdörtgen aland›r. Bu alan›n d›fl›ndaki bölgeler elektriksel olarak aktif de¤ildir ama optik olarak aktif alandan ay›rt edilemez. Kristal silikon hücrelerden farkl›laflt›¤› bir di¤er nokta da iç ba¤lant›lar›d›r. Kristal hücrelerde, hücreler aras› ba¤lant› lehimle d›fltan sa¤lan›rken, ince film hücreler monolitik olarak yani içten yekpare birbirlerine ba¤lan›r. Hücreler, elektriksel olarak, birbirlerinden üretim safhas›ndaki flekilllendirme aflamalar›nda ayr›l›r ve birlefltirilir. Bu, hücrelerin aras›nda saydam oluklar›n oluflmas›na neden olur. Enerji verimini art›rmak için bu oluklar olabildi¤ince incedir ve ç›plak gözle görmek zordur. Elektrik ba¤lant›lar›, arka yüzeyde opak bir metal kaplamayla yarat›l›r. Ifl›¤› gören ön yüzeyde bu ifllev, saydam iletken oksit tabaka (TCO, transparent conductive oxide) denen ve ad›ndan da anlafl›ld›¤› üzere oldukça saydam ve iletken bir metal oksit tabakayla.sa¤lan›r. En çok kullan›lan metal oksitler, çinko oksit (ZnO), kalay oksit (SnO2) Power Hücreleri ve indiyum kalay oksit (ITO)’tir. ‹nce film hücrelerin göreceli düflük verimliliklerine ra¤men enerji rand›man› baz› koflullarda kesinlikle dikkate de¤erdir. Yay›n›k ve az ›fl›k koflullar›nda, ayr›ca yüksek s›cakl›klarda performanslar› di¤er hücrelere göre daha iyidir. Bulutlu ve kapal› havalarda da enerji üretimine devam ederler. ‹nce uzun fleritler halindeki hücre flekilleri yüzünden gölgelenmeye karfl› daha az hassasiyet gösterirler. fiekilsiz (Amorf) Silikon Hücreler fiekilsiz silikon, düzenli bir kristal yap› oluflturmak yerine düzensiz bir a¤ oluflturur. Sonuç olarak, doyma noktas›na kadar hidrojen tutabilen aç›k ba¤lar meydana gelir. Bu hidrojene silikon, gaz halindeki silan›n (SiH4) kimyasal buhar kaplama (CVD, chemical vapor disposition) ifllemiyle plazma reaktöründe üretilir. Katk›lama, ilgili maddeleri içeren gazlar›n kar›flt›r›lmas›yla gerçeklefltirilir. Günefl panellerinin verimli çal›flma ömürleri 20-25 y›l aras›ndad›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 41 Fotovoltaikler Amorf hücrelerin en büyük dezavantaj› düflük verimlilikleridir. Hatta, verimlilikleri kullan›mlar›n›n ilk 6 ile 12. aylar› aras›nda ›fl›¤a ba¤l› olarak sabit bir seviyede dura¤anlaflana kadar da azal›r. Bunu önlemek için istiflenmifl hücreler üretilmifltir. Bu hücrelerin her bölümü, spektrumdaki farkl› renk band›na göre optimize edilerek toplam verimlilik art›r›l›r. Üstelik, ›fl›¤a duyarl›l›k azalt›ld›¤› için ›fl›k kaynakl› y›pranma etkisi de azal›r. Hücrelerin flekilleri istenilen biçimde olabilir. Modüllerin stabil durumda verimlilikleri % 5 ile % 8 aras›nda de¤iflir. Standart modül boyutu, maksimum 0,77 m x 2,44 m olmakla beraber özel olarak 2 m x 3 m’lik modüller de üretilebilir. 1-3 mm aras›ndaki substrat kal›nl›¤›na ek olarak yaklafl›k 0,001 mm’de amorf silikon kaplama kal›nl›¤› vard›r. Yap›lar› homojendir ve renkleri k›z›l›ms› kahverengiden siyaha do¤ru de¤iflir. Bak›r ‹ndiyum Diselenid (CIS) Hücreler Bu hücrelerin aktif yar› iletken malzemesi ad›ndan da anlafl›ld›¤› üzere bak›r indiyum seleniddir. Bu CIS bilefli¤i, s›kl›kla galyum ve sülfür ile alafl›m oluflturur. Hücreler üretilirken, cam substrat ilk olarak ince bir molibdenum tabakas›yla kaplanarak arka yüzey ba¤lant›s› oluflturulur. P tipi CIS so¤urucu tabaka ise vakumlu bir bölmede 500 ºC s›cakl›kta arka arkaya bak›r, indiyum ve selenyumun buharlaflt›r›lmas›yla üretilir. CIS hücreler, flekilsiz hücrelerde oldu¤u gibi ›fl›¤a ba¤l› verim kayb›na u¤ramaz. Bununla beraber, s›cak ve nemli koflullarda kararl›l›k sorunlar› bafl gösterir. Bu nedenle, nemli ortamlarda yal›t›ma çok önem verilmelidir. CIS hücreler, flu anda en verimli ince film teknolojisidir. Seri üretimle birlikte, üretim maliyetlerinin kristal silikon hücrelerden hat›r› say›l›r oranda düflük olmas› beklenmektedir. Bir dezavantaj olara,k CdS tampon katman›nda kullan›lan kadmiyumdan vazgeçmek için daha fazla araflt›rma yap›lmas› gereklidir. Selenyum miktar›, toplamda çok düflük olmas› nedeniyle, herhangi bir tehlike oluflturmaz. Modül verimlilikleri % 7,5 ile % 9,5 aras›ndad›r. fiekilleri istendi¤i gibi olabilir. Hücreler maksimum 1,20 mm x 0,60 m2 boyutundad›r. 3 mm substrat (sertlefltirilmemifl cam) ile 0,003 mm kaplama kal›nl›¤›na sahiptir. Homojen bir yap›lar› vard›r ve renkleri siyaht›r. Kadmiyum Tellürid (CdTe) Hücreler CdTe hücreler, cam substrat üzerine genellikle indiyum kalay oksit (ITO) gibi, saydam bir iletken tabakayla üretilir. Bu ön ba¤lant›, mümkün olan en ince n tipi bir CdS tabakas›yla kaplan›r. Daha sonra da p tipi CdTe so¤urucu tabakas› eklenir. Serigrafi, galvanizleme ya da sprey proliz gibi basit üretim metotlar› kullan›l›r. Büyük ölçekli modüller ve yüksek verimler, substrat›n buhar maddelerine çok yak›n tutuldu¤u buhar faz›nda kaplama prosesiyle elde edilir. Vakumlama iflleminde CdS ve CdTe tabakalar› yaklafl›k 700 ºC s›cakl›kta kaplan›r. CdS tabakas›, spektrumun mavi bölümündeki görünen ›fl›¤›n bir k›sm›n› so¤uran, pencere tabaka gibi çal›fl›r. Geri kalan ›fl›n›m›n aktif CdTe tabakaya geçmesini sa¤lar. CIS teknolojisinde oldu¤u gibi bu teknolojide de maliyetler seri üretimle düflmektedir. Burada da problem olan etken, pazar pay›n› ve pazarda kabuliyeti etkileyebilecek kadmiyum kaynakl› kirliliktir. CdTe, kirlilik yaratmayan kararl› bir bilefliktir. Yaln›zca, gaz faz›nda yani kapal› üretim koflullar›nda, sa¤l›k bak›m›ndan tehlike yaratabilecek riskli koflullar oluflmaktad›r. Modüllerin verimlilikleri % 6 ile % 9 aras›ndad›r. Hücrelerin flekilleri yine istendi¤i gibi olabilir. Hücreler, 3 mm substrat kal›nl›¤›na ek olarak 0,008 mm kaplama kal›nl›¤›na sahiptir. Maksimum boyut 1,20 mm x 0,60 m2’dir. Yap›lar› homojendir, renkleri de reflektif koyu yeflilden siyaha do¤ru de¤iflir. Tüm dünyada 1975 y›l›nda, 2 milyon dolardan az olan fotovoltaik endüstrisinin sat›fl rakam›, 2001 y›l›nda 2 milyar dolar seviyelerine kadar ç›km›flt›r. 42 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaikler Yeni Nesil Hücreler Y eni nesil hücreler, ilk nesil silikon hücrelere göre hem düflük maliyetli hem de düflük verimli olan ince film teknolojisine alternatif olarak yap›lan çal›flmalar› kapsamaktad›r. Nanoteknolojiler gibi ince film teknolojisinden de ileri metotlar› içerir. Geleneksel silikon hücrelerden daha verimli ve ucuz alternatiflere odaklanan araflt›rmalar kapsam›nda, yeni hücre tipleri ve fotovoltaik teknolojileri yak›n zamanlarda keflfedilmifl ve önerilmifltir. enerji kayna¤›m›za sahip olmak dahil bile mümkündür. Hatta, bir baflka akla yatk›n uygulama, polimer günefl hücreleriyle üretilen bir araba boyas› sayesinde, güneflle çal›flan arabalar›n hafifli¤inden ödün vermeden enerji üretmesi fikri olabilir. Bu hücrelerin yap›m›nda, polimer ve organik hücrelerde oldu¤u gibi yar› iletken teknolojisi içermeyen ya da kuantum dot, tandem ve çok ba¤lant›l› hücreler, termofotonikler gibi farkl› teknolojiler kullan›lmaktad›r. Silikon nanoyap›lar, gelen ›fl›k spektrumunun de¤ifltirilmesi, UV kaynakl› fazla ›s›n›n gerilimi art›rmak için kullan›m›, k›z›l ötesi spektrumun gece ›fl›¤›nda da elektrik üretmesi gibi teknikler de çal›fl›lan konular aras›ndad›r. Bütün bu çal›flmalar sonucunda nanoteknoloji ile ilgilenen bilimadamlar› ucuz, esnek, hafif ve az yer kaplayan üstelik de kesintisiz verim sa¤layan çözümler gelifltirmektedir. Bu çözümleri, çal›flmalar›n› farkl› kimyasallar› ya da günefl enerjisini tutabilecek farkl› maddeleri keflfetmeye odaklayarak bulurlar. Gratzel (Dye sensitized nanokristal) hücreleri 1991 y›l›nda ‹sviçreli profesör Michael Graetzel’in buldu¤u bu hücreler silikon teknolojisine alternatif olarak daha da gelifltirilebilir. Graetzel hücresinin temel malzemesi, bir yar› iletken olan titanyum dioksittir (TiO2). Bu yar› iletken, p-n ba¤lant›s› prensibiyle çal›flmaz. Bunun yerine, bitkilerin fotosentezi s›ras›nda klorofilin günefl ›fl›¤›n› kullanmas› gibi, günefl ›fl›¤›n› bir organik boya sayesinde so¤urur. Yeni nesil hücrelerin bu esnek ve hafif fiziksel özellikleri sayesinde, giysilere entegre edilen hücrelerle elektrik üretmek ve kendi kablosuz Nanokristal yap›l› boyarmadde uyar›ml› hücreler, temel olarak geleneksel hücrelerden çok farkl›d›r. Boyal› titanyum dioksit tabaka ve elektrolit olarak iletken tuzlu solüsyon, iki saydam iletken elektrot (saydam iletken oksitlerle kapl› cam tabaka) aras›na yerlefltirilir. Titanyum dioksit, serigrafiye benzer bir yöntemle üstteki elektrota macun fleklinde uygulan›r. Bu tabaka, 450 ºC s›cakl›kta 10 µm kal›nl›¤›nda bir kat› film oluflturacak flekilde 1998 y›l›ndan itibaren, 100 milyon dolar bedelindeki her modül sat›fl›ndan 3000 kifliye ifl imkan› sa¤lanm›flt›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 43 Fotovoltaikler f›r›nlan›r. Bu ifllem sonras›nda kaba ve 10-30 mm kal›nl›¤›ndaki parçac›klardan oluflan mikro gözenekli bir yap› ortaya ç›kar. Sonuç olarak, bu ›fl›k süngerinin içi, yass› düzgün bir filmden 1000 kat büyüktür. TiO2 yaln›zca mor ötesi ›fl›¤› so¤urdu¤u için, titanyum dioksit yüzey çok ince bir rutenyum tabanl› boya ile kaplan›r. Gözeneklere ulaflabilen s›v› elektrolit sayesinde, boyan›n alttaki elektrotla elektriksel ba¤lant›s› kurulmufl olur. Hücreye ›fl›k çarpt›¤›nda boya aktifleflir ve titanyum dioksite bir elektron iletir. Bu elektron, partiküllerin içinden üst elektrota ulafl›r. Alt elektrota ise d›fl devre sayesinde eriflir. Bu elektron, platin katalizör sayesinde elektrolit solüsyona transfer edilir. Elektrolit ise elektronu yeniden boyaya ileterek devreyi tamamlar. Bu teknolojide kullan›lan malzemeler zehirsizdir. Üstelik üretimleri ucuz ve kolayd›r. Platin ve stabil boyalar gibi pahal› olan malzemelerden çok az miktarda kullan›l›r. Yine de, endüstriyel üretim için uzun dönem kararl›l›¤› gibi çözülmesi gereken konular vard›r. Laboratuvar ortam›nda küçük hücrelerle % 12 verime ulafl›lm›flt›r. Avustralyal› STA firmas› taraf›ndan yap›lan ilk s›n›rl› seri üretimde verim % 5 olmufltur. Bu hücreler, gölgeye ve verimsiz düflme aç›lar›na karfl› iyi tolerans gösterir. Kristal hücrelerin tersine, yüksek s›cakl›klarda verimleri artar. Bu yüzden, iç mekanlarda kullan›lan küçük aletler ve yap›lara entegre edilen sistemler için çok uygundurlar. Mikrokristal ve Mikromorf Günefl Hücreleri Silikon, tamamen zehirsiz ve neredeyse hiç tükenmeyecek kadar çoktur. Gelecek vaat eden bir teknoloji de, hücrelerin kristal silikondan ince film fleklinde üretimidir. Bu teknolojide, silikonun malzeme olarak avantaj›n›n yan› s›ra, ince film üretim teknolojisinin nimetlerinden de yararlan›l›r. Araflt›rmalar iki yönde ilerlemektedir. Daha önce bahsi geçen Apex hücrelerdeki üretim metodu ilk yöndür. Burada yüksek s›cakl›klarda elde edilen yüksek kaliteli silikon film, ucuz substrat yüzeye kaplan›r ve polikristal hücrelerdeki gibi büyük granüllü yap›lar elde edilir.‹kinci tipte ise daha düflük s›cakl›ktaki ifllemler söz konusudur. Bu düflük s›cakl›klar sayesinde, cam, metal ya da plastik malzemeden ucuz substratlar kullan›labilir. Bu ifllemin sonucunda üretilen silikon filmler, mikrokristal yap›l›d›r ve flekilsiz silikon teknolojilerine benzer ifllemlerle üretilir. Mikrokristal hücrelerin ulaflt›¤› maksimum tutarl› verimlilik % 8,5’tur. Daha iyi sonuçlara ise mikrokristal yap›l› ve flekilsiz silikonun birleflik kullan›lmas›yla oluflan tandem hücrelerle ulafl›l›r. Bu tandem hücrelere, mikrokristal ve amorf kelimelerinin bilefliminden oluflan mikromorf hücreler denir. Bu hücrelerde ulafl›lan maksimum kararl› verimlilik ise %12’dir. ‹lk ticari modül, Japon Kaneka firmas› taraf›ndan piyasaya sürülmüfltür. Hibrit (HIT) Hücreler HIT günefl hücreleri konvansiyonel kristal ve ince film günefl hücrelerinin kombinasyonundan oluflur. HIT (Hetero-junction with Intrinsic Thin Layer) terimi, bu melez hücrelerin yap›s›n› tan›mlar. HIT’leri oluflturan yap›, katk›s›z ek bir ince film tabakayla ba¤ yapan kristal ve amorf silikon içermektedir. fiekilsiz ince film hücrelerinde oldu¤u gibi, ›fl›¤a ba¤l› olarak verimlilikte azalma yoktur. Kristal hücrelerle k›yasland›¤›nda HIT hücreleri yüksek s›cakl›klarda daha verimlidir. Ayr›ca, üretim sürecinde hem daha az enerji hem de daha az hammadde tüketir. Gerekli ifllem s›cakl›¤› yaln›zca 200 ºC’dir. Bunun sonucunda, plakalar fazla termal strese maruz kalmaz ve kal›nl›klar› 0,2 mm’e kadar düflürülebilir. Hücre flekilleri, 104 mm x 104 mm boyutunda pahlanm›fl karedir ve verimlilikleri % 17,3’tür. Hücre yap›s›, homojen ve hücreler koyu mavi, hatta neredeyse siyah renktedir. Ankara’da 1 y›lda , 1 kW sistemin optimum e¤imde üretece¤i elektrik enerjisi miktar› yaklafl›k 1400 kWh’d›r. 44 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaikler Hücre Tiplerini K›yaslama fi ebeke ba¤lant›l› sistemlerde genelde ya monokristal ya da polikristal yap›l› silikon hücreler kullan›lmaktad›r. Polikristal hücrelerin daha düflük olan verimi, üretim maliyetlerinden kaynakl› fiyat avantaj›yla dengelenir. fiekilsiz yani amorf yap›l› hücreler ise kampç›l›kta, teknelerde kullan›m gibi küçük uygulamalarda yani daha çok hobiyle iliflkili faaliyetlerde kullan›l›r. Çok yak›n zamanda tamamlanan bir araflt›rman›n sonuçlar›na göre, amorf hücrelerin uzun dönem performanslar› ve y›pranma süreleri ile ilgili kayg›lar›n yersiz oldu¤u anlafl›lm›flt›r. Bu nedenle, bu hücrelerin daha büyük sistemlerde de kullan›laca¤› öngörülmektedir. Piyasada olan hücreler aras›nda HIT yani Hibrit modüller en çok verimlili¤e sahiptir. CIS ve CdTe ince film modüller ise seri üretime geçmifltir ve önemli referans projelerde kullan›lmaya bafllanm›flt›r. III-V yar› iletkenleri diye bilinen ve periyodik tabloda III. ve V. grupta yer alan elementlerden oluflan galyum arsenid (GaAs) gibi maddeler ise en verimli günefl hücrelerinin üretiminde kullan›l›r. Fiyat bak›m›ndan di¤er hücrelerle rekabet edemedikleri için bu hücrelerden yaln›zca uzay araflt›rmalar›nda ve de GaSb ile GaInP gibi di¤er III-V grubu bileflikleriyle beraber yo¤unlaflt›r›c› sistemlerde yararlan›l›r. Tandem ve üçlü hücreler, verimlilik aç›s›ndan dünya rekoru k›rma yolunda ilgi çekici araflt›rmalara konu olmaktad›r. Boyalarla duyarl› hale gelen organik hücreler ise gelece¤i çok parlak, oldukça ilginç ve de¤iflik bir aland›r. Hem renk seçenekleri hem de fleffafl›klar›yla özellikle binalara entegre edilen sistemler için yeni bir trend yaratacaklar› kesindir. Bir sonraki sayfada yer alan tabloda hücre tiplerine göre modül ve hücrelerin maksimum verimlilikleri özetlenmifltir. Yar› fleffaf modül kullan›m›nda gerekli alan, kabaca fleffafl›k faktörü yüzdesine göre artar. Bir sonraki sayfada yer alan tabloda, hücre malzemesine göre ayn› enerjiyi üretebilmek için gerekli alanlar karfl›laflt›r›lm›flt›r. Tasar›m sürecinde, PV panellerin montaj› ve mimari çözümler önemli rol oynar. PV modüllerin ömürlerini de¤erlendirdi¤imizde, çok uzun süreler boyunca verimli olduklar›n› söyleyebiliriz. Genelde 25 sene garanti süresi 40 MWatt’l›k bir PV santrali, Ankara’da, 56 GWh enerji üretir ve yaklafl›k 20.000 evin enerji ihtiyac›n› karfl›lar. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 45 Fotovoltaikler Günefl hücresi malzemesi Hücre verimi (Laboratuvarda) % Monokristal silikon 24,7 Polikristal silikon 19,8 Ribbon silikon 19,7 Kristal ince film silikon 19,2 a fiekilsiz (Amorf) silikon 13,0 a Mikromorf silikon 12,0 Hibrit HIT hücre 20,1 CIS, CIGS 18,8 Kadmiyum tellürid 16,4 III-V yar› iletkenleri 35,8 b Boyaya duyarl› hücre 12 a Kararl› halde - b Yo¤unlaflt›r›lm›fl ›fl›n›m alt›nda ölçülen - biçilse de, 45 y›ld›r kullan›lan ve hala da güçlü bir flekilde çal›flan paneller de vard›r. Onlarca y›l süren testler sonras›, olgun bir ürün olan kristal silikon yap›l› hücrelerde y›lda % 0,25 ile % 0,50 aras›nda bir verim kayb› görülmektedir. ‹lk nesil flekilsiz modüllerde bu kay›p fazla olmuflsa da, günümüzde sürekli geliflen teknolojilerle beraber neredeyse kristal yap›l› hücrelerle ayn› de¤erler yakalanmaktad›r. PV teknolojileri, temelde transistör teknolojisine benzer ve transistörlerin sürekli kullan›m sonras› 20 y›l rahatl›kla verimli çal›flt›klar› düflünüldü¤ünde üreticilerin panellere 25 y›l garanti süresi vermesi kolayca anlafl›l›r. Üstelik panellerin gün boyunca yaln›zca 6-8 saatlik bir aktif çal›flma süresi oldu¤u göz önünde tutulursa, fotovoltaikler için 60-80 y›la kadar uzayan yaflam süreleri hayal etmek do¤ald›r. 1960’lar›n sonunda, uzay›n zorlu koflullar›na b›rak›lan hücreler hala gayet iyi çal›flmaktad›r. Sonuç olarak, panellerin ömrünü onlarca sene sonra hep beraber kullanarak ölçebilece¤iz. c Hücre verimi (Üretimde) % 18 16 14 9,5 10,5 10,7 17,3 14 10 27,4 7 Modül verimi (Seri üretimde) % 14 13 13 7,9 7,5 9,1 15,2 10 9 27 5c Az miktarda üretim Hücre malzemesi Monokristal Polikristal 1 kWp için Gerekli Alan 7-9 m2 8-11 m2 Bak›r indiyum diselenid ince film (CIS) 11-13 m2 Kadmiyum Tellürid ince film (CaTd) 14-18 m2 Amorf silikon 16-20 m2 Bugün ABD PV endüstrisinde 50,000 kifli istihdam edilmektedir. 46 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaikler Hücre Performanslar› fi üpheci ve kötümser kiflilerin tam da önceden tahmin ettikleri gibi fotovoltaikler bu kadar basit ve bu kadar da mükemmel olamazd›. En geliflmifl ve fl›k teknolojilerin bile nihayetinde bir kusuru vard›r. Tabi ki günefl panelleriyle de ilgili dikkat edilmesi gerekli birtak›m noktalar bulunmaktad›r. Sonuçta, modüllerin güç de¤erlendirmeleri laboratuvardaki ideal koflullarda, yani gölgelenme faktörünün olmad›¤› ortamlarda yap›l›yor. Oysa gerçek dünyada durum bambaflkad›r. Panellerin performans›n› en çok etkileyen 2 ana faktör olan gölgelenme ve çal›flma s›cakl›¤›, verim de¤erlerini belirler. Gölgelenme Günefl panellerinde, do¤rudan bir fiziksel zarar›n d›fl›nda, panelin çal›flmas›n› etkileyecek en kötü durum, üzerinde oluflacak büyük bir gölgedir. Küçük bir gölge bile panelin enerji üretim miktar›nda çok etkili olacakt›r. Elektronlar› suyun ak›fl›na benzetebiliriz. Elektronlar, yüksek gerilimden alçak gerilime do¤ru akar. Genelde PV modülünde gerilim yüksektir ve ba¤l› olan yük ya da akü ise alçak gerilimi temsil eder. Bir panel serisinde ya da modülde, elektronlar akü yerine gölgelenmifl olan düflük voltajl› alana do¤ru akmay› tercih edecektir. Dolay›s›yla bu elektronlar elektrik üretmek yerine ›s› ortaya ç›karacak ve bizim iflimize yaramaz hale gelecektir. ‹flte bu yüzden, kufl pislikleri, panele düflen yapraklar veya toprak, toz benzeri di¤er fleyler bizim için bu kadar önemlidir. Bir yumruk büyüklü¤ündeki gölge bile neredeyse panelin çal›flmas›n› rahatl›kla durdurabilir. Bu yüzden, panellerin, en çok üretim yapacaklar› zaman olan gün ortas›nda yani saat 10 ile 15 aras›nda kesinlikle üzerine gölge düflmeyecek flekilde yerlefltirilmeleri gereklidir. Günün erken ya da geç saatlerinde günefl oldukça yatay aç›lardayken zaten çok az enerji üretilir, bu nedenle de gölge durumu bu saatler için ihmal edilebilir. Teknelerde, gölgeyi önlemek çok zor olabilir ama verimi art›rmak için mümkün oldu¤unca panellerin ön yüzeyinin günefle tam maruz kalabilecek flekilde yerlefltirilmesi gereklidir. Büyük sistemlerde gölgeye ba¤l› verim düflmesi y›lda % 5 ile % 10 aras›nda hesaplanm›flt›r. Gölgelenme, geçici ve konuma / binaya ba¤l› olarak iki biçimde olabilir. Geçici gölgelenmeye örnek olarak kufl pislikleri, düflen yapraklar veya kurum, toz, kar, çamur gibi di¤er kirleticiler verilebilir. Panelin üzerinde biriken bu fleyler paneli kirletecek ve gölgelenmeye neden olacakt›r. Panelin kendini temizleme kabiliyeti yani ya¤murla pisliklerin akabilme potansiyeli ne kadar iyiyse kirlenme de o kadar az olur. Bu koflul 12 º’lik bir e¤imle sa¤lanabilir. Daha büyük aç›larla panel daha rahat ve do¤all›kla temiz kalacakt›r. Dolay›s›yla, geçici gölgelenme, panelin e¤iminin ona göre düzenlenmesiyle azalt›labilir. Ayr›ca, panellere yap›lan tek bak›m olan süngerle temizleme ya da hortumla y›kama yoluyla da Almanya’da PV endüstrisinde 42,000 kifli istihdam edilmektedir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 47 Fotovoltaikler nesnelerin gölge analizi yap›lmal›d›r. Büyük sistemlerde hata pay›n› azaltmak için bu analiz birden fazla noktaya göre yap›l›r. Bu analiz için fotografik yöntemlerden, güneflin yörüngesinin bir saydamda çizilmesi ya da alan›n plan› ve güneflin izledi¤i yolun krokisinden yararlan›l›r. paneller, üzerlerindeki maddelerden ar›nd›r›labilir. Burada dikkat edilmesi gereken en önemli noktalar, termal floka neden olup kaplama cam›n›n k›r›lmas›n› önlemek için, panellerin s›cakken y›kanmamas› ve deterjan kullan›lmamas›d›r. Sabah ya da akflama do¤ru yap›lan bir temizlik bak›m› uygun olacakt›r. Konuma ba¤l› gölgelenme ise binan›n çevresindeki her tür gölgeyi kapsar. Komflu binalar, a¤açlar, hatta uzaktaki yüksek binalar panellerin gölgelenmesine neden olur. Yüksekten geçen elektrik kablolar› bile küçük ama etkili bir hareketli gölge yaratarak verimi düflürebilir. Ama en çok da, do¤rudan düflen gölgeler, verim için çok kritiktir. Antenlere, bacalara, uydu çanaklar›na, paratonerlere, çat› ve cephe uzant›lar›na, ç›k›nt›l› bina formlar›na özellikle dikkat edilmelidir. Baz› gölgelenmeler, ya gölgeye neden olan nesnenin ya da panelin yer de¤ifltirilmesiyle önlenebilir. Bu flekilde önlenemeyen gölgeler için hücre ve modüllerin sistem tasar›m›nda nas›l ba¤lanaca¤› göz önünde bulundurulmal›d›r. Konuma ba¤l› gölgelenmeler için günefl panellerinin orta noktas›na göre çevredeki S›cakl›k Neredeyse her tip günefl panelinde artan s›cakl›kla birlikte üretim kapasitesi de düfler. Ortam s›cakl›¤›n›n 26-27 ºC’yi aflmad›¤› durumlarda bu faktör çok önemli de¤ildir. Fakat tam günefllenme koflullar›nda, ortam›n rahatl›kla bu s›cakl›klar›n üstüne ç›kmas› mümkündür. Bu nedenle, panellerin arka yüzeyleri olabildi¤ince havadar b›rak›lmal›d›r. S›cak havalarda panellerin üretiminin düflmemesi için panellerin arka yüzünde yeterince aç›kl›k kalmal›d›r. Bu faktörün tek olumlu yan›, aç›k ve so¤uk k›fl günlerinde elektri¤e ihtiyaç duyulabilirken üretimin belirlenen de¤erlerden % 30 ya da % 40 üzerinde olmas›d›r. Pratik bir kural olarak, çok s›cak iklim koflullar›nda flebeke ba¤lant›l› sistemlerde, günefl paneli üreticilerinin belirtti¤i spesifikasyonlardan % 25 ile % 30, akülü sistemlerde ise % 40 ya da % 50 daha az üretim gerçekleflir. Solar pompalar gibi akü kullanmadan do¤rudan panele ba¤l› sistemlerde ise, pompan›n s›cak günlerde de yeterince güçlü çal›flmas›n› sa¤lamak için, verilen de¤erlerden % 20 daha az üretim yapaca¤› hesaba kat›lmal›d›r. Tam günefllenme koflullar› kolayl›kla sa¤lanamaz. Tam, parlak ve gölgeden ar›nm›fl bir günefl ›fl›n›m› yoksa üretim de az olacakt›r. Güneflli bir günde genellikle % 100 de¤il de % 80 ya da % 85’lik bir ›fl›n›ma maruz kal›r›z. Yüksek yerlerde, çöllerde ya da çukur bölgelerde ›fl›n›m % 100’e yak›nd›r. Hatta, yüksek çöl platolar›nda % 105’lik bir orana ulaflmak bile mümkündür. Böyle co¤rafi bölgeler boflu bofluna günefl kufla¤› diye adland›r›lmam›flt›r. Almanya’da kurulumcular da dahil olmak üzere PV sektöründe 10,000 firma çal›flmaktad›r. 48 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaikler Montaj Temelleri P aneller, günefle dik bir aç›yla yerlefltirildiklerinde gelen ›fl›¤› tamamen yakalay›p maksimum üretim yapabilir. Bu, flu anlama gelir; günefli do¤udan bat›ya do¤ru, gökyüzündeki konumuna göre takip edersek daha fazla elektrik üretebiliriz. Fakat ne yaz›k ki, günefli takip eden sistemler hem maliyetlidir hem de elektriksel ya da mekanik ar›zalara çok daha yatk›nd›r. Özellikle, günefl panellerinin maliyetlerinin sürekli düfltü¤ünü hesaba katarsak, e¤er yaz›n su pompalama gibi enerji tüketimi yüksek bir ifl söz konusu de¤ilse, bireysel uygulamalarda günefl takip sistemlerine yat›r›m yapmak çok makul görünmeyebilir. Bu sistemler, daha çok üretim yapan günefl santralleri gibi büyük yat›r›mlarda, üretimi maksimum düzeye ç›karmak amac›yla kullan›l›r. Daha önce de belirtti¤imiz gibi fotovoltaik modüllerin en verimli oldu¤u yerleflim flekli, ö¤le saatlerinde günefl ›fl›nlar›n› dik olarak ald›¤› konumdur. Genelde, paneller için y›l boyunca en uygun olacak aç›, yaklafl›k olarak bulunulan yerin enlem aç›s›yla ayn›d›r. Tabi ki günefl ›fl›nlar›n›n gelme aç›s› mevsimlere göre de¤iflece¤i için, panellerin konumu, içinde bulunulan mevsime göre de¤ifltirilirse daha iyi verim al›n›r. K›fl aylar› için kabaca, bulunulan enlemin aç›s›na 10 ° daha ekleyerek aç›y› art›rabiliriz. Yaz›n ise benzer bir yaklafl›mla, panelleri 10 ° daha e¤ik konuma getirmek ideal olacakt›r. Türkiye örne¤inde, panel e¤im aç›s› de¤erleri k›fl koflullar›nda 25 °, baharda 40 °, yaz için ise 55 ° olarak verilmektedir. Bu aç› ayarlar›, panellerin ba¤›ms›z olarak oturtuldu¤u montaj üniteleri için kolayl›kla uygulanabilirken, çat› gibi sabit e¤imli yüzeylere monte edilen panellerde ne yaz›k ki mümkün olmayabilir. Asl›nda, e¤imi büyütmek, yani paneli kald›rmak için çözüm üretilebilir. Ancak, e¤imi küçültmek fiziksel k›s›tlardan dolay› mümkün olmayacakt›r. Konutlarda, pratik olarak, yaz›n enerji üretimini azami düzeye ç›karacak ayarlamalar yap›l›r. Sonuç olarak, panel dizileri, genelde, sabit duran bir çerçeve ya da düzenek üzerine monte edilir. Çat› üstünde, çat›ya entegre veya düz yüzey, cephe ve zeminlerde her ne flekilde olursa olsun, panellerin montaj›nda estetik ve özel çözümler bulmak mümkündür. Mimari gerekliliklere uygun ve göz zevkine hitap eden montaj yöntemleri uygulamak hiç de zor de¤ildir. Çat› Üstü Montaj Bu montaj yönteminde, günefl panelleri, çat›n›n 10-15 cm yukar›s›nda bir alt-strüktür üzerine yerlefltirilir. S›rtta kalan bu boflluk sayesinde, panellerin so¤umas› için gerekli hava ak›m› Almanya’daki firmalardan % 80’i hücre ya da modül gibi parça üreticileridir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 49 Fotovoltaikler sa¤lan›r. Hücre verimi konusunda bahsedildi¤i üzere, panellerin s›cakl›¤› ne kadar düflük olursa üretim verimi de o kadar artar. Çat› üstüne montaj, hem basit, hem ekonomik hem de neredeyse her çat› için uygundur. Çat› üstü montaj Çat›ya Entegre Montaj Günefl panellerinin, mimari bir bak›flla çat› altyap›s›na entegre edilmesi, çat› üstü montaja göre daha detayl› ve karmafl›kt›r. Bu varyasyonda paneller, çekici görünüfllerine ek olarak, çat›n›n baz› ifllevlerini üstlenerek maliyet avantaj› da sa¤layabilir. Yeterli havaland›rma koflullar› bu yöntemde de mutlaka sa¤lanmal›d›r. Bu uygulamalar konusunda, uzman mimari çözüm merkezleri ve pek çok farkl› marka bulunmaktad›r. Düz Çat› Montaj› Çat›ya entegre montaj Günefl panelleri, düz çat›larda güneye do¤ru ve azami düzeyde üretim için optimum aç›da kolayca monte edilebilir. Bu yöntemde kullan›lan tafl›y›c› yap›, maliyet bak›m›ndan çok uygundur ve günefl enerjisi sektöründe ‘tafl›y›c› sehpa’ olarak bilinir. Özellikle, çevresinde bariyer olmayan endüstriyel tesislerdeki gibi genifl düz çat›larda bu sehpalar çok kullan›fll›d›r. Sadece, montaj öncesi, statik analiz hesaplar›n›n yap›lmas› iyi olur. Cephe Montaj› Düz çat› montaj› Günefl panellerinin bina cephelerine montaj›nda, cephenin so¤uk ya da s›cak olmas›na göre getirilen mimari çözümler farkl›d›r. So¤uk cephelerde, özel paneller kullan›larak, hem enerji üretimi hem de binan›n so¤uktan korunmas› sa¤lan›r. Binan›n bütün bir d›fl duvar›n›n özel panellerle kaplanmas› ve bu kaplaman›n tüm duvar ifllevlerini yerine getirmesi durumu s›cak cephe uygulamas›na tekabül eder. Zemin Montaj› Cephe montaj› Zemin montaj› Zeminde yap›lan montajlar sayesinde bir çiftçi bile enerji üreticisi konumuna gelebilir. Yerel belediyeler ya da mahalleler, bir alan› örne¤in eski bir çöplü¤ü panellerle donatarak günefl santraline dönüfltürebilir. Modern zemin uygulamalar›n›n ço¤unda, günefli takip eden sistemler, mükemmel bir havaland›rma ve kolayca eriflim imkanlar› bulunur. Sadece 2007 y›l›nda Almanya’da 842 MW’l›k hücre üretildi. 50 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler Fotovoltaik Sistemler Ada Sistemleri G ünefl enerjisinden elektrik üreten sistemlerin esas olarak iki ana uygulama alan› vard›r. Bunlar, flebeke d›fl› depolamal› (akülü) ada sistemleri ve flebeke ba¤lant›l› fotovoltaik elektrik üretim sistemleri olarak tan›mlan›r. fiu an dünyada baz› ülkelerde uygulanan günefl elektri¤i sat›fl tarifeleri ve sat›n alma garantileri nedeniyle flebeke ba¤lant›l› sistem uygulamalar› flebeke d›fl› akülü sistemlere göre ciddi bir a¤›rl›k ve h›z kazanm›fl olsa da, günefl enerjisinden elektrik üretimi ile ilgili ilk uygulamalar akülü sistemlerle ve flebekenin olmad›¤› alanlarda bafllam›flt›r fiebekeden ba¤›ms›z bir ada sisteminin tipik fotovoltaik enerji üretim ve tüketim profilleri fiekilde görüldü¤ü gibi akülü sistemler bize günefl ›fl›nlar›n›n olmad›¤› zamanlarda, örne¤in geceleri, ihtiyac›m›z olan elektri¤i veya günefl elektri¤inin yetersiz kald›¤› baz› aletleri geçici olarak çal›flt›rmam›z› sa¤layan sistemlerdir. Bu sistemlerin ayn› zamanda ‘ada sistemleri’ olarak an›lmas›, flebekeden ba¤›ms›z olarak enerji sa¤layabilmelerinden kaynaklan›r. ‹flte bu özellikleri nedeniyle, bu sistemlerin planlanmas›nda dikkate al›nan ana kriter, enerji tüketiminin üretilen enerjiyle dengelenebilmesidir. Günefl enerjisinin s›n›rl› ve de zaman zaman kesintili oldu¤u hesaba kat›l›rsa bu sistemlerin tasarlanmas›nda günlük elektrik tüketimi, ›fl›n›m seviyesi ve akü kapasitesi gibi parametrelerin gerçek de¤erlerinin bilinmesi ve gerekli bileflenlerin birbirleriyle uyumlu efllefltirilmesi çok önemlidir. Üstelik bu durum y›l boyunca elektrik üretimi talep edildi¤inde daha da karmafl›k bir hal al›r. Kuzeydeki enlemlerde, örne¤in ‹ngiltere’deki sistemler için yaz aylar›ndaki ›fl›n›m de¤erleri, k›fl aylar›ndaki de¤erlerden neredeyse 9 kat daha fazlad›r. Avustralya, Amerika’n›n güneyi veya Güney Afrika gibi yerlerde ise bu fark faktörü 2 oran›na kadar düfler. Türkiye’yi ele ald›¤›m›zda, yaz ile k›fl aras›ndaki ›fl›n›m fark› bölgeye göre 3 ile 4 kat aras›nda de¤iflmektedir. Oysa kuzey ülkelerinde k›fl aylar›nda enerji talebi daha fazlad›r ve bu talebe göre tasarlanan sistemlerde, y›l›n geri kalan zamanlar›nda enerji fazlal›¤› oluflacakt›r. Bu da hiç de ekonomik ve ekolojik olmayan durumlar›n ortaya ç›kmas›na yol açar. Yaflam ömrünün çok k›sa bir oran›nda kullan›lan bir PV sistemin üretiminde kullan›lan enerjinin geri ödemesi de çok uzun zaman alacakt›r. Böyle koflullarda jeneratör ya da rüzgâr türbini gibi baflka enerji kaynaklar›n› da içeren çözümleri düflünmek daha faydal›d›r. Almanya’da PV endüstrisi cirosu flu anda 5,7 milyar Euro’ya ve ihracat gelirlerinin toplam› ise 2,5 milyar Euro’ya ulaflm›flt›r. 52 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler fiebekeden ba¤›ms›z sistem tasar›m› için afla¤›da listelenen ad›mlar izlenir. 1. Günlük tüketimin, mevcut elektrikli aletlerin tüketim de¤erlerinin Watt (W) ve kullan›m sürelerinin saat birimleri göz önüne al›narak Wh biriminde hesaplanmas›. 2. Sistemin kurulaca¤› konumdaki y›ll›k efektif günefllenme süresinin ve günefl paneli kapasitesinin belirlenmesi. 3. Sistemin montaj yerinin ve buna uygun montaj konstrüksiyonunun seçilmesi (Çat› montaj›, sabit aç›l› bahçe montaj›, direk üzerine montaj, günefl izleme sistemi kullan›lmas› vb.). 4. Montaj alan›n›n etraf›nda gün içerisinde gölge yapmas› muhtemel yap›lar›n ve günün ilgili saatlerindeki gölge miktar›n›n, gün boyu güneflin hareketinden kaynaklanan gölge miktar›n›n belirlenmesi ve hesaplanmas›. 5. Sistemin kurulaca¤› konumda halihaz›rda baflka yenilenebilir kaynaklar varsa ve hibrit bir sistem tasarlanmas› düflünülüyorsa, di¤er enerji kaynaklar›ndan hangilerinin destek sistem olarak kullan›laca¤›n›n belirlenmesi (küçük/orta rüzgâr türbini, mikrohidro uygulamalar, jeneratör). 6. Akü flarj kontrol ünitesi (regülatör) kapasitesinin belirlenmesi. 7. Evirici (invertör) kapasitesinin hesaplanmas›. 8. Kablolama altyap›s›n›n oluflturulmas›. 9. Tasarlanacak sistemde daha sonra kullan›lmak üzere (uygun olmayan hava koflullar›nda, gece vb.) enerjinin depolanaca¤› akü grubunun tipinin ve kapasitesinin belirlenmesi. fiimdi biz de ad›m ad›m ilerleyerek birlikte bir sistem tasar›m örne¤i yapal›m ve ada sistemlerini daha yak›ndan tan›yal›m. Günlük enerji tüketimi hesaplamas›: PV sistem ile enerjilendirilecek elektrikli aletler ve tükettikleri enerji de¤erlerinden oluflan bir tablo haz›rlayarak bafllang›ç yapmak sistem tasar›m› için en önemli noktad›r. Rehberimizin Ekler A: Günefl paneli B: ‹nvertör C: fiarj kontrol ünitesi D: Akü DC Ba¤lant›l› fiebekeden Ba¤›ms›z Sistem Akü Gruplar› Günefl Panelleri Rüzgâr Türbini Jeneratör AC Ba¤lant›l› fiebekeden Ba¤›ms›z Hibrit Sistem bölümünde, Elektrikli Aletler için Enerji Tüketim Tablosu’ndan bu hesaplamada yard›mc› olabilecek ortalama de¤erler görülebilir. Ayr›ca yine ayn› bölümdeki, burada yap›lan örnek tasar›m yaklafl›m›ndan farkl› bir biçimde sistemin çekece¤i ak›m de¤eri üzerinden yola ç›kan alternatif bir hesaplama yöntemi de kullan›labilir. Yine de kullanaca¤›n›z aletlerin gerçek tüketim de¤erlerini üzerindeki etiketlerden, kullan›m k›lavuzlar›ndan veya modeline ba¤l› üretici internet sayfalar›ndan edinmek, daha kesin sonuçlar için tavsiye edilmektedir. Almanya’da fotovoltaiklerin modernizasyonuna ve üretime 1,8 milyar Euro, araflt›rma ve gelifltirmeye ise 175 milyon Euro ayr›lm›flt›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 53 Fotovoltaik Sistemler Örnek olarak afla¤›daki gibi bir tablo oluflturabilir ve sonraki ad›mlar için bunu temel alabiliriz. Cihaz ismi Çekti¤i elk. Günlük Toplam enerjisi öngörülen enerji (Watt) çal›flma süresi ihtiyac› (saat) (Wh) KFL* 1 15 6 90 KFL 2 15 5 75 KFL 3 15 5 75 KFL 4 15 4 60 KFL 5 20 3 60 KFL 6 20 2 40 Buzdolab› 80 24 1920 TV 150 5 750 DVD 120 0.5 60 Bilgisayar 200 4.5 900 Mikrodalga F›r›n 2000 0.5 1000 Elektrik Süpürgesi 1800 0.3 540 Çamafl›r Makinas› 800 0.4 320 Paket Hidrofor 740 4 2960 Ütü 2000 0.3 600 Di¤er 100 3 300 TOPLAM GÜNLÜK ENERJ‹ GEREKS‹N‹M‹ 9.750Wh Panel seçimi Fotovoltaik paneller etiketinde belirtilen de¤erde nominal güç üretir. Örne¤in 1 adet 100 Wp günefl paneli ile 2 adet 50 Wp’lik günefl paneli eflde¤er güç üretecektir. Bu noktada üretilecek olan günlük enerjinin miktar›n› belirleyen iki önemli etken ilgili konumdaki günlük verimli günefllenme süresi ve günefl radyasyonu miktar›d›r. Ayr›ca günefl panellerinin Wp olarak nominal gücü standart test koflullar›nda (IEC 9043 standard›na göre 1000 W/m2 günefl radyasyonunun üzerine düfltü¤ü, panelin hücre s›cakl›¤›n›n 25 ºC oldu¤u durum) belirlenmifltir. Bu nedenle günefl paneli dizisinden günlük olarak üretilecek enerjiyi etkileyen ikincil unsurlar ise s›cakl›k, kirlilik ve toz, gölgelenme, günefl paneli eflleflme kay›plar›, Maksimum Tepe Güç ‹zleme (MPPT) kay›plar›, akü flarj deflarj kay›plar›, kablo kay›plar› ile DC-DC, DC-AC çevrim kay›plar› olacakt›r. Tasar›m› yap›lan yer için aylara ba¤l› günefllenme süresi, Elekrik ‹flleri Etüt ‹daresi’nin web sitesinde yeralan Günefl Enerjisi Potansiyeli Atlas›ndan (http://repa.eie.gov.tr/MyCalculator/Default.aspx) faydalan›larak elde edilebilir. Sistemin Antalya’da kurulaca¤›n› varsayal›m ve üstteki tablodan yararlanal›m. Bu grafik yatay yüzeyler üzerine bir günde düflen ›fl›n›m miktar›n› kWh/m2 birimi ile göstermektedir. Günefl panelleri Antalya ilimiz için yataya 33 ° aç›yla yerlefltirildi¤inde y›lboyunca optimum miktarda elektrik üretir. 33 ° e¤imli yüzeye düflen ›fl›n›m de¤erleri ise yan sayfadaki tabloda verilmifltir. Bununla birlikte kristal silikon günefl panelleri * KFL, ’Kompakt Floresan Lamba’n›n k›saltmas›d›r. 54 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler s›cakl›k nedeniyle yaz aylar›nda etiket de¤erlerinden yaklafl›k % 17,5, k›fl aylar›nda ise yaklafl›k % 9 daha az elektrik üretir. ‹nce film günefl panelleri ise yaz aylar›nda etiket de¤erlerinden yaklafl›k % 7, k›fl aylar›nda ise yaklafl›k % 3,6 daha az elektrik üretir. Bu tabloda meteorolojik verileri girilmifl baz› özel PV yaz›l›mlar› (PVWatt, PVDesingPro, PVSOL, PVSYST vb.) kullan›lmas›yla daha hassas hesaplar yap›labilir. Yukar›da da de¤inildi¤i üzere s›cakl›k d›fl›nda sistem verimine etki eden di¤er faktörler (kirlilik, Antalya, 33 ° aç›l› fotovoltaik elektrik üretim gölgelenme, panel eflleflme kay›plar›, Maksimum sisteminin ›fl›n›m ve elektrik üretim de¤erleri Tepe Güç ‹zleme (MPPT) kay›plar›, flarj deflarj kay›plar›, kablo kay›plar›, evirici kay›plar›) göz önüne al›nd›¤›nda, günefl AYLAR Yüzeye düflen 1 kW kristal 1kW ince film panelinden elde edilen gücün ›fl›n›m miktar› PV elektrik PV elektrik üretimi genel bir yaklafl›mla % 30-40 günlük kWh/ m2 üretimi kWh/gün kWh/gün kadar bir k›sm›n›n›n OCAK 3.76 3.43 3.63 kaybolaca¤› unutulmamal›d›r. Bu kay›plar› da hesaba kat›nca fiUBAT 4.39 3.94 4.21 güç gereksinimi MART 5.45 4.80 5.19 N‹SAN 5.79 5.04 5.49 MAYIS 6.14 5.16 5.75 HAZ‹RAN 6.43 5.31 5.98 TEMMUZ 6.39 5.24 5.93 A⁄USTOS 6.37 5.22 5.91 EYLÜL 6.30 5.26 5.88 EK‹M 5.37 4.59 5.06 KASIM 4.10 3.62 3.91 2124 Wp / (1-0.35) = 3268 Wp de¤erine gelecektir ki bu çok daha gerçekçi bir sonuçtur. Kullan›lacak PV modül gücünün en az 3268 Wp olmas› gereklidir. Kullan›lacak günefl paneli tipi ve birim kapasitesinin ARALIK 3.34 3.03 3.22 belirlenmesinde, birim Wp bafl›na maliyet ve varolan alan gözetilerek seçimin söz konusu s›cakl›k kay›plar› da göz önünde yap›lmas› do¤ru bir yaklafl›m olacakt›r. ‹nce film tutulmufltur. günefl panellerinin Wp maliyeti daha düflük ve Bu noktada Mart ile Ekim aras›nda kullan›m s›cakl›k kay›plar› daha azd›r, ancak kristal PV oldu¤u varsay›l›p, en az elektrik üretilen ay olan modüllere göre daha fazla yer kaplar. Di¤er bir Ekim ay› de¤erleri göz önünde tutularak gözden kaç›r›lmamas› gereken nokta ise sistem kristal günefl paneli seçersek, akü bankas›n›n geriliminin kaç Volt öngörüldü¤ü ile ilgilidir. Genellikle evde kullan›lan elektrikli 9.75 kWh/gün / 4.59 kWh/gün = 2124 W aletlerin gücü 2 kW üzerinde ise akü bankas›n›n gerilimi yükseltilerek 48 Volt’a ç›kart›l›r. Daha günefl paneli gücüne gereksinim oldu¤u sonra günefl panelleri seçilirken ve konfigure hesaplan›r. edilirken bu gerilim göz önünde tutulur. Günefl paneli gerilimi üreticiden üreticiye de¤iflir. Standart ‹kinci bir yöntem olarak, konumun güncel Kristal panellerden oluflmufl 3 kW’l›k bir sistem için, güneye bakan e¤imli bir çat›da 23 m 2 alana ihtiyaç vard›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 55 Fotovoltaik Sistemler olmamakla birlikte 5 Wp-130 Wp aras› kristal günefl panelleri 17 Vmpp, 160 Wp-250 Wp aras› kristal paneller ise 34 Vmpp gerilimi üretirler. ‹nce film panellerde ise daha yüksek gerilimler söz konusudur. Solar panelleri seri/paralel ba¤layarak 12-24-48 VDC ve daha yüksek DC gerilimli sistemler yarat›labilir. 9750 Wh/gün enerji ve 4 kW tepe güç gereksinimi olan standart bir ev için yayg›n yaklafl›m 48 Volt DC akü bara gerilimi olan bir sistem tasar›m› yapmakt›r. Gerilimin yükselmesi ak›m›n azalmas›n› sa¤lar ve kablo kay›plar›n›n düflmesine olanak tan›r. Burada 175 Wp x 20 adet kristal günefl paneli seçilmifltir. Bu noktada 175 Wp’lik günefl panellerimizin 24 V temelli sistem için uygun olmas›, sistemimizin ise 48 V olarak tasarlanmas›ndan ötürü, 20 adet panelin 2‘li seri gruplar halinde 10 paralel grup oluflturularak ba¤lanmas› gereklidir. üniteleri ile ilgili daha detayl› bilgiler bu bölümde ayr› bir bafll›k alt›nda verilmifltir. Burada ise piyasada varolan ürünler gözetilerek seçim mant›¤› anlat›lmaktad›r. Piyasada en çok talep edilen ve bulunan kapasiteler 6A, 8A,10A, 20A, 45A, 60A’dir. Burada kullan›lacak olan flarj regülatörünün do¤ru tayin edilebilmesi için iki parametreye ihtiyaç vard›r. Bunlar: • PV sisteminin Wp de¤eri • Akü grubunun gerilim de¤eridir. Örne¤imize geri dönersek; Ak›m = Güç/ Gerilim = 3500 Wp / 48 V = 66 A Yani en az 66 A de¤erinde bir regülatör kullanmak gerekti¤i hesaplan›r. Genel bir yaklafl›mla ç›kan de¤erin %15 üstü al›n›r. Bunu piyasada bulunan en yak›n üst de¤ere yuvarlamak en do¤rusu olaca¤›ndan 2 adet 45 A’lik flarj kontrol cihaz› kullan›lmas› gereklidir. ‹ki seri PV panelden oluflan befl paralel grup birinci flarj kontrol cihaz›n›n girifline, iki seri PV panelden oluflan di¤er befl parallel grup ise ikinci flarj kontrol cihaz›n›n girifline ba¤lan›r. fiarj kontrol cihazlar›n›n ç›k›fllar› ortaklanarak 48VDC akü (batarya) baras›na ba¤lan›r. ‹nvertör Seçimi Tipik bir Kristal PV Modül fiarj Kontrol Ünitesinin Seçimi fiarj kontrol ünitesinin seçimi sistem verimlili¤ini belirlemede önemli bir kriterdir. Birkaç panelden oluflan küçük kapasiteli flebekeden ba¤›ms›z PV sistemleri için tek bir regülatör yeterli olmaktad›r. Daha büyük PV sistemleri için sistemi birden fazla alt sisteme bölüp her birini ayr› flarj kontrol cihaz› ile kontrol etmek en uygun çözümdür. fiarj kontrol ‘Evirici’nin do¤ru ak›m› alternatif ak›ma çeviren cihaz oldu¤unu yeniden hat›rlat›p, eviricilerle ilgili daha detayl› bilgilerin ayr› bir bafll›k alt›nda incelendi¤ini belirtelim. Evirici kapasitesini belirlemede temel yaklafl›m ayn› anda çal›flmas› muhtemel cihazlar› belirleyip, bu cihazlar›n çekmifl oldu¤u kümülatif gücü alt alta toplamaktan geçer. Örnek evdeki cihazlar›n toplam çekmifl oldu¤u elektrik gücü 8060 W olmas›na karfl›n, hepsinin Dünya ile Günefl aras›ndaki mesafe 150 milyon km’dir. 56 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler ayn› anda çal›flmas› çok düflük bir ihtimaldir. Zaten tamam›yla flebekeden ba¤›ms›z tasarlanan bir sistemdeki tüketici de bu flekilde bir kullan›m›n gerektirdi¤i bilince sahiptir. Sistemde yüksek enerji tüketimi olan cihazlar›n bir k›sm›n›n kullan›m›n› gündüz, di¤er k›sm›n›n kullan›m›n› gece olarak ikiye ay›rmak, ihtiyaç olan evirici kapasitesini ve yat›r›m maliyetini azaltan bir unsur olacakt›r. Burada CFL1 – CFL6 ayd›nlatma armatürlerinin hepsi, buzdolab›, TV, DVD, bilgisayar, mikrodalga, paket hidrofor ve di¤erlerinden oluflan grup muhtemelen gece kullan›lacakt›r. Di¤er grup da gündüz kullan›m› için ayr›l›rsa bu durumda ihtiyaç olan evirici kapasitesi 3490 Watt olmaktad›r. Mevcut sistemimizde günlük enerji gereksiniminin 9750 Wh ve sistem tasar›m›m›z›n 48 V oldu¤unu göz önüne alarak akü grubu kapasitemizi hesaplayal›m. 9750 Wh / 48 V = 203 Ah Akü kapasitesini etkileyen s›cakl›k, kullan›m s›kl›¤›, deflarj seviyesi gibi unsurlar› göz önüne alarak derin deflarj (deep cycle) edilebilen solar 2 V OPzS akü tipini seçip, akünün maksimum deflarj seviyesini de % 50 öngörürsek alttaki de¤ere ulafl›l›r. 203 Ah x 2 = 406 Ah. Di¤er gözden kaçan yükler ve baz› cihazlar›n (elektrik motorlar› gibi) ilk çal›flt›¤› andan kararl› seviyeye gelene kadar etiket de¤erinin üzerinde güç çekmesi (demeraj ak›mlar›) gibi unsurlar› göz önüne almam›z gereklidir. Bu durumda piyasada bulabilece¤imiz bir üst anma gücü de¤erindeki 5000 VA 4000 W 48 VDC/220 VAC tam sinüs eviriciyi (invertör) seçmemiz uygun olur. Buna göre minimum 400 Ah kapasitesinde kurflun asit akü kullanmak gerekmektedir. Yaln›z bulutlu günlerde sistemin yeterli enerji üretemeyece¤i unutulmamal›d›r. Bu durumda, 2 gün bulutlu hava koflullar› alt›nda dahi, sistem evin rutin enerji ihtiyac›n› karfl›layabilmelidir. O halde: Akü Grubu Seçimi ve Boyutland›r›lmas› Üstteki de¤erlere sahip akü grubu seçilir Bir veya birkaç panelden oluflan küçük sistemler için detaylar›n› ‘Aküler’ bafll›¤› alt›nda bulabilece¤iniz 12 V kuru tip kurflun asit akü veya 12 V jel tipi akü seçimi yapmak kendini kan›tlam›fl, ekonomik ve yayg›n bir yaklafl›md›r. Örne¤imizdeki gibi 48 V sistem tasar›mlar›nda ise 6 V’luk veya 2 V’luk stasyoner tip kurflun asit aküler (OPzS) ile bak›m gereksinimini ortadan kald›rma amaçl› jel tipi OPzV aküler yayg›n olarak tercih edilmektedir. 406 Ah x 2 gün = 812 Ah – 48 V Ada Sistemlerinin Türleri ve Ekonomisi Ada sistemleri ba¤land›klar› ortak nokta gerilimine (AC veya DC) göre s›n›fland›r›lmaktad›r. Piyasada bulunan sistem uygulamalar› afla¤›da özetlenmifltir. Günefl Evi Sistemi Afla¤›daki flekilde görüldü¤ü gibi günefl evi sisteminde tüm tüketiciler ve jeneratörler DC Günefl Evi Sistemi Sa¤lam verilere dayanan teorilere göre, Günefl, 5 milyar y›l sonra tükenecektir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 57 Fotovoltaik Sistemler gerilime ba¤lanmaktad›r. Günümüzde Asya, Afrika ve Güney Amerika’n›n k›rsal kesimleri baflta olmak üzere dünyan›n çeflitli yerlerinde yüz binlerce günefl evi sistemi 200 W tan bafllayan güçlerde kurulmufltur. Ayr›ca bu tip evlerde ek küçük bir evirici deste¤i ile tüketiciler standart AC cihazlar› da DC bara üzerinden besleyebilmektedir. AC Bara Ba¤lant›l› Modüler Hibrit Sistemi DC Bara Ba¤lant›l› Küçük AC fiebeke Sistemi DC Bara Ba¤lant›l› Küçük AC fiebeke Sistemi fiekilde görüldü¤ü gibi bu tip sistemlerde, daha yüksek güçlerdeki AC yüklerin DC bara üzerinden beslenmesi sa¤lanmaktad›r. DC bara sistemi dizel jeneratör gibi bir enerji kayna¤› ile ayn› zamanda akü flarj devresini de içermektedir. Genellikle güçler 1 ila 5 kW düzeyinde ve DC bara gerilimi de 12 ila 48 Volt aral›¤›ndad›r. AC Bara Ba¤lant›l› Modüler Hibrit Sistemler AC bara ba¤lant›l› modüler hibrit sistem yap›s›nda tüm tüketici ve jeneratörler flekilde görüldü¤ü gibi 110 V ya da 220 V AC barada birlefltirilmektedir. Günümüzde bu teknoloji 5 kW üzeri güçlerde daha fazla uygulama alan› bulmaktad›r. Farkl› tipte yenilenebilir enerji kaynaklar› ve geleneksel jeneratörler bu uygulamada hibrit olarak bir arada kullan›labilmektedir. Tüm üreticiler, dönüfltürücüler ve enerji depolama üniteleri AC formda ve da¤›t›lm›fl a¤ üzerinde olup, istenirse AC flebekeye de ba¤lanabilmektedir. Ayr›ca, bu yap› artan enerji talebini karfl›lamak üzere ek bileflen ve jeneratör eklenmesiyle kolayca geniflletilebilmektedir. Bu yap›, özellikle elektrik, su pompalama ve su ar›tma gibi baz› temel ihtiyaçlar› s›n›rda olan geliflmekte olan ülkelerin k›rsal kesimlerindeki elektrik tüketicileri için kullan›labilmektedir. Bu tip sistemlerin güçleri 3-100 kW aras›nda de¤iflmekte ve bir veya üç fazl› olarak yap›labilmektedir. Ekonomik aç›dan incelendi¤inde, tek bafl›na (Ada) fotovoltaik elektrik üretim sistemlerinin kWh maliyeti, tek bafl›na dizel jeneratör sistemlerinden daha düflüktür. Uzun süreli batarya depolama sisteminden kaç›nmak için dizel jeneratör gruplar›n› içeren fotovoltaik hibrit sistemler (5-30 kW) sadece dizel ile iflletilen sistemlerden daha düflük maliyetlerle iflletilebilmektedir. Dizel jeneratör gruplar›n›n (10-30 kW) kWh maliyetleri 0,4-1,0 Euro / kWh dolay›ndad›r. Elektrik flebekesinin bulunmad›¤› yerlerde fotovoltaik elektrik üretim sistemlerinin kullan›lmas› dizel jeneratör sistemlerinin kullan›lmas›ndan daha ekonomiktir. ‹spanya’da sadece 2007 y›l›nda PV teknolojilerine 5 milyar Euro’dan fazla yat›r›m yap›ld›. 58 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler Ada Sistemlerinin Karfl›laflt›r›lmas› Özellik Günefl Evi DC Bara Ba¤lantili Sistem AC Bara Bara Ba¤lantili Sistem Tipik Sistem Gücü 0,2-2 kW 1-5 kW 3-100 kW AC Ç›k›fl ‹ste¤e ba¤l› Bir Fazl› Bir ya da Üç Fazl› AC Ç›k›fl Gerilimi Dalga fiekli Tam Sinüs Olmal›d›r. Benzeflimli Sinüs ya da Kare Dalga fleklinin 15 dakikadan uzun süre kullan›lmas› tavsiye edilmez. AC fiebeke ya da AC Jeneratör Ba¤lant›s› Yok ‹ste¤e ba¤l› Var fiebeke Olmadan Çal›flma Evet Evet Evet fiebekeye Güç Aktarma Hay›r Hay›r Evet Akü Deste¤i Var Var Var Akü Kapasitesi Akü Çevrim Say›s› Akü fiarj Kayb› Fotovoltaik Modül Gücü Günefl Gücü Aktar›m› MPPT Maksimum Güç ‹zleme fiebeke Güç Kalitesi Bozulmalar›ndan Koruma Kay›plar Arka arkaya güneflsiz günlerde enerji ihtiyac›n› karfl›layacak kadar büyük olmal› Akünün günlük doldur boflalt çevrimi nedeniyle, yüksek çevrim say›l› tip akü ya da afl›r› yüksek kapasiteli akü kullan›m› zorunludur. Günlük enerji üretiminin % 10-% 20 si Sabit Günlük enerji ihtiyac›n› karfl›layacak kadar büyük. Sabit Di¤er enerji kaynaklar›n› tamamlayacak kadar büyük. fiebeke ba¤lant›s› olsa dahi enerji sadece akülere ya da yüke aktar›labilir. E¤er aküler doluysa ve yük küçükse enerji bofla gider. E¤er flebeke ba¤lant›s› varsa akülere, yüke ya da flebekeye enerji daima aktar›l›r. Ço¤u uygulamada yok Ço¤u uygulamada yok Var % 15-% 25 daha fazla güç fiebeke ba¤lant›s› yok. fiebeke ba¤lant›s› varsa baz› güç kalitesi bozulmalar›ndan korur. Korumaz. Sadece DC ç›k›fl varsa düflük, AC ç›k›fl varsa yüksek Yüksek Düflük DC bara gerilimi Yüksek Düflük DC bara gerilimi Bu miktar›n 2,5 milyar Euro’su yeni elektrik üretim ünitelerine, 2 milyar Euro’su stok borsas› ve 500 milyon Euro’su da yeni üretim santrallerinin ekipman yat›r›mlar›na aktar›ld›. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 59 Fotovoltaik Sistemler Aküler toplam voltaj›n› belirler. Bir kurflun asit akü hücresinin nominal voltaj› 2V civar›ndad›r. Akü kutusu Pozitif plaka seti Terminal Levha blo¤u Cepli ayraçta pozitif levha A Negatif ›zgara Pozitif levha Gümüfl alafl›ml› pozitif ›zgara kü, enerjiyi kimyasal konumda depolayan elektrokimyasal bir cihazd›r. Bir elektrik devresiyle ba¤lant› kuruldu¤unda, kimyasal enerji, elektrik enerjisine dönüflür. Her hücre bir pozitif, bir negatif elektrot ve bir ay›raçtan (seperatörden) oluflur. Akü deflarj edilirken, iki elektrotun içinde bulunan farkl› malzemeler aras›nda elektrokimyasal bir de¤iflim meydana gelir. Elektronlar, pozitif ve negatif elektrotlar aras›nda hareket ederken, bir d›fl devreyi de faaliyete geçirir. Akü Tipleri Enerjiyi depolamak için farkl› materyaller kullan›labilir ve aküler genellikle o akünün yap›s›nda aktif olarak kullan›lan materyalle tan›mlan›r (Nikel/kadmiyum, nikel/demir veya lityum/iyon vb.). Baz› aküler ise elektrotlarda bulunan di¤er materyallerle ve kullan›lan elektrolit tipine göre adland›r›l›r. En yayg›n olanlar›, kurflun asit akülerdir. Kullan›lan aktif materyal, hücrelerin voltaj›n› belirler ve hücrelerin say›s› da akünün Starter Aküler Starter aküler motorlu kara tafl›tlar›, deniz tafl›tlar›, hava tafl›tlar› ve motorsikletlerde motorlar›n ilk hareketini sa¤lamak amac›yla çekilen yüksek ak›m de¤erlerini sa¤layabilecek flekilde gelifltirilmifl ve üretilmifl akülerdir. Stasyoner Aküler Stasyoner aküler, ani güç kesintilerinin sebep olabilece¤i durufllar› engellemek için kullan›lan, kesintisiz güç sistemlerinde enerji kayna¤› olarak haz›rda duran ve gerekti¤i an devreye girerek kesintiyi sisteme hissettirmeyecek flekilde özel tasarlanm›fl akülerdir.Yüzdürme gerilimiyle sürekli flarjl› halde tutulan bu tip aküler, minimum bak›m ve düflük enerji maliyeti özellikleri sayesinde telefon santrallerinde, kesintisiz güç sistemlerinde, kontrol panellerinin sinyalizasyon ifllemlerinde, alarm ve güvenlik sistemlerinde, günefl enerjisi ya da rüzgâr enerjisi gibi alternatif enerji kaynaklar›nda yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Kuru Tip Aküler Teknoloji gelifltikçe insan yaflam›n› kolaylaflt›rmak, kesintiye u¤ratmamak ve güvenli¤ini sa¤lamak ad›na çeflitli cihazlar üretilmektedir. Üretilen bu cihazlar, insanlar›n hayatlar›n› geçirdi¤i tüm yerlerde kullan›lmakta (evler, iflyerleri, oteller, hastaneler, okullar vb.) ve bu cihazlar elektrik kesintilerinde aküler vas›tas›yla beslenebilmektedir. Kuru aküler, içinde elektrolit bulunmad›¤› ve bu yüzden de gaz ç›k›fl› olmad›¤› için insanlar›n yaflad›¤› tüm alanlarda rahatl›kla kullan›lmaktad›r. ‹spanya’da 2007 y›l›nda hücre üretimi 145 MW (360 MW kapasiteli), modül üretimi ise 195 MW (700 MW kapasiteli) civar›nda gerçekleflti. 60 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler Tamamen kapal› ve bak›m gerektirmeyen bu aküler, çok genifl bir ›s› yelpazesinde çal›flabilir. Özel alçak bas›nçl› emniyet valfleriyle teçhiz edilmifltir. Tampon flarjda çal›flmaya müsaittir. ‹ç dirençleri düflük oldu¤undan bekleme esnas›nda kay›plar› çok düflüktür. ‹çlerinde elektrolit olmad›¤› için yatay veya dikey her pozisyonda kullan›labilir. Solar Aküler Genel olarak bak›ms›z aküler tercih edilir. Bunlar, kendi içinde de kullan›m alan› ve kullan›m amac›na göre çeflitlenir. En çok kullan›lanlar olarak OPzS, OPzV, Jel ve Sulu Stasyoner aküler say›labilir. Jel Aküler Jel akülerin sulu akülerden teknik aç›dan fark› yoktur ve çal›flma flekli neredeyse ayn›d›r. Jel akülerin özelli¤i kapal› ve bak›ms›z olmas›d›r. Bunu elde etmek için elektrolit kar›fl›m›, sülfürik asit ile silik asitten oluflmaktad›r. Silik asit ve sülfürik asit kar›flt›r›ld›¤›nda elektrolit jel halini al›r. Jel aküler neredeyse hiç bak›m gerektirmez ve tamamen kapal›d›r. Jel aküler, yüksek iç dirence sahip olduklar› için yüksek elektrik ak›m› sa¤layamaz ve marfl motorunun çal›flt›r›lmas› için uygun de¤ildir. Genelde jel aküler gaz yapmaz ama k›sa devre sonucu akülerin çok fazla ›s›nmas›ndan dolay› jel çözülür ve gaz oluflabilir. Buna karfl›n, jel akülerde valf entegre edilmifltir ve yüksek iç bas›nc› ayarlar. Jel akülerin flarj edilmesi için kullan›lacak flarj regülatörlerinin, jel aküleri desteklemesi gerekmektedir. OPzS ve OPzV Aküler Akümülatörlü bir sistem, tüm y›l boyunca her gün flarj ve deflarj edilecek bir flekilde kullan›lacaksa ve bu akülerin çok uzun süreyle dayanmas› isteniyorsa, OPzS ve OPzV akümülatör seçimi en uygunudur. Bu tip akülerin maliyeti, di¤er akülerden ortalama 2-3 kat fazla olsa da bu tip akülere yap›lan yat›r›m›n sonucunda daha kazançl› olunur. OPzS sulu ve OPzV jel tipi akülerdir. Hücrenin gerilimi 2 V olup 3000 Ah kapasite gücünde olan aküler vard›r. Bu tip aküler ile küçük bir alanda büyük güç kayna¤› kurma imkan› sa¤lanabilir. OPzS ve OPzV akülerin döngü say›s› (charge-recharge capacity) di¤er akülerden daha yüksektir ve çok a¤›rd›rlar. OPzS/V aküler çok a¤›r oldu¤undan sabit olarak kurulmas› ve kurulduklar› taban›n bunlar› tafl›yabilecek güçte olmas› gerekir. Bu tip akülerin kuruldu¤u yerin tafl›ma gücünü yükseltmek için tabana metal levha konulur. Akümülatörler Aras›ndaki Farklar Genel olarak akümülatörlerin aras›ndaki fark, kullan›m alanlar›na göre yap›lm›fl olan tasar›mlar›d›r. Marfl akümülatörleri (otomobillerde kullan›lan), yüksek ak›m sa¤layabilmek ve marfl motorunu çal›flt›rabilmek için tasarlanm›flt›r. Bu tür aküler, k›sa zaman içinde yüksek oranda ak›m sa¤lar. Levhalar› ince, levha say›s› çok ve döngü say›s› düflüktür. Solar akümülatörler düflük ak›m için tasarlanm›flt›r. Levhalar› kal›n, levha say›s› düflük ve döngü say›s› yüksektir. Günefl panelleri ile kurulmufl olan bir sistemde, bu sistemin elektrik enerjisini marfl aküleri ile gerçeklefltirmek istedi¤iniz takdirde, marfl akümülatörlerin döngü say›s› düflük oldu¤undan ve ortalama % 50 deflarj yap›ld›¤›ndan, bu aküler çok k›sa bir süre içinde kullan›lamaz hale gelir. Bu tip aküleri fotovoltaik sistemlerde daha uzun bir süre kullanabilmek için yap›lmas› gereken, maksimum % 10 deflarj olmalar›n› sa¤lamakt›r. Bunun için ise akü say›s›n› 45 kez art›rmak gerekir ki bu da ekonomik olmad›¤› gibi akülerin ömrü, düflük olan döngü say›s› nedeniyle yine de 1 seneyi geçemeyecektir. Döngü Say›s›n›n Önemi Döngü say›s›, bir akümülatörün kaç defa deflarj ve flarj edilebilece¤ini belirten bir de¤erdir. Akümülatörlerin döngü say›s› özellikle, günefl panelli sistemler için çok önemlidir. Bunun nedeni, akülerin sistem taraf›ndan gündüz saatlerinde flarj edilmelerine karfl›n, ço¤unlukla geceleri tüketiciler taraf›ndan deflarj edilmesidir. ‹spanyol PV Endüstrisi Birli¤i’ne göre, 2007 y›l›nda % 25’i üretimde, % 65’i kurulum ve montajda, % 10’u di¤erleri olmak üzere toplam 26.800 kifli sektörde istihdam edilmifltir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 61 Fotovoltaik Sistemler fiarj Kontrol Üniteleri A da sistemlerinde PV panel dizisinin gerilimi akü bankas›n›n gerilimine uydurulmal›d›r. Tipik olarak kullan›lan akü bankas› gerilimleri 12 V, 24 V , 48 V DC de¤erlerindedir. Örne¤in 12 V DC gerilimli kurflun asit bir akümüz oldu¤unu varsayal›m. Günefl panelleri tipik olarak 17 V mpp, 21 V aç›k devre gerilimi üretmektedir. Bu gerilim seviyeleri 12 V aküyü flarj etmek için gerekli 13,8 V kayan flarj gerilimi de¤erinden yüksektir. Di¤er taraftan yükselen s›cakl›kla günefl paneli gerilimi azalmakta, azalan s›cakl›kla ise artmaktad›r. Dolay›s›yla yüksek s›cakl›klarda aküyü flarj etmek için gerekli gerilimi üretememe ve düflük s›cakl›klarda aküyü afl›r› flarj ederek kaynamas›na ve s›v› kaybetmesine yol açarak aküyü bozma riski vard›r. fiarj kontrol ünitelerinin birincil görevi akünün afl›r› flarj olmas›na engel olmakt›r. Afla¤›da flarj kontrol ünitesi tipleri ve çal›flma flekli aç›klanm›flt›r: • Seri kontrol üniteleri: Akü gerilimi flarj sonu gerilimini afl›nca akü devresini ay›r›r. • fiönt kontrol üniteleri: Akü gerilimi flarj sonu gerilimini afl›nca PV devresini k›sa devre eder. • MPPT kontrol üniteleri: Akü flarj sonu gerilimine ulaflmad›¤› sürece gerilimi ve ak›m› maksimum güç noktas›nda çal›flacak flekilde ayarlar, flarj sonu gerilimine ulafl›nca akü devresini ay›r›r. MPPT* üniteler panelden % 15- % 25 daha fazla güç elde eder. Buna ek olarak modern bir flarj kontrol ünitesi akü ömrünü maksimize eden geliflmifl flarj kontrol algoritmalar›yla donat›lm›flt›r. Ayr›ca s›cakl›k konrollü kayan flarj, y›ld›r›m koruma, istenmeyen deflarjlar›n engellenmesi, derin deflarj korumas›, akü flarj durumu ile ilgili bilgilerin kaydedilmesi, afl›r› gerilim korumas›, k›sa devre korumas›, aküye geri besleme korumas›, rüzgâr türbinleri ve günefl panellerinden gelen tüm verileri kaydetme, oluflan alarmlar› ve verileri uzaktan iletiflim ile merkeze yollama gibi ifllevlere sahiptir. Günefl enerjili ayd›nlatma sistemlerinde kullan›m› rahatlatan gece fonksiyonu da mevcuttur. Bu fonksiyon sayesinde, bu özelli¤e sahip regülatörlere ba¤l› herhangi 12 veya 24 V DC ak›mla çal›flan bir elektrikli alet, istenilen saatlerde otomatik olarak aç›l›p kapanabilmektedir. Günefl enerjili ayd›nlatmalarda kulan›lan bir baflka uygulama ise günefl paneli yüzeyinin bir sensör olarak kullan›ld›¤› uygulamalard›r. Bu uygulamalarda günefl paneli üzerindeki voltaj de¤erine göre kontrol ünitesi sistemi aç›p kapatmaktad›r. Buna göre gündüz saatlerinde günefl panelleri havan›n ayd›nl›k olmas›ndan dolay› enerji üretirler yani panelde bir gerilim oluflur. Bu durumda regülator, sistemin ucuna ba¤l› lamban›n sönük kalmas›n› sa¤lar. Fakat saatler ilerledikçe ve gün bat›m›na do¤ru yaklaflt›kça panel gerilimi azal›r. Bu de¤er bir s›n›r de¤erin alt›na düfltü¤ünde ise regülator otomatik olarak lamban›n yanmas›n› sa¤lar. Ta ki gün do¤up panel gerilimi s›n›r de¤erin üzerine yeniden ç›kana kadar... *MPPT: Maximum Peak Power Tracking, Maksimum Tepe Güç ‹zleme 62 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler fiarj kontrol cihazlar›n›n birçok özelli¤i kullan›c› taraf›ndan programlanabilmektedir. Örne¤in akü voltaj› belirlenen de¤ere ulaflt›¤› an flarj kesilebilir. Akü ve yük sistemine zarar› önlemek amac›yla akü voltaj› belirli bir de¤erin alt›na düflünce yük ba¤lant›s› kesilebilir ve voltaj›n art›fl göstermesiyle birlikte akünün güç vermeye devam etmesi sa¤lanabilir. Buna alternatif olarak regülatörlere zaman ayar› yap›larak sistemin istenilen saatler aras›nda çal›flt›r›lmas› da sa¤lanabilir T-Charger: Ülkemizden Yenilikçi Bir fiarj Kontrol Ünitesi Yeni nesil ince film günefl panelleri düflük fiyatlar›, yüksek s›cakl›k ve düflük ›fl›n›m koflullar› alt›nda yüksek enerji üretmeleri nedeniyle kristal günefl panellerine göre gittikçe daha fazla popülerlik kazanmaktad›r. Fakat yeni nesil ince film günefl panellerinin uygulamas› 150 Voltun üzerindeki yüksek panel gerilimleri nedeniyle sadece flebeke ba¤lant›l› sistem uygulamalar› ile s›n›rl›d›r. Gerek mevcut flarj kontrol ünitelerinin 120 VDC’den yüksek gerilimleri kabul etmemeleri, gerek 120 Volt üzeri gerilimlerin mevcut standartlar do¤rultusunda elektrik flok riski yaratmas›, gerekse özellikle telekom uygulamalar›nda akü bankas›n›n pozitif kutbunun topra¤a ba¤lanmas› fakat ince film panellerin pozitif kutbunun topraklanmas›n›n sak›ncal› olmas› nedenleriyle bugüne kadar yeni nesil ince film paneller flebeke d›fl› akü flarj uygulamalar›nda kullan›lamam›flt›r. Mavisis’in gelifltirdi¤i T-Charger MPPT flarj kontol ünitesi dünyada ilk defa yukar›da say›lan zorluklara bir çözüm getirerek yüksek gerilimli ince film günefl panellerinin akü flarj uygulamalar›nda kullan›lmas›na olanak sa¤lam›flt›r. Mavi Solar T-Charger T-Charger ve di¤er yenilikçi yerli mal› ürünler için www.mavisis.com.tr adresini ziyaret edebilirsiniz. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 63 Fotovoltaik Sistemler Ada Sistemlerinde Eviriciler (‹nvertörler) G ünlük hayat›m›zda elektrik enerjisini 12 V, 24 V , 48 V akülerde depolar›z ve baz› yükleri do¤ru ak›m (DC-Direct current) ile akülerden besleyebiliriz. E¤er çamafl›r makinesi, buzdolab›, televizyon gibi 220 V 50 Hz alternatif ak›m (AC- Alternative current) ile çal›flan aletleri de akülerden beslemek istiyorsak akü gerilimini AC’ye çeviren eviricileri (invertör) , di¤er ad›yla DC-AC çeviricileri, kullanmam›z gereklidir. Ada sistemleri için eviriciler 12 V, 24 V veya 48 V' luk bir akü bankas›ndan ald›klar› do¤ru ak›m›, evlerde kulland›¤›m›z 220 V alternatif ak›ma çevirerek her türlü elektrikli cihaz› çal›flt›r›rlar. Birçok eviricinin üzerinde akü flarj cihaz›n›n da entegre edilmifl olmas› sayesinde, flebekeden ya da dizel jeneratörden gelen elektrik akülerin flarj›nda kullan›labilir. Transfer h›zlar›n›n oldukça yüksek olmas› yüzünden bu sistemler Kesintisiz Güç Kayna¤› (KGK, UPS) olarak da kullan›labilir. Ada sistemlerinde kullan›lan eviricilerde afla¤›daki nitelikler aran›r: • Ç›k›fl geriliminin fleklinin ideal sinüs dalga flekline yak›n olmas›, baflka bir deyiflle ç›k›fl gerilimi Toplam Harmonik Bozulmas›n›n (THD) küçük olmas›. • Ç›k›fl geriliminin genlik ve frekans›n›n kararl› olmas›, baflka bir deyiflle ç›k›fl geriliminin statik regülasyonunun iyi olmas›: 220 V 50 Hz de¤erini korumas›. Modifiye Sinüs Yüksek THD’li Sinüs Dalga ‹deal Sinüs • Ç›k›fl geriliminin yük de¤iflimlerinde kararl›l›¤›n› sürdürmesi, baflka bir deyiflle dinamik regülasyonunun iyi olmas›, yük de¤iflimlerinde 220 V de¤erinden küçük sapmalar göstermesi ve çok k›sa sürede ç›k›fl geriliminin 220 V de¤erine toparlanmas›. • Ç›k›fl geriliminin akü gerilim de¤iflimlerinde kararl›l›¤›n› sürdürmesi, dinamik regülasyonun iyi olmas›. Akü gerilim de¤iflimlerinde ç›k›fl geriliminin küçük sapmalar yapmas› ve h›zla 220 V de¤erine do¤ru toparlanmas›. • Özellikle biliflim teknolojileri cihazlar› ve elektronik cihazlar›n çekti¤i yüksek harmonikli ak›mlar› ve tepe ak›mlar›n› karfl›layabilmek için yüksek tepe faktörlü (Crest Factor) ak›m verebilme yetene¤i. • Motor ve kompresör içeren cihazlar›n ilk çal›flma (demeraj) ak›mlar›n› karfl›layabilmek için k›sa ‹talyan PV pazar›n›n kümülatif kapasitesi 2007 y›l›nda 100 MW’ a ulaflm›flt›r ve bunun 50 MW’ l›k k›sm› 2007 y›l›nda kurulmufltur 64 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler süreli afl›r› yükleme (overload) yetene¤i. • Tam ve k›smi yüklerde yüksek çevirme verimi: çok pahal› olan günefl elektri¤inin bofla harcanmas›n› azalt›r. • Yüksüz durumda az güç tüketen haz›r bekle (stand-by) durumuna geçme. • Yüksek gerilim ve y›ld›r›m korumas›. • K›sa devre korumas›. • Elektromanyetik emisyonlar›n s›n›rland›r›lmas›. • Güneflsiz günlerde jeneratörden flarj etmek için akü flarj devresi. Eviriciler güçlerine, faz say›s›na, çal›flma gerilimlerine ve ç›k›fl dalga flekillerine göre s›n›fland›r›lmaktad›r. Genellikle 5 kW alt›ndaki güçlerdeki eviriciler tek fazl› olarak üretilir, 10 kW üzeri güçlerde üç fazl› eviriciler karfl›m›za ç›kar. Eviricinin gücü artt›kça DC girifl gerilimi yükselmektedir. 5 kW üzeri güçteki eviriciler genellikle tam sinüs dalga flekli üretmekle birlikte, daha küçük güçlü eviricilerde modifiye sinüs dalga ve kare dalga gibi dalga flekillerine rastlanmaktad›r. Modifiye sinüs ve kare dalga flekillerinin, beslenen elektrikli cihazlar›n ömrü üzerinde olumsuz etkileri vard›r ve IEC 62040-3 standard›na göre bir eviricinin tam sinüs dalga fleklinden farkl› dalga flekilleri üretmesi durumunda, bu dalga flekli ile herhangi bir elektrikli cihaz› 15 dakikadan uzun besleyebilmek için o elektrikli cihaz›n üreticisinden onay al›nmas› tavsiye edilmektedir. Aksi halde bozulan elektrikli cihaz›n garanti kapsam› d›fl›na düflmesi dahi söz konusu olabilir. Modifiye sinüs ya da kare dalga üreten eviriciler daha yüksek verimli ve çok daha ucuz olmalar›na ra¤men haftada bir defadan fazla ve 15 dakikay› aflan sürelerle kullan›lmalar› tavsiye edilmez. Kullan›lan eviricinin verimi de bir baflka önemli parametredir. Aküden ald›¤› DC gücün yüzde kaç›n› AC güce çevirdi¤i, verimi belirleyen unsurdur. Bu verim de¤erinin % 90 dan yüksek olmas› tavsiye edilir. Mavi Solar Pompa Eviricisi fiebeke d›fl› su pompalama uygulamalar›ndaki ana zorluk, 3 kW’› aflan güçlerde kullan›lan üç fazl› dalg›ç pompalar›n ilk kalk›fl› s›ras›nda ortaya ç›kan demeraj ak›mlar›n› karfl›lamak için anma gücünün çok üzerinde üç fazl› eviricilere olan gereksinim ve bu eviricilerin bir akü bankas› ile desteklenmesi zorunlulu¤udur. Mavi Solar Pompa Eviricisi frekans kontrolü ile k›smi güçlerde çal›flabilmekte ve yumuflak frekans de¤iflimi ile demeraj ak›mlar›n› engellemektedir. Böylece üç fazl› dalg›ç pompalar›n akü deste¤i olmadan ve büyük güçlü eviriciler gerekmeden çal›flt›r›lmas› mümkündür. MPPT Evirici PV Modüller Su Deposu Kuyu 3 Fazl› Dalg›ç Pompa Mavi Solar Pompa Eviricisi Eviricilerin boyutland›r›lmas› konusunda dikkat edilmesi gereken bir husus da eviriciye ba¤lanacak olan yüklerin tipleridir. Eviricilerin kataloglar›nda belirlenmifl teknik de¤erler onlar›n sürekli bir durumda çekti¤i güç miktar›n› gösterir. Örne¤in tungsten lambalar›n çekti¤i güç sabittir. Bu nedenle tungsten lambalar›n çekti¤i güç baz al›narak ona uygun güçte bir evirici seçilebilir. Fakat baz› yükler ise tungsten lambalar gibi her zaman sabit güç çekmezler. Mesela buzdolab› ya da klimalar›n içerisinde bulunan kompresör motorlar› özellikle ilk kalk›fl anlar›nda üç saniyeye ‹talyan pazar›ndaki tüketiminin % 40’› bireysel müflterilerden, % 38’i ticari müflterilerden oluflmaktad›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 65 Fotovoltaik Sistemler T-Inverter: Ülkemizden Yenilikçi Bir Evirici Örne¤i Yeni nesil ince film günefl panelleri düflük fiyatlar›, yüksek s›cakl›k ve düflük ›fl›n›m koflullar› alt›nda yüksek enerji üretmeleri nedeniyle kristal günefl panellerine göre Mavi Solar T-Inverter gittikçe daha fazla popülerlik kazanmaktad›r. Fakat yeni nesil ince film günefl panellerinin uygulamas› 150 Volt’un üzerindeki yüksek panel gerilimleri nedeniyle sadece flebeke ba¤lant›l› sistem uygulamalar› ile s›n›rl›d›r. fiebeke d›fl› ada sistemlerinde kullan›lan 12 V, 24 V, 48 V gibi gerilimler bu tip panellerin gerilimlerinin oldukça alt›nda kalmaktad›r. Mavisis’in gelifltirdi¤i T-Inverter eviricisi içerisinde dahili olarak bulunan MPPT flarj kontrol ünitesi ile yüksek PV Panel gerilimini, yüksek bir akü bankas› gerilimine çevirmektedir. Bu yüksek akü geriliminden 220 V AC gerilime çevirme ifli ise trafo kullanmadan son derece düflük bir çevirme kayb› ile gerçeklefltirilmektedir. PV ve akü devresinin gerilimlerinin yüksek olmas› nedeniyle sistemin toplam kablo kay›plar› da oldukça düflüktür. T-Inverter, al›fl›lm›fl günefl evi sistemine göre % 29 daha az panel gücü ile ayn› miktarda enerjiyi üretebilmektedir. MPPT DC-DC PV Modüller Aküler Evirici kadar uzayabilen sürelerle anma de¤erlerinin 4-8 kat› güç çekerler. Bu durumda evirici boyutland›r›l›rken bu yüksek çekilen güçlerin bu süre boyunca beslenebilmesi göz önüne al›nmal›d›r. Eviricinin afl›r› yükleme (overload) yetene¤i hesaba kat›lmal›d›r, gerekiyorsa evirici gerekenden biraz büyük seçilmelidir. Di¤er taraftan TV ya da bilgisayar gibi elektronik aletler ise ilk kalk›fl an›nda 20 ms boyunca anma de¤erlerinin 8-16 kat› kadar güç çekerek eviriciyi ak›m s›n›r›na sokabilir ve ç›k›fl gerilimini adeta bir k›sa devre oluflmufl gibi s›f›r Volta kadar çökertebilirler. IEC-62040-3 standard›nda bu tip yüklere lineer olmayan (non-lineer) yükler denir. Ayn› standarda göre e¤er evirici % 33 non-lineer yük s›çramalar›nda ç›k›fl geriliminin % 30’dan fazla çökmesine izin vermiyor ve 100 ms içerisinde ç›k›fl geriliminin toparlanmas›n› sa¤l›yorsa, eviricinin ç›k›fl gerilimi performans s›n›f› bire karfl›l›k gelmektedir. Genellikle tepe faktörü (Crest Factor) üç ve üzerinde olan eviriciler performans s›n›f› bir flartlar›n› daha kolay yerine getirebilmektedir. Afl›r› yük ve tepe faktörünün yetersiz kald›¤› durumlarda evirici gerekenden biraz büyük seçilir. Di¤er taraftan k›sa süreli ve geçici olan kalk›fl durumlar› göz önünde tutularak gerekenden büyük seçilen eviriciler, normal çal›flma s›ras›nda k›smi yük alt›nda daha küçük bir eviriciye oranla daha yüksek çevirme kayb›yla çal›flarak çok de¤erli olan günefl elektri¤inin bir k›sm›n›n ziyan olmas›na yol açacakt›r. Bu nedenle eviriciyi büyütmek yerine, önce elektrikli ve elektronik aletlerin daha tasarruflu olan tipleri ile de¤ifltirilmesi (örne¤in tungsten lambalar›n yerine LED armatürlerin, tüplü televizyonun yerine LCD televizyonun ve tasarruflu beyaz eflyalar›n kullan›lmas›), su ve ortam ›s›tma / so¤utmada elektrik yerine, solar termal yöntemlerin ve ›s› pompalar›n›n tercih edilmesi daha etkin bir yoldur. Fransa’da 2007 y›l›nda PV hücre ve modül üretim ve kurulumunda 3000 tam zamanl› çal›flana do¤rudan, 500 kifliye de dolayl› olarak istihdam olana¤› sa¤land›. 66 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler fiebeke Ba¤lant›l› Sistemler Yazan: Fatih Kavaslar 1- Fotovoltaik Paneller, 2- fiebeke Ba¤lant›l› Evirici, 3- Elektrikli Ev Aletleri, 4-Elektrik Sayaçlar› fi Tipik fiebeke Ba¤lant›l› Fotovoltaik Elektrik Üretim Sistemi ekilde görüldü¤ü gibi, dünyada en popüler fotovoltaik elektrik üretimi uygulamas› binalar›n çat›lar›ndaki ve cephelerindeki PV panellerden elde edilen gücün elektrik flebekesine aktar›lmas›d›r. Bu uygulamada fotovoltaik elektrik üretim sistemi adeta bir mini elektrik santrali gibi çal›fl›r. Fotovoltaik panellerden üretilen elektrik ayr› bir sayaç üzerinden ayr› bir tarifeden flebekeye sat›l›r. Bu uygulamaya flebeke ba¤lant›l› fotovoltaik elektrik üretim sistemi uygulamas› ad› verilir. Her ne kadar baz› ada sistemlerinde de flebeke ba¤lant›s› olsa da, bu ba¤lant› flebekeden al›nan güç ile akülerin flarj edilmesi amac›yla kullan›lmaktad›r. Burada bahsedilen flebeke ba¤lant›l› sistem, ada sisteminden farkl› olarak fotovoltaik gücü flebekeye aktarmakta ve flebeke ba¤lant›s› terimi, flebekeye do¤ru bir güç ak›fl› oldu¤unu anlatmak için kullan›lmaktad›r. Bu flekilde da¤›lm›fl yap›da mini günefl elektri¤i santralleri kurman›n ana avantajlar›, elektri¤in tüketildi¤i yere yak›n olarak üretilmesi sonucunda enerji iletim kay›plar›n›n azalmas› ve özellikle güneflli bölgelerde iklimlendirme cihazlar›n›n yol açt›¤› tepe güç ihtiyac›n› telafi etmesidir. Son y›llarda petrol fiyatlar›ndaki art›fl ve yaflanan küresel ›s›nma, ülkeleri bu sorunlara çözümler üretme yolunda yeni aray›fllara yöneltmifltir. Bunlar aras›nda, yenilenebilir enerjilere do¤ru bir yönelim art›fl› öne ç›kmaktad›r. Yenilenebilir enerjilerin ilk yat›r›m maliyetlerinin yüksek olmas› yüzünden, bu sistemlerin yayg›nlaflt›r›lmas› için çeflitli yasal düzenlemeler yap›lmaktad›r. fiebeke ba¤lant›l› günefl enerjisi sistemlerinin dünya pazar›n›n % 85’i oran›nda yayg›nlaflmas›n›n temel nedeni baz› geliflmifl ülkelerde uygulanan yüksek fiyatl› günefl elektri¤i sat›n alma tarifeleri ve garantileridir. Özet olarak flu an Almanya, ‹spanya ve Amerika gibi ülkelerde bu flebeke ba¤lant›l› fotovoltaik elektrik üretim sistemlerini kuran kifliler, güneflten ürettikleri elektri¤i varolan alçak gerilim (AG) flebekesi üzerinden, üstelik de elektri¤i sat›n ald›klar› fiyattan daha yüksek fiyatlarda Fransa pazar›n›n 2012 y›l›nda 2,4 milyar Euro’luk hacme ulaflmas› ve 13,000 kifliye do¤rudan, 6,000 kifliye dolayl› olarak istihdam olana¤› sa¤lamas› bekleniyor. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 67 Fotovoltaik Sistemler satmaktad›r. Bir fotovoltaik elektrik üretim sisteminin yirmidört saatlik enerji üretim profili afla¤›daki flekilde görüldü¤ü gibi süreksiz bir karakterdedir. Günefl enerjisi depolanarak sürekli bir hale getirilebilse de, elektrik flebekesinin bulundu¤u yerlerde enerji depolama sisteminin yat›r›m ve yaflatma maliyetlerinden kaç›n›larak daha ucuz ve güvenilir olan flebeke ba¤lant›l› tipteki fotovoltaik elektrik üretim sistemleri kullan›lmaktad›r. gölge miktar›n›n belirlenmesi ve hesaplanmas›. 5- Evirici (invertör) konseptinin belirlenmesi 6- Evirici (invertör) gücünün hesaplanmas›. 7- Evirici geriliminin hesaplanmas›. 8- Paralel PV dizi gruplar›n›n say›s›n›n belirlenmesi. 9- Kablolama altyap›s›n›n oluflturulmas›. fiimdi biz de ad›m ad›m ilerleyerek birlikte bir sistem tasar›m örne¤i yapal›m ve flebeke ba¤lant›l› sistemleri daha yak›ndan tan›yal›m. fiebeke ba¤lant›l› sistem için ay›rd›¤›m›z bütçenin 30.000 Euro oldu¤unu ve PV panellerin kurulumu için 250 m2 serbest alan›m›z oldu¤unu varsayal›m. Küçük sistemler için Watt bafl›na sistem maliyetini 6 Euro kabul edersek kabaca 5 kW gücünde bir sistem kurabilece¤imiz ortaya ç›kar. fiebekeye ba¤l› bir konutun tipik fotovoltaik enerji üretim ve tüketim profilleri fiebeke ba¤lant›l› sistem tasar›m› 1- Sistemin gücü ihtiyaçla de¤il, PV panellerin kurulabilece¤i alan büyüklü¤ü ile ya da bu sistemin kurulmas› için ayr›lm›fl bütçe ile s›n›rl›d›r. Üretilen elektrik yüksek fiyatl› bir tarife ile sat›laca¤› için mümkün mertebe büyük bir sistem kurulmaya çal›fl›l›r. 2- PV Modül teknolojisinin seçilmesi: Farkl› PV teknolojilerinin verimleri, s›cakl›k kay›plar› ve düflük ›fl›n›m flartlar›ndaki verimleri farkl›d›r. Tüm parametrelerin de¤erlendirilmesi gereklidir. 3- Sistemin montaj yerinin ve buna uygun montaj konstrüksiyonunun seçilmesi (Çat› montaj›, sabit aç›l› aç›k alan montaj›, cephe montaj›, günefl izleme sistemi kullan›lmas› vb.). 4- Montaj alan›n›n etraf›nda gün içerisinde gölge yapmas› muhtemel yap›lar›n ve günün ilgili saatlerindeki güneflin hareketinden kaynaklanan Kurulumu Antalya ilimizde yapt›¤›m›z› varsayal›m, ideal panel aç›s› 33 ° olmal› ve panellerin birbirini gölgelememesi için paneller aras›nda yeterli miktarda boflluk b›rak›lmal›d›r. 250 m2 alan›m›z bütün PV teknolojilerinde 5kWp PV Teknolojisi 1 kWp için gerekli PV yüzeyi 5 kWp için gerekli kurulum alan› Monokristal 6-9 m2 60-90 m2 Polikristal 7-10 m2 70-100 m2 CIS 9-11 m2 90-110 m2 CdTe 12-17 m2 120-170 m2 Amorf Silisyum 14-20 m2 140-200 m2 güç kurulumu için yeterlidir. Antalya ilimizde s›cakl›¤›n yüksek olmas› yüzünden düflük s›cakl›k kayb› ve maliyeti nedeniyle ayn› fiyata 5 kWp yerine 6 kWp Amorf Silisyum PV panel kurulumu yapmaya karar vererek yola devam edelim. Fransa’da 2012 y›l›nda günefl enerjisinden elde edilecek elektri¤in 1 TWh de¤erine ulaflaca¤› hesaplan›yor. 68 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler Fotovoltaik Sistem Konsepti Araflt›rmalar ayn› fabrika taraf›ndan üretilen PV panellerin birarada kullan›lmas›nda dahi % 5’e varan eflleflme kay›plar› oluflabilece¤ini göstermektedir. Bu panellerin farkl› aç›larda yerlefltirilmesi, farkl› derecede kirli olmalar›, farkl› s›cakl›klarda olmalar› ve bir bölümünün k›smen gölge alt›nda kalmas› gibi durumlarda eflleflme kay›plar› artmaktad›r. PV panel eflleflme kay›plar› göz önünde tutuldu¤unda afla¤›da verilen evirici yap›lar›n›n herbirinin di¤erine göre avantajlar› ve dezavantajlar› vard›r: a. Merkezî (Central) Evirici b. Dizi (String) Evirici c. Çoklu Dizi (Multi-String) Evirici d. Modül Tümleflik (Module Integrated) Evirici Merkezî Evirici Büyük güçlü fotovoltaik elektrik üretim sistemlerinde (>10 kW) örne¤in GES*’lerde, çok say›da günefl modülü dizi fleklinde ve bu dizi gruplar› birbirine paralel ba¤lanarak merkezî bir eviricinin girifline beslenmektedir. Yandaki flekilde merkezî evirici ile fotovoltaik elektrik üretim sistemi yap›s› görülmektedir. Merkezî evirici devresi yüksek verimli ve en düflük maliyete sahiptir. Bununla birlikte PV panel eflleflme uyumsuzluklar›na karfl› en duyarl› evirici tipi merkezî eviricidir. Merkezî eviricide tüm fotovoltaik modül dizileri tek bir eviriciye ba¤l› oldu¤u için bu eviricinin ar›zalanmas› tüm sistemin devre d›fl› kalmas›na yol açar. Bu nedenle sistemin güvenilirli¤i ve sürdürülebilirli¤i s›n›rl›d›r. Merkezî eviricinin ç›k›fl›ndan AG flebekeye olan kablo uzunlu¤u düflük oldu¤u için, AC kablo kay›plar› azd›r. Buna karfl›l›k e¤er fotovoltaik dizi gerilimi yüksekse, DC kablo kay›plar› da azal›r. Toplam kablo kay›plar› en düflük evirici yap›s›n›n, yüksek DC girifl gerilimli merkezî evirici oldu¤u söylenebilir. Evirici Merkezî evirici yap›s› Dizi Evirici Dizi eviricide, merkezî evirici tipinde oldu¤u gibi fotovoltaik modüller dizilere bölünmektedir. Her bir fotovoltaik dizi flekilde görüldü¤ü gibi kendine ait bir eviriciye ba¤lanmaktad›r. Böylece her bir fotovoltaik modül dizisinin kendine ait bir maksimum güç izleme devresi olur. Dizi evirici teknolojisi, diziler aras›ndaki yanl›fl eflleflmeyi azaltmakla birlikte, ayn› dizi içerisinde oluflabilecek eflleflme hatalar›na karfl› bir çözüm getiremez. Bu nedenle dizi içerisinde uyumsuzluk olmas›n› engelleyecek tüm önlem al›nmal›d›r. Buna karfl›l›k bu teknolojide diziler aras› uyumsuzluklar fazla önemli de de¤ildir. Evirici Dizi evirici yap›s› * GES Fotovoltaik Uygulamalar Bölümü’nde inceleyece¤iniz Günefl Enerjisi Santralleri’nin k›saltmas›d›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 69 Fotovoltaik Sistemler Dizi eviricide, merkezî eviriciye göre DC kablo boyu k›sal›r ve AC kablo boyu uzar. Fotovoltaik modül geriliminin yüksek oldu¤u uygulamalarda kablo kay›plar› merkezî eviriciye oranla daha fazlad›r. Yerleflim genellikle merkezî bir iç mekân yerine da¤›lm›fl d›fl mekânlarda yap›l›r. Bu özellikler dizi eviriciyi kurulu gücün fotovoltaik modül dizisi gücünden olufltu¤u uygulamalarda tercih nedeni haline getirir. GES uygulamalar›nda dizi evirici kullan›m› da¤›lm›fl yap› nedeniyle bak›m ve izleme maliyetlerini art›rmaktad›r. Buna karfl›l›k dizi eviricilerden birisinin devre d›fl› kalmas›, tüm sistemin devre d›fl› kalmas›na yol açmad›¤› için tekrarl›l›k (redundancy) artmakta fakat dizi evirici genellikle d›fl mekân flartlar›na maruz kald›¤› için tek tek eviricilerin güvenilirli¤i azalmaktad›r. Dizi evirici gücü dizinin gücü ile üstten s›n›rl›d›r. Genellikle 1-5 kW aras› güçlerde kullan›l›r. Çoklu Dizi Evirici fiekilde görülen çoklu dizi evirici teknolojisi, çok say›da dizinin ayr› ayr› MPPT (Maksimum Peak Power Tracking), Maksimum Güç Noktas› ‹zleme sistemiyle DC-DC dönüfltürücü devreleri üzerinden tek bir ortak eviriciye ba¤lanmas› yoluyla daha kompakt ve ucuz bir çözüm sunmaktad›r. Böylece merkezî ve dizi eviricinin tek parça ve düflük maliyetli çözüm avantajlar› sa¤lanmaktad›r. Bu yap›da farkl› dizi teknolojileri ve farkl› aç›larda yerlefltirilmifl fotovoltaik elektrik üretim sistemleri birbirine entegre edilebilmektedir. Çoklu dizi eviriciler 3-10 kW aras› güçlerde s›kl›kla kullan›l›r. MPPT 1 MPPT 2 MPPT 3 Çoklu dizi evirici yap›s› Ortak Evirici Modül Tümleflik Evirici fiekilde görülen modül tümleflik evirici devresinde her bir modül için bir devre kullan›lmaktad›r. Her bir modülün kendine ait MPPT devresi olmas› sayesinde bu tipte eviricinin PV karakteristi¤ine uyumu optimize edilmektedir. Bu evirici yap›s› enerji kazan›m›n› optimize etmekle birlikte dizi eviriciye göre daha düflük verimlidir. Ayr›ca daha yüksek maliyetli ve bak›m gereksinimi de fazlad›r. Bu yap› daha çok 200 – 400 W tepe güçlerde uygulama alan› bulmufltur. Evirici Evirici Evirici Modül tümleflik evirici yap›s› Sistem konseptini belirlemek için yukar›daki tabloyu göz önünde tutarak 100 Wp 175 V Amorf Silisyum PV panellerin kullanmaya karar verelim. Bu durumda, paneller ile üç panelden oluflan diziler oluflturuldu¤unda 20 paralel grup, 2 panelden oluflan diziler oluflturuldu¤unda 30 paralel grup ve 1 panelden oluflan diziler oluflturuldu¤unda 60 paralel grup olmas› gerekmektedir. Her durumda paralel grup say›s› çok yüksek, paralel gruplar›n gücü çok düflüktür. E¤er tüm PV paneller ayn› aç›da ayn› yöne do¤ru yerlefltirilecekse ve k›smi gölge sorunu olmayacaksa merkezî evirici ya da dizi evirici yap›s› kullan›labilir. E¤er paneller evin 3 cephesine farkl› yönlere bakacak flekilde 10 kW’l›k akü destekli bir PV sisteminin ilk yat›r›m maliyeti yaklafl›k 70.000 Euro civar›ndad›r. 70 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler da¤›t›lacaksa, üç giriflli çoklu dizi evirici yap›s› seçilmelidir. E¤er paneller üzerinde gün boyu yer de¤ifltiren k›smi ve tam gölgelenmeler söz konusu ise modül tümleflik evirici yap›s› düflünülmelidir. Evirici (invertör) Say›s›n›n Tespit Edilmesi Faz bafl›na 16 A üzerindeki güçlerde üç fazl› eviricilerin kullan›lmas›n› ya da tek fazl› eviricilerin üç faza paylaflt›r›lmas›n› düflünmek gereklidir. PV panel gücü 6 kW oldu¤u için bu güç bir fazl› sistemde 27 A ak›m de¤erine karfl›l›k gelmektedir. Bu de¤er tek fazl› sistem için çok yüksektir. Üç fazl› bir evirici seçilmesi durumunda faz bafl›na 9 A düflmektedir. Alternatif olarak üç küçük evirici seçilip fazlara da¤›t›labilir. Evirici Gücünün Tespit Edilmesi: Evirici gücünün tespitinde evirici boyutland›rma katsay›s› göz önünde bulundurulur. Evirici Boyutland›rma Katsay›s› = PV Gücü / Evirici AC Gücü katalo¤undan maksimum evirici gerilimini 800 VDC okudu¤umuzu kabul edelim. En Çok Modül Say›s› = Maksimum Evirici Gerilimi / Panel Aç›k Devre Gerilimi (-10 ºC) = 800 VDC / 241 VDC = 3,32 Modül say›s› afla¤›ya yuvarlanarak 3 adet bulunur. Eviricinin minimum MPPT gerilimini 250 VDC ve 70 °C MPPT gerilimini 155 VDC okudu¤umuzu kabul edelim. Bu durumda En Az Modül Say›s› = Evirici Minimum MPPT Gerilimi / Panel MPPT Gerilimi (70 ºC) = 250 VDC / 155 VDC = 1,61 en az modül say›s› yukar› yuvarlanarak 2 bulunur. Evirici boyutland›rma katsay›s›n›n 0,83 ile 1,25 aras› de¤erler almas› istenir. Evirici ortam s›cakl›¤›n›n çok yüksek oldu¤u bir yere kurulduysa katsay› birden küçük seçilir. Katsay› büyüdükçe evirici verimi yükselir. Burada eviricinin iklimlendirilmifl bir iç mekânda bulundu¤unu ve verimi art›rmak için katsay›n›n 1,2 seçildi¤ini varsayal›m. Bu durumda evirici gücü afla¤›daki gibidir. Evirici AC Gücü = PV Gücü / Katsay› = 6000 W / 1,2 = 5000 W Panellerin Maksimum ve Minimum Geriliminin Tespit Edilmesi: Panel dizisi içerisinde yer alabilecek maksimum panel say›s›n›n hesaplanmas›nda -10 °C s›cakl›kta PV panelin aç›k devre gerilimi göz önüne al›n›r. Panel katalo¤undan bu gerilimi 241 VDC okudu¤umuzu kabul edelim ve evirici PV Optimum Geriliminin Tespit Edilmesi: Modül say›s›n›n en az iki en çok üç olaca¤› daha önce bulunmufltu. ‹ki modül olmas› durumunda evirici girifl gerilimi de¤iflik s›cakl›klarda . 310 Vmpp ile 375 Vmpp de¤erleri aras›nda yeral›r. Üç modül olmas› durumunda ise 465 Vmpp ile 563 Vmpp de¤erleri aras›nda yeral›r. Eviricinin gerilim verim grafi¤ine bak›larak 500 V üzeri gerilimlerde verimin % 1 yükseldi¤i görülebilir ve dizi bafl›na üç modüllü sisteme karar verilir. Paralel PV Grup Say›s›n›n Tespiti: Öncelikle Paralel Kol Say›s› = Toplam PV Gücü / (Dizi Modül Say›s› x Modül Gücü) 10 kW’l›k akü destekli bir PV sisteminin y›ll›k bak›m maliyeti 1500 Euro civar›ndad›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 71 Fotovoltaik Sistemler gücünde ince film panellerin elektrik üretimi afla¤›daki tabloda verilmifltir. Bilindi¤i gibi s›cakl›k kay›plar›n›n yan›s›ra yaklafl›k % 2 kirlilik, % 2 gölgelenme, % 2 modül eflleflme kayb›, % 1 DC kablo kayb›, % 1 MPPT kayb›, % 5 evirici kayb›, % 3 AC kablo kayb› oldu¤u varsay›l›rsa toplam kay›plar % 15 olur. (toplam kay›p, toplama de¤il çarp›m ifllemi ile bulunur) Söz konusu kay›plar›n etkisi göz önüne al›narak hesaplanan AC elektrik üretimi afla¤›daki tabloda en sa¤daki sütunda yeralmaktad›r. Toplam AC elektrik üretimi 9338 kWh gerçekleflmektedir. =6000 W / 300 W = 20 adet hesaplan›r. PV Sistem Ak›m› = Paralel Kol Say›s› x PV Panel Ak›m› Daha sonra sistem ak›m›n›n evirici maksimum ak›m›n› afl›p aflmad›¤› kontrol edilir. = 20 x 0,57 A = 11,4 A E¤er evirici maksimum ak›m› 11,4 A’den yüksek ise tasar›m onaylan›r. Tasar›m›n Y›ll›k Elektrik Üretiminin Tahmini Daha önce ada sistemlerinin anlat›ld›¤› bölümde Antalya’da PV panellerin en verimli yerlefltirme aç›s›n›n 33 ° oldu¤u söylenmiflti. Buna göre 33 ° e¤imli yüzeye düflen ›fl›n›m miktar› ve s›cakl›k kay›plar› göz önünde tutularak 1 kW ve 6 kW Ayr›ca panellerin üretim performanslar› kullan›ld›kça azalmaktad›r. Panel üreticileri 10 sene için etiket güç de¤erinin % 90’›n›, 20 sene için % 80’ini garanti etmektedir. Panellerin 20-25 sene boyunca güvenilirli¤i ve performans›n› güvence alt›na almak için IEC 61215 ya da IEC 61646 standartlar›na göre onay sertifikalar› olup olmad›¤› araflt›r›lmal›d›r. Antalya, 6kW ince film PV elektrik üretim sisteminin y›ll›k üretimi AYLAR Yüzeye düflen ›fl›n›m miktar› günlük kWh/m2 1 kW ince film 6 kW ince film PV PV elektrik elektrik üretimi üretimi kWh/gün kWh/gün AC elektrik üretimi kWh/gün OCAK 3,76 3,63 21,78 18,51 fiUBAT 4,39 4,21 25,26 21,47 MART 5,45 5,19 31,14 26,47 N‹SAN 5,79 5,49 32,94 28,00 MAYIS 6,14 5,75 34,5 29,33 HAZ‹RAN 6,43 5,98 35,88 30,50 TEMMUZ 6,39 5,93 35,58 30,24 A⁄USTOS 6,37 5,91 35,46 30,14 EYLÜL 6,30 5,88 35,28 29,99 EK‹M 5,37 5,06 30,36 25,80 KASIM 4,10 3,91 23,46 19,94 ARALIK 3,34 3,22 19,32 16,42 TOPLAM YILLIK AC ELEKTR‹K ÜRET‹M‹ = 9338 kWh 10 kW’l›k flebeke ba¤lant›l› bir sistemin ilk yat›r›m maliyeti 50.000 Euro civar›ndad›r. 72 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler Evirici konseptlerinin karfl›laflt›r›lmas› Özellikler MERKEZ‹ EV‹R‹C‹ D‹Z‹ EV‹R‹C‹ ÇOKLU D‹Z‹ EV‹R‹C‹ MODÜL TÜMLEfi‹K EV‹R‹C‹ Tipik Sistem Gücü 10 kW-500kW 1-5 kW 3-10 kW 200-400 W Tipik Uygulama Verimi Günefl Elektri¤i Santralleri Maliyet En Yüksek Çok Yüksek Yüksek Düflük Fotovoltaik Diziler Aras› Uyuflmazl›k Sorunlar›na Karfl› Ba¤›fl›kl›k En Düflük Düflük Çok Düflük Yüksek- Yok Tüm diziler ayn› tip ve toleransta modüllerden oluflmal›, s›cakl›k, k›smi gölge, aç› farklar› olmamal›d›r. Eviriciye tek bir dizi ba¤lanabilir. Var Diziler aras›ndaki farklar önemsizdir. Fotovoltaik Modüller Aras› Uyuflmazl›k Sorunlar›na Karfl› Ba¤›fl›kl›k Yok Yok Yok Var Modüller aras›ndaki farklar önemsizdir. Bak›m ve ‹zleme Kolayl›¤› ve Maliyeti Büyük güçlerde bak›m ve izleme daha kolay ve ucuzdur. Evirici say›s› azd›r. Güç art›fl› evirici say›s›n› art›rarak yap›ld›¤› için bak›m ve izleme daha zor ve maliyetlidir. Merkezî eviriciden daha pahal›, dizi evriciden daha ucuzdur. Yüksek güçlerde evirici say›s› çok artt›¤› için bak›m ve izleme çok zor ve pahal›d›r. Güvenilirlik Yüksek Evirici genellikle iç mekânlarda bulunur, d›fl ortam koflullar›n›n iklimsel stresleriyle karfl›laflmaz. Kurulum da¤›lm›fl yap›da d›fl mekânlarda yap›l›rsa iklimsel stres nedeniyle güvenilirlik düfler. Kurulum da¤›lm›fl yap›da d›fl mekânlarda yap›l›rsa iklimsel stres nedeniyle güvenilirlik düfler. Kurulum modül üzerinde d›fl mekânda yap›lmak zorundad›r. ‹klimsel stres nedeniyle düflük. Tekrarl›l›k Kötü Merkezî evirici bozulursa, girifline ba¤l› tüm diziler devre d›fl› kal›r Tek bir dizi evirici varsa merkezî evirici ile ayn›, birden fazla dizi evirici varsa merkezî eviriciden daha iyidir. Tek bir çoklu dizi evirici varsa merkezî evirici ile ayn›, birden fazla çoklu dizi evirici varsa merkezî eviriciden daha iyidir. fiebekeye ba¤l› ve Güç Kalitesi sorunlar› bulunmayan evler ve iflyerleri En iyi Her modüle ba¤l› bir evirici mevcuttur. 10 kW’l›k flebeke ba¤lant›l› bir sistemin y›ll›k bak›m maliyeti 250 Euro civar›ndad›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 73 Fotovoltaik Sistemler fiebeke Ba¤lant›l› Eviriciler fi ebeke ba¤lant›l› eviriciler (invertörler), daha önce ele al›nan ada sistemlerinde kullan›lan tek bafl›na eviricilerle kar›flt›r›lmamal›d›r. Ada sistemlerinde kullan›lan eviricilerin baz› tiplerinde akü flarj devresi vard›r ve bu tip eviriciler de flebekeye ba¤lanabilmektedir. Fakat ada sistemlerinde eviricilerde güç ak›fl› daima flebekeden eviriciye do¤ru gerçekleflir. Buna karfl›l›k bu bölümün konusu olan flebeke ba¤lant›l› eviricilerin görevi panellerden gelen gücü ba¤l› bulunduklar› AC flebekeye aktarmakt›r. Bu sayede güç ak›fl› daima eviriciden flebekeye do¤ru gerçekleflmektedir. Paneller ve flebeke ba¤lant›l› eviriciden oluflan fotovoltaik elektrik üretim sistemi adeta bir mini elektrik santrali gibi çal›flmaktad›r. fiebeke ba¤lant›l› eviricinin AC flebekeye aktard›¤› güç öncelikle lokal yükler taraf›ndan tüketilmektedir. Artan güç elektrik flebekesine verilir ve daha uzaklarda bulunan yükler taraf›ndan tüketilir. Genellikle 5 kW alt›ndaki güçlerde tek fazl› flebeke ba¤lant›l› eviriciler, daha yüksek güçlerde ise üç fazl› flebeke ba¤lant›l› eviriciler kullan›l›r. Çok say›da tek fazl› eviricinin üç fazl› flebekede eflit say›da fazlara bölüfltürülerek kullan›lmas› da oldukça yayg›n bir uygulamad›r. fiebekeye olabilecek en yüksek günefl gücünü aktarmak için eviriciler MPPT (Maksimum Power Point Tracking- En yüksek Güç Noktas› ‹zleme) modunda çal›fl›r. Bu mod, mevcut s›cakl›k ve ›fl›n›m koflullar›nda en yüksek gücün elde edildi¤i panel gerilimi ve ak›m›n› saptayarak eviricinin panel dizisinden ayn› gerilim ve ak›m de¤erlerini çekmesini sa¤lar. Eviriciler bu flekilde elde ettikleri gücü alternatif ak›ma (AC) çevirerek minimum harmonik bozulma ve faz kaymas› ile AC flebekeye aktar›r. fiebekeye aktar›lan ak›m›n harmonik bozulumunun düflük olmas› ve faz kaymas› olmamas›n›n göstergesi, eviricinin ç›k›fl güç faktörünün 0,99 de¤erine yak›n bir de¤erde bulunmas›d›r. Modern bir flebeke ba¤lant›l› evirici afla¤›daki niteliklere sahiptir: • Do¤ru ak›m panel gücünün alternatif ak›ma çevrilerek flebekeye aktar›lmas›. • Evirici çal›flma noktas›n›n panel dizisinin MPP noktas›na ayarlanmas›. • Afl›r› gerilim, ters gerilim, afl›r› ak›m gibi koruma ifllevleri. • fiebeke kesintisi durumunda eviricinin çal›flmay› durdurarak flebekeden yal›t›lmas›. • Veri kayd›, verilerin uzaktan ve cihaz üzerindeki göstergeden sorgulanabilmesi. fiebeke Ba¤lant›l› Evirici Yap›lar› 50 Hz Trafolu Eviriciler Bu çeflit eviricilerde panel dizisi gerilimi bir tam köprü MOSFET ya da IGBT devresini takip eden trafo üzerinden flebekeye ba¤lan›r. Trafo panel 10 kW’l›k akü destekli bir PV sisteminin kWh bafl›na enerji maliyeti 0,22 Euro’dur. 74 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Sistemler dizisi gerilimini flebeke gerilimine uydurmak ve flebekeden galvanik yal›t›m sa¤lamak amac›yla kullan›l›r. Özellikle panel dizisi geriliminin elle dokunulabilecek kadar düflük (120 Volt alt›) oldu¤u uygulamalarda tercih edilir. Di¤er yandan trafolar›n manyetik ve iletim kay›plar› verimi düflürür. Eviricinin a¤›rl›¤›n›, hacmini ve maliyetini art›r›r. Yüksek Frekans Trafolu Eviriciler Bu çeflit eviricilerde PV panel dizisi gerilimi bir tam köprü MOSFET ya da IGBT devresini takip eden, yüksek frekansl› trafo ve do¤rultma devresi üzerinden geçirilerek DC ara gerilim elde edilir. Elde edilen DC ara gerilim bir baflka MOSFET ya da IGBT köprüsü üzerinden AC’ye çevrilerek flebekeye aktar›l›r. Buradaki trafo 50 Hz trafoya oranla daha yüksek frekansta (10 kHz-100 kHz) çal›flt›¤› için boyutlar›, a¤›rl›¤› ve maliyeti daha düflüktür. Buna karfl›l›k eklenen tam köprü devresinin maliyeti ço¤u durumda trafo maliyetindeki tasarrufu ortadan kald›r›r. Ayn› flekilde panel dizisi geriliminin elle dokunulabilecek kadar düflük (120 Volt alt›) oldu¤u uygulamalarda tercih edilir. Di¤er yandan trafonun ve ekstra köprü devresinin yüksek frekans ve iletim kay›plar› verimi düflürür. Eviricinin a¤›rl›¤› ve hacmi 50 Hz trafolu eviriciden daha düflüktür. Tek Çevrimli Trafosuz Eviriciler Bu çeflit eviricilerde panel dizisi gerilimi bir tam köprü MOSFET ya da IGBT devresi üzerinden flebekeye ba¤lan›r. Trafo kullan›lmad›¤› için eviricinin kay›plar›, a¤›rl›¤›, boyutlar› ve maliyeti azal›r. Buna karfl›l›k sistemin sa¤l›kl› çal›flmas› için, panel dizisi geriliminin flebekenin tepe geriliminden daha yüksek olmas› gereklidir. fiebeke ile panel dizisi aras›nda yal›t›m olmad›¤› için emniyet ile ilgili ekstra tedbirler al›nmal›, hiçbir canl› iletkene elle dokunulmamal›d›r. Çifte Çevrimli Trafosuz Eviriciler Bu çeflit eviricilerde yukar›da anlat›lan tek çevrimli trafosuz evirici devresinin girifline gerilimi yükselten tipte bir DC-DC çevirici eklenerek daha düflük panel dizisi gerilimlerinin yükseltilerek flebekeye aktar›labilmesi sa¤lan›r. Böylece tek çevrimli trafosuz eviricilerde söz konusu olan flebeke tepe geriliminden daha yüksek PV panel dizisi gerilimi flart› ortadan kalkar. Buna karfl›l›k eklenen DC-DC çevirici devresinin yol açt›¤› güç kay›plar› ve maliyet dezavantajlar› ortaya ç›kar. Çifte çevrimli trafosuz eviriciler, trafolu eviricilerden daha hafiftir ve az yer kaplamaktad›r. Ayr›ca daha yüksek verim de¤erlerine ulafl›rlar. fiebeke ile panel dizisi aras›nda yal›t›m olmad›¤› için emniyet ile ilgili ekstra tedbirler al›nmal›, hiçbir canl› iletkene elle dokunulmamal›d›r. fiebeke Ba¤lant›l› Eviricilerin Nitelikleri: Evirici Verimi: a-Çevirme Verimi: Çevirme verimi hesaplan›rken sadece DC den AC çevirme iflleminde ortaya ç›kan kay›plar göz önüne al›n›r. Çevirme Verimi = fiebekeye Aktar›lan AC Güç / PV Panellerden Çekilen DC Güç b-MPPT Verimi: E¤er evirici ideal MPPT noktas›n› bulmada hata yap›yorsa, bu hatan›n yol açt›¤› güç kay›plar› göz önünde tutularak MPPT verimi hesaplanabilir. MPPT Verimi = PV Diziden Çekilen Güç / PV Diziden Çekilebilecek Maksimum Güç c-Toplam Verim: Toplam verim hesab›nda hem çevirme verimi hem de MPPT veriminin de¤erlendirilmesi daha gerçekçidir. Toplam Verim = Çevirme Verimi x MPPT Verimi 10 kW’l›k flebeke ba¤lant›l› bir sistemin kWh bafl›na enerji maliyeti 0,11 Euro’dur. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 75 Fotovoltaik Sistemler d-Euro Verimi: Bir evirici düflük ›fl›n›m flartlar›nda daha az güç üretti¤i gibi, çevirme verimi de anma gücüne göre daha düflük olmaktad›r. Orta Avrupa ikliminde eviriciler ço¤unlukla anma gücünün yar› de¤eri civar›nda çal›flt›¤› için, EURO verim tan›mlamas›nda afla¤›daki a¤›rl›kl› ortalama formülü kullan›lmaktad›r. EURO Verimi = 0,03 x Verim (% 5) + 0,06 x Verim (% 10) + 0,13 x Verim (% 20) + 0,1 x Verim (% 30) + 0,48 x Verim (% 50) + 0,2 x Verim (% 100) Halen üreticiler evirici verimlerini en uygun dizi geriliminde bildirmektedir. En verimli gerilimden farkl› dizi gerilimlerinde beyan edilen verim de¤erlerinden daha düflük verim de¤erlerinin geçerli olaca¤› göz önünde tutulmal›d›r. Afl›r› Yüklenme (Overload) Davran›fl›: Panel dizi gücü standart test koflullar›nda tan›mlanmaktad›r. Gerçek çal›flma koflullar›nda panel dizi gücünün daha düflük oldu¤u varsay›lmaktad›r. Bu nedenle pek çok flebeke ba¤lant›l› fotovoltaik elektrik üretim sisteminde panel gücü evirici gücünden daha büyük seçilmektedir. Bu durum baz› özel koflullarda eviricinin afl›r› yüklenmesine yol açabilmektedir. Afl›r› yüklenme durumunda eviriciden beklenen davran›fl MPPT modunu terkederek PV panel dizisini maksimum noktadan daha düflük güç elde etti¤i düzeyde çal›flt›rmas›d›r. Böylece afl›r› yüklenmenin yol açabilece¤i h›zl› yafllanma ve güvenilirlik azalmas› sorunlar› ortadan kald›r›labilir. Afl›r› S›cakl›k Davran›fl›: Afl›r› s›cakl›klarda evirici ayn› flekilde MPPT modunu terkederek panel dizisini maksimumdan daha düflük güç elde etti¤i bir noktada çal›flt›rmal›d›r. Artan s›cakl›kla birlikte üretilen güç k›s›larak afl›r› s›cakl›¤›n yol açabilece¤i h›zl› yafllanma ve termal stres ortadan kald›r›lmal›d›r. Veri Kayd›: Veri kayd› genellikle PV gerilimi, PV gücü, flebeke gerilimi, flebeke gücü, DC ya da AC enerji miktar›, engellenen CO2 sal›m› miktar›, cihaz durumu ve alarmlar› kapsamaktad›r. Enerji miktarlar› genellikle günlük, haftal›k, ayl›k ve y›ll›k olarak kaydedilir. Veri kayd› eviricinin üzerinde, harici bir veri kay›t cihaz›nda ya da harici bir bilgisayar üzerinde tutulabilir. Eviricinin Güvenilirli¤i: Eviricinin sahip oldu¤u CE sertifikas› elektromanyetik yay›n›m ve emniyet konular›nda ilgili standartlara uygunlu¤u ispatlasa da, saha deneyimleri sistem ar›zalar›n›n % 60 gibi yüksek bir oran›n›n evirici ar›zalar›ndan olufltu¤unu ve eviricilerin sorunsuz çal›flma periyodunun sekiz y›ldan daha k›sa oldu¤unu göstermektedir. Genellikle 10 y›ll›k çal›flma periyodunun ard›ndan eviricinin de¤ifltirilmesi gerekmektedir. Ar›zalar genellikle evirici boyutunun daha küçük seçilmesi ya da afl›r› yüksek ortam s›cakl›klar› nedeniyle elektronik bileflenlerin yo¤un stres alt›nda çal›flmas›, flebeke dalgalanmalar› ya da y›ld›r›m düflmesi nedeniyle y›ld›r›m koruma ve afl›r› gerilim koruma devrelerinin hasar görmesi, sigortalar›n atmas›, elektrolitik kondansatör ve fanlar›n ömrünün tükenmesi fleklinde ortaya ç›kmaktad›r. Ortam koflullar›n›n, evirici daha düflük s›cakl›klarda çal›flacak flekilde uygun hale getirilmesi güvenilirli¤i oldukca yükseltmektedir. fiebeke Ba¤lant›l› Eviriciler Almanya PV pazar›n›n 2012’de 2400 MW’l›k bir kurulu güce sahip olaca¤› beklenmektedir. 76 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Uygulamalar› Fotovoltaik Uygulamalar› Bir Konutta Ada Sistemi fi ebekeye ba¤l› olmayan bir temiz enerji sistemi temelde iki elemandan oluflur: Birincil kaynaktan elektri¤i üreten rüzgâr türbini veya günefl paneli ve bu enerjiyi depolamaya yarayan akü bankas›. Müstakil bir konutta veya çiftlik evinde temiz enerji sistemi kurman›n ekonomik olup olmad›¤›n› anlamak için öncelikle evin elektrik hatt›na uzakl›¤›n› bilmeliyiz. Zira temiz enerji sisteminin ekonomik olmas› için en yak›n flebeke hatt›ndan en az ortalama 800m uzak bir bölgede kurulmas› iyi olur. Bu flartlarda flebeke elektri¤i tafl›mak için kurulacak trafo, direk ve kablolama masraflar› göz önünde tutulursa temiz enerji sistemi kurmak maliyet, kurulum süresi ve güvenilirlik aç›s›ndan çok daha avantajl›d›r. Temiz enerji sistemi tasar›m›nda ikinci önemli faktör de beslenecek yükün, yani evde kullan›lacak elektrikli cihazlar›n kurulu gücü ve günlük kullan›m sürelerinin belirlenmesidir. Montajda Dikkat Edilmesi Gerekenler: • Rüzgâr türbini montaj›ndan önce saha fizibilitesi yap›lmal›, türbinin monte edilece¤i alan›n uygun olup olmad›¤› araflt›r›lmal›d›r. • Türbin ve sistem montaj›ndan yaklafl›k bir hafta önce türbin dire¤i için beton çal›flmas› yap›lmal›d›r. Bu ifllem bir inflaat ustas› taraf›ndan, belli kurallar ve basit bir proje do¤rultusunda kolayl›kla yap›labilir. • Günefl panelleri iste¤e ba¤l› olarak çat›ya veya bahçeye monte edilebilir. Ancak panellerden yüksek verim alabilmek için yaz ve k›fl aç›lar› Fore Enerji, Assos ayarlanabilir bir konstrüksiyonda montaj yap›lmas› en uygunudur. Paneller genellikle güney cepheye bakacak flekilde monte edilir. • Günefl panellerinin montaj sahas› seçilirken çevrede gün boyu gölge yapacak cisim veya binalar olmamas›na dikkat edilmelidir. • Temiz enerji sistemlerinde DC ak›m› (voltaja ba¤l› olarak) yaklafl›k 10 metreden uza¤a tafl›mak verimi büyük oranda düflürmektedir. Bu yüzden akü bankas›, flarj kontrol cihazlar› ve eviricinin (invertörün) monte edilece¤i mekân, türbin veya panellere uzak olmamal›d›r. Rüzgâr türbini ile ev aras›ndaki mesafe çok ise arada küçük bir kulübe yap›larak elektri¤in kay›ps›z flekilde 220 V AC gerilime ve eve iletilmesi sa¤lanabilir. • Akü bankas›n›n, flarj kontrol ünitelerinin ve invertörlerin monte edilece¤i mekân iyi havaland›r›lmal›, gün içinde çok büyük s›cakl›k de¤iflimlerine u¤ramamal›d›r. Aksi takdirde akülerin ömrü k›sal›r ve performanslar› düfler. Fore Enerji A.fi’nin yapt›¤› uygulamalar ile ilgili detayl› bilgilere www.foresolar.com adresinden ulafl›labilir. 78 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Uygulamalar› Günefl Enerjisi Santralleri G ünefl enerjisinin en önemli özelli¤i, sistemlerin istenilen büyüklükte tasarlan›p kurulabilmesine olanak tan›mas›d›r. ‹ster bir evin çat›s›, isterse dönümlerce bir tarla olsun, bu alanlar panellerle tamamen kaplanabilir. Daha önceden ev tipi uygulamalardan bahsedilmiflti. Bu bölümde ise çok büyük günefl enerjisi sistemlerini inceleyece¤iz. Asl›nda kurulan büyük ölçekli bu sistemlerle, evlerde kurulan küçük sistemler aras›nda çok büyük fark yoktur. Örne¤in 1 kW’l›k bir çat› uygulamas› ile 1 MW’l›k bir PV Modül Dizileri DC PV Modül Dizileri GES Evirici DC Transformatör AC GES Evirici AC Da¤›t›m PV Modül Dizileri Orta Gerilim fiebekesi DC GES Evirici Tipik Günefl Elektri¤i Santrali Uygulamas› santral uygulamas›n› karfl›laflt›ral›m. Kullan›lacak temel ekipmanlar her ikisinde de günefl panelleri ve evirici (invertör) lerdir. Bir ev uygulamas›nda 8 adet 120 Wp gücünde günefl paneli kullan›l›rken, santral uygulamas›nda ayn› panelden 8.000 adet kullan›l›r. Ba¤lant› flekillerinde de hiçbir fark yoktur. Ayn› flekilde evirici için de bu geçerlidir. 1 kW’l›k bir sisteme 1 kW’l›k evirici yerlefltiriliyorsa; 1 MW (1000 kW)’l›k sisteme de 1 MW’l›k evirici yerlefltirilecektir. Büyük sistemlerin tek fark› enerji arz güvenli¤ini sa¤lamak aç›s›ndan evirici say›s›n›n daha çok olmas›d›r. 1 MW kurulu gücünde bir PV sistemi için, 1 adet 1000 kW’l›k evirici (invertör) kullanmak yerine, 10 adet 100 kWp’l›k evirici (invertör) kullanmak bu aç›dan daha uygun olur. Böylece eviricinin ar›zalanmas› ya da PV ba¤lant›lar›nda bir sorun olmas› durumunda, sadece o eviriciye ba¤l› panellerden üretilen enerji flebekeye aktar›lamaz. Yani 900 kW’l›k enerji flebekeyi beslemeye devam eder. Bu da toplam sistem % 90 verimle çal›fl›yor anlam›na gelir. Di¤er durumda ise yani tek bir evirici kullan›ld›¤›nda ise, sistem tamamen çal›flmaz hale gelir. Dünyada büyük ölçekli PV uygulamalar› giderek artmaktad›r. 2007 y›l› sonu itibar›yla dünya çap›nda büyük ölçekli PV sistemlerinin kurulu gücü 955 MWp’› bulmufltur. Ortalama santral kurulu gücü ise 1,24 MWp civar›ndad›r. Bu konuda bafl› çeken ülkeler Almanya, Amerika ve ‹spanya’d›r. Günefl enerjisi santralleri uygulaman›n yap›ld›¤› yere göre çeflitli tiplere ayr›lmaktad›r. 2007 sonuna kadar yap›lan büyük ölçekli uygulamalar›n % 70’i 60 MW’l›k kurulu gücüyle en büyük fotovoltaik santral olan Parque Fotovoltaico Olmedilla de Alarcon ‹spanya’dad›r ve 2008’de tamamlanm›flt›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 79 Fotovoltaik Uygulamalar› Beneixama Power Plant Dünyan›n en büyük fotovoltaik enerji santrallerinden birisi de ‹spanya’n›n Beneixama kasabas›nda kurulmufltur. Alicante eyaletinin iç kesimlerinde yer alan kasabadaki her biri 100 kWp gücünde 200 ba¤›ms›z fotovoltaik sistemden oluflan bu santralin yap›m›na A¤ustos 2006’da bafllanm›flt›r ve 2007 y›l›n›n yaz aylar› sonunda santral kurulumu gerçekleflmifltir. 500.000 metrekarelik bir alan üzerine kurulan bu santral, 71 futbol sahas› büyüklü¤ünde yer kaplamaktad›r. Santralde 200 Wp gücündeki City-Solar polikristal günefl panellerinden 100.000 adet kullan›lm›flt›r. Santralde üretilen enerji (30 GWh / y›l), 12.000 ailenin enerji ihtiyac›n› karfl›layacak miktardad›r. Panellerin kurulmufl oldu¤u alanda birim panel bafl›na düflen yaklafl›k y›ll›k radyasyon miktar› 1.934 kWh / m2’dir. Toplam modül yüzey alan› 160.000 m2’dir. Senelik engellenen CO2 sal›m de¤eri ise 30.000 ton civar›ndad›r. Beneixama Power Plant, ‹spanya yere monte edilmifl uygulamalard›r. Geriye kalanlar›n % 29’u çat› uygulamas› iken % 1’lik k›s›m ise binaya entegre sistemler, ses bariyerleri olarak kurulan sistemler gibi uygulamalardan oluflmaktad›r. Büyük ölçekli günefl enerjisi sistemleri panellerin yerlefltirildi¤i konstrüksiyonlar aç›s›ndan, tek ya da çift eksenli günefli takip eden sistemler ve sabit aç›l› sistemler olarak ikiye ayr›l›r. Tek eksenli sistemler günefli sadece do¤u-bat› yönünde takip ederken çift eksenli sistemler ise do¤u-bat› ve kuzey-güney do¤rultusunda takip özelli¤ine sahiptir. Bu sistemlerin % 73’ü sabit sistemlerden oluflurken; % 27’si ise günefl takip etme özelli¤ine sahiptir. Yap›lan santrallerin kuruldu¤u alanlara bak›ld›¤›nda, sistemlerin % 81’inin Avrupa’da oldu¤u gözlenmektedir. Avrupa’daki toplam kurulu güç 770 MWp’d›r. Avrupa’y› % 14 ile Amerika (148 MWp) ve % 4’den az bir de¤er ile Asya (34 MWp) izlemektedir. Ülkeler baz›nda kurulu güçler göz önüne al›n›nca hemen hemen dünyadaki günefl enerjisi santrallerinin yar›s› Almanya’da kurulmufltur. ‹spanya ise en dinamik pazar özelli¤i tafl›maktad›r. Amerika ve Almanya pazarlar› son on y›l içerisinde her sene sabit de¤erlerde bir art›fl gösterirken, ‹spanya pazar› son üç sene içerisinde afl›r› h›zl› bir flekilde büyümüfltür. 2008 y›l› bafl› itibar›yla Avrupa’da kurulu olan büyük ölçekli günefl enerjisi santrali uygulamalar›n›n hemen hemen % 60’› Almanya’dad›r. 451 MWp’l›k Almanya kurulu gücünü % 35 ile ‹spanya (266 MWp) ve % 2,3 ile ‹talya (18 MWp) izlemektedir. Ayn› h›zl› büyümenin ‹talya, Fransa, Yunanistan ve Kore’de de yaflanaca¤› beklenir. Yukar›da bahsedilen ülkeler haricinde kalan yerler (Afrika, Güney Amerika, Avustralya) ise kurulu güç olarak % 1’lik bir paya sahiptir. Bir invertör için verimlilik de¤eri kadar, bekleme modunda tüketti¤i enerji miktar› da çok önemlidir. 80 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Uygulamalar› Çat› ve Cephe Kaplama G ünefl enerjisi ile ilgili elefltirilerden biri de, panellerin kaplad›¤› alandan kaynaklanan arazi veya yer problemi olmufltur. Geliflen teknolojilerle beraber yap›lar›n çat›lar›na ve cephelerine uygulanan çeflitli entegre ya da portatif PV modülleri sayesinde, bu sorun da uzun vadede çözüme kavuflmufltur. Merkezî olmayan bu sistemler uzun mesafeli iletimlerde ortaya ç›kan enerji kay›plar›n› en aza indirerek önemli avantaj sa¤lar. Avrupa’da binaya entegre fotovoltaik sistemlerin (BIPV) popülaritesi gittikçe artmaktad›r. Bu sistemler ayn› zamanda daha yarat›c› tasar›mlara da olanak sa¤lamaktad›r. Birçok mimar, entegre cephe sistemlerini tasarlad›klar› yap›larda kullanmaya bafllam›flt›r. Halihaz›rda bireysel uygulamalarda ve hatta kamusal alanda bu sisteme örnek gösterilecek pek çok yarat›c› tasar›m öne ç›kmaktad›r. Mimari cephe tasar›mlar›nda kullan›lan saydam modüller ve çeflitli teknolojiler kendi pazar›n› flimdiden yaratt›. fieffaf kristal hücreler ve siyah yüzeyli standart kristal modüller cephelerde yayg›n olarak kullan›lmaya bafllad›. Di¤er ilginç bir çözüm ise fleffaf ince film modülleriyle yap›lan uygulamalard›r. Saydam modüller pencerelere, cam bölmelere, günefl gören alanlara ve çat›, yan cephe gibi yüzeylere kaplanmaktad›r. Ayn› zamanda “shadow-voltaic” olarak adland›r›lan bu CIS Tower, Manchester gölgeleme sistemleri sayesinde, kullan›c›lar hem güneflin rahats›z edici etkilerinden korunur, hem de kendi enerjilerini üreterek yapt›klar› yat›r›m›n geri dönüflünü h›zl› bir flekilde sa¤lar. Renkli arka yüzeylerle yap›lan çözümler, ayn› zamanda tarihi ve kültürel miraslar›n korunmas›na da olanak tan›yan ilginç görsel mimari ö¤elerdir. Bu yap›larda fotovoltaikler, çat› ve yüzey kaplama malzemesi olarak kullan›labilmekte, hatta ince film modüller çeflitli form ve ölçülerde tasarlanarak yap›n›n özgünlü¤ünü bozmayacak flekilde yap›yla bütünleflebilmektedir. Bu amaçla üretilen 1500 Watt’l›k güce sahip bir Bu yaz› www.epia.org adresinde Publications- Yay›nlar bölümünde yeralan BIPV broflüründen derlenmifltir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 81 Fotovoltaik Uygulamalar› TOYOTA Türkiye Toyota Türkiye Sakarya Fabrikas› giriflinde kurulan 14 kW flebeke ba¤lant›l› sistemde 176 adet 80 W yüksek verimli günefl paneli kullan›ld›. fiebeke ile paralel çal›flan sistemde özel cephe entegrasyonu yap›larak bina estetik bir görünüme de kavufltu. Özel bir Türkçe yaz›l›m ile internete ba¤lant› sa¤land› ve anl›k üretim de¤erleri, engellenen CO2 miktar› gibi veriler LCD ekranlara aktar›ld›. Ayn› zamanda yine 80 W günefl panelleri ve özel regülatörler kullan›larak, binan›n önündeki otopark alan›n›n günefl enerjili ayd›nlatma direkleri ile gece ayd›nlat›lmas› sa¤land›. Fore Enerji, Adapazar› modül 2005 Haziran ay›nda düzenlenen Uluslararas› ‹ntersolar Fuar›’nda görücüye ç›kar›lm›flt›r. Avusturyal› Ertex Solar GmbH firmas› taraf›ndan üretilen üst üste yerleflmifl cam plakalar fleklindeki bu entegre cephe modülü, gölgelik ve avlularda kullan›ma uygun olarak tasarlanm›flt›r. Gölgeleme sistemleri karma ve portatif olarak kurgulanabilir. Gölge amaçl› günefl panelleri, kullan›c›n›n iste¤ine göre manüel ya da otomatik takip sistemleri sayesinde kullan›m özgürlü¤ü sa¤lar. Ayn› zamanda yatay ve dikey olarak güneflliklerde, panjur ve storlarda da pratik biçimde kullan›l›r. Tekli veya çiftli (düflük U de¤erli) kristal yal›t›m camlar›n›n yan›s›ra, çeflitli saydam modüller de yap›larda tercih edilmektedir. Saydam entegre modüller ve birlefltirilmifl cam fleklindeki tasar›mlar ayn› zamanda çerçevesiz kullan›m imkân›n› da beraberinde getirir. "Makrolon®" gibi özel malzemelerden haz›rlanm›fl e¤imli plastik camdan tasar›mlar kullan›c›lara farkl› seçenekler sunmaktad›r. Türkiye’de silikon kristal panel cephe tasar›mlar›yla bu alanda hizmet veren birçok firma bulunmaktad›r. ‘Sinerji cephe ve çat›’ olarak adland›r›lan bu uygulamalarda ilk olarak evin elektrik ihtiyac› ilgili firma taraf›ndan hesaplan›r. Daha sonra konutun özgün tasar›m›n› bozmayacak biçimde özel konstrüksiyon ve c›vatalarla cephe sistemi montaj› gerçeklefltirilir. E¤imli çat›larda da rahatça uygulanabilen montaj, çat› üzeri sistemi ve çat› içi entegre sistemler fleklinde iki farkl› kategoriye ayr›lmaktad›r. Çat› üzeri sistemler, alüminyum gibi güçlü malzemelerden yap›lm›flt›r ve her türlü çat› kaplama malzemesinin üzerine monte edilebilmektedir. Çat› içi entegre sistemler ise, çeflitli çat› yüzeylerine estetik bir biçimde rahatl›kla uygulanabilen sistemlerdir. Bu sistemler, çat› ve cephe kaplaman›n d›fl›nda teras çat›lara da kolayca yerlefltirilebilir. Teras gibi düz yüzeylerde panel montaj› çelikten veya alüminyumdan yap›lan e¤imli tafl›y›c› sehpalarla yap›lmaktad›r ve çeflitli s›zd›rmazl›k uygulamalar›yla birlefltirilmektedir. Firmalar, günefl kolektörleri ile bütünleflik ve ayn› zamanda bir konutun ›s›nma ile elektrik ihtiyac›n›n tamam›n› karfl›layacak hibrit Farkl› hücre ve modülleri test edebilmek ve karfl›laflt›rmak için IEC 60904 / DIN EN 60904 standartlar› kullan›l›r. 82 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Uygulamalar› Mu¤la Üniversitesi’nde Günefl Enerjisi Türkiye’nin günefl enerjisinden elektrik üreten binaya entegre ilk fotovoltaik cephe kaplamas› olma özelli¤ini tafl›yan uygulama Mu¤la Üniversitesi Rektörlü¤ü Bilimsel Araflt›rma Projeleri Birimi ve Sunset Energietechnik GmbH Innovative Energy System ortakl›¤›nda hayata geçirildi. Toplam 40 kWp gücündeki sistemde binan›n iki yan›ndaki kulelerde toplam 136 m2. alanda, 160 adet amorf silisyum panel ile bina cephesinde 541 m2. alanda 220 adet 3 eklemli amorf silisyum panel kullan›ld›. Bina cephesinde kullan›lan panellerin 210 adeti 140 Wp, 10 adeti ise 75 Wp güce sahip ve 4 adet 6 kW kapasiteli invertör ile flebekeye entegre edildi. Kulelerde kullan›lan paneller ise 64 Wp gücünde ve 2 adet 5 kW kapasiteli invertörle flebeke entegrasyonu sa¤land›. Sistemin 48 bin KW/h elektrik enerjisi üretmesi bekleniyor. Türkiye’de binaya entegre en büyük flebeke ba¤lant›l› PV sistem uygulamas› olan bu çal›flma Mu¤la Üniversitesi Rektörlük binas› cephe kaplamas› olarak gerçeklefltirildi. Mu¤la Üniversitesi Yerleflkesi toplam 94 kWp fotovoltaik enerjisi gücüyle Türkiye’deki en büyük fotovoltaik park durumundad›r ve elektrik enerjisi ihtiyac›n›n % 3,5’luk k›sm›n› Mu¤la Üniversitesi Rektörlük Binas› fotovoltaik sistemlerden karfl›lamaktad›r. çözümler de sunar. Çat› uygulamalar› bir yandan ›s› izolasyonu sa¤larken, di¤er yandan da her y›l bak›m gerektiren çat› sistemlerine s›f›r bak›m avantaj› getiren uygun bir alternatiftir. Mimaride estetik çözümler sunan PV sistemleri, dünyan›n çeflitli yerlerindeki birçok ifl merkezinde yan yüzeylerde kaplama malzemesi olarak kullan›lmaktad›r. Bu uygulaman›n ilk örneklerinden biri de ‹ngiltere Manchester’daki CIS Tower binas›d›r. Yan üç yüzeyinde bulunan 7244 günefl paneliyle yap›, ayn› zamanda Avrupa’n›n en uzun dikey fotovoltaik sistemi olma özelli¤ini kazanm›flt›r. Türkiye’de bu konudaki çal›flmalar Mu¤la Üniversitesi Temiz Enerji Kaynaklar› AR&GE Merkezi ile Ege Üniversitesi Günefl Enerjisi Enstitüsü liderli¤inde sürdürülmektedir. Ege Üniversitesi Günefl Enerjisi Enstitüsü’nde 55.000TL’lik elektrik faturas›n› çok bulan bilim adamlar› halihaz›rda varolan fotovoltaik çal›flmalar›n› daha da geniflleterek binalar›n›n günefl alan her cephesinden elektrik üretebilmek amac›yla yola koyuldu. Enstitü, organik günefl hücrelerinden yap›lacak olan ve gelecekte gökdelenlerin yüzey kaplamas›nda kullan›lmas› beklenen cam›n üretimi için, cam üreticileri ile protokol imzalayarak rasyonel çal›flmalar› bafllatm›fl oldu. Üretilmesi planlanan 50 ve 100 cm’lik organik plakalarla befl y›l içerisinde seri üretime geçilmesi planlanmakta. Mu¤la Üniversitesi’ndeki uygulamalarla ilgili daha detayl› bilgilere http://mutek.mu.edu.tr adresinden ulafl›labilir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 83 Fotovoltaik Uygulamalar› Su Pompalama G ünefl enerjili su pompalama sistemleri, günefl enerjisinin en verimli ve anlaml› kullan›ld›¤› alanlardan biridir. Kuyu ve di¤er su kaynaklar›n›n merkeze uzak, k›rsal bölgelerde bulunduklar› düflünülürse, geleneksel enerji kaynaklar›n› kullanman›n ya oldukça uzun kablolama ya da sahada benzinli jeneratör kullan›m› gerektirece¤i bilinmektedir. Bu metotlar hem pahal› ekipman ve bak›m, hem de sürekli artan yak›t maliyetleri içerir. Günefl enerjisi ise genellikle hem daha ekonomik hem de daha verimli sonuçlar vermektedir. Solar su pompalar› pek çok tar›msal amaçla kullan›labilir: Örne¤in Amerika, Avustralya ve Güney Afrika’daki pek çok besici, kablolaman›n zor ve maliyetli oldu¤u arazilerde hem kolayca tafl›nabilir hem de kendi enerjisini üreten bu sistemleri hayvanlar›na su temini amac›yla kullanmaktad›r. Küçük çiftliklerde, seralarda, bahçelerde sulama amaçl› olarak, yine çiftlik evlerinde su temini için son derece uygunlard›r. Bu sistemde kullan›lan pompalar, normal dalg›ç pompalama sistemleridir. Farklar› ise motor için gereken enerjinin, paneller taraf›ndan do¤ru ak›m (DC) olarak sa¤lanmas›d›r. Dolay›s›yla da bu pompalar›n do¤ru ak›mla çal›flmalar› gerekmektedir. AC motorlu pompalarda DC’yi AC’ye çevirmek için bir evirici (invertör) gerekir. Bu ekstra maliyet ve dönüflümden kaynakl› güç kayb› demektir. Bu yüzden günefl enerjili pompalama sistemlerinde DC motorlu pompalar kullan›l›r. Bir solar su pompalama sistemi 4 ana parçadan oluflur: Pompa, pompa konrol ünitesi, solar paneller ve (iste¤e ba¤l› olarak) depolama ünitesi, yani akü. Sistem, su kayna¤›n›n (depo ya da kuyu) derinli¤ine ve gereken su miktar›na ba¤l› olarak tasarlan›r. Pompa, gücünü günefl panellerinden elde edilen enerjiyle sa¤lar. Kullan›lacak günefl paneli say›s› gereken güce (yani yüksekli¤e) ba¤l› olarak de¤iflmektedir. Örne¤in, basit bir sistem ile, 2 adet 12 Watt’l›k günefl paneli sayesinde 20 m’ye kadar olan yüksekliklerde (çekilecek olan suyun derinli¤iyle depo yüksekli¤i toplam›), derinli¤e ba¤l› olarak saatte 44 ila 106 m3 debi elde etmek mümkündür. Daha güçlü bir sistem ile, 70 m’ye kadar olan yüksekliklerde saatte 310 ila 445 m3 debi elde etmek mümkündür. Baz› günefl enerjili dalg›ç pompalar› ise 240 metreye varan derinliklerden bile su çekebilmektedir. Paneller ve pompa aras›ndaki ak›m bir “kontrol ünitesi” arac›l›¤›yla kontrol edilir. Kontrol ünitesi, kuyuda/depoda su kalmad›¤› zaman pompay› kapatarak yanmas›n› engeller. Peki hava kapal›ysa ne olur? Tüm günefl enerjisi sistemleri en iyi sonucu elbette güneflli havalarda verir. Kapal› havalarda sistem çal›flmaya devam etmekle beraber, çekilen su verimi azalacakt›r. 1974 petrol krizinin ard›ndan kurulan Uluslararas› Enerji Ajans›, Fotovolatik Güç Sistemleri Program›yla (IEA-PVPS) araflt›rma ve gelifltirme çal›flmalar›na bafllam›flt›r. 84 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Uygulamalar› Kurulumlar› kolay olan bu sistemler, kullan›c› taraf›ndan PV Modüller da rahatça monte edilebilir. Bununla birlikte sat›n ald›¤›n›z ürünün, sistemin çal›flmas› için Kuyu A¤z›ndan Depo Taban›na gereken tüm parçalar› ve ‹nvertör Transfer Boru Çap› ba¤lant› flemalar›n›, kurulum ve Kablo Uzunlu¤u Transfer Boru Uzunlu¤u çal›flt›rma k›lavuzlar›n› Statik içerdi¤inden emin olmakta Seviye Su Çekim Boru Çap› yarar vard›r. Sat›n ald›¤›n›z Eksiltme paneller için kuvvetli rüzgârlara Pompa Çekme Derinli¤i dayan›kl› montaj ayaklar› gerekecektir, çünkü bu paneller güneflten en iyi verimi almalar› Kuyu Çap› Kuyu Derinli¤i için belirli bir aç›yla ve güneye bakar flekilde kurulur. “Solar Su pompalama sistemi tracker” denen sistemler kullanarak panellerin gün Bu nedenle de günefl enerjili pompalama boyunca günefli takip etmelerini sa¤lamak, böylece sistemlerinde iki farkl› aç›dan depolama yap›labilir. % 15–20 daha fazla verim elde etmek En ekonomik ve güvenilir metot, rezervuar görevi mümkündür. Ancak elbette bu da ekstra maliyet yapacak olan genifl bir su deposu kurmakt›r. anlam›na gelir. Gündüz depoya dolacak olan ihtiyaç fazlas› su, geceleri yahut günefl ›fl›¤›n›n az oldu¤u günlerde Türkiye’de günefl enerjili su pompalama sistemi su temininde s›k›nt› çekilmemesini sa¤layacakt›r. kullan›m› Akdeniz Bölgesi’nde yayg›nlaflmakta, Bu yüzden de depolu bir sistem kuracaksan›z, Ege Bölgesi’nden gelen taleplerse deponuz günlük ihtiyac›n›zdan biraz fazlas›n› yo¤unlaflmaktad›r. Bu sistemin ilk karfl›layacak büyüklükte olmal›d›r. Di¤er bir uygulamalar›ndan biri de Ankara Elmada¤’da alternatif ise, günefl panellerinin gündüz üretti¤i yap›lm›fl, bir köyün ortak su deposuna kaynaktan enerjiyi akülerde depolayarak, gece veya havan›n su getirilmesi sa¤lanm›flt›r. Di¤er bir proje ise kapal› oldu¤u günlerde suyu çekmek için rezerv Diyarbak›r’da Dicle Üniversitesi Kampüsü’nde olarak kullanmakt›r. Bu sistem güvenilir olmakla damla sulama sistemine destek amaçl› olarak birlikte fazladan maliyet ve bak›m gerektirecektir. hayata geçirilmifltir. Tank Yüksekli¤i Su Depolama Tank› Solar su pompalama sistemlerinin en önemli avantajlar›ndan biri de kullan›m› basit ve dayan›kl› olmalar›d›r. Buradaki hareketli tek parça olan pompalar, (günefl panellerine göre) toplam maliyetin daha küçük bir k›sm›n› oluflturur. Sistem çok tozlu bir bölgede kurulmad›¤› sürece, kablolar›n ve ba¤lant›lar›n ara s›ra kontrol edilmesi ve panellerin tozunun al›nmas› yetecektir. Bu sayfadaki foto¤raflar Lange Twins Ba¤lar› ve IEA Fotovoltaik Enerji Sistemleri Program› web sitelerinden al›nm›flt›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 85 Fotovoltaik Uygulamalar› Emirler Köyü’nde Sulama Diyarbak›r’da Damla Sulama Mersin’in Emirler Köyü’nde 25 dönüm zeytinli¤i sulamak için, 90 metre derinlikteki kuyuda 70 metreye indirilen solar pompa ve 4 adet 180 Wp gücünde 24 V’luk panel kullan›lm›flt›r. Bu projedeki dinamik su seviyesi 46 metredir. Ç›kar›lan su 135 metre yatayda tafl›narak 85 ton kapasitesindeki su deposunda toplanm›flt›r. Yurdumuzdaki ilk “Günefl Enerjisi ile Damla Sulama Projesi” Diyarbak›r’da Dicle Üniversitesi Ziraat Fakültesi’nde uygulanm›flt›r. Bu projede elektri¤i akülerde depolamak yerine su depolamas› yapmak tercih edilmifltir. Günlük sulama için yaklafl›k 18-20 ton su kullan›lmaktad›r. Bu tarlan›n sahibi alana elektrik enerjisi getirmek için da¤›t›m flirketinin 70.000 TL civar›nda katk› pay› istemesi üzerine jeneratör de dahil olmak üzere tüm alternatifleri incelemifltir. Bu karfl›laflt›rma sonras›nda her ay ödenecek fatura ile hatlar ve trafoda yaflanacak kay›plar› da hesaba kat›nca, günefl enerjisinin en uygunu olaca¤›na karar vermifltir. Sistem yaklafl›k 7500 Euro’luk maliyetle tamamlanm›flt›r. Öztunç Mühendislik, Mersin 10 dekarl›k bir alan›n damla sulama sistemi için 12 adet 80 Wp gücünde polikristal günefl paneli, bir adet günefl enerjisi ile çal›flan pompa sistemi, flarj regülatörü ve bir adet otomatik damla sulama sistemi ile boru a¤lar› kullan›lm›flt›r. Bu sistem 6 metre dikey ve 150 metre yatay mesafeden günde 45 m3 su pompalamakta olup, sadece panel gücü art›r›ld›¤›nda günlük debinin 60 m3 mertebesine kadar ç›kmas› mümkündür. Tarlaya ilk olarak ekilen m›s›rda çok verimli bir ürün al›nm›flt›r. Almanya Federal Cumhuriyeti Büyükelçisi, Dicle Üniversitesi Rektörü ve çok say›da davetlinin kat›l›m›yla 21 Ekim 2008 tarihinde gerçeklefltirilen aç›l›fl töreninde, bu tarlan›n ürünü olan m›s›rlar “günefl oca¤›nda” hafllanarak davetlilere sunulmufltur. TEMEV ve Ekosolar, Diyarbak›r UEA’na üye ülkeler: Avustralya, Avuturya, Kanada, Danimarka, Fransa, Almanya, ‹srail, ‹talya, Japonya, Kore, Meksika 86 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Uygulamalar› Günefl Enerjisiyle Ayd›nlatma G enel olarak kullan›lan elektri¤in % 20’si ayd›nlatma için harcanmaktad›r ve ayd›nlatman›n toplam elektrik tüketimi içindeki oran› da her y›l artmaktad›r. Günefl enerjili ayd›nlatma sistemleri günefl panellerinin en çok kullan›ld›¤› alanlardan biridir. Günefl enerjili ayd›nlatma uygulamalar›n›n dünya üzerinde on binlerce örne¤i bulunmakta ve her geçen gün de bunlar yayg›nlaflmaktad›r. Günefl enerjili sistem ilke olarak hayat›m›z›n en önemli enerji kullan›m alanlar›ndan olan ayd›nlatma ihtiyaçlar›m›z için temiz, sürekli, verimli ve sonsuz bir çözümdür. Elektrik flebekesinin uzak oldu¤u bölgelerde vazgeçilmez olmas›n›n yan› s›ra, yüksek elektrik maliyeti getiren flebekeye ba¤l› sistemler yerine, s›f›r tüketim harcamas› olan bir sistem olarak tercih edilmektedir. Bu sistemlerde gündüz günefl enerjisi ile flarj olan aküler gece otomatik olarak 12 Volt’luk özel kompakt flüoresan günefl ampüllerini veya LED’li ampülleri çal›flt›rarak ayd›nlatma sa¤lamaktad›r. Bu basit ama etkili sistemler enerjinin oldu¤u yerlerde kaz› ve kablo hatt› gerektirmedi¤i için, enerjinin olmad›¤› yerlerde ise en acil, uygun ve kesin çözüm olmalar› nedeniyle tercih edilmektedir. Sistemin ayd›nlatma de¤erleri park, bahçe ve sokak ayd›nlatmas›nda gerekli olan uluslararas› standart lüks de¤erlerini sa¤lad›¤›ndan bu alanlarda da kullan›ma uygundur. fiebekeye ba¤lant› içermedi¤inden kablo çürümesi, kablo ar›zalar›, elektrik kesintisi gibi sorunlar oluflmaz. Portatif günefl enerjili ayd›nlatma ünitelerinde üniteye ba¤l› günefl panelleri kullan›lmaktad›r. Merkezî günefl enerjili ayd›nlatma sisteminde ise oluflturulan merkezî bir sistemden çok say›da ayd›nlatma dire¤inin elektrik ihtiyac› karfl›lanmaktad›r. Daha özel projelerde ise günefl ve rüzgâr enerjisi (hibrit sistemler) birlikte kullan›lmaktad›r. Günefl enerjili güvenlik ayd›nlatmas› da son zamanlarda çok ra¤bet görmektedir. Genelde ayd›nlatma sistemleri ile kompakt bir flekilde tasarlanan bu cihazlar iflletmeye haz›r flekilde pazarlanmaktad›r. Gündüz günefl panelinin üretti¤i elektrik özel akülerde bir flarj kontrol ünitesi (regülatör) sayesinde depolanmakta, akflam oldu¤unda ise özel otomasyon sistemiyle sokak lambas› istenilen saatte aç›l›p, istenilen saatte kapat›labilmektedir. Türkiye’de çeflitli ölçekte yap›lm›fl olan günefl enerjili ayd›nlatma örneklerine Toyota, Kent, ve fiiflecam fabrikalar›nda, Isparta, Etimesgut, Esenler ve Avc›lar Belediyelerinde tasarlanan ve kullan›lan uygulamalar verilebilir. Bafll›ca Uygulama Alanlar› • Belediye park ve bahçe ayd›nlatmalar›, • Tatil köyleri ve otellerin d›fl mekân ayd›nlatmalar›, • Site çevre ayd›nlatmalar›, • Organize sanayi bölgeleri d›fl ayd›nlatmalar›, UEA’na üye ülkeler: Hollanda, Norveç, Portekiz, ‹spanya ‹sveç, ‹sviçre, ‹ngiltere ve Amerika Birleflik Devletleri TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 87 Fotovoltaik Uygulamalar› • • • • • • Üniversitelere ait çevre ayd›nlatmalar›, Genifl arazi ayd›nlatmas›, Benzin istasyonlar› ayd›nlatmas›, Fabrika ve iflyeri çevre ayd›nlatmas›, Totem, reklam panolar› ve flantiye ayd›nlatmas› Sinyalizasyon, güvenlik sistemleri v.b. uygulamalar›. Sistemi Oluflturan Temel Cihazlar Günefl paneli (PV=fotovoltaik modül) Ayd›nlatma direklerinde elektrik ihtiyac›n› karfl›layacak 20-120 Watt’l›k paneller kullan›lmaktad›r. fiarj kontrol ünitesi Günefl panelinin üretti¤i elektrikle aküleri kontrollü bir flekilde flarj eden ve akülerin deflarj durumunu kontrol eden cihazd›r. Armatür ‹stenen ›fl›k de¤erinde ayd›nlatma veren ürünlerdir. Armatürler istenen peyzaja göre özel çözümler olabilir. Dire¤in yüksekli¤ine ve istenen ›fl›k de¤erine göre üretilmektedir. Akümülatör Üretilen enerjiyi depolayan ve ihtiyaç duyuldu¤unda sisteme veren cihazd›r. ‹htiyaca göre 12-24 Volt, 24-125 Amper aras›nda aküler kullan›lmaktad›r. Evirici (‹nvertör) Alternatif ak›mla çal›flan armatürler kullan›ld›¤›nda Do¤ru Ak›m› (DC) Alternatif Ak›ma (AC) çeviren elektronik devredir. Ampuller Özel tip AC ampuller, solar sisteme uygun DC ampuller ve uzun ömürlü LED ampuller kullan›lmaktad›r. Avantajlar› • Montaj ve tafl›ma kolayl›¤› sa¤lar. • Panel ömrü yaklafl›k 25 y›ld›r. • ‹flletme maliyeti di¤er sistemlerle karfl›laflt›r›ld›¤›nda neredeyse s›f›rd›r. • ‹flletme aç›s›ndan fosil kaynaklara göre d›fla ba¤›ml›l›k yoktur. • Mobilize olabilir, ba¤lant›s›zd›r. • En uzun ömürlü kaynaktan beslenir. • Çevreye, atmosfere ve insana zararl› etkisi yoktur. • Faturas›zd›r. • 220 Volt 50 Hz tam sinüs ç›k›fl stabilizasyon sa¤lar. Bahçeflehir Üniversitesi’nde günefl enerjili ayd›nlatma TemizDünya Ekoloji Derne¤i’nin temiz enerji odakl› projelerinden biri de ‘Günefl Enerjili Ayd›nlatma Dire¤i’dir. Bu dire¤in üzerinde, nas›l çal›flt›¤›na ve enerjiyi nereden elde etti¤ine dair aç›klay›c› bir afifl ve plaket bulunur. Bunlar sayesinde direk, kamuoyunu bilinçlendirme amac›n› yerine getirir. Tasar›m› Bahçeflehir Üniversitesi Mimarl›k ve Tasar›m Fakültesi ö¤retim üyesi Yrd. Doç. Dr. Mehmet Bengü Uluengin taraf›ndan derne¤imiz ad›na yap›lan ayd›nlatma dire¤i malzeme kullan›m›yla oldukça dikkat çekicidir. Ayr›ca gövdesinde 50 x 70 cm boyutlar›nda tan›t›c› bir pano içermektedir. Direkte kullan›lan ana malzemeler, gövdede sertifikal› ahflap ve paslanmaz çelik, panoda ise pleksiglas olarak say›labilir. Boyu 380 cm olan direk 25 cm x 25 cm’lik bir taban alan›na oturtulmufltur. Enerjisini 80 W gücünde bir fotovoltaik günefl panelinden alan direk, 14 W yüksek verimli LED ayd›nlatma eleman›n› kullan›r. Üretilen enerji 75 Ah bak›ms›z aküde depolan›r. Türkiye’deki toplam kurulu fotovoltaik sistem gücü 2007 y›l› itibar›yla 3 MWp civar›ndayd›. 88 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Uygulamalar› Telekom Uygulamalar› G ünefl enerjisi, uzak ve eriflilmesi zor alanlarda güvenilirli¤i, az bak›m ihtiyac› ve rüzgâr enerjisiyle birlikte kesintisiz enerji sa¤layabilme potansiyeli sayesinde her tip ve büyüklükteki telekomünikasyon sistemi için vazgeçilmez bir kaynakt›r. Elektrik hatt›n›n olmad›¤› yerlerde, elektrik flebekesine ba¤l› vericilere alternatif olarak do¤ru konumda kurulan bir verici sistemi, ço¤unlukla daha düflük bir maliyet ve daha genifl bir kapsama alan› sa¤lamaktad›r. Ülkemizde de elektrik flebekesinden uzak ücra bölgelerde, telekomünikasyon firmalar›na ait pek çok GSM baz istasyonu ya da verici istasyon bulunmaktad›r. Telekomünikasyon sistemlerinin, günümüzde günefl panellerinin en s›k kullan›ld›¤› alanlardan biri olmas›n›n nedenleri afla¤›daki gibidir: • Fotovoltaik sistemler tam bak›ms›zd›r. Y›ll›k rutin bak›m d›fl›nda hiçbir bak›m ihtiyaçlar› yoktur. • Fotovoltaik sistemler modülerdir. ‹htiyaca göre ekleme veya eksiltme yap›l›r. • Fotovoltaik sistemlerde inflaat süresi k›sad›r. 2-3 hafta içinde elektrik üretimine bafllanabilir. • Fotovoltaik sistemleri tercih etmek, elektrik hatt› çekmekten çok daha ekonomiktir ve süreci h›zland›r›r. • Fotovoltaik sistemler çok uzun ömürlüdür. • Fotovoltaik sistemlerin mazot, benzin gibi hiçbir hammadde ihtiyac› yoktur. • Fotovoltaik sistemler kullan›ld›¤›nda devlet bürokrasisi ile u¤raflmak zorunda kal›nmaz. • Fotovoltaik sistemler, telekom vericilerine giden elektrik hatt›ndaki k›sa devrelerden kaynaklanan orman yang›n› ihtimalini ortadan kald›r›r. Genelde telekom enerji sistemleri ‘Yedekleme Türkiye’de flebekeye ba¤l› en büyük sistem, Mu¤la Üniversitesi’ndedir ve 54 kW p kurulu güce sahiptir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 89 Fotovoltaik Uygulamalar› Gerektirmeyen Fotovoltaik Sistemler’ ve ‘Dizel Jeneratör ve/veya Rüzgâr Türbin Destekli Fotovoltaik Sistemler’ olarak ikiye ayr›lmaktad›r. Yaln›zca panellerden oluflan sistemlerde enerji üreten baflka bir kaynak yoktur. Gündüz vericilerin elektrik ihtiyac› günefl panellerinden sa¤lan›rken, kapal› havalarda ve akflamlar› günefl panellerinin flarj etti¤i aküler üzerinden karfl›lan›r. Enerjinin depolanmas› için bu sistemlere uygun olarak seçilmifl aküler kullan›l›r. Akü dizisinin gerilim de¤eri telekomünikasyon sektöründeki standart olan 24 veya 48 Volt’tur. En az günefl alan ay›n meteorolojik verilerine göre tasarlanan sistemlerde yaz›n üretim fazlas› oluflur. Buna ra¤men bu sistemler, kullan›m süreci boyunca tüm di¤er fosil yak›t çözümlerinden daha ucuza gelir. Üretim, benzer güce sahip termal elektrik sistemlerinden daha ekonomiktir. Ayr›ca konvansiyonel elektrik sistemleri devaml› olarak yak›t tüketmektedir ve afl›nan birçok mekanik aksam› oldu¤u için sürekli bak›m masraf› ç›karmaktad›r. Günlük tüketimin fazla oldu¤u verici sistemlerinde ve k›fll›k günefllenme süresinin k›sa oldu¤u bölgelerde sadece günefl panelleri, enerji kayna¤› olarak çok pahal›ya gelebilir. Bu flartlar alt›nda sisteme entegre edilecek ek enerji kaynaklar›yla oluflturulan hibrit sistemlerin hem maliyeti azalacak hem de iflletme masraf›n›n düflük olmas›na paralel teknik güvenilirlik katsay›s› da artacakt›r. Günefl panellerinin kapasitesi, bir dizel jeneratörün veya rüzgâr türbininin sisteme entegrasyonu durumunda, genelde k›fl›n bir bölümünde, di¤er mevsimlerin ise hemen hemen tamam›nda tüm elektrik ihtiyac›n› sa¤layacak flekilde boyutland›r›l›r. Uzun süren bulutlu günlerin ard›ndan fotovoltaik sistemlerin yetersiz gelmesi durumunda, dizel jeneratör/rüzgâr türbini gerekli elektri¤i üreterek, aküleri flarj edecektir. Havan›n açmas› ve akülerin dolmas› ile birlikte dizel jeneratör tekrar otomatik olarak kapan›r. Bu sayede hibrit sistemin içinde, rüzgâr türbini ve günefl panellerinin optimum kullan›m› sa¤lanabilir. Telekom sistemlerinde son geliflmeler, dizel jeneratörlerin ve özellikle de rüzgâr enerjisi gibi di¤er yenilenebilir kaynaklar›n optimum kullan›m›, uzaktan kontrolü, otomasyonu ve sistem optimizasyonu üzerinde yo¤unlafl›r. Bu tip teknolojik geliflmelerin adapte edildi¤i hibrit sistemlerde günefl panellerinin say›s› ve gerekli akü bankas› büyüklü¤ü de minimumda tutularak ekonomik avantaj sa¤lan›r. ‹yi tasarlanm›fl bir hibrit sistemde dizel jeneratör günde ortalama bir saatten fazla çal›flmamal›d›r. Bu kadar az bir çal›flma yükü alt›nda kaliteli bir dizel jeneratör ancak y›lda bir kez yak›t eklemesi ve bak›m ihtiyac› duyacakt›r. Böyle bir sistemin çal›flma ömrü ise 10-20 y›l aras›ndad›r. Ek günefl panelleri sisteme her zaman rahatl›kla ilave edilebilir ve böylece dizel jeneratörün çal›flma süresi daha da azalt›labilir. Türkiye’de toplam 300 kW gücündeki günefl enerjili sistemler, 28 de¤iflik ildeki, 324 ayr› SDH merkezine Türk Telekom için kurulmufltur. Bu sistemler flebekeye ba¤l› olup, güneflin oldu¤u durumlarda yükü beslemektedir ve aküleri doldurmaktad›r. fiebekenin kesildi¤i durumlarda da yük aküden beslenir. Dünya üzerindeki örneklerden biri ise Arjantin Telecom’un Tucuman Eyaleti’nde kurdu¤u günefl enerjili verici istasyonudur. ‹stasyonun yüksekli¤i deniz seviyesine göre 4200 m’dir ve San Miguel flehrine 140 km. uzakl›kta bulunmaktad›r. Bölgede s›cakl›k -20 ºC'nin alt›ndad›r ve rüzgâr h›z› 120 km/saate ulaflmaktad›r. Sistem 188 adet 50 W’l›k günefl paneli ve uzun süreli güneflsiz havalara karfl› tedbir olarak yerlefltirilmifl 3 adet dizel jeneratörü ile Calchaquies vadisindeki 10’dan Ege Üniversitesi Günefl Enstitüsü, üniversite bünyesindeki 22,4 kWp kurulu gücünde flebekeye ba¤l› sistemi 2005 y›l›nda kurmufltur. 90 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Uygulamalar› fazla yerleflim biriminin iletiflimini sa¤lamakta ve Salto Eyaleti’nden Tucuman Eyaleti’ne kadar tüm iletiflim trafi¤ini tafl›maktad›r. Network Planlama Avantajlar› Günefl ve rüzgâr enerjili telekom sistemlerinin en büyük avantajlar›ndan biri de, verici sistemlerini, elektrik kayna¤›n›n (flebekenin) fiziksel veya ekonomik olarak ulafl›labilir olup olmad›¤›n› düflünmeksizin en uygun yere kurma özgürlü¤ünü getirmesidir. Rüzgâr› kesen özel bir engel veya gölgeleme yaratacak çok a¤açl› bir ortam olmad›¤› takdirde optimum flekillerde tasarlanacak rüzgâr/günefl hibrit sistemi her güçteki vericiye kesintisiz elektrik sa¤layacakt›r. Böylece da¤l›k bölgelerde veya çok girintili ç›k›nt›l› deniz kenarlar›nda, koyluk mevkilerde flebekeye ba¤l› birçok verici yerine günefl ve rüzgâr enerjisinden elektri¤ini üreten tek ve daha büyük kapasitede bir verici ile söz konusu bölgeyi kapsama alan› içine almak mümkün olur. Ayr›ca bahsi geçen yerler genelde ormanl›k alanlar oldu¤u için, telekom vericilerine flebeke hatt›ndan çekilen elektrik kablolar›nda veya ba¤lant› noktalar›nda meydana gelen k›sa devreler nedeniyle ortaya ç›kan orman yang›n› riski de s›f›ra indirilmifl olacakt›r. Çeflme’de GSM ‹stasyonu Çeflme Özpamir Sitesi, Çeflme Yar›madas›’nda, dolay›s›yla hem rüzgâr hem de günefl bak›m›ndan oldukça flansl› bir co¤rafyada yer almaktad›r. Önde gelen bir mobil operatör firmas› burada bir GSM baz istasyonu kurmak istedi. Bu istek üzerine bölgenin günefllenme süreleri, rüzgâr h›zlar› ve sistemin güç ihtiyac› belirlenerek projelendirme safhas›na geçildi Yukar›daki veriler ›fl›¤›nda hibrit sistemin kurulu gücü, 6400 Wp’l›k k›sm› PV sistemden ve 2000 W rüzgâr türbininden karfl›lanmak üzere toplam 8400 W olarak hesapland›. Bu de¤erleri sa¤layabilmek için 32 adet 200 Wp monokristal tip panel ile 2 adet 1 kW güçte 7 metre direk üzerine kurulu, donmaya karfl› korumal› bir türbin seçildi. 180 cm çaptaki bu türbin, 17,5 kg a¤›rl›¤a ve özel kanat yap›s›na sahip. Enerji depolama çözümü olarak özellikle günefl enerjisinden elektrik üreten sistemlerde kullan›lan OPzS tipi 2400 Ah ak›ma sahip aküler ve akülerin flarj›nda verimi art›rmak amac›yla MPPT’li flarj kontrol üniteleri tercih edildi. Aneltech, Çeflme Ege Üniversitesi Günefl Enstitüsü, Türkiye’de üniversiteler aras›nda türünün tek örne¤i olan Fotovoltaik Panel Üretim Laboratuvar›’n› 2006 y›l›nda kurmufltur. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 91 Fotovoltaik Uygulamalar› Su Ar›tma A merika’n›n baz› eyaletleri ve ‹srail, Hindistan, ‹spanya gibi kurak iklime sahip ve su s›k›nt›s› çeken birçok ülkede bugün günefl enerjisinden yararlan›larak, deniz suyundan kullanma suyu elde edilmektedir. % 60’› körfez ülkelerinde, % 30’u Suudi Arabistan’da olmak üzere Ortado¤u ülkelerinde bu amaçla iflletilen toplam 7500’den fazla tesis bulunmakta ve 48 milyar m3’lük dönüflüm sa¤lanmaktad›r. Deniz suyundan kullan›m suyu elde etmek için esas olarak iki yöntem kullan›l›r. Bunlardan geleneksel olan›nda, tuzlu su aç›k havuzlarda günefl enerjisiyle buharlaflt›r›l›r, sonra da rüzgâr enerjisiyle suyun dam›t›lmas› sa¤lan›r. Bu sisteme alternatif olan di¤er yöntem, kullan›m suyunu tuzlu su çözeltisinden elektrodiyaliz, ekstraksiyon ve iyon de¤iflimi gibi kimyasal ifllemlerle ay›ran sistemleri kullanmakt›r. Sera prensibiyle çal›flan geleneksel sistemlerden uzun y›llard›r yararlan›lmaktad›r. Fakat fazla alana ihtiyaç duymalar› ve pratik olmamalar› nedeniyle daha az yer kaplayan alternatif modeller gelifltirilmektedir. Yeni gelifltirilen bu modellerin en büyük dezavantaj› ise dönüflümün sa¤lanabilmesi için çok fazla enerjiye ihtiyaç duyulmas›d›r. Temiz su kaynaklar› bak›m›ndan yeterli olmayan, fakat zengin petrol kaynaklar›na sahip Arap ülkelerinde enerji ihtiyac› petrolden karfl›lanabilmektedir. Yeterli enerji kayna¤›na sahip olmayan ülkeler için ekonomik bir model olmamas› nedeniyle, bu sistemin yap›lanmas›nda günefl enerjisinden yararlan›lmaya bafllam›flt›r. Asl›na bak›ld›¤›nda günefl enerjisi ile tatl› su elde etme sistemleri do¤ada var olan döngülerden esinlenerek oluflturulmufltur. Çeflitli yöntemlerle dam›t›lan su ters ozmoz yöntemiyle kullan›labilir duruma getirilir. Ters ozmoz yöntemi, 60 bar bas›nç alt›nda dam›t›lm›fl deniz suyunun, içindeki istenmeyen maddelerden ar›nd›r›lmas›n› sa¤layan membran filtrasyon yöntemidir. Yeni gelifltirilen birçok uygulamada hem enerjinin temiz kaynaklardan elde edilmesini sa¤layacak, hem de arazi problemi yaratmayacak ar›tma sistemi modelleri kullan›lmaktad›r. Amerika’da gelifltirilen bir modelde su s›cakl›¤›n› yaln›zca 10-15 °C art›rmak yeterli gelmektedir. Bu sayede, suyun kaynat›lmas›na gerek kalmad›¤› için, sadece günefl enerjisiyle çal›flan bir motordan ›s› ihtiyac›n›n karfl›lanmas› mümkündür. Maliyetleri nedeniyle tercih edilemeyen deniz suyundan tatl› su elde etme sistemleri, bugün maliyetlerin neredeyse tankerle su tafl›ma bedelinin alt›na inmifl olmas› nedeniyle iflletmeler taraf›ndan kullan›lmaya bafllam›flt›r. Deniz suyunun tuzluluk oran›na ba¤l› olarak 1 m3 tatl› suyun maliyeti yaklafl›k 1 Dolar civar›ndad›r. Tahmin edilen de¤erlere göre teknolojinin ilerlemesiyle ve gereken ek maliyetlerin günefl enerjisi gibi yenilenebilir kaynaklardan karfl›lanmas›yla, güncel maliyetlerin daha da düflmesi beklenmektedir. Buna karfl›l›k klasik su ar›t›m›nda kullan›lan mikrofiltrasyon, Tübitak taraf›ndan düzenlenen Üniversiteleraras› Formula-G Günefl Arabas› Yar›fllar ilk kez 2005 y›l›nda yap›lm›flt›r. 92 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Fotovoltaik Uygulamalar› ultrafiltrasyon, ozonlama ile dezenfeksiyon gibi ileri ar›tma teknolojilerinin maliyetleri yükselmektedir. Böylece deniz suyu ar›t›m maliyetleri, nehirlerden su tafl›ma maliyetleri ile karfl›laflt›r›labilir seviyeye ulaflmaktad›r. Ülkemizde özellikle Ege ve Akdeniz bölgelerinde bu teknolojiye yat›r›m yapan turizm iflletmesi say›s› 2008 itibar› ile 60’a ulaflm›fl durumdad›r. Türkiye’de sistemin litre maliyeti 70 Cent civar›ndad›r. Bu da tatil köylerinde sat›lan 1 litre pet flifle su maliyetine neredeyse eflde¤erdir. Ters ozmoz teknolojisi ile 1 m3 su ar›t›m› için gerekli olan enerji miktar› ise 22,4 kWh seviyesindedir. Denizin tuzluluk oran›na göre maliyetlerin de¤iflti¤i sistemler yak›n gelecekte önemli bir hacme sahip olacak. Fakat var olan teknolojilerle 45 ton temiz su elde etmek için 100 ton deniz suyu kullan›lmaktad›r. Bu nedenle büyük yerleflim yerleri yerine, yüklü debisi olmayan 100.000-500.000 kiflilik yerleflim alanlar›nda ihtiyac› karfl›layacak sistemlerin kurulmas› uzmanlar taraf›ndan önerilmektedir. Fethiye Hillside Uygulamas› Türkiye’de bu uygulaman›n ilk örneklerinden biri olan ve 2006 y›l›nda Fethiye Hillside Tatil Köyü’nde yap›lan model, 5,6 kilowatt’l›k PV sistemi sayesinde, ters ozmoz yöntemiyle deniz suyundan kullan›m suyu elde etmektedir. Bu sistem günde 2 m3 temiz su üretecek flekilde tasarlanm›flt›r. Sistem, bölgede plaj yak›n›ndan çekilen ac› suyu kullanmaktad›r. Ac› su, ön ar›tmadan sonra ters ozmoz sistemiyle tuzdan ar›nd›r›l›r ve dezenfekte edilir. Sistemde üretilen temiz su, WHO sa¤l›k örgütünün içme suyu standartlar›na uygundur. PV sistemi 72 adet 80 Wp gücünde polikristal PV paneli, flarj kontrol ünitesi, evirici (invertör), aküler ve flebeke sigortalar› içermektedir. Bütün ar›tma sistemi PLC taraf›ndan kontrol edilmektedir. Kontrol ünitesinden toplanan veriler bilgisayarda görüntülenebilmekte ve kaydedilmektedir. Fore Enerji, Fethiye Türkiye’nin ilk PV, rüzgar ve dizel jeneratöründen oluflan hibrit sistemi, 2007 y›l›nda Fethiye K›z›lada’da Girasolar Ltd. taraf›ndan kurulmufltur. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 93 E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Fotovoltaikler ve Uygulamalar› Fotovoltaik (PV), iki kelimenin birlefliminden oluflur. “Foto” yani ›fl›k ve “voltaik” yani elektrik. Fotovoltaik teknolojiler, günefl enerjisini (›fl›¤›n›) elektri¤e çevirmekte kullan›l›r. G ünefl ›fl›¤› alt›nda elektronlar› a盤a ç›karmak için özel yar› iletken malzemeler kullan›l›r. En çok kullan›lan yar› iletken malzeme silikondur. Silikon, dünya üzerinde en bol bulunan ikinci malzemedir. Burada, ›fl›k kullan›larak do¤ru ak›m (DC) yarat›l›r. Genellikle, bu ak›m, invertörler yard›m›yla daha yayg›n olarak kullan›lan alternatif ak›ma (AC) çevrilir. Fotovoltaik paneller pek çok alanda kullan›labilir. Genel olarak, kullan›m alanlar›, flebekeye ba¤l› ve flebekeden ba¤›ms›z uygulamalar olarak ikiye ayr›l›r. fiebekeye ba¤l› uygulamalar, ya yaln›zca üretici taraf›ndan tüketilmeyen fazla elektrik enerjisini ya da üretilen enerjinin tümünü flebekeye besler. Tipik flebekeye ba¤l› uygulamalara örnek olarak konutlar›n çat›lar›ndaki sistemler (ortalama 3 kilowatt büyüklükte) verilebilir. Bu uygulamalar birkaç megawatt büyüklükteki daha büyük tesislerde de yap›labilir. Günefl ›fl›n›m› Günefl paneli fiarj kontrol ünitesi ‹nvertör Akü AC yükler DC yükler fiebekeden ba¤›ms›z sistemlerin ise elektrik flebekesiyle ba¤lant›s› yoktur (Bkz. fiekil). Bu sistemler, geliflmekte olan ülkelerde, k›rsal bölgelerdeki elektrik üretimine katk›da bulunur. Fotovoltaikler, ayr›ca flebekeyle ba¤lant›n›n mümkün olmad›¤› pek çok endüstriyel uygulamada da (telekomünikasyon vb) kullan›lmaktad›r. Fotovoltaiklerin kullan›ld›¤› bir di¤er alan da hesap makineleri gibi tüketici ürünleridir. E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler sayfalar›, Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu web sitesinden, gönüllümüz Mercan Uluengin taraf›ndan çevrilmifltir. 94 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Fotovoltaik Endüstrisi 2006 y›l›nda, PV endüstrisi yaklafl›k 10 milyar Euro ciro yapt›. PV hücre üretiminde Japon flirketleri önde gelse de, Avrupal› flirketler de giderek pazar pay› kazanmaktad›r. P V’nin ömrü boyunca, üretilen her bir megawatt, 50 ifl imkân› yaratmaktad›r. Küresel PV endüstrisi bugüne kadar 50.000’den fazla istihdam yaratt› bile. Endüstride beklenen büyüme göz önüne al›nd›¤›nda, potansiyel istihdam art›fl› oldukça çarp›c›d›r. Halihaz›rda farkl› formlardaki (monokristal, poli kristal, flerit) kristal silikon (c-Si) günefl hücrelerinin % 90’l›k bir pazar pay› mevcuttur. Gerisi ise ince film (TF) teknolojilerine (amorf Si, Cl(G)S, CdTe) ait. Dünyan›n dört bir taraf›nda, PV katma de¤er zincirinin her bir halkas›nda üreticiler (silikon, hücre katman›, hücre, modül) mevcuttur ve bu endüstriler, ulusal ekonomilere büyük katk› sa¤lamaktad›r. Bunlar›n aras›nda, ince film teknolojileri, en h›zl› geliflenidir. Uzun vadede de belli özelliklere sahip çeflitli PV teknolojileri farkl› uygulamalar›n ve ihtiyaçlar›n hizmetinde olacakt›r. Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 95 E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Fotovoltaik Pazar› Fotovoltaik (PV) pazar, dünya çap›nda en dinamik sektörlerden biridir. Y›ll›k büyüme h›z›, son y›llarda % 35’in üzerindedir. 2006 y›l›ndaki silikon k›tl›¤›nda bile, önceki y›ldan daha çok sistem kurulmufltur. K üresel PV pazar›na bugün, her ne kadar Almanya, ABD ve Japonya hâkim olsa da potansiyel pazarlar geliflmektedir. ‹talya, ‹spanya, Yunanistan ve Fransa, PV sektörünü büyütecek ülkelerden baz›lar›. Son on y›lda PV sektörü pek çok ülkede önemli bir endüstri haline geldi. PV endüstrisine bakt›¤›m›zda istihdam art›fl› ve endüstriyel büyüme önemli göstergelerdir. Günefl Enerjisi ve 2100’e kadar Enerji Geçifli Di¤er yenilenebilir enerji kaynaklar› [EJ/a] Termal günefl santralleri 1.600 Fotovoltaikler 1.400 Rüzgâr 1.000 Biyokütle Hidroelektrik 800 Nükleer enerji 600 Gaz 400 Kömür 200 Petrol 2000 2010 2020 2030 2040 2050 Kaynak: Alman Devleti Küresel Is›nma Bilimsel Dan›flma Kurulu (2003) Yeterli destek mekanizmalar› oldu¤u takdirde (üretti¤i elektri¤i flebekeye besleyenlere uygulanan özel tarifeler, teflvikler) 2010’a kadar küresel olarak y›ll›k 5-6 GW’l›k bir pazara ulafl›labilir. PV sistem fiyatlar› önümüzdeki yirmi y›l boyunca y›lda en az % 5 düflecektir. Bu, günefl enerjisini daha çekici hale getirip pazar›n büyümesini teflvik ederken ayn› zamanda fiyatlardaki düflüfl, önümüzdeki on y›l içinde PV’nin farkl› sayaç tarifeleriyle rekabet edebilmesini de sa¤layacakt›r. Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu 96 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 0 E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Enerji Dengesi Kimileri PV sistemlerin enerji dengesinin negatif oldu¤unu, yani bir PV sistemi üretmenin, o sistemin ömrü boyunca üretece¤i enerjiden daha fazlas›n› harcad›¤›n› iddia ediyor. ‹ flin do¤rusu, fotovoltaik (PV) sistemler de bütün ürünler gibi üretimleri s›ras›nda enerji harcamaktad›r. Ancak, PV sistemler, hücre türlerine ve yerlerine ba¤l› olarak bu enerjiyi 1 ila 3 y›l içinde amorti ediyor. Bu nedenle, PV sistemler, tahmini ömürleri olan 30 y›l içinde üretimlerinde harcanan enerjinin 10 ila 30 kat›n› üretmifl olmaktad›r. Birkaç y›l içinde uygulanabilecek yeni teknolojiler sayesinde, Güney Avrupa’da belli bafll› hücre türlerinde, bu sistemlerin üretimlerinde harcanan enerjiyi amorti etme süresi bir y›l›n alt›na düflecektir. Bu nedenle flöyle demek daha do¤ru olur: “PV panellerin enerji dengesi, bugün bile aç›kça pozitiftir ve teknoloji ilerledikçe daha da iyiye gidecektir. “Bugün kullan›lan PV sistemlerinde enerjiyi amorti etme süresinin, Güney Avrupa’daki ortalama bir kurulumda en fazla 2 y›l oldu¤unu bulduk.” Erik Alsema, K›demli Araflt›rmac›, Utrecht Üniversitesi, Hollanda fiekilde, farkl› hücre teknolojilerini kullanan ve Orta veya Güney Avrupa’da kurulan PV sistemlerin üretimlerinde kullan›lan enerjiyi amorti etme süresi görülmektedir. Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 97 E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Fotovoltaikler ve D›fl Maliyetler Kimileri PV elektri¤in harici maliyetinin di¤er yenilenebilir kaynaklar›nkinden çok daha yüksek oldu¤unu iddia ediyor. ‹ flin do¤rusu, fotovoltaik (PV) sistemler, üretimlerinde hâlâ fosil yak›tlar kullan›ld›¤› için ömürleri süresince atmosfere bir miktar sal›mda bulunuyor. Bu sal›mlar›n sa¤l›k ve çevre üzerindeki etkileri “harici maliyet” olarak adland›r›labilir. Güney Avrupa’da halihaz›rdaki sistemlerin harici maliyeti kWh bafl›na yaklafl›k 0.15 Euro Cent’tir ve salt fosil yak›t kullanan teknolojilerin harici maliyetlerinden çok daha düflüktür. Birkaç y›l içinde uygulanabilecek yeni teknolojiler sayesinde, PV teknolojilerin olumsuz etkileri daha da azalacakt›r. Bu nedenle flöyle demek daha do¤ru olur: “PV elektri¤in harici maliyeti, bugün di¤er yenilenebilir enerjilerin harici maliyetleriyle ayn› düzeydedir ve teknoloji ilerledikçe daha da düflecektir.” “Bugün kullan›lan PV sistemlerin harici maliyetinin, yerini ald›klar› teknolojilerin harici maliyetinden çok daha düflük oldu¤unu belirledik.” Prof. Vasilis Fthenakis, Yaflam Döngüsü Analiz Merkezi, Columbia Üniversitesi ve Brookhaven Ulusal Laboratuvar›, NY, ABD fiekilde, Orta veya Güney Avrupa’da kurulan PV sistemlerin harici maliyeti ve di¤er elektrik üretim seçenekleri görülmektedir. Yüksek tahminler polikristal silikona, düflük tahminler de ince film kadmiyum tellürid PV sistemlere aittir. Fosil yak›tlarla çal›flan elektrik santrallerinin harici maliyeti ise PV elektrik santrallerininkinden 10 ila 40 kat fazlad›r. Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu 98 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Fotovoltaiklerin Maliyeti Kimileri, PV elektri¤in maliyetinin di¤er seçeneklerle rekabet etmeye engel oldu¤unu iddia ediyor. ‹ flin do¤rusu, fotovoltaik (PV) enerji, teknolojiden güç alan bir endüstridir. Fiyat e¤risi, yirmi y›ldan uzun zamand›r masraflar›n sürekli düfltü¤ünü ve daha da düflece¤ini göstermektedir. Di¤er yandan, al›fl›lagelmifl enerji masraflar› çeflitli nedenlerle sürekli artmaktad›r. Fotovoltaik enerjinin çeflitli uygulamalarda di¤er seçeneklerle rekabet etti¤ini bundan sonra daha da s›k görece¤iz. Çat›ya yay›lm›fl fotovoltaik bir sistem, enerjiyi tam ihtiyaç duyulan noktada üretir. Fotovoltaik bir sistemin üretti¤i elektrik, yaz günleri ö¤leden sonra tüketilen elektri¤in tepe noktas›yla uyumlu flekilde örtüflür. Fiyatlar› karfl›laflt›r›rken bunu dikkate almak gerekir. Bu nedenle flöyle demek daha do¤ru olur: “PV elektrik, di¤er seçeneklerle bütünüyle rekabet edebilecek duruma gelmek üzeredir.” Pazar›n bugünkü büyüme h›z›yla, fotovoltaik elektrik fiyatlar›, Güney Avrupa’da 2015’e kadar di¤er seçeneklerle rekabet edebilir hale gelecektir. Orta ve Kuzey Avrupa’da ise bu 5-10 y›l daha sonra olacakt›r. Al›fl›ld›k enerji kaynaklar›n›n harici maliyetlerinin hesaba kat›lmas›yla fotovoltaik elektri¤in fiyat verimlili¤i daha da artacakt›r. “PV elektrik, konvansiyonel yak›tlarla rekabet edecek hale geliyor. 2030’da elektrik ihtiyac›m›z›n büyük bir k›sm›n› PV karfl›l›yor olacak.” Dr. Winfried Hoffmann, Uygulamal› Malzemeler Bafl Teknisyeni, Avrupa Fotovoltaik Endüstri Derne¤i Baflkan› Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 99 E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Fotovoltaiklerin Uygunlu¤u Kimilerinin güneflten elektrik üretmenin zengin ülkelerin harc› oldu¤unu, dolay›s›yla k›rsal uygulamalar için uygun olmad›¤›n› söyledi¤i kula¤›n›za gelmifltir. ‹ flin do¤rusu, 25 y›l önce fotovoltaik (PV) enerji üretimine baflland›¤›nda, bu sistemler ilk olarak flebekeden ba¤›ms›z, k›rsal alanlarda konvansiyonel sistemlerle rekabet etmifltir. fiebekeden ba¤›ms›z, profesyonel ve konutsal PV sistemler dünya üzerindeki ilk uygulamalard›r. Bu nedenle flöyle demek daha do¤ru olur: “Geliflmekte olan pek çok ülkede fotovoltaikler, temel k›rsal enerji ihtiyaçlar›n› en düflük maliyetle karfl›layan seçenektir.” Japonya, ABD ve Almanya gibi geliflmifl ülkelerdeki seri üretim ve pazarlar, üretim masraflar›n›n düflmesini sa¤lamaktad›r. Bunun sonucunda, geliflmekte olan ülkeler de yak›n bir gelecekte PV sistemlerin masraflar›n› karfl›layabilecek hale gelecektir. “Biz petrol ve su için savafllar yaparken, dünya nüfusunun giderek büyüyen bir k›sm› temiz sudan ve elektrikten mahrum. Bu konudaki sorumlulu¤u üstlenmemiz laz›m.” Ord. Prof. Dr. Joachim Luther, Fraunhofer Günefl Enerjisi Sistemleri Enstitüsü (ISE), Fotovoltaik Alan›nda Üstün Baflar›lar ‹çin Verilen Becquerel Ödülü Sahibi fiekilde, PV endüstrisi taraf›ndan beklenen, geliflmekte olan ülke pazarlar›ndaki trendler görülmektedir. Dünya nüfusunun üçte biri k›rsal alanlarda, elektriksiz, dolay›s›yla da temiz sudan yoksun ve modern hayattan kopuk yaflamaktad›r. PV elektri¤in modüler özelli¤i sayesinde bu insanlar›n kalk›nmas›, e¤itim ve iletiflim olanaklar› için temiz elektrik kullan›labilir. Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu 100 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Fotovoltaik Teknolojileri Kimileri fotovoltaiklerin önemli bir teknolojik bulufl yap›lana dek laboratuvarda kalmas› gerekti¤ini savunuyor. ‹ flin do¤rusu, fotovoltaik (PV) teknolojisi, hem laboratuvar araflt›rmalar› hem de pazardan elde edilen deneyimler sayesinde sürekli ilerliyor. Bu alandaki 25 y›ll›k araflt›rma geçmifli, teknolojik bulufllar›n bir anda ortaya ç›kmad›¤›n› gösteriyor. Sonuçta, pek çok alanda oldu¤u gibi teknolojik ilerleme de bir süreçtir. PV teknolojisindeki ilerleme, teknolojiyle pazara dengeli bir yaklafl›mla mümkündür. Bu iki döngü aras›ndaki etkileflim, optimal teknoloji ö¤renim süreci için gereken geri beslemeyi sa¤lar. Bu nedenle flöyle demek daha do¤ru olur: “PV teknolojisinin baflar›l› bir biçimde uygulanmas›, Ar-Ge ile endüstri stratejilerini iliflkilendirmekle mümkündür.” PV modül teknolojisinde 1980’den beri süregelen geliflme, hem hücre ve malzeme teknolojisinde, hem geliflmifl üretim yöntemlerinde, hem de endüstriyel ölçekli seri uygulama alanlar›nda giderek h›zlanm›flt›r. Bu da verimlilik art›fl›n› ve fiyatlar›n düflmesini sa¤lar. “Fotovoltaik teknolojilerdeki ilerleme evrimseldir, devrimsel de¤il. Sürekli Ar-Ge çal›flmalar›n›n ve uygulamalar›n sonucudur.” Dr. Jef Poortmans, IMEC SOLAR+ Stratejik Program› Yöneticisi Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 101 E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler fiebeke Entegrasyonu Kimileri fotovoltaiklerin mevcut elektrik flebekesine entegre edilemeyece¤ini iddia ediyor. ‹ flin do¤rusu, Avrupa’daki yaklafl›k 3 GW’l›k fotovoltaik (PV) kapasite flebekeye ba¤l›d›r. Bugüne kadar edinilen deneyimlere göre bu teknolojiyi mevcut elektrik a¤›n›n içinde kullanman›n hiç de zor olmad›¤› söylenebilir. Tüm enerji sistemlerinde, elektri¤in üretimi ile tüketimi daima örtüflmelidir. Araflt›rmalar, rüzgâr enerjisinde 0,15’lik bir korelasyon ortaya ç›karm›flt›r. Yani rüzgâr türbinlerinin, enerji talebinin ancak % 15’ini karfl›lamas› beklenebilir. Bu oran düflük olmakla birlikte, Danimarka’da rüzgâr enerjisi, talebin % 32’sini karfl›lamaktad›r. Ayn› araflt›rmaya göre, PV elektrik üretiminin korelasyonu 0,21’dir. Yani PV, elektrik talebini karfl›lamada rüzgârdan daha iyi durumdad›r. Elektrik üretimi tahminlerine bak›ld›¤›nda, flebekeli bir elektrik sisteminde veya rüzgâr enerjisinin hâkim oldu¤u bir sistemde, PV elektrik, bir güç kayna¤› olarak çekici hale gelecektir. Bu nedenle flöyle demek daha do¤ru olur: “PV’nin tan›ml› bir üretim profili vard›r ve genellikle di¤er flebeke veya merkezi elektrik kaynaklar›n› tamamlay›c› niteliktedir.” Bir PV elektrik santrali, günün ve y›l›n elektrik talebinin en yo¤un oldu¤u saatlerinde (klimalar›n sonuna kadar aç›ld›¤› gündüz saatlerinde), üretimde tepe noktas›n› yapar. Çat› üzerine yerlefltirilen flebekeye ba¤l› PV sistemler, kullan›c›n›n gündüz elektrik ihtiyac›n›, dolay›s›yla da genel elektrik talebini azaltacakt›r. “fiebeke elektri¤i üreten bir sistem operatörü için esas sorun üretimin kendisi de¤il, üretim süreklili¤ine çözüm getirmektir.” Lise Nielson, PV Teknoloji Platformu’nun ayna grubu üyesi ForskEL program› koordinatörü, Energinet.dk Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu 102 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Ba¤›ms›z Uygulamalar Kimileri flebekeden ba¤›ms›z fotovoltaik sistemlerin, ticari gereksinimlere cevap verecek yeterlilikte olmad›¤›n› iddia ediyor. ‹ flin do¤rusu, fotovoltaik (PV) sistemler ço¤u zaman ba¤›ms›z uygulamalar için en uygun çözüm oluyor. Ayr›ca, günefl enerjisi, merkezden uzak noktalarda enerjiye ihtiyaç duyulan endüstriyel enerji hizmet uygulamalar› için her geçen gün daha verimli çözümler sunuyor. Büyük elektrik yükleri gerekti¤inde, fotovoltaikler baflka yenilenebilir enerji teknolojileriyle veya küçük bir dizel jeneratörle bir arada kullan›larak bir hibrit sistem oluflturulabilir. Hibrit sistemlerin parças› olan PV sistemler, merkezden uzak noktalardaki çeflitli uygulamalar için uygun çözümler sunmaktad›r. PV hibrit sistemler, konutlar ve atölyeler gibi tek tek kullan›c›lardan, MW mertebesindeki mini flebekelere kadar uygulama imkân› bulur. Buralarda PV, rüzgâr türbini, mikro-hidroelektrik ve di¤er üretim yöntemleriyle birlefltirilerek kullan›l›r. Böylece PV sistemler, çiftlik, su pompas›, dükkân, küçük iflletme ve endüstriyel tesisler ile e¤itim tesisleri gibi yerlerde gelir elde etmeye katk›da bulunabilir. Bu nedenle flöyle demek daha do¤ru olur: “Günefl enerjisi, çeflitli ticari uygulamalarda tercih edilen elektrik kayna¤›d›r. Daha büyük elektrik yükleri gerekti¤inde, PV içeren hibrit sistemler kurmak, fiyat verimlili¤i sa¤lar.” Fotovoltaikler s›kl›kla, di¤er enerji üretim biçimleriyle en rekabetçi olabildikleri bir alanda, yani merkezden uzak noktalarda kullan›l›r. 2005’te flebekeden ba¤›ms›z PV uygulamalar›, 96 MW kurulu güçle PV pazar›n›n % 8’ini oluflturuyordu. Günefl enerjisinin ticari uygulamalar› aras›nda flunlar bulunur: • ‹letiflim sistemleri • Navigasyon sistemleri • Katodik koruma • Sokak ayd›nlatmas› • Güvenlik uygulamalar› “fiebekeden ba¤›ms›z uygulamalar pek çok durumda en rekabetçi çözümlerdir.” Prof. Jürgen Schmid, ISET-Institut für Solare Energieversorgungstechnik Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 103 E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler Ekonomik Etki Kimilerinin fotovoltaik enerjinin ekonomi üzerinde bir etkisinin olmad›¤›n› söyledi¤i kula¤›n›za gelmifltir. ‹ flin do¤rusu, 2006’da 50.000’den fazla çal›flan›n PV endüstrisinde ifl bulmufl oldu¤u ve bu sektörde 10 milyar Euro’luk ciro yap›ld›¤›d›r. Gelece¤i parlak bu yüksek teknolojili endüstride yeni ifl imkânlar› yaratmaya devam edilmektedir. Yüksek teknolojili PV endüstrisi, halihaz›rda dünya çap›nda yeni üretim kapasitesine yat›r›m yapmaktad›r. Tesisler MW ölçe¤inden GW ölçe¤ine geçmektedir. Finans sektöründeki çeflitli analizlerin de destekledi¤i gibi PV, yat›r›mc›lar aç›s›ndan ümit vaat eden bir ifl koludur. Bu nedenle flöyle demek daha do¤ru olur: “PV elektrik, güçlü bir büyüme potansiyeli olan stratejik bir ifl alan›d›r.” 10 y›ld›r y›ll›k ortalama % 35’lik büyüme oran›yla, PV en h›zl› büyüyen endüstrilerden biridir. Temkinli davran›p y›lda % 25’lik bir büyüme oran› varsayd›¤›m›zda bile, 2030’da PV ifl kolu, dünya çap›nda 175 milyar Euro’yla yar› iletken endüstrisini geçmifl olacakt›r. “Alman EEG, PV endüstrisine yat›r›m alan›nda olumlu bir yol açt›. Bu sayede, binlerce yeni ifl yarat›ld›.” Gerhard Stryi-Hipp, Alman PV ‹flletmeler Derne¤i Yöneticisi, Bundesverband Solarwirtschaft (BSW) Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu 104 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Termal Günefl Enerjisi Termal Günefl Enerjisi Yo¤unlaflt›r›c› Sistemler B Yazan: Bartu Bugatur ugüne kadar günefl enerjisi ile elektrik üretiminde bafll›ca iki sistem kullan›lm›flt›r. Birincisi, günefl enerjisini do¤rudan elektrik enerjisine dönüfltüren fotovoltaik sistemlerdir. ‹kinci sistem ise, günefl enerjisinin yo¤unlaflt›r›c› sistemler kullan›larak odaklanmas› sonucunda elde edilen k›zg›n buhardan, konvansiyonel yöntemlerle elektrik üretimidir. Termal günefl enerjisi sistemleri, birincil enerji kayna¤› olarak günefl enerjisini kullanan elektrik üretim sistemleridir. Bu sistemler temelde ayn› yöntemle çal›flmakla birlikte, günefl enerjisini toplama yöntemleri yani kullan›lan kolektörler bak›m›ndan farkl›l›k gösterir. Günefl enerjisi uygulamalar›nda, düzlemsel günefl kolektör sistemlerinin yan› s›ra, daha yüksek s›cakl›klara ulaflmak için yo¤unlaflt›r›c› kolektör sistemleri kullan›lmaktad›r. Günlük s›cak su temininde kullan›lan termal günefl enerjisi sistemlerinden elde edilen s›cakl›k göreceli olarak düflüktür. Bu sistemlerin tasarlanma amac›, 200 ºC alt›ndaki uygulamalarda en düflük fiyat/performans oran›n› yakalamakt›r. Öte yandan, proses ›s› veya genifl çapta elektrik üretimi gibi endüstriyel uygulamalar için bu s›cakl›klar›n üzerinde s›cakl›klara ulaflman›n gereklili¤i, yo¤unlaflt›r›c› günefl enerjisi sistemlerinin gelifltirilmesini sa¤lam›flt›r. Düzlemsel günefl kolektörleri için kullan›lan kavram ve tarifler, yo¤unlaflt›r›c› kolektörler için de geçerlidir. Bununla birlikte, yo¤unlaflt›r›c› kolektör teknolojisinin daha karmafl›k olmas› nedeniyle, yeni tariflerin yap›lmas› gereklidir. Kolektörlerde günefl enerjisinin düfltü¤ü net alana “aç›kl›k alan›” ve günefl enerjisinin yutularak ›s› enerjisine dönüfltürüldü¤ü yüzeye de “al›c› yüzey” denir. Düzlemsel günefl kolektörlerinde aç›kl›k alan› ile al›c› yüzey alan› birbirine eflittir. Yo¤unlaflt›r›c› kolektörlerde ise günefl enerjisi, al›c› yüzeye gelmeden önce optik olarak yo¤unlaflt›r›ld›¤› için al›c› yüzey, aç›kl›k alan›ndan daha küçük olmaktad›r. Günefl enerjisini yo¤unlaflt›ran kolektörlerde en önemli kavramlardan biri “yo¤unlaflt›rma oran›”d›r. Yo¤unlaflt›rma oran›, aç›kl›k alan›n›n al›c› yüzey alan›na oran› fleklinde tarif edilir. Yo¤unlaflt›rma oran›, iki boyutlu yo¤unlaflt›r›c›larda (parabolik oluk) 300, üç boyutlu olanlarda ise (parabolik çanak) 40.000 mertebesindedir. Bu tür kolektörlerde günefl enerjisi, yans›t›c› veya ›fl›n k›r›c› yüzeyler yard›m› ile do¤rusal ya da noktasal olarak yo¤unlaflt›r›labilir. Bu sistemlerde günefl ›fl›¤›, tek veya iki aksl› takip sistemlerine monte edilmifl yüksek yans›tma özelli¤ine sahip yüzeyler taraf›ndan yo¤unlaflt›r›larak odaklan›r ve odaklanan enerji bir so¤urucu taraf›ndan so¤urularak verimli termal enerjiye dönüfltürülür. Avrupa’da termal günefl santralleri için en uygun ve en çok günefl ›fl›n›m›na sahip olan ülke ‹spanya’d›r. 106 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Termal Günefl Enerjisi Absorban boru Heliostat Merkezî Al›c› Yans›t›c› Günefl tarlas› boru hatt› Parabolik Oluk Kolektör Günefl Kulesi Toplama eleman› olarak parabolik oluk kolektörlerin kullan›ld›¤› güç santrallerinde, çal›flma s›v›s› kolektörlerin odaklar›na yerlefltirilmifl olan absorban boru içerisinde dolaflt›r›l›r. Daha sonra, ›s›nan bu s›v›dan eflanjörler yard›m› ile k›zg›n buhar elde edilir. Parabolik çanak kolektörler kullan›lan sistemlerde de, ya ayn› yöntem kullan›l›r ya da merkeze yerlefltirilen bir motor (Stirling) yard›m› ile do¤rudan elektrik ›s›t›lan çal›flma s›v›s›ndan konvansiyonel yollarla elektrik elde edilir. Teorik olarak, 46.211 konsantrasyon ölçe¤ine ve güneflin yüzey ›s›s› olan 5500 ºC’ye ulaflmak mümkün olmakla birlikte, pratikte bu de¤erlere ulafl›lmas› ne mümkündür ne de gereklidir. Birçok uygulama 250 – 1500 ºC aral›¤›nda seyretmektedir. Al›c› / Motor Yans›t›c› Çanak/Stirling üretilir. Merkezî al›c›l› sistemlerde ise, günefl ›fl›nlar› düzlemsel aynalar (heliostat) yard›m›yla al›c› denilen ›s› eflanjörüne yans›t›l›r. Al›c›da Tipik olarak kimya, ka¤›t, tekstil, g›da iflleme, yüzey iflleme, kurutma gibi birçok endüstri 80-250 ºC aral›¤›nda enerji tüketmektedir. Bu aral›kta kullan›lan en yayg›n kolektör tipi “Parabolik Oluk Kolektör (POK)”lerdir. Bu kolektörlerde yans›t›lan ›fl›n›m, odakta bulunan ve içinde termal transfer ortam› olarak su, hava veya termal ya¤ içeren, üzeri özel so¤urucu bir madde ile kapl› ve tercihen ikinci bir zarf içerisinde muhafaza edilen bir boru üzerine yo¤unlaflt›r›l›r. So¤urulan enerji ya bir ›s› eflanjörü arac›l›¤› ile do¤rudan proses taraf›ndan kullan›l›r ya da daha sonra kullan›lmak üzere depolan›r. Elektrik üretimi amac› ile kurulan termal günefl enerjisi sistemlerinden farkl› olarak, proses ›s› üretmek amac›yla kurulan POK sistemleri, ›s› kay›plar›n› minimize etmek için prosese yak›n olarak kurulmal›d›rlar. Dolay›s›yla, sadece uygun ‹spanyol Ibereólica firmas›, Andalucia, Castilla-La Mancha ve Castilla y León bölgelerinde toplam 1000 MW kurulu güce sahip termal günefl santralleri infla etmektedir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 107 Termal Günefl Enerjisi Ayr›ca termal günefl sistemlerinin maliyetini düflürmek amac›yla oluflturulmufl ‘Yo¤unlaflt›r›c› Günefl Enerjisi Küresel Pazar ‹nisiyatifi (GMI), bu pazar›n kapasitesini 2015 y›l›na kadar 5000 MW düzeyinde art›rmay› hedeflemektedir. Halihaz›rda, Nevada, Kaliforniya, Hindistan ve Fas’ta yeni santral projeleri planlanmaktad›r. Emerging Energy Research firmas›n›n raporuna göre, 2012 y›l›n›n sonuna kadar toplam 7010 MW kurulu gücünde yeni projeler aç›klanacakt›r. Bu projelerin % 85’i, dünyadaki iki ana pazarda yani ‹spanya (% 41) ve Amerika (% 44)’da planlanm›flt›r. Geri kalanlar›n ise % 10’u M›s›r’da, % 3’ü Afrika’da ve %2’si de Asya Pasifik bölgesinde gerçeklefltirilecektir. Parabolik Oluk Kolektör Termal Günefl Santralleri ‹lkeleri Termal günefl güç santrallerinin tasar›m›nda dikkate al›nmas› gereken en önemli parametreler flunlard›r; ›fl›n›m fliddetlerinin ve yeterince alan›n bir arada bulunabildi¤i lokasyonlar için uygun olabilirler. 1000 m2 ve üzerindeki kurulumlarda toplam sistem yat›r›m›n›n yaklafl›k % 80’ini POK’lar ve bileflenleri oluflturmaktad›r. Proses ›s› sistemlerinde, arazi hariç toplam kurulum maliyetleri 250-1000 Euro/ kWth (kilowatttermal) aral›¤›nda de¤iflebilmektedir. Böylesi bir sistemin düflük s›cakl›k enerji üretim maliyeti 0,02-0,05 Euro, orta s›cakl›k enerji üretim maliyeti ise 0,05 – 0,15 Euro/ kWth aras›nda de¤iflebilmektedir. Termal günefl sistemleri yak›n gelecekte enerji üretiminde önemli bir rol oynayacakt›r. Çanak/ Stirling sistemleri, 10 kW’l›k güç mertebelerinde flebekeden ba¤›ms›z ada sistemleri için çok uygunken, parabolik oluk kolektörlü santraller günümüzde bile 50-200 MW mertebelerinde ve elektrik flebekelerinde tüketimin yo¤un oldu¤u yüklerde maliyet aç›s›ndan rekabet edebilir flekilde kullan›lmaktad›r. • Bölge seçimi • Günefl enerjisi ve iklim de¤erlendirmesi • Parametrelerin optimizasyonu Bölge Seçimi Santralin tesis edilece¤i ideal bölge seçilirken afla¤›daki kriterler göz önünde bulundurulmal›d›r. • • • • • Y›ll›k ya¤›fl miktar›n›n düflük olmas›, Bulutsuz ve sissiz bir atmosfere sahip olmas›, Hava kirlili¤in olmamas›, Ormanl›k ve a¤açl›k bölgelerden uzak olmas›, Rüzgâr h›z›n›n düflük olmas›, Günefl Enerjisi ve ‹klim De¤erlendirmesi. Santralin tesis edilece¤i bölgenin, y›lda en az 2000 saat günefllenme süresine ve metrekare bafl›na y›ll›k 1500 kWh'l›k bir günefl enerjisi de¤erine sahip olmas› gereklidir. Ayr›ca, 4 saatlik günefllenme süresine sahip gün say›s›n›n da ‹spanyol Ibereólica firmas› toplam 400 MW kurulu gücündeki ilk 8 termal günefl santralini 2011 y›l›n›n ortas›nda tamamlamay› planl›yor. 108 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Termal Günefl Enerjisi 150’den az olmamas› gereklidir. Yukar›daki flartlar› sa¤layan bir bölgede santral tasar›m› için afla¤›daki çal›flmalar yap›lmal›d›r. Uzun Dönem Performans De¤erlendirmesi Yo¤unlaflt›r›c› kolektörlerin uzun dönem performans de¤erlendirmesi için saatlik do¤rudan günefl enerjisi de¤erleri kullan›l›r. Bu de¤erler, ölçümlerden elde edilemedi¤i zaman, bir model yard›m› ile günlük toplam günefl enerjisi de¤erlerinden elde edilmelidir. Co¤rafi bölge ve kolektör seçiminin yap›lmas›nda uzun dönem y›ll›k günefl enerjisi de¤erlerinden faydalan›l›r. Bu de¤erler, ayn› zamanda ekonomik analiz için de gereklidir. ‹zleme Modülünün Seçimi Do¤rusal yo¤unlaflt›r›c› kolektörler, Kuzey-Güney veya Do¤u-Bat› do¤rultusunda yerlefltirilebilir. Yön seçilirken, maksimum günefl enerjisinin hangi do¤rultuda al›nd›¤› göz önünde bulundurularak yerlefltirme yap›l›r. Genelde Kuzey-Güney do¤rultusunda yerlefltirmekle en iyi sonuç elde edilir. Parametrelerin Optimizasyonu Do¤rusal yo¤unlaflt›rma yapan ve ›s› transfer ak›flkan› olarak termal ya¤ kullan›lan sistemlerde, çal›flma parametrelerinin optimizasyonu için afla¤›daki kriterler dikkate al›nmal›d›r. Is› Transfer Ya¤›n›n Seçimi: Günefl termal güç santralinin verimli çal›flmas› büyük ölçüde, uygun ›s› transfer ak›flkan›n›n seçimine ba¤l›d›r. Bu ak›flkan›n dolaflt›¤› sistem parçalar›, 0 ºC ile 300 ºC aras›nda de¤iflen s›cakl›k dalgalanmalar›na maruz kal›r. Bu nedenle, güç santrallerinde kullan›lan ›s› transfer ak›flkan›nda, yüksek yanma noktas› (500 °C'›n üstünde), düflük buharlaflma bas›nc›, düflük s›cakl›klarda yüksek ak›flkanl›k, yüksek yo¤unluk, yüksek s›cakl›klarda (300 °C) sürekli çal›flabilme gibi özellikler aran›r. Bu kriterlerin hepsini sa¤layan bir ya¤da ayr›ca 0 °C ve 300 °C aras›nda bas›nç düflmesinin minimum olmas› gerekir. Bas›nç Düflmesi: ‹flletme bas›nc›, santralin önemli çal›flma parametrelerinden biridir. ‹flletme bas›nc›n›n maksimum ve minimum de¤erleri, iflletme s›cakl›¤›n›n maksimum ve minimum de¤erleri ile s›n›rlan›r. Bu bas›nc›n alt limiti ›s› transfer ak›flkan›n›n buharlaflmas›n› engelleyecek bir de¤erde olmal›d›r. Boru Boyutland›rmas›: Sistemdeki s›v›n›n sirkülasyonu için kullan›lan boru flebekesi, absorban borulardan ve esnek hortumlardan oluflur. Kolektörlerdeki absorban borular sabittir. Fakat kolektörler aras›ndaki ba¤lant›y› sa¤layan esnek hortumlar hareketli oldu¤u için, uygun olarak boyutland›r›lmas› önem tafl›r. Borular›n çap›n›n art›r›lmas›, ak›flkan h›z›n› ve bas›nc›n› düflürür. H›z›n düflmesi ile artan ›s› kay›plar› maliyeti olumsuz yönde etkiler. Bunun için, boru çap› belirlenirken, sistem bas›nç düflüflünün minimum olmas›na ve çal›flma bas›nc›n›n iflletme maliyetini minimum seviyeye getirmesine dikkat edilmelidir. Kapasite Seçimi: Kolektör girifl ve ç›k›fl s›cakl›klar› aras›ndaki fark maksimum olmal›d›r. Bu durumu sa¤lamak için, ›s› transfer ak›flkan›, günefl tarlas›ndan ald›¤› enerjiyi mümkün oldu¤unca buhar üretim sistemine b›rak›p, minimum s›cakl›kta geri dönmelidir. Ayr›ca ›s› eflanjörü, buhar üreteci gibi ekipmanlar›n verimlili¤i art›r›lmal›d›r. Korozyon: Sistemin ›s› kay›plar›n› minimum seviyeye getirirken prosesin oldu¤u k›s›mlar ve kolektörler korozyondan korunmal›d›r. Örne¤in, ekipman içinde yo¤unlaflmas›na izin verilen buhar›n, eflanjörde ›slak buhar korozyonuna neden olmamas› için, süper ›s›t›c›larda k›zg›n buhar haline getirilir. Bu sayfadaki termal günefl santrallerinin tasar›m ilkeleriyle ilgili bilgiler, Elektrik ‹flleri Etüt ‹daresi web sitesinden derlenmifltir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 109 Termal Günefl Enerjisi Parabolik Oluk Santralleri (POS) ‹ lki, 1906 y›l›nda ABD’de gelifltirilen parabolik oluk santraller, I. ve II. Dünya Savafllar› gibi kesintiler nedeniyle 1968 petrol krizine dek yayg›nl›k göstermedi. ‹lk defa Güney Kaliforniya Edison (SCE) Elektrik Firmas›’n›n flebekeye beslenen elektri¤i sübvanse ederek sat›n almas›, POS’lar› ticari olarak ilginç hale dönüfltürdü. Ticari olarak iflletilebilen ilk santral, 1984 y›l›nda LUZ firmas› taraf›ndan kuruldu. 1984 ve 1991 aras›nda Mojave Çölü’ne kurulu toplam 6 km2’lik alana yay›lm›fl, 2,3 milyon m2’lik yans›t›c› alan› bulunan, 354 MW kapasitede, 9 adet POS kuruldu. 800 milyon kWh y›ll›k üretimi bulunan bu santrallerde 0,26 USD / kWh ile bafllayan birim maliyet, 0,12-0,14 USD aral›¤›na kadar düflürüldü. POS’lar›n kuruluflu ve iflletimi karmafl›k olmakla birlikte iflleyifl prensipleri oldukça basittir. Parabolik biçimli yans›t›c›lar, ›fl›n›m›, odak noktas›nda bulunan ve içerisinde ›s› transfer ortam› bulunan bir tüpe yans›t›rlar. Bu tüp günefl enerjisini yüksek oranda so¤urabilen ve etraf› Kaynak:E‹E 2008’de üretime bafllayan Andasol 1, ‹spanya Granada’dad›r ve 50 MW kurulu güce sahiptir. 110 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Termal Günefl Enerjisi Parabolik Oluklu Santral Çal›flma Prensibi ikinci bir cam zarf ile kapl› bir tüptür. Tüpün içerisinde yaklafl›k 400 ºC‘lere ›s›t›lan ortam (termal ya¤) enerjisi, eflanjörler arac›l›¤› ile su/buhar çevrimine aktar›l›r. Bas›nc› art›r›lan besleme suyu, ön ›s›t›c›lar taraf›ndan ›s›t›l›r, buharlaflt›r›l›r ve tüp içerisindeki yüksek s›cakl›ktaki ortam arac›l›¤› ile yüksek s›cakl›klara ulaflt›r›l›r. Yüksek bas›nç ve s›cakl›ktaki buhar, geleneksel buhar türbinlerine aktar›larak elektrik enerjisi elde edilir. Fosil yak›tlar ile birlikte de kullan›labilen POS’lar, tutarl› elektrik enerjisi üretiminde PV sistemlere bir alternatif olabilmektedir. maliyetlerinin düflürülmesine çal›fl›lmaktad›r. Hedef, 0,05 Euro / kWh mertebeleridir. ‹nflas› 2011 y›l›nda tamamlanacak, 7,7 km2’lik alana toplam 285 MW kapasite ile kurulacak olan ve bitti¤inde bugün için bilinen münferit en büyük PO santrali olacak “Solana” santralinde bu rakamlar›n elde edilmesi mümkün olabilecektir. Maliyetleri daha da düflürebilmek aç›s›ndan, “Do¤rudan Buhar Eldesi” prensipli santraller konusunda araflt›rmalar sürmektedir. Bu sistemlerde, POK’lar taraf›ndan oluflturulan yüksek bas›nç ve s›cakl›ktaki buhar, do¤rudan türbinlere aktar›lmakta ve eflanjör gibi bileflenlerde tasarrufa gidilerek birim üretim Yine ‹spanya’da 2008 y›l›nda tamamlanm›fl olan PS10 termal günefl santrali dünyada ticari boyuttaki ilk günefl kulesi uygulamas›d›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 111 Termal Günefl Enerjisi Günefl Kuleleri T ermal günefl enerjisi sistemlerine bir alternatif de günefl kuleleridir. Bu sistemlerde yüzlerce hatta binlerce yans›t›c› günefli takip ederek, ›fl›n›m› bir kule üzerine yerlefltirilen merkezî so¤urucuya yans›t›r. 1000 ºC mertebelerine kadar ›s›t›lan hava veya eriyik tuz kar›fl›m› taraf›ndan so¤urulan ›s›, gaz veya buhar türbinlerine aktar›larak elektrik elde edilir. Aç›k hacimsel al›c› sistemlerde, bir fan yard›m› ile so¤urucuya çekilen d›fl ortam havas›, seramik köpü¤ü veya pete¤i gibi yüksek s›cakl›k dayan›kl›l›¤› bulunan so¤uruculara yans›t›lan ›fl›n›m taraf›ndan ›s›t›l›r. D›fl ortam havas›, so¤urucuyu ayn› zamanda so¤uturken, arka Abengoa Firmas› 2008 fiubat’›nda, Arizona’n›n önde gelen da¤›t›m flirketi APS Co. ile 280 MW’l›k Solana santralini kurmak ve iflletmek için bir anlaflma imzalad›. 112 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Termal Günefl Enerjisi Günefl Kulesinin Çal›flma Prensibi bölümde oluflan yüksek s›cakl›klar nedeniyle radyasyona ba¤l› kay›plar› da minimize eder. 650 ºC ile 850 ºC aral›¤›nda ›s›t›lan hava, kapal› eflanjörlü bir boyler içerisinde bulunan suyun buharlaflt›r›larak, yüksek s›cakl›klara ulaflt›r›lmas›n› sa¤lar. Bu buhar da bir buhar türbinine aktar›larak elektrik üretimi gerçeklefltirilebilir. % 15’i aras›nda do¤al gaz da kullan›labilir. Y›lda üretilen 24,3 GWh‘lik temiz enerji, 5.500 evin ihtiyac›n› karfl›layabilecek yeterliliktedir. Dünyan›n ilk ticari günefl kulesi PS10, Abengoa Solar firmas›n›n y›llar süren araflt›rma ve gelifltirme faaliyetleri sonras›nda 11 MW güç ile ‹spanya’n›n Sanlúcar la Mayor, Sevilla flehrinde kurulmufltur. Ticari olarak flebekeyi besleyen ilk günefl kulesidir. Bu günefl santralinde, günefl olmad›¤›nda 30 dakika boyunca üretime tam verimle devam etmeyi sa¤layacak bir ›s› depolama sistemi de projeye dahil edilmifltir. Bu ›s› depolama sistemi ayn› zamanda düflük ›fl›n›m koflullar›nda güç üretimini destekler. Ek olarak, PS10 santralinde, elektrik üretiminin % 12 ila 2011’de bitmesi hedeflenen Solana Santrali, Arizona Phoenix’in güneybat›s›ndad›r TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 113 Termal Günefl Enerjisi Çanak/Stirling Sistemleri Ç anak/Stirling sistemleri, nispeten daha düflük kapasiteli ve flebeke elektri¤inin ulaflt›r›lamad›¤› veya ulaflt›rma maliyetlerinin yüksek oldu¤u segmentler için önerilebilir. Bu sistemlerde, günefl ›fl›n›m›, iki eksende takip sistemi üzerine kurulu yans›t›c› çanak taraf›ndan odakta bulunan özel bir motor olan Stirling motorlar›na yönlendirilir. Bu motorlar, kapal› devre gazlar›n s›cakl›k ve bas›nç de¤iflimlerine göre faz de¤ifltirme prensibiyle çal›flan, ›s›n›n mekanik enerjiye dönüfltürülebildi¤i motorlard›r. Bu motor taraf›ndan üretilen kinetik enerji do¤rudan elektrik üretebilen kinetik bir jeneratöre aktar›l›r. Sistem, at›k ›s› üretebilen baflka enerji kaynaklar›yla da beraber çal›flt›r›labilir. Parabolik çanak kolektörler ile elde edilen elektrik, di¤er yöntemlerle elektrik üreten santrallere destek amac›yla ve maden ocaklar›, radar istasyonlar› ya da uzak köylerin elektrik ihtiyac›n›n karfl›lanmas›nda kullan›l›r. Ayr›ca, endüstride buhar üretimi, yer alt› enjeksiyonu, petrol ç›kart›lmas› gibi ifllemler için de kullan›l›r. Di¤er termal günefl enerjisi ile elektrik üretebilen teknolojilere nazaran birim maliyetleri hala oldukça yüksek olan bu sistemler ile ilgili Ar-Ge çal›flmalar› devam etmektedir. NASA’ya ba¤l› Ulusal Sandia Laboratuvarlar›’nda % 31 oran› ile güneflten flebekeye verimlilik seviyesi elde edilebilmifltir. Solana Santrali’nde üretilen elektrik 30 y›l boyunca toplam yaklafl›k 4 milyar dolar gelir beklentisiyle APS flirketine sat›lacak. 114 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Günefl Kolektörleriyle Is›tma G ünefl kolektörlü ›s›tma sistemleri, günefl enerjisini ›s› enerjisine dönüfltüren s›cak su veya hava üretme sistemleridir. Bu sistemler günefl enerjisini toplayan düzlemsel kolektörlerden, ›s›nan suyun topland›¤› depo ve boyleyler ile iki k›s›m aras›nda ba¤lant›y› sa¤layan yal›t›ml› borulardan, pompa ve kontrol cihaz› gibi sistemi tamamlayan elemanlardan oluflmaktad›r. Bugün ticari olarak pazarlanan termal günefl enerjisi sistemleri, kolektör matrisine düflen enerji miktar›n›n % 30 ila % 60’›n› termal enerjiye dönüfltürebilmektedirler. ‹yi tasarlanm›fl ve kaliteli bileflenlere sahip sistemlerin kullan›m ömürleri 20-25 y›l, ilk yat›r›m geri dönüflleri ise 3-5 y›l aras›ndad›r. Dolay›s›yla termal günefl enerjisi sistemleri oldukça uygun alternatif enerji yat›r›mlar› olarak konumlanabilir. 2005 y›l›nda AEE Intec taraf›ndan yap›lan bir çal›flmada, dünyada toplam 111 GWth eflde¤er kolektör kapasitesi oldu¤u belirlendi. 52 GWth kapasite ile Çin birinci, 22 GWth kapasite ile ABD ikinci ve yaklafl›k 7 GWth kapasite ile Türkiye üçüncü olarak konumland›. Ülkemiz 3,5-4 milyon yerleflkesinde, yaklafl›k 17 milyon m2 kurulu kolektör alan› ile Avrupa ölçe¤inde en büyük kuruluma sahip ülkelerden biri olmas›na ra¤men, maalesef kullan›lan bileflenlerin belirli bir kalite ve standard›n alt›nda olmas› dolay›s› ile ciddi istatistiklerde yer almamaktad›r. Örne¤in Avusturya, Almanya ve Yunanistan gibi ülkeler, ülkemizin yar›s› kadar kurulu kolektör alan› ile ayn› seviyede termal enerji kapasitesine sahiptirler. Ülkelerin Kolektör Kapasitesi Temel Termal Günefl Enerjisi Sistemleri: Genel olarak termal s›v› ve mekân ›s›tma destekli günefl enerjisi sistemleri iki ana tipten oluflur; • Do¤al Sirkülasyonlu Termosifon Sistemler (Aç›k veya Kapal› Devre), • Cebri Sirkülasyonlu Sistemler (Kapal› Devre). Do¤al sirkülasyonlu sistemler, kolektör tafl›y›c› borular› içerisindeki termal s›v›n›n, kolektör kanatlar› ile so¤urularak transfer edilen ›s› sonucu genleflmesi ve yükselmesi esas›na dayal› sistemlerdir. Bu sistemlerde kullan›m suyu boyleri Mart 2007’de Pamukkale Üniversitesi’nde 5 kWp’l›k PV sisteme sahip Temiz Enerji Evi Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanl›¤› taraf›ndan törenle aç›ld›. 116 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri veya su tank›, kolektör üst seviyesinin daha üzerinde bir noktaya yerlefltirilir. Genleflen termal s›v›, kolektör matrisinin üst bölümünden matrisi terkederek bünyesindeki ›s›y›, boyler içerisindeki kullan›m suyuna aktar›r ve yer çekimi marifeti ile tekrar kolektörün alt k›sm›ndan matrise geri döner. Bu sistemler saatte 15 lt mertebesinde düflük ak›ml› ve düflük bas›nçl› sistemler olarak, sirkülasyonlar›n› tamamlamak için belirli bir enerji seviyesine ihtiyaç duyar. Bu nedenle kullan›m alanlar› k›s›tl›, verimlilikleri nispeten düflük ve dönemsellikleri daha k›sad›r. Geliflmifl termosifon sistemlerde, termal s›v› kullan›m suyu ile asla kar›flmaz. Bu tip devrelere kapal› devre ad› verilir. Ülkemizde, özellikle evsel kullan›mda aç›k veya kapal› devre do¤al sirkülasyonlu termosifon sistemler kullan›lmaktad›r. Bu yüzden kurulu kolektör alan› büyüklü¤üne k›yasla elde edilen termal enerji, özellikle ülkemiz potansiyeli göz önüne al›nd›¤›nda oldukça düflüktür. Geliflmifl ülkelerde bu sistemler, hem estetik hem de verim k›s›tlar› dolay›s› ile kullan›lmamaktad›r. fiekilde basit bir do¤al sirkülasyonlu sistem flemas› görülmektedir. Cebri sirkülasyonlu sistemler, sirkülasyonun harici bir pompa ile sa¤land›¤› sistemler olarak kurgulan›r. Bu sistemlerde belirli diferansiyel ›s› senaryolar›na göre, pompa veya pompalar bir kontrol cihaz› taraf›ndan yönetilir. Büyük sistemlerde, su hatlar›ndaki direncin artmas› sonucu tabii dolafl›m›n olmamas› ve büyük bir deponun yukar›da tutulmas›n›n zorlu¤u nedeniyle pompa kullanma gereklili¤i oluflur. Saatte ortalama 80 ile 100 lt ak›m h›zlar›na ulaflabilen bu sistemler uygun bileflenler ile tasarland›¤›nda birim zamanda ayn› kolektör matris alan›ndan 2-3 kat daha fazla enerji üretebilir. Sistem bileflenlerinin birbirinden ayr› olarak konumlanabildi¤i bu sistemler daha estetik ve yüksek verim gerektiren uygulamalarda tercih edilmektedir. Pompal› sistemler otomatik kontrol devresi yard›m› ile çal›fl›rlar. Depo taban›na ve kolektör ç›k›fl›na yerlefltirilen diferansiyel termostat›n sensörleri, kolektörlerdeki suyun depodaki sudan yaklafl›k 10 ºC daha s›cak olmas› durumunda pompay› çal›flt›rarak s›cak suyu depoya al›r, bu fark yaklafl›k 3 ºC oldu¤unda ise pompay› durdurur. Do¤al Dolafl›ml› Sistemler Pompal› Su Is›tma Sistemleri TUBITAK-MRC projesiyle PV, rüzgâr ve yak›t hücresi gücünden oluflan yenilenebilir hidrojen demonstrasyon park› 2007’de Gebze’de kuruldu. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 117 Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Pompal› Su Is›tma Sistemleri Kapal› devreler olarak kurgulanan bu sistemler, sadece kullan›m suyu ›s›tmas›nda de¤il, klasik yak›t tiplerine destek olarak mekân ›s›tma amac› ile de kurgulanabilir. Cebri sirkülasyonlu sistemlerde, do¤al sirkülasyonlu sistemlere göre daha küçük kesitli tesisat borular› kullan›labilir. Temel Termal Günefl Enerjisi Sistem Bileflenleri: Termal Günefl Kolektörleri, zincirin ilk halkas›n› teflkil eder. Kolektörlerin amac› üzerlerine düflen günefl ›fl›n›m›n› so¤urmak ve ›s› transferinde kullan›lan termal s›v›ya aktarmakt›r. Dolay›s›yla, birim alanda so¤urulabilen enerji miktar›, bu enerjinin termal s›v›ya aktar›m h›z› ve biçimi, so¤urulan ›s›n›n korunumu için kolektörün izolasyonu, kullan›lan malzemelerin ekstrem d›fl ortam koflullar›na dayan›kl›l›¤›, cam›n geçirgenlik seviyesi gibi kriterler kolektörün ve sistemin verimi için önemli parametreleri teflkil eder. Bir kolektörün en önemli bilefleni ve dinamosu ›s› so¤uran yüzeyidir. Geliflmifl kolektör tipleri “selektif/seçici” ad› verilen özel yüzey kaplamalar›ndan oluflan plakalar› bar›nd›r›r. Bu yüzey tipi, yeryüzüne ulaflan 2,5 nm ve alt›ndaki dalga boylu günefl enerjisinin maksimumunu so¤urmak, minimumunu yans›tmak üzere gelifltirilmifl özel kaplamalard›r. San›lan›n aksine, birim alanda, yurdumuzda yayg›n olarak kullan›lan siyah boyal› yüzeylerin 2-3 kat› daha fazla enerji so¤urabilme yetene¤ine sahip yüzeylerdir. Yüksek verim gerektiren termal So¤utma, desalinasyon, proses buhar vb. çok özel amaçlara hitap eden termal günefl enerjisi sistemleri haricinde, klasik su ›s›tma ve ›s›nma destekli sistemlerin ana bileflenleri; • Termal Günefl Kolektörleri, • Depo, Akümülasyon Tanklar› ve Boylerler, • Sirkülasyon ‹stasyonlar› (Pompa / Primer-Sekonder Devre Vanalar›), • Kontrol Cihazlar›, • Termokopl ve Rezistans Is› Duyargalar›, • Is› Eflanjörleri, • Genleflme Tanklar›, • Purjörler Bak›r plaka olarak s›n›fland›r›labilir. Bu bileflenlere iliflkin baz› temel bilgiler ve tasar›m ilkeleri flu flekilde s›ralanabilir. Siyaha boyal› yüzey Siyah krom Selektif yüzey Selektif Yüzey Türkiye’de fotovoltaik sektöründe hizmet veren yaklafl›k 40 civar›nda firma bulunmaktad›r. 118 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri uygulamalarda bu tip yüzeyleri bar›nd›ran kolektörler kullan›l›r. Tipik bir selektif yüzey üzerine düflen günefl ›fl›n›m›n›n % 90-95’ini so¤urabilme yetene¤ine sahiptir. En az bu kriter kadar, so¤urulan enerjinin nas›l bir tafl›y›c› kanat kesidi ile transfer s›v›s›na aktar›ld›¤› da önemlidir. Çünkü amaç, yüzeyi ›s›tmak de¤il, kolektör matrisi içerisinde sirküle olan termal s›v›y› ›s›tmakt›r. Tek Noktadan Is› Transferi= 166 W/m2/s Kombi Tek Serpantin Selektif Yüzey Lineer Ak›ml› Tafl›y›c› Boru Çoklu Yüzeysel Is› Transferi= 343 W/m2/s Türbülans Ak›ml› Entegre Tafl›y›c› Boru Selektif Yüzey Yüzeye Göre Is› Transferi Depo, Akümülasyon Tanklar› ve Boylerler, belirli bir süre güneflsizlik durumuna ve tüketim miktar›na ba¤l› olarak s›cak su biriktirmek veya üretmek için kullan›lan kapal› hacimlerdir. Kullan›m suyu ile do¤rudan temasta olan hacimler oldu¤u için dayan›kl›, s›hhi malzemelerden üretilmesi, düflük ›s› kay›p faktörü ile izolasyonu, yüksek bas›nçlara dayanabilmesi önemli kriterlerdendir. Yat›k veya dik tipte olabilirler. Dik olanlar, “stratifikasyon” olarak Çift Serpantin Çift Cidarl› Yat›k tan›mlanan, su s›cakl›klar›n›n tank yüksekli¤ine ba¤l› olarak de¤iflkenlik gösterdi¤i ve genellikle yatay tiplere göre üst bölgelerde daha yüksek s›cakl›klara ulaflabilen tiplerdir. Yatay olanlarda, ortalama su s›cakl›¤› tank›n farkl› noktalar›nda birbirine eflit olarak yay›l›r. Her iki tip de depolama ve dahili serpantin yap›s› ile termal s›v›n›n enerjisinin kullan›m suyuna aktar›ld›¤› eflanjörleri bar›nd›rabilir. Küçük uygulamalarda, depo ve boyler tek bir hacim içerisinde yer al›r. Büyük uygulamalarda, depo (akümülasyon tank›) ve boyler hacimleri birbirinden ayr›labilir. Mekan ›s›nma destekli uygulamalarda, birden fazla kapal› devreyi destekleyecek serpantin boyler yap›s› bulunabilir. Türkiye’de fotovoltaik sektöründeki firmalar genellikle distribütör, sistem entegratörü ya da perakende sat›fl yapan kurumlar olarak hizmet verir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 119 Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri pompalar genellikle birkaç güç kademesinden oluflur ve sistemin gereksinimine göre ayarlanabilir. Pompa ve Vanalar Sirkülasyon ‹stasyonlar› (Pompa / PrimerSekonder Devre Vanalar›), cebri sistemlerde, diferansiyel ›s› senaryolar›na ba¤l› olarak termal s›v› ve kullan›m suyunun sirkülasyonunu sa¤layan pompa, gelifl ve gidifl devresi ›s› ve bas›nç ölçerleri, güvenlik vanalar›, genleflme tank› ç›k›fllar› ve debi ölçerlerden oluflan kombine bir sistemdir. Hareketli parçalardan olufltu¤u ve kapal› devrelerde termal s›v› ile do¤rudan temasta oldu¤u için, ›s›, bas›nç ve korozyon dayan›kl›l›¤› önemlidir. Sistemdeki ani bas›nç de¤ifliklikleri, istasyona ba¤lanan bir genleflme tank› arac›l›¤› ile dengelenebilir. ‹stasyonlar, AC veya DC pompalar bar›nd›rabilir. Alternatif ak›ml› Kontrol Cihazlar›, diferansiyel ›s› senaryolar›n›n tan›mlanabildi¤i elektronik veya elektromekanik kumandalard›r. Basit su ›s›tma devre senaryolar›n›n tan›mlanabildi¤i tiplerden, büyük ölçekli, ›s›nma destekli, farkl› kolektör matrislerinin kumanda edilebildi¤i tiplere kadar genifl bir ölçekte üretilirler. Senaryo girifl verilerini ve parametrelerini, kolektör, depo gibi bileflenlere monte edilen termokopl ›s› duyargalar›ndan do¤rudan alabilir ve tan›mlanan de¤erlere ba¤l› olarak pompalar›, vanalar› kontrol edebilirler. Kontrol cihaz›n›n do¤rudan sirkülasyon istasyonlar›na entegre modelleri de vard›r. Termokopl Kontrol Cihazlar› Termokopl ve Rezistans Is› Duyargalar›, termal günefl enerjisi sisteminin belirli yerlerine yerlefltirilen ve hassas ›s› ölçümü de¤erlerini, tan›mlanan sirkülasyon senaryolar›n›n gerçeklefltirilebilmesi için kontrol istasyonuna yollayan duyargalard›r. Genellikle ›s›ya ba¤l›, ölçülebilen hassas direnç de¤iflikli¤i gösteren platin veya nikel esasl› olarak üretilirler. Duyargalar, koruyucu birkaç kat k›l›f alt›nda TS 4801, TS 3680 ve TS3817 nolu standartlar günefl enerjisi ile s›cak su üretimi temel al›narak haz›rlanan standartlard›r. 120 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri bulunur ve özel ba¤lant› aparatlar› ile kolektör, depo gibi diferansiyel ›s› farklar›n›n ölçümünün arzuland›¤› noktalara yerlefltirilirler. Kontrol cihaz› ile duyargalar›n aras›ndaki mesafelerin uzun oldu¤u uygulamalarda, ölçüm de¤erlerinin hassasiyeti için özel kablolar kullan›l›r. Do¤rudan termal s›v› veya kullan›m suyu ile temas eden uygulamalarda, korozyon ve ›s› dayan›kl›l›¤› yüksek modeller kullan›l›r. Is› Eflanjörleri, termal s›v›da toplanan enerjinin kullan›m suyuna aktar›ld›¤› kapal› yap›lard›r. Genellikle plaka ve serpantin tipli olmak üzere iki flekilde üretilirler. Plaka tipliler, yüksek verim ve kapasite gerektiren uygulamalarda haricen kullan›l›rlar. Serpantin tipliler ise boylerlerin içerisinde yer al›rlar. Is› eflanjörleri termal s›v› ve kullan›m suyu ile do¤rudan temasta olduklar› için korozyon, ›s›, bas›nç ve kimyasal dayan›kl›l›klar› önem arzeder. Amaç, ›s› transferini maksimize etmek ve h›zland›rmak için mümkün olan en büyük yüzey alan›na ulaflan tasar›mlar› oluflturmakt›r. Dolay›s›yla ince ve birçok plakadan oluflan yüzeyler olarak tasarlan›rlar. Plakalar aras›ndaki ›s› ve bas›nç farklar›n›n düflük olmas› idealdir. Çift cidarl› yat›k depolarda ise ›s› eflanjörü olarak aradaki geçirgen metal tabaka kullan›l›r ve emaye, galvaniz veya paslanmaz çelik gibi malzemeler seçilir. Özellikle havuz ›s›tmas›nda kullan›lan eflanjörlerde plakalar havuz suyuna dayan›kl› bir yöntem ile birlefltirilmifl olmal›d›r. Is› transferi ortam› Plakal› Tip Harici Eflanjör Serpantin Tip Dahili Eflanjör Termal s›v›s› olmayan bofl sistem Ifl›n›m olmayan dolu sistem Maksimum bas›nç ve s›cakl›k alt›ndaki sistem Genleflme Tanklar›, termal günefl enerjisi sistemlerinde oluflan bas›nç de¤iflikliklerini dengelemek için kullan›l›r. Genellikle ortalama sistem bas›nc›n›n 0,5 bar kadar üzerinde bas›nç ile sisteme ba¤lan›rlar. Sistemin afl›r› ›s›narak, termal s›v›n›n buharlaflt›¤› ve bas›nc›n artt›¤› durumlarda, fazla bas›nç, tank taraf›ndan dengelenebilir. Ayr›ca termal s›v›n›n güvenlik vanalar›ndan kaçmas› önlenerek, sistemin su Bahsi geçen TSE standartlar› günefl enerjisi toplay›c›lar› ile ilgili ›s› performans› deneylerini, düz toplay›c›larla ilgili bilgileri ve su ›s›t›c›lar› ile ilgili genel kurallar› kapsar. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 121 Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Genleflme Tank› eksiltmesi bertaraf edilebilir. ‹ki ayr› bölümden oluflur ve ortada genellikle termal s›v›ya dayan›kl› bir lastik diyafram bulunur. Genleflme tank› en az toplam sistem hacmine eflde¤er büyüklükte seçilmelidir. Kilitlenebilir Manuel/Otomatik Pasifizasyonlu Purjör Purjörler, termal günefl enerjisi sistemlerinde oluflan havan›n d›flar›ya at›lmas› için gerekli bileflenlerdir. Genellikle sistemler hava giriflini engellemek için bulunulan noktadaki atmosferik bas›nc›n bir miktar üzerinde termal s›v› ile doldurulur. Yine de operasyon esnas›nda, küçük kaçaklar veya ›s›nan termal s›v›n›n içerisinde çözünmüfl durumda bulunan havan›n tekrar formasyonu gibi sebepler nedeniyle sistemde zaman içerisinde hava birikebilir. Bu at›lamad›¤› zaman, sirkülasyonu durduracak bir noktaya ulaflabilir ve tüm sistemin durmas›na, kolektörlerin afl›r› ›s›nmas›na yol açabilir. Bunu önlemek için sistemin en yüksek noktas›na (kolektörlerin tepesine), otomatik veya manuel bir hava purjörü eklemek gerekir. Baz› sirkülasyon istasyonlar› kendi üzerlerinde otomatik hava tahliyesi purjörü bar›nd›r›r. Kilitlenebilir Otomatik Purjör Yukar›da s›n›fland›r›lan bileflenlerin birço¤u, ülkemizde dünya standartlar›nda üretilmektedir. Termal günefl enerjisi sistemleri tüm dünyada kabul görmüfl olan EN12975-76 ve 77 standartlar›na tabiidir. Ülkemizde, belirli bir kalite ve verimlilik güvencesi ile üretim yapan kurulufllar bu standartlar›n tan›mlad›¤› kriterler uyar›nca ba¤›ms›z kurulufllar taraf›ndan test edilmekte ve yurt d›fl› pazarlar›na aç›labilmektedir. Günefl havuzlar› günefl enerjisinin do¤rudan depolan›p korunabildi¤i en basit yöntemlerden biridir. 122 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Günefl Enerjisiyle So¤utma M ekan ve süreçlerin iklimlendirme ihtiyac› ve insanlar›n 24 ºC üzerindeki s›cakl›klarda çal›flma kapasitelerinin oldukça düflmesi gibi nedenlerden so¤utma ifllemleri de en az ›s›tma kadar önem kazanmaktad›r. Günümüzde kullan›lan kompresyon yöntemiyle so¤utma teknolojilerinin Aylar baz›nda Ifl›n›m ile Is›tma ve So¤utma Yüklerini k›yaslama pahal› ve afl›r› elektrik tüketimleri, kullan›lan so¤utma gazlar›n›n olumsuz etkileri nedeniyle, termal so¤urma teknolojileri kullanarak so¤utma konusunda geliflmeler kaydedilmifltir. Genellikle, minimum ›fl›n›m seviyeleri ve mekân ›s›tma destekli projelerin ölçeklendirilmesinde, ›fl›n›m fliddetlerinin yüksek oldu¤u aylarda, kullan›lamayan fazla enerji ortaya ç›kmaktad›r. Ifl›n›m fliddetlerinin en yüksek oldu¤u aylarda, so¤utma ihtiyac›n›n da yüksek olmas›, termal günefl enerjisi sistemlerinin belirli tekniklerle so¤utmada kullan›lmas› için çok uygun bir senaryo ortaya koymaktad›r. So¤utma için temel olarak üç ana termal so¤utma prosesi kullan›l›r; • Absorbsiyon, 85-110 ºC • Adsorbsiyon, 55-90 ºC • Desikant - Kurutucu So¤utma Sistemleri, 45-90 ºC Her üç yöntemin de birçok varyasyonu vard›r. Afla¤›da, bu yöntemler ana ay›r›c› özellikleri bak›m›ndan incelenmektedir. Absorbsiyon So¤utma Absorbsiyon so¤utma, kapal› devre bir so¤utma sistemidir. So¤utucu ortam›n çevre ile do¤rudan temas› yoktur. Çevrimin ç›kt›s› so¤utulmufl sudur. Bu so¤uk su birçok so¤utma Günefl enerjisiyle ›s›tma ve so¤utma konular›nda rehberimizde sunulan bilgiler An›tcam - Sunstrip firma katalo¤undan derlenmifltir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 123 Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Adsorbsiyon So¤utma Örnek So¤utma Sistemi sistemi içerisinde de¤erlendirilebilir. Basitçe çevrim, bir önceki sayfadaki flekille özetlenebilir. Adsorbsiyon so¤utma da kapal› devre bir so¤utma sistemidir. Daha yeni ve karmafl›k bir termal süreç içerir. Kolektör ve jeneratör bölümleri, çiller (Chiller) taraf›ndan s›ras› ile ›s›t›l›p so¤utulduklar› için kesintili olarak çal›fl›r. Dolay›s›yla süreç, çözeltinin kristalleflme limitine ba¤l› de¤ildir. Süreç daha karmafl›k olmakla birlikte, daha düflük operasyon s›cakl›klar›nda çal›flma imkan›, teknolojiyi ilginç hale getirmektedir. Çevrim, basitçe üstteki flekilde özetlenebilir. Desikant - Kurutucu So¤utma Sistemleri, yukar›da bahsedilen sistemlerin aksine aç›k Desikant - Kurutucu So¤utma devreli bir süreçtir. So¤utucu ortam çevre ile do¤rudan temasta olabildi¤i için, so¤utma haricinde nem alma ve kondisyonlama özelli¤ine de sahiptir. So¤utma ortam› olarak su kullan›ld›¤›ndan çevre aç›s›ndan son derece uygundur. Çevrim, basitçe afla¤›daki flekilde özetlenebilir. Özetle flu söylenebilir; iyi tasarlanm›fl termal süreçli bir so¤utma sisteminin, kompresyon bazl› bir so¤utma sisteminden daha az elektrik enerjisine (veya eflde¤er primer enerjiye) ihtiyaç duymas› beklenir. Aksi takdirde kurulmamal›d›r. Üstte, her üç sistemin bir arada kullan›ld›¤› bir so¤utma sistemi flemas› görülmektedir. Tüketilen toplam primer enerjiye k›yasla, günefl enerjisi oran› ne kadar büyük ise, tasarruf edilen enerji miktar› da o denli büyük olacakt›r. Bu oran›n, günefl enerjisi lehine büyük olmas›, termal sürecin verimlili¤ine ba¤l›d›r. Bu nedenle, tasarruf miktar›n›n büyük olabilmesi için, tüketilen günefl enerjisi oran› en az % 50 olmal›d›r. ‹deal so¤utma sistemlerinin % 70-80 günefl enerjisi katk› oran› ile tasarlanmas› tavsiye edilmektedir. Absorbsiyonlu kapal› so¤utma çevrimlerinde en çok amonyak-su, su-lityum bromür veya amonyum-sodyum tiyosiyonat ak›flkan çiftleri kullan›l›r. 124 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri G fiahmuratl› Köyü’nün Güneflli Yemekleri üneflin oldu¤u yerde yemek piflirmek ve sebze kurutmak için baflka bir enerjiye ihtiyac›n›z olur mu? fiahmuratl› Köyü ve Kerkenes'i Tan›tma Derne¤i’yle (Yozgat) ODTÜ Kerkenes Proje Ekibi’nin ortak olarak gerçeklefltirdikleri projede, günefl ocaklar› ve günefl kurutma f›r›nlar›n›n etkinli¤i köyde denendi ve gösterildi. Günefl ocaklar›n›n çal›flma prensibi, güneflin tencere üzerine odaklanmas›; kurutma f›r›nlar›n›n çal›flma prensibi ise güneflle ›s›nan havan›n ünite içindeki raflar aras›nda dönmesi olarak özetlenebilir. ODTÜ ö¤retim görevlisi Güner Mutaf’a ait ocak ve f›r›n tasar›mlar›nda ilke, kolay yap›labilirlik ve kullan›labilirlik oldu. Günefl ocaklar›nda temel malzeme ise, alüminyum kaplanmak üzere bir hurdac›dan temin edilen merkez odakl› bir çanak anten. Günefl oca¤›nda tencere, çana¤›n hareketinden ba¤›ms›z olarak bir flasi taraf›ndan tafl›n›yor. Makaralar›n üzerine kurulan kavisli destek ile güneflin gelifl aç›s›na göre çana¤›n hareketi sa¤lan›yor. Günefl ocaklar›nda oldu¤u gibi, kurutma f›r›nlar›n›n da yap›m› yerel flartlarda gerçeklefltirildi. Bu sayede, köyde gelifltirilen uzmanl›k ile hem ifl imkân› yarat›lmas›, hem de bilginin kolay yay›m› amaçland›. Kurutma ünitesinin alt girifline ba¤lanan bir s›cak hava toplay›c› sayesinde, ünite içine alttan s›cak hava pompalanmas›, ünitenin üstüne yerlefltirilen bir rüzgâr f›r›lda¤› yard›m›yla da ünite içindeki havan›n üstten at›lmas› sa¤lan›yor. Her bir kurutma ünitesinde 120 x 120 cm boyutlar›nda raflar ile toplam yaklafl›k 16 m2’lik kurutma alan› temin ediliyor. Günefl oca¤›nda haz›rlanan reçeller ve kurutma f›r›n›nda kurutulan sebzeler köyde çeflitli etkinliklerde pazarlan›yor. Bu sayfadaki bilgiler UNDP Küresel Çevre Fonu, Küçük Hibeler Program› Türkiye’nin (www.gefsgp.org) web sitesinden derlenmifltir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 125 Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Pasif Günefl Mimarisi ‘E Yazan: Yrd. Doç. Dr. Mehmet Bengü Uluengin Bahçeflehir Üniversitesi kolojik mimari’, ‘sürdürülebilirlik’, ‘günefl mimarisi’ ve benzeri terimler son zamanlarda s›kça duyulur oldu. Bu terimlerin bir anda popülerleflmesi, bir yandan yeni kavramlar olduklar› izlenimini yarat›rken, di¤er yandan da kimilerince “gelip geçici bir moda” fleklinde alg›lanmalar›na yol açt›. Asl›nda her iki izlenim de yanl›fl. Genel anlamda ekolojik mimarinin, özellikle de günefl mimarisinin tarihi binlerce y›l geriye uzan›yor. Asl›nda, belki de flu flekilde ifade etmek gerekli: Endüstri Devrimi öncesi yap›lan binalar›n tümüne yak›n› ekolojik mimari ürünleridir, bunlar›n büyük ço¤unlu¤unda da pasif günefl prensipleri uygulanm›flt›r. Özetle, geleneksel mimari zaten ekolojiktir ve günümüzde yap›lacak örneklere büyük ölçüde örnek teflkil eder. Bu konuda kayda geçmifl en erken örneklerden biri M.Ö. 4. yüzy›la dayan›r. Ünlü Romal› mimar Vitruvius’a göre, M.Ö. 470-399 y›llar›nda yaflayan Sokrat, pasif günefl enerjisinden faydalanan bir ev tasvir eder. Sokrat, tasvirinde, evin as›l cephesinin güneye bakmas› gerekti¤ini, böylece güneflin ›s›s›ndan faydalan›labilece¤ini yazar. Çat›ya genifl bir saçak ekleyerek hem yaz güneflinden korunulabilece¤ini hem de k›fl›n güneflin içeri al›nabilece¤ini kaydeden Sokrat, ayn› zamanda da so¤uk rüzgârlardan korunabilmek için kuzey cephesinin alçak yap›lmas›n› önerir. 1 Afla¤›da detayl› biçimde inceleyece¤imiz gibi, pasif günefl mimarisi M.Ö. 4. yüzy›ldan bu yana oldukça geliflti. Ama mimaride güneflten yararlanman›n temel prensiplerinde önemli bir de¤ifliklik olmad›. Esas olan, dünyan›n yegâne yenilenebilir enerji kayna¤› olan günefl enerjisinin1, kendi arazimize düflen k›sm›n› en verimli flekilde toplamak, toplanan enerjiyi mümkün oldu¤unca uzun süre depolamak ve yine mümkün oldu¤unca verimli kullanmakt›r. Yukar›daki paragraf›n son cümlesinde, pasif günefl mimarisinin temel tan›m› yap›lm›fl oldu. Afla¤›da bu tan›m› geniflletece¤iz. Ancak öncelikle tan›m›n son k›sm›n›, yani “verimlilik” maddesini biraz daha derinlemesine ele alal›m. Pasif günefl mimarisi uygulanacak bir binan›n öncelikle enerji kay›plar›n›n en aza indirgenmifl olmas› flartt›r. Çünkü günefl, asl›nda çok bol miktarda enerji sa¤lamakla birlikte, bu enerjiyi sürekli olarak sa¤lamaz. Güneflin az oldu¤u dönemlerde de, eldeki enerjiyi mümkün oldu¤unca verimli kullanmak, pasif günefl mimarisi uygulamas›n›n baflar›s›n› belirler. 1 Kas›m 2008 tarihli Binalarda Is› Yal›t›m› Yönetmeli¤i uyar›nca, ‹stanbul’un da bulundu¤u 2. Bölge’deki bir binan›n d›fl duvarlar› en fazla 0,6 W/m2K’lik bir ›s› iletkenlik (U) de¤erine sahip olmal›d›r. Bu, bir metrekarelik duvar yüzeyinden, iç-d›fl s›cakl›k fark› bir derece Kelvin oldu¤unda, Rüzgâr, nehir ve okyanus, gel-git ak›nt›lar› vs. de kimi zaman yenilenebilir enerji kaynaklar› olarak an›l›r. Gerçekte tüm bu do¤a olaylar› için gereken enerji yine güneflten gelir. 126 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri 0,6 Watt’l›k ›s› kayboldu¤u anlam›na gelir. Oysa, iyi yal›t›lm›fl bir binada bu de¤er rahatl›kla 0,2 W/m2K mertebelerine indirilebilir. Bu, yönetmeli¤in öngördü¤ü yal›t›m de¤erinden 3 kat daha fazlad›r! Böyle bir evde, güneflten elde etti¤imiz de¤erli enerjiyi üç kat fazla süre koruma flans›na sahip oluruz. Enerji verimlili¤ini etkileyen di¤er faktörler aras›nda, binan›n ne denli kompakt oldu¤u (hacmine k›yasla ne kadar yüzey alan›na sahip oldu¤u), bina içinde ›s› bölgelemesi (zonlamas›) uygulan›p uygulanmad›¤› ve ›s› kayb›n›n fazla oldu¤u cephelerde (genellikle kuzey cephesi) ne kadar kap› ve pencere oldu¤u say›labilir. fiimdi s›ras›yla, yap›lan tan›mdaki di¤er iki temel kavram›, yani günefl enerjisinin nas›l topland›¤›n› ve toplanan enerjinin nas›l depoland›¤›n› örneklerle inceleyelim. hapsederler. Güneye bakan pencerelerin en önemli dezavantaj›, yaz aylar›nda iç mekân›n fazla ›s›nmas›na yol açmalar›d›r. Bunu engellemek için, Sokrat’›n 2.500 y›l önce de belirtti¤i gibi, saçaklardan faydalan›labilir. Yaz günefli, k›fl günefline k›yasla daha dik bir aç›yla geldi¤inden, pencerelerin üzerindeki saçaklar, yaz güneflinin mekâna giremeyece¤i flekilde boyutland›r›lmal›d›r. Daha etkili bir yöntem de pencerenin kepenklerle örtülmesidir. Söz konusu kepenklerin ›s› yal›t›m de¤erleri yüksek tutulursa, ayn› zamanda k›fl mevsimi günefl olmayan vakitlerde pencereden ›s› kaybedilmesini de hat›r› say›l›r derecede yavafllat›r. Güneye bakan pencere say›s›n› art›rd›kça, güneflten elde edebilece¤imiz enerji miktar› da artar. Bu yüzden, pasif günefl mimarisi prensiplerini uygulayan binalar, genellikle uzun kenarlar›ndan biri güneye bakacak flekilde, dikdörtgen veya benzeri formlarda tasarlan›rlar. Günefl Enerjisini Toplama Yöntemleri Günefl enerjisini toplamak için kullan›lan en önemli ö¤e camd›r. Cam›n pasif günefl mimarisi bak›m›ndan en önemli özelliklerinden biri, görünen ›fl›¤› geçirmesine ra¤men, k›z›l ötesi ›fl›nlar› büyük ölçüde bloke etmesidir. Güneflten gelen ›fl›nlar, camdan neredeyse hiç engellenmeden iç mekâna geçerler. Çeflitli nesnelere çarpan bu ›fl›nlar so¤urulup, farkl› bir ›fl›n›m türü olan k›z›l ötesi ›fl›n›ma dönüflürler. K›z›l ötesi ›fl›n›m›n bir di¤er ad› “›s›”d›r. ‹çeride biriken bu k›z›l ötesi ›fl›n›m, yani ›s›, camdan pek kolay geçmedi¤inden mekân›n içinde hapsolur. Afla¤›da, cam›n ne tür mimari elemanlar bünyesinde kullan›ld›¤›n› görece¤iz. Güneye Bakan Pencere En basit ›s› toplama eleman›, bildi¤imiz penceredir. Güneye bakan pencereler, gün boyu güneflten gelen ›s›y› toplay›p, mekân›n içinde Günefl Sobas› Günefl sobas›, temelde güneye bakan pencereye benzer. Ancak burada günefl ›fl›n›m› daha verimli biçimde ›s›ya dönüfltürülür. Soba, bir çift cam katman›n›n arkas›na yerlefltirilmifl koyu renkli bir metal plakadan ve bu ö¤eleri bar›nd›racak iyi yal›t›ml› bir kutudan ibarettir. Söz konusu kutu, binan›n güney cephesine düfley konumda veya günefl ›fl›nlar›n› dik olarak görecek flekilde e¤imli yerlefltirilir ve iki adet hava kanal›yla binan›n iç mekân›na ba¤lan›r. Soban›n içindeki hava, güneflin etkisiyle ›s›n›r ve yukar›daki hava kanal›ndan binan›n içine akar. Bu, alttaki hava kanal›ndan serin havan›n soban›n içine dolmas›n› sa¤lar. Serin hava ›s›n›r ve tüm ifllem tekrarlan›r. Yaz aylar›nda günefl sobas›n›n hava kanallar› kapat›larak binay› gereksizce ›s›tmas› engellenebilir. Ya da soba, mekân›n havaland›r›lmas› amac›yla kullan›labilir. Soban›n üst k›sm›ndaki bir kapak, ›s›nan havan›n mekân Günefl enerjisini toplamak için kullan›lan en önemli ve basit ö¤e camd›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 127 Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Günefl Sobas› içine de¤il, d›flar› at›lmas›n› sa¤lar. Soba içindeki havan›n bu yukar› do¤ru hareketi de, alttaki hava kanal›nda bir negatif bas›nç oluflturur. Bu negatif bas›nç, binan›n içindeki havan›n emilmesini sa¤lar. E¤er binaya, nispeten serin bir noktadan temiz hava girifli sa¤lanabiliyorsa (örne¤in kuzey cephesindeki bir pencereden) bina serinletilebilir. K›fl Bahçesi K›fl bahçesi, yukar›da bahsi geçen ›s› bölgelemesi kavram›n› içerdi¤inden ve k›smen günefl enerjisini depolama ifllevini de yerine getirdi¤inden, günefl enerjisini toplaman›n en etkili yöntemlerinden biridir. K›fl bahçesinin ›s› toplama özelliklerinden bahsetmeden önce, ›s› bölgelemesi kavram›n› ele alal›m. Is› bölgelemesi için anahtar kelime “tampon bölge”dir. Amaç, binan›n yaflanan mekânlar›yla d›fl mekân aras›nda bir geçifl mekân›, yani tampon mekân yaratmakt›r. Her zaman kullan›lmad›¤›ndan, k›fl bahçesinin içindeki s›cakl›k, insan konforu için gereken s›n›rlar›n d›fl›nda kalabilir. Örne¤in, gece d›fl s›cakl›¤›n›n 0 °C’ye düfltü¤ü bir ortam› düflünelim. Bu durumda, k›fl bahçesinin s›cakl›¤› 10 °C bile K›fl Bahçesi kalsa, esas yaflam mekânlar›ndan buraya “kaçacak” ›s› miktar› daha az olacakt›r. K›fl bahçeleri, binan›n güney cephesinde infla edilirler. Yüzeylerinin mümkün oldu¤unca fazlas› (duvarlar, çat›) ›s› yal›t›ml› camdan (çift cam) olmal›d›r. K›fl bahçesi, t›pk› güneye bakan pencerede ya da günefl sobas›nda oldu¤u gibi, güneflten gelen ›fl›n›m› ›s›ya çevirir ve hacmi içinde hapseder. Dolay›s›yla bahçenin içindeki s›cakl›k , özellikle ö¤len saatlerinde, insan konforu için gereken s›n›rlar›n üstüne ç›kar. Bu yüzden, k›fl bahçesi binan›n iç mekân›yla bütünleflik yap›lmamal›, arada muhakkak duvar ya da en az›ndan pencereler bulunmal›d›r. Bahçede biriken ›s›, binayla aras›ndaki pencerelerin ve/veya hava kanallar›n›n aç›lmas›yla binan›n içine al›nabilir. Fazla ›s›, afla¤›da aç›klanan depolama yöntemlerinden biriyle depolan›p, daha sonrada kullan›labilir. Yaz›n da kullan›lacaksa k›fl bahçesinde mutlaka gölgeleme elemanlar› ve aç›labilen pencereler olmal›d›r. Böylece, yaz›n fazla ›s›nmas› önlenmifl Günefl enerji sistemlerinin kullan›m› için ilk ad›m enerji tasarrufu ve yal›t›md›r. 128 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri olur. Aç›labilen pencereler ayn› zamanda binan›n havaland›r›lmas› için de kullan›labilir. Buradaki prensip, günefl sobas›ndakiyle ayn›d›r (k›fl bahçesinde ›s›nan hava pencerelerden d›flar› at›l›r, d›flar› at›lan hava yerine evin içinden hava emilir ve binaya nispeten serin bir noktadan temiz hava girifli sa¤lan›r). Günefl enerjisini depolama yöntemleri Trombe duvar›, kullan›m›n› yayg›nlaflt›ran Frans›z mühendis Felix Trombe’un ad›yla an›l›r. Trombe, mimar Jacques Michel’in 1964’te Odeillo, Fransa’da tasarlad›¤› bir pasif günefl evinde kulland›¤› ›s› depolama sistemi sayesinde tasar›m›n› dünya kamuoyuna duyurmufltur. Söz konusu tasar›m daha sonra, özellikle de 1970’li y›llarda infla edilen pasif günefl evlerinin “olmazsa olmaz” ö¤esi haline gelmifltir. En yal›n flekliyle Trombe duvar›, günefl gören çift caml› bir pencerenin arkas›na yerlefltirilen, ›s› depolama kapasitesi yüksek malzemeden infla edilmifl bir duvardan ibarettir. Söz konusu duvar, özellikle koyu bir renge boyanm›flsa, gün boyunca güneflten gelen enerjiyi so¤urur ve depolar. Akflam, günefl çekildikten sonra da bu ›s›y› Trombe Wall yavafl yavafl iç mekâna verir. Bu esnada, bina cephesindeki cam›n bir ›s› yal›t›m malzemesiyle örtülmesi, duvardaki ›s›n›n d›flar›ya kaçmas›n› engeller. Trombe duvar›, malzemesi ve kal›nl›¤›na ba¤l› olarak farkl› miktarda ›s› depolar ve bu depolad›¤› ›s›y› belirli bir gecikmeyle (›s›n›n d›fl yüzeyden iç yüzeye kadar ulaflmas› için gereken süre) iç mekâna iletir. Afla¤›da, de¤iflik kal›nl›klardaki tu¤la Trombe duvarlar›n ›s›y› ne kadar sürede iç mekâna ilettikleri ve duvar iç yüzey s›cakl›¤›n›n gece-gündüz aras›nda ne kadar oynad›¤›n› gösteren bir grafik bulunmaktad›r. Yukar›da aç›klanan flekilde infla edilen Trombe duvarlar›, gayet etkin ›s›tma sa¤larlar, ancak ufak bir detayland›rma fark›yla duvar›n etkinli¤i hat›r› say›l›r biçimde art›r›labilir. T›pk› günefl sobas›nda oldu¤u gibi, Trombe duvar›na iki adet hava kanal› aç›l›rsa, mekândaki hava, ›s› yay›m› (konveksiyon) yoluyla da ›s›t›l›r. Günefl çekildikten sonra hava ak›fl›n›n tersine dönmemesi için hava kanallar› kapat›l›r. Faz de¤iflim maddeleri (FDM) Faz de¤iflim maddeleri ya da ‹ngilizce karfl›l›¤›yla phase change materials (PCM) gizli ›s›l enerji depolama (GIED) ad›yla an›lan ›s› depolama yönteminin kullan›lmas›na olanak tan›r. Bilindi¤i gibi, herhangi bir maddeye ›s› enerjisi verildi¤inde, bu enerji maddede ya hissedilebilir bir s›cakl›k art›fl›na (örne¤in, 20 °C’deki suya ›s› uygulad›¤›n›zda, su yavafl yavafl ›s›n›r) ya da maddenin faz de¤ifltirmesine sebep olur (su 100 °C’ye ulaflt›¤›nda, fazladan uygulayaca¤›n›z ›s›, suyun s›cakl›¤›n› art›rmaz; suyun buhara dönüflmesini sa¤lar). Faz de¤iflimi s›ras›nda madde fazladan enerjiyi depolar, ancak hissedilebilir s›cakl›¤›nda bir de¤ifliklik olmaz. ‹flte bu faz de¤iflikli¤ini, oda s›cakl›¤›na yak›n mertebelerde gerçeklefltiren maddeler, bina ölçe¤inde gizli ›s›l enerji depolama uygulamas› için elverifllidirler. Eski Yunan medeniyetinden beri günümüze ulaflan pasif bina yöntemleri kullan›lmadan yap›lacak fotovoltaik sistemler eksik olacakt›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 129 Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Söz konusu maddeler aras›nda, örne¤in bir parafin türü olan oktadekan bulunur. Oktadekan, 27 °C’de kat›lafl›r. Bu s›cakl›¤›n üzerinde, s›v› haldedir. Dolay›s›yla, s›cakl›¤›n rahatl›kla 27 °C’nin üzerine ç›kt›¤› k›fl bahçelerinde ›s› depolamak için kullan›labilir. Daha sonra günefl gitti¤inde oktadekan, bu flekilde depolad›¤› ›s›y› ortam hep 27 °C’de kalacak flekilde mekâna yayar. Geliflmifl uygulamalarda FDM’ler, polimerlerle kapl› küçük kürecikler halinde (çap < 1 mm) s›va ya da alç›pan yap›m›nda kullan›lan alç›n›n içine kat›l›rlar. Bu flekilde, mekân›n tüm yüzeylerine uygulanabilir ve çok etkin biçimde ›s› depolamak için kullan›labilirler. Günefl Enerjisinin So¤utma Amac›yla Kullan›lmas› Pasif günefl mimarisi dendi¤inde öncelikle akla binan›n günefl ›fl›nlar›yla ›s›t›lmas› gelir ki do¤rudur da. Ancak günefl, binay› serinletmek için de kullan›labilir. Bu baflta akla ters gelse de, günefli ›s› de¤il de enerji kayna¤› olarak düflünürsek, konuyu kavramak kolaylafl›r. Nas›l klimalar elektrik enerjisi kullanarak binalar›m›z› so¤utuyorlarsa, ›s› enerjisi kullanarak da ayn› ifl yap›labilir. Tabii bunu pasif günefl mimarisi s›n›rlar› içinde yapmak her zaman kolay olmayabilir. Ama bu imkâns›z oldu¤u anlam›na da gelmez. Günefl Bacas› Günefl bacas›, binan›n çat›s›na yerlefltirilmifl ufak bir Trombe duvar›ndan ibarettir. Ancak, söz konusu duvar ›s›tma için de¤il, salt havaland›rma için kullan›l›r. T›pk› hava kanall› Trombe duvar›nda oldu¤u gibi, duvar ›s›n›r ve çevresindeki havay› ›s›t›r. Is›nan hava yükselir ve havaland›rma menfezinden d›flar› at›l›r. D›flar› at›lan havan›n yerine serin bir noktadan temiz hava girifli sa¤lan›r Toprak Alt› Hava Kanallar› (Kanatlar) Topra¤›n 5-6 m. alt›na inildi¤inde, s›cakl›k yaz k›fl 12-16 °C civar›nda kal›r. Bu, yaz›n binalar› serinletmek için müthifl bir olanakt›r. Söz konusu serinletme yöntemi o kadar etkilidir ki, özellikle Mezopotamya’da bin y›llarca kullan›lm›flt›r. Farkl› co¤rafyalarda kanat, karez, galeria, falaj gibi de¤iflik isimlerle an›lan bu kanallar, bafllang›çta yer alt› suyunun yer üstüne ç›kart›larak sulama amaçl› kullan›lmas› için infla edilmifltir. Ancak zamanla kanada inen düfley kanallardan (kanad›n kaz›lmas› s›ras›nda bunlar›n aç›lmas› zorunludur) serin hava elde edilebildi¤i fark edilince, kanatlar binalarda serinletme amac›yla da kullan›lm›flt›r ‹lk önce enerjiyi kaybetmemek için gerekli önlemleri almal› ve gerekli mimari düzenlemeleri yapt›ktan sonra minimal enerji ile ihtiyaçlar› karfl›lamal›y›z. 130 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri Gün Ifl›¤› ile Ayd›nlatma G Yazan: Hülya Okutan ün ›fl›¤›, yüzy›llard›r ayd›nlatman›n temel kayna¤›d›r. Gün ›fl›¤› ile do¤al ayd›nlatmay› sa¤layan yöntemlerden en çok bilineni ve kullan›lan› da pencerelerdir. Pencerelerden gelen ›fl›kla ayd›nlatma, evlerde yeterli olabilmektedir. Ancak, sanayide ve çok katl› ya da genifl oturum alanl› binalarda gün ›fl›¤› pencere bölgesine yak›n k›s›mlarda kalmakta, odan›n derinliklerine ›fl›k aktar›lamad›¤› için homojen bir ayd›nlatma sa¤lanamamaktad›r. Dolay›s›yla, gündüz saatlerinde yapay ayd›nlatman›n kullan›lmas›na sebep olmaktad›r. Ayr›ca s›cakl›k sebebiyle de, günefl ›fl›¤› her mekânda istenmemekte yine depo gibi genifl hacimli alanlarda yapay ayd›nlatma kullan›lmaktad›r. Gün ›fl›¤› ayd›nlatma sistemleri, pencereden gelen ›fl›¤›n homojen olmamas›n›n yan› s›ra s›cakl›k, kamaflma gibi olumsuz özellikleri de beraberinde getirmesinden dolay› ‘geliflmifl’ ve ‘yenilikçi’ bir çözüm olarak ortaya ç›km›flt›r. Bu sistemler, pencerelere ek kombinasyonlarla ve pencerelerden ba¤›ms›z olarak gün ›fl›¤›n› iç mekâna al›r. Geliflmifl olarak adland›r›lsa da her koflulda sistemin olumlu bir flekilde çal›flaca¤› garanti edilemez. Bu sistemler, karanl›k bir mekâna gün ›fl›¤›n› tafl›mak, ayd›nlatma seviyesini homojenlefltirmek, görsel konforu art›rmak, gölgelendirme kontrolü ve s›cakl›k kontrolü sa¤lamak, daha az enerji harcayarak enerji ve maliyet tasarrufu elde etmek amac›yla uygulanmaktad›r. Bir yap›da hangi gün ›fl›¤› ayd›nlatma sisteminin kullan›laca¤› tasar›m aflamas›nda belirlenmelidir. Sonradan binalara entegre edilen sistemler uygulama zorlu¤u, detay hatalar› ve daha fazla maliyet getirmektedir. Projenin yap›s›, tasar›m aflamas›nda veya sonraki aflamalarda hangi sistemin kullan›laca¤›n› belirler. Bu belirleyiciler afla¤›da s›ralanm›flt›r. • Konum: Her binan›n bulundu¤u enlem ve boylam flartlar›na göre günefllenme süreleri ve iklimsel flartlar birbirinden farkl›d›r. Baz› binalarda daha fazla gün ›fl›¤› iç mekâna aktar›l›rken, baz›lar›nda ise s›cakl›k ve termal flartlar sebebiyle gölgeleme ön plandad›r. • Binan›n gün ›fl›¤› alma hali: Yap›laflman›n do¤al getirisi olarak binalar di¤er binalarla ve çevresindeki gölge verici flartlarla iliflki içindedir. • Mimari tasar›m: Tasar›m, bir binan›n d›fl kabu¤unu dolay›s›yla ayd›nlanma kararlar›n› etkiler. Manzara, pencerelerin konumu ve aç›kl›klar› gün ›fl›¤› ayd›nlatma sistemlerinin seçiminde belirleyicidir. • ‹fllev: Bina içindeki ifllevler ortamlar›n ayd›nlanma seviyesini ve tasar›m ilkelerini belirler. Örne¤in sinema, konferans salonlar›, müzeler gün ›fl›¤›na az ihtiyaç duyarken ofisler, marketler, evler daha fazla gün ›fl›¤›na ihtiyaç duyan mekânlard›r. Do¤al olarak pasif günefl sistemi uygulamalar› iyi bir mimari tasar›m ile bafllar. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 131 Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri sarfiyat›ndaki en önemli kalemlerden biri ayd›nlatmad›r. Do¤ru bir gün ›fl›¤› ayd›nlatma sistemi ile enerji tasarrufu sa¤lanabilir. • Ekonomik flartlar: Geliflmifl gün ›fl›¤› ayd›nlatma sistemleri standart bir pencere sistemiyle karfl›laflt›r›ld›¤›nda maliyetli sistemlerdir. Do¤ru sistem tasar›m aflamas›nda devreye girmezse, sonradan yap›lacak olan sistemler bu maliyetleri daha da art›rmaktad›r. Tesco Kipa Hipermarketi • Ayd›nlanma: Konutlarda pencerelere yak›n olan k›s›mlar daha yüksek ayd›nl›k seviyesindeyken iç k›s›mlar karanl›kta kal›r. Bu ayd›nlanma fark› ve ortamda pencerelere yak›n k›s›mlardaki s›cakl›k rahats›z edici olur. Kontrol gerektirir. • Binadan beklenilen enerji verimlili¤i: Son dönemde gündemde önemli bir yer tutmakta olan enerji verimlili¤i ülkemizde de enerji verimlili¤i yasa tasar›s›n›n kabulü ile h›z kazanm›fl ve büyük binalar, iflletmeler bu konu hakk›nda daha duyarl› hale gelmifltir. Enerji Gün Ifl›¤› Tüpü Uygulamalar› Yanda örne¤i görülen geliflmifl gün ›fl›¤› ayd›nlatma sistemi, gün ›fl›¤› tüpü diye adland›r›lan ve d›fl mekândaki gün ›fl›¤›n› iletim katsay›s› çok yüksek bir metal boru ile tafl›y›p hacme homojen da¤›tan bir sistemdir. D›fl mekânda bulunan fleffaf fanus üzerindeki optik k›r›lmalar ile gün ›fl›¤› boru içine yönlendirilir. Yans›tma katsay›s› % 99’un üzerinde bulunan özel film tabakas› kapl› borular ile gün ›fl›¤› tafl›narak en alt k›s›mda bulunan ›fl›k yay›c› kapak ile homojen bir ayd›nlatma sa¤lan›r. Sistemin en önemli avantajlar›ndan biri de UV’yi % 99 oran›nda engellemesi ve s›cakl›¤› iletmemesidir. Bu sayede gün ›fl›¤›ndan faydalanmak isteyen fakat s›cakl›k sebebiyle kullan›lamayan mekânlar için uygundur. Gün ›fl›¤› tüpü boru çap› ve performans özellikleri iliflkisi BORU ÇAPI AYDINLATMA ALANI POTANS‹YEL MAKS‹MUM UZUNLUK TOPLANAN IfiIK AKIfiI (LÜMEN) Ortalama-max 250 mm 14-19 m2 6m 3.000 – 4.600 350 mm 23-28 m2 9m 6.000 – 9.100 530 mm 38-40 m2 15 m 13.500- 20.850 Do¤al ayd›nlatmada farkl› uygulamalara www.gunisigiaydinlatma.com adresinden ulafl›labilir. 132 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Ekler Ekler Ekler Elektrikli Aletler için Enerji Tüketim Tablosu Cihaz Su ›s›t›c› Kahve makinesi Ekmek k›zartma makinesi W (Watt) Cihaz 200 Elektrikli battaniye 800 Saç kurutma makinesi 800-1500 T›rafl makinesi Patlam›fl m›s›r makinesi 250 WaterPik Blender 300 Bilgisayar Mikrodalga f›r›n W (Watt) Sarfiyats›z ampullerin denkli¤i 1000-1500 40W dengi 11 15 60W dengi 16 100 75W dengi 20 100W dengi 30 50-75 Tavan pervanesi 10-50 1200 PC 200-600 Masa pervanesi 10-25 Elektrikli ocak 1200 Yaz›c› 100-500 Elektrikli çim biçme makinesi Fritöz 1200 Sistem (CPU, monitör, lazer yaz›c›) Bulafl›k makinesi 1200-1500 450 Otomatik 500 Manuel 300 Elektrikli süpürge El süpürgesi Dikifl makinesi Ütü 200-700 Gazl› Faks 35 Misinal› çim biçme makinesi 450 DVD oynat›c› 25 1/4” matkap 250 25” renkli 70 9” dairesel z›mpara 1200 3” z›mpara makinesi 1000 40-100 12” elektrikli testere 1100 CD-çalar 35-100 14” flerit testere 1100 100 Stereo 1000 4000 300-400 150-1000 10-100 7 1/4” tepsi testere 900 Radyolu saat 1 8 1/4” tepsi testere 1400 AM/FM araba radyosu 8 Buzdolab›/dondurucuEnergy Star Uydu çana¤›/‹nternet 30-65 368 m3 540 kWh/y›l CB radyo 5 320 m3 390 kWh/y›l Elektrikli saat 3 256 m 370 kWh/y›l Uydu telefonu Su yata¤›* 400 Yay›n 100 Ifl›k 300-1000 Klima* Merkezi sistem Garaj kap›s› kumandas› 1000 20 Al›m Oda 750 1” matkap 19” renkli 1500 Brülör fan› 1/2” matkap 150+ 12” siyah-beyaz Tafl›nabilir* Su deposu* 450 Video oynat›c› Is›t›c› Motor bloklu* 1500 Elektrikli budama makinesi 100 Çamafl›r kurutucu Elektrikli* 1500’e kadar Televizyon Çamafl›r makinesi Normal Dizüstü 2000 Cihaz Tost makinesi Çöp ö¤ütücü 600-1700 W (Watt) 1500 2000-5000 350 100W ampul 3 Sun Frost marka buzdolab› 5 256 m3 DC (7) 112 40-150 192 m3 DC (7) 70 Dondurucu-Normal 100 224 m3 (15) 440 350 25W sarfiyats›z ampul 28 224 m (14) 50W DC ampul 50 Sun Frost marka dondurucu 40W DC halojen 40 304 m3 (10) 20W DC sarfiyats›z ampul 22 Daktilo 3 112 80-200 *Elektri¤ini günefl panellerinden elde eden konutlarda, bu cihazlar genellikle elektrik harici enerji kaynaklar› kullan›rlar. Bu liste Amerika’daki ortalama de¤erlerden oluflturulmufltur. Kaynak: Solar Living Source Book, Real Goods 134 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Ekler Günlük Elektrik Yükünü Hesaplama AC Cihaz Gücü Watt x Günlük kullan›m (saat) x Kullan›lan gün say›s› (haftal›k) ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = 1 2 Ortalama günlük enerji kullan›m› Wh Toplam AC Wh/gün x 1.1 = Toplam düzeltilmifl DC Wh/gün DC Cihaz Gücü Watt x Günlük kullan›m (saat) x Kullan›lan gün say›s› (haftal›k) ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = x x ÷ 7 = 3 Ortalama günlük enerji kullan›m› Wh Toplam DC Wh/gün 3 Toplam DC Wh/gün 18 Gereken paralel modül say›s› (yukar›da, 14. sat›r) x 4 Sat›r 2’den toplam düzeltilmifl DC Wh/gün + 19 Gereken toplam modül say›s› = 5 Evin toplam DC Wh/gün de¤eri = Akü Büyüklü¤ünü Belirleme 6 Sistemin nominal voltaj› (genellikle 12 veya 24) ÷ 20 Günlük toplam amper-saat gereksinimi (9. sat›r) 7 Toplam DC amper-saat/gün = 21 Gün cinsinden rezerv süresi 8 Akü kay›plar›, tesisat kay›plar›, güvenlik faktörü x 1.2 22 9 Toplam günlük amper-saat gereksinimi = 23 Amper-saat cinsinden minimum akü kapasitesi = 10 Sistemin tahmini günefllenme süresi ÷ 24 Sist.için bir akü seçin, amper-saat kapasitesini girin ÷ 11 PV dizisinin amper cinsinden toplam ak›m› = 25 Paralel akü say›s› = Kullan›labilir akü kapasitesi yüzdesi x ÷ 26 Sistemin nominal voltaj› (6. sat›r) 12 Sisteminiz için bir fotovoltaik modül seçin 13 Modülün nominal amper gücü ÷ 27 Seçti¤iniz akünün voltaj› (genellikle 12 veya 24) ÷ 14 Gereken paralel modül say›s› = 28 Seri ba¤lanan akü say›s› = 29 Paralel akü say›s› (yukar›da, 25. sat›r) x 15 Sistemin nominal voltaj› (yukar›da, 6. sat›r) 16 Modülün nominal voltaj› (genellikle 12) ÷ 30 Gereken toplam akü say›s› 17 Seri ba¤lanmas› gereken modül say›s› TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 135 Ekler Ad›m Ad›m Günlük Yükü Hesaplama 1. Sat›r: Yukar›daki sütundaki toplam ortalama Wh/gün. 2. Sat›r: AC cihazlarda, evirici(invertör) verimsizli¤ini (genellikle % 90’l›k verim) hesaba katmak için Wh toplam›n› 1,1’le çarp›n. Bu, aküden çekilecek olan gerçek DC Wh miktar›n› verir. 3. Sat›r: DC cihazlar do¤rudan toplan›r, düzeltme gerekmez. 4. Sat›r: Yukar›da, 2. sat›rdaki toplam› girin. 5. Sat›r: Toplam DC Wh/günü bulmak için AC ve DC Wh toplamlar›n› toplay›n. 6. Sat›r: Akü sisteminin voltaj›n› girin; bu genellikle 12 veya 24 Volttur. Daha yüksek voltajla çal›flacak kontrol ve izleme donan›mlar›n› bulmak bazen güç oldu¤undan, yüksek voltajda karar k›lmadan önce teknik olarak bir yetkiliye dan›fl›n. 7. Sat›r: 5. sat›rdaki toplam› 6. sat›rdaki voltaja bölün. 8. Sat›r: Bu, tesisat ve akülerden kaynaklanan kay›plar› hesaba katarak ufak bir güvenlik marj› sa¤layan yuvarlama faktörümüzdür. 7. sat›r› 1,2’yle çarp›n. 9. Sat›r: Bu, her gün aküye verilmesi gereken ortalama enerji miktar›d›r. 10. Sat›r: Günde kaç saat günefl göreceksiniz? Aylara ba¤l› günefllenme süresi, Elekrik ‹flleri Etüt ‹daresi’nin web sitesinde yer alan Günefl Enerjisi Potansiyeli Atlas›ndan (http://repa.eie.gov.tr/MyCalculator/Default.aspx) faydalan›larak elde edilebilir. Muhtemelen sisteminizi en kötü koflullara göre tasarlamayacaks›n›z. F›rt›na s›ras›nda enerji tasarrufu veya yedek bir güç kayna¤›, bu sat›rda daha yüksek bir rakam›n kullan›labilmesini ve dolay›s›yla sistemin kurulum masraflar›n›n azalmas›n› sa¤layabilir. 11. Sat›r: 9. sat›r› 10. sat›ra bölün; bu, gereken toplam PV ak›m›n› verir. 12. Sat›r: Sisteminizde hangi günefl panelini kullanmak istedi¤inize karar verin. Bu hesaplar› farkl› panellerle yapman›z iyi olur. ‹htiyaçlar›n›z› karfl›lamak için yukar› m›, afla¤› m› yuvarlaman›z gerekti¤ine bak›n. 13. Sat›r: Seçti¤iniz panelin nominal gücüne göre amper ç›kt›s›n› girin. 14. Sat›r: 11. sat›r› 13. sat›ra bölüp, gereken paralel modül say›s›n› bulun. Mutlaka bir küsurat kalacak. 12 Volt’luk bir sisteminiz varsa, burada durup 14. sat›rdaki yan›t›n›z› 19. sat›ra geçirebilirsiniz. Nominal sistem voltaj›n›z 12 volttan yüksekse, devam edin. 136 15. Sat›r: Sistemin akü voltaj›n› girin. Bu, genellikle 12 veya 24’tür. 16. Sat›r: Modülün nominal voltaj›n› girin. Bu, özel durumlar haricinde 12 olacakt›r. 17. Sat›r: 15. sat›r› 16. sat›ra bölün. Bu, akülerinizi flarj etmek için kaç modülü seri ba¤laman›z gerekti¤ini gösterir. 18.Sat›r: 14. sat›rdaki rakam› girip 17. sat›rdakiyle çarp›n. 19. Sat›r: Bu, elektrik ihtiyac›n›z› karfl›lamak için gereken toplam günefl paneli say›s›d›r. Çok mu yüksek? Ya elektrik tüketiminizi azalt›n, ya da rüzgâr veya su gibi ikincil bir enerji kayna¤› ekleyin. Bunu pek önermesek de bir alternatif de gürültülü, bafla bela, fosil yak›t içen bir jeneratörün sisteme eklenmesidir. Akü Büyüklü¤ünü Belirleme 20. Sat›r: 9. sat›rdaki toplam günlük amper-saat de¤erini girin. 21. Sat›r: Gün cinsinden rezerv akü kapasitesi. Biz genellikle üç ila yedi günlük yedek kapasite tavsiye ediyoruz. Daha az rezerv, aküyü her gün doldurup boflaltman›za neden olacak, bu da akünün ömrünü k›saltacakt›r. Yedi günden fazla kapasite de pahal›ya mal olaca¤›ndan yedek bir güç kayna¤› aranmal›d›r. 22. Sat›r: Akü kapasitesinin % 100’ünü kullanamazs›n›z (yeni akü al›rsan›z, o baflka). Bunun maksimumu, % 80’dir. Biz de genellikle % 50-60 tavsiye ederiz. Bu, akülerinizin ömrünü uzatt›¤› gibi, ufak bir acil durum rezervi de b›rak›r. Bu sat›ra 0,5 ile 0,8 aras›nda bir de¤er girin. 23. Sat›r: 20. sat›r› 21. sat›rla çarp›p 22. sat›ra bölün. Bu, size gereken minimum akü kapasitesidir. 24. Sat›r: Bir akü türü seçin. Evde kullan›lan sistemlerde en s›k jel tipi aküler kullan›l›r. Daha fazla ayr›nt› için Aküler bölümüne bak›n. Seçti¤iniz akünün amper-saat kapasitesini bu sat›ra girin. 25. Sat›r: 23. sat›r› 24. sat›ra bölün; bu, size gereken paralel akü say›s›d›r. 26. Sat›r: Sisteminizin 6. sat›rdaki nominal voltaj›n› girin. 27. Sat›r: Seçti¤iniz akü türünün voltaj›n› girin. 28. Sat›r: 26. sat›r› 27. sat›ra bölün; bu, istenen sistem voltaj› için kaç aküyü seri ba¤laman›z gerekti¤ini gösterir. 29. Sat›r: 25. sat›rdaki paralel akü say›s›n› girin. 30. Sat›r: 28. sat›r› 29. sat›rla çarp›n. Bu, sisteminize gereken toplam akü say›s›d›r. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Ekler Evsel Kullan›m için Pratik Formüller: Günlük Üretilen Enerji Fotovoltaik Panel Büyüklü¤ü (W) x Günefllenme Süresi (saat/gün) x Sistem Verimi = Sistem Üretimi (Wh/gün) Ada Sistemi: Ortalama Günlük Elektrik Tüketimi (Wh/gün) ÷ Günefllenme Süresi (saat/gün) ÷ % 55 Sistem Verimi = Gerekli PV Gücü (W) Elektrik Üretiminin Toptan Sat›fl› (Dünya Genelindeki Ortalama Rakamlar): Kömür = 4 Euro / kWh Do¤al Gaz = 6 Euro / kWh Rüzgar = 7 Euro / kWh PV = 14 Euro / kWh (Bireysel üretim) Hidroelektrik = 11 Euro / kWh Jeotermal = 11 Euro / kWh Nükleer = 14 Euro / kWh Merkezi PV Santralleri = 15 Euro / kWh Tahmini Hesaplama: PV Panel Büyüklü¤ü (W) x 3 = Üretim Miktar› (Wh/gün) Üretim Miktar› (Wh/gün) x (1/3) = PV Panel Büyüklü¤ü (W) fiebeke Ba¤lant›l› Sistem: Ortalama Günlük Elektrik Kullan›m› (kW-saat/gün) ÷ Günefllenme Süresi (saat/gün) ÷ % 70 Sistem Verimi = Gerekli PV gücü kW olarak Tahmini Hesaplama: PV Panel Büyüklü¤ü (W) x 4 = Üretim Miktar› (kWh/gün) Üretim Miktar› (Wh/gün) x (1/4) = PV Panel Büyüklü¤ü (kW) Ülkemizde yo¤unluklu kullan›lan enerji çeflitlerinin maliyetleri ise 2008 sonu itibariyle; • 1 m3 do¤al gaz›n her fley dahil tüketiciye sat›fl fiyat›: 107, 87 kr’tur. (4 kiflilik bir ailenin y›ll›k ortalama do¤al gaz tüketimi: 1500 m3’tür.) • 1 kWh elektri¤in konutlardaki sat›fl fiyat› her fley dahil 24,9 kr’dir. Batarya Boyutu: kWh/gün ÷ 3-5 Depolama Günü x 3 = Gerekli kWh Batarya Boyutu 1 kW’l›k güç = 75 m2 PV Panel alan› fiarj Kontrol Ünitesi Boyutu: 1 MW’l›k kurulu PV Sistemi, Amerika Birleflik Devletleri’nde 31 kWh/gün’lük tüketime sahip yaklafl›k 130 konutun ihtiyac›n› karfl›layabilmektedir. Türkiye’de dört kiflilik bir ailenin ayl›k ortalama elektrik tüketimi 230 kWh civar›ndad›r. 1 MW’l›k kurulum, ülkemizde yaklafl›k 520 evin ayl›k ihtiyac›n› karfl›layabilir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi PV Devre Ak›m›, amp x 1,56 = Toplam Amper Boyutu fialter Boyutu: Devre Ak›m›, amp x 1,56 = fialter Amper Boyutu 137 Ekler Bina Etüdü Bu bölümde, tek veya iki ailenin yaflad›¤› bir binan›n çat›s›na konacak bir PV sistem için bir liste sunuyoruz. ‹nflaat belgelerinin kopyalar› (zemin plan›, kesit, çat› plan› ve vaziyet plan›) mevcutsa müflteriden al›nmal›d›r. Daha büyük PV sistemlerde daha ayr›nt›l› bir incelemeye ihtiyaç vard›r. Gerekirse, bu modele dayanarak kendi listenizi oluflturabilirsiniz. Sistem k›smen gölgeli olacaksa, ilave listeler de kullan›labilir. Etiketler (gerekiyorsa yükseklikleriyle): PV için kullan›labilir alan = PV Çat› penceresi = Anten = Baca = Kozalakl› a¤aç= Yaprak döken a¤aç= Gölge unsurlar›n›n PV sistem üzerindeki etkisini de¤erlendirmek için, fiekil 3.14’teki gibi kaba bir eskiz yapmak iyi olur. Bu, listenin üzerine, yönleri gösteren alana veya vaziyet plan›n›n üstüne yap›labilir. Yeni bir binada, etrafta baflka bina ve a¤açland›rma yap›l›p yap›lmayaca¤› ve a¤açlar›n büyümesi de göz önüne al›nmal›d›r. Eskizin veya vaziyet plan›n›n üzerine afla¤›dakiler iflaretlenmelidir (gerekti¤i takdirde foto¤raflar da eklenmelidir). • • • • • Çat› alan› (yönler de dikkate al›narak). PV sistem için kullan›labilecek alan. Baca, anten, uydu çanaklar›. Civardaki binalar (yaklafl›k mesafe ve yükseklik). A¤açlar (yaklafl›k mesafe ve yükseklik, yapraklar›n› döken ve kozalakl› a¤açlar iflaretlenir). • PV sistemi gölgeleyeceklerse, tepeden geçen hatlar (elektrik, telefon). • Di¤er gölge unsurlar›: Binalar›n düflen gölgeleri, çat› pencereleri vs. Gölge silüetleri, ilgili günefl yolu diyagram›n›n üzerine iflaretlenebilir. Bu, ilk alan ziyaretinde yap›l›rsa, gölgeleme konusunda müflteriye bir ön tahmin verilebilir. Bina ‹ncelemesi Örnek Eskizi (fiekil 3-14) Çat› geniflli¤i Çat› uzunlu¤u Çat› e¤imi Tepe yüksekli¤i Saçak yüksekli¤i PV Sistem Listesi – Gerekli Ölçüler (fiekil 3.15) 138 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Ekler PV Sistem Listesi Müflterinin ismi: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sokak, numara:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Posta kodu, flehir: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Telefon (özel): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Telefon (ifl): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . fiu saatler aras›nda:....................... -............................. Faks: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ‹nflaat alan›n›n adresi (Farkl› bir adres ise): . . . . . . . . . . .......................................... Mimar: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrikçi: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Çat› ustas›: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Müsait çat› alan›: Uzunluk =................... m x genifllik= .................................... m = .................................. m2 Di¤er çat› elemanlar›: Baca Tepe penceresi Paratoner Çat› penceresi Di¤er Faydal› Belgeler ‹nflaat planlar›: Vaziyet plan› Cepheler Foto¤raflar: Çat› Saatin yeri Zemin plan› Kesitler Çat› plan› Binan›n tan›m› Evin seçilen çat› alan›yla görünüflü Gölgeleme: Gölge durumu Müflterinin ‹stekleri ve Beklentileri PV modül türü: Çat›ya monte Çat›ya entegre Di¤er Monokristal Amorf Polikristal ‹nce film PV güç (yaklafl›k) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kWp Maksimum yat›r›m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ‹stenen enerji üretimi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kWh/y›l Maksimum alan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m2 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Di¤er. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Çat› Çat› flekli: Beflik çat› Düz çat› Tek e¤imli çat› K›rma çat› Topuz çat› Mansart çat›s› Testeredifli çat› Beflik-topuz karma çat› Di¤er. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Çat› kaplamas›: Arduvaz Oluklu Eterni Bitümlü membran Kiremit Çak›l Zift Alaturka (oluklu) kiremit Düz kiremit Marsilya kiremidi Di¤er. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Çat› inflaat›: Is› yal›t›m›? Evet Hay›r Çat› alt strüktürü. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kirifllerin aras›ndaki mesafe= . . . . . . . . . . . . . . . . . . m Çat›n›n eriflilebilirlik durumu: Vinç gerekli ‹skele gerekli Araç eriflimi Evet Hay›r Kablo döflerken kullan›labilecek çat› aç›kl›klar› Evet Hay›r Havaland›rma kiremitleri Di¤er çat› aç›kl›klar› PV jeneratör, invertör ve elektrik saati PV jeneratörün yönü: Güney yönü 0° kabul edilerek (-90° (do¤u) +90° (bat›)): .........................................° PV jeneratörün e¤ilme aç›s› 0°den (yatay) 90°ye (dikey): .........................................° Paratoner var m›? Evet Hay›r PV jeneratör nerede topraklanabilir? . . . . . . . . . . . . . .......................................... Jeneratör buat›n›n yeri? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .......................................... Elektrik saati nerede? Bodrum Koridor Salon Depo Binan›n d›fl›nda: Mesafe...........m Di¤er . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Ekler Saat ba¤lant›s›? Saate yer kal›yor mu? Di¤er Evet Hay›r ‹nvertöre de yer var m›? Evet Hay›r ‹nvertörün yeri? DC ana anahtar›n›n yeri? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hatlar ve kurulum Yaklafl›k kablo uzunlu¤u: PV jeneratörle buat aras›ndaki mesafe:. . . . . . . . . . . m PV jeneratörle eflgerilimli da¤›t›m hatt› aras›ndaki mesafe: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m Jeneratör buat›yla invertör aras›ndaki mesafe: . . . . . . . ........................................m ‹nvertörle flebeke ba¤lant›s› aras›ndaki mesafe: . . . . m DC ana kablosunun yeri ve tesisat türü: . . . . . . . . . . m AC ba¤lant› kablosunun yeri ve tesisat türü: . . . . . . m Çat› k›r›lmal› m›? Evet Hay›r Kaç kez?: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Y›ll›k elektrik tüketimi? kWh / y›l Yeni binada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Civardaki a¤açland›rma ve yeni bina projelerini araflt›r. Gölgeleme için . . . . . . . . . . gölgeleme listesini kullan! Ev tescilli mi ya da sit alan›nda m›? Evet Hay›r Gölgeleme listesi Çizin (ya da gerekiyorsa foto¤raf çekin) • Çat› alan› (yönünü belirtin) • PV sistemi için kullan›labilecek alan (PV sistemin merkezini koordinatlar›n orijinine yerlefltirin) • Baca, anten, uydu çanaklar› • Civardaki binalar (yaklafl›k mesafe ve yükseklik) • A¤açlar (yaklafl›k mesafe ve yükseklik). Yapraklar›n› . döken a¤açlarla kozalakl› a¤açlar› iflaretleyin • Tepeden geçen hatlar (elektrik, telefon) • Di¤er gölge unsurlar›: Binalar›n düflen gölgeleri TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Ekler Elektrikli Aletlerde Enerji Verimlili¤i Çamafl›r ve Bulafl›k Makinesi: Tam dolu çal›flt›r›larak en ekonomik y›kama program› tercih edilmelidir. Daha az deterjan kullan›lmal›d›r ve kullan›lan deterjana göre en düflük s›cakl›kta y›kama sa¤layan program tercih edilmelidir. Bulafl›k makinas› için 55° y›kama s›cakl›¤› yeterli olmaktad›r. Bulafl›klar, bulafl›k makinas›na yerlefltirilmeden önce s›yr›larak temizlenmelidir. Çamafl›rlar›n kurutmas›, makine ile de¤il rüzgar, günefl gibi do¤al enerji kaynaklar›ndan sa¤lanmal›d›r. Enerji S›n›f› Etiketi: Ürünün ne kadar enerji tüketece¤i bilgisini vermekte ve harflendirme sistemi ile enerji s›n›fland›rmas› yapmaktad›r. Tüketicilerin dikkat etmesi gereken, A++’ya do¤ru s›ralanmakta olan yüksek enerji verimlili¤ine sahip ürünleri tercih etmek olmal›d›r. Enerji performans etiketi d›fl›nda, tüketicinin elektrikli ev aleti al›rken dikkat etmesi gereken ikinci bir nokta ise ihtiyaçtan büyük hacimde cihaz tercih etmemesi olmal›d›r. Elektrikli alet sat›n al›rken ve kullan›m› esnas›nda dikkat edilmesi gereken, enerjinin etkin kullan›m›n› sa¤layan yöntemler flöyle s›ralanmaktad›r. Buzdolab›: Günün yirmidört saati çal›flt›¤› ve günlük tüketilen enerjinin üçte birini tüketti¤i için buzdolab› seçiminde daha fazla dikkat etmek gereklidir. Sat›n al›rken kap› s›zd›rmazl›¤›, çal›flma s›cakl›¤›n›n ayarlanabilir olmas›, yal›t›m ve enerji s›n›f›na dikkat edilmelidir. F›r›n, günefl ›fl›¤› gibi ›s› kaynaklar›ndan uzak tutulmal›d›r. Hava sirkülasyonunu önleyecek tozlanmalar engellenmelidir. Fazla enerji tüketimine neden olan afl›r› buzlanma önlenmelidir. Klima: Do¤rudan günefl ›fl›¤›na maruz kalmamal› ve hatta a¤aç, tente, cam filmleri gibi pasif gölge sistemleri ile desteklenmelidir. TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Ocak ve F›r›nlar: Küçük kapasiteli f›r›nlar tercih edilmeli ve ön ›s›tma gerekli olmad›¤› sürece yap›lmamal›d›r. Donmufl yiyecekler f›r›na do¤rudan yerlefltirilmeden d›flarda çözünmesi sa¤lanmal› ve piflirmeden birkaç dakika önce kapat›lmal›d›r. Mikrodalga f›r›nlar piflirme ifllemini 2-10 dk, ›s›tma ifllemini 10-30 sn’de gerçekleflti¤i için % 66 tasarruf sa¤lar. Di¤er Ev Aletleri: Bu aletlerin ço¤u k›sa süreli çal›flma gerektirmelerine ra¤men fazla enerji tüketimine neden olmaktad›r. Örne¤in bir saç kurutma makinas›n›n 10 dakika çal›flmas› ile harcad›¤› enerji, 60 W’l›k bir lamban›n 3 saatte harcad›¤› enerjiye efl de¤erdir. Elektronik birçok alet stand-by (uyku) modunda bekletilmemeli, kullan›lmad›¤› durumlarda fiflleri mümkün oldu¤u kadar prizden çekilmelidir. Büyük ekranlar yerine daha az enerji tüketen küçük ekran televizyonlar ya da bilgisayarlar tercih edilmelidir. Elektronik cihazlarda ses düzeyinin düflüklü¤ü de yine enerji tüketimini azaltmaktad›r. S›cak Su Üretimi: Mümkün oldu¤u kadar günefl enerjisi ile su ›s›tma sistemleri kullan›lmal›d›r. En yüksek 45-50° ’lere kadar ›s›tma sa¤lanmal›d›r. S›cak suyu depolayan üreteçler (termosifon vb.) yerine anl›k su ›s›t›c›lar (flofben, kombi vb.) kullan›lmal›d›r. Is› kayb›n› önlemek için depolar ve tesisat›n yal›t›m› yap›lmal›d›r. Ak›ll› sayaçlar kullan›larak, elektrik tüketimi mümkün oldu¤unca indirimli saatlere göre yo¤unlaflt›r›lmal›d›r. 141 Kurumlar ve Firmalar Sponsor Firmalar BMD SOLAR Faaliyet Alan›: Günefl enerjisinden elektrik üretimi ile ilgili proje ve uygulamalar askeri ve resmi kurumlara elektronik, makine, techizat, malzeme tedari¤i ‹letiflim Bilgileri: G.M.K. Bulvar› 53/3 Maltepe/Ankara Tel: 312 232 3437 Fax: 312 232 6597 www.bmdsolar.com, www.solarmarketim.com, info@bmdsolar.com EKOGÜNEfi Yenilenebilir Enerji Sistemleri Faaliyet Alan›: Günefl ve rüzgar enerjisinden elektrik üretimi, LED ayd›nlatma ‹letiflim Bilgileri: Ihlamur Sokak No: 12 / 9 Göztepe/‹stanbul Tel: 216 467 4157 Fax:212 310 2459 www.ekogunes.com, senem@ekogunes.com EKOSOLAR Faaliyet Alan›: Günefl ve rüzgar enerjisinden elektrik üretimi, LED ayd›nlatma ‹letiflim Bilgileri: ‹lkbahar (Sancak) Mahallesi, 600. Sokak, No: 7 Çankaya/Ankara Tel: 312 491 6453 - 54 Faks: 312 491 6455 www.ekosolar.com, admin@ekosolar.com FORE SOLAR Faaliyet Alan›: Günefl ve rüzgar enerjisinden elektrik üretimi, günefl santralleri, profesyonel telekom uygulamalar›, enerji üreten çat› modelleri, kendi enerjisini kendi üreten ekolojik binalar ‹letiflim Bilgileri: Suyan› Sokak. Yal› Apt. No: 17 / 1 Suadiye/‹stanbul Tel: 216 372 0380 Fax: 216 372 0688 www.foresolar.com, info@foresolar.com MEKAN‹K TASARIM Faaliyet Alan›: Günefl enerjisi entegreli yap› projeleri, çevre dostu mekanik sistemler, her tür iklimlendirme çözümleri ‹letiflim Bilgileri: Dereboyu Caddesi, Musahip Sokak, No: 21 Ortaköy/‹stanbul Tel: 212 259 3825 Fax: 212 259 4736 www.halukderya.com, halukderya@gmail.com ONTEK Endüstriyel Mutfak ve Temiz Enerji Sistemleri Faaliyet Alan›: Klima, havaland›rma, ›s›tma, so¤utma sistemleri, günefl ve rüzgar enerjisi, LED ayd›nlatmalar ‹letiflim Bilgileri: Uzun Çay›r Caddesi, Küme Sokak No: 5/1 Hasanpafla Kad›köy/‹stanbul Tel: 216 340 2663 Fax: 216 327 1569 www.ontekklima.com, www.gunespil.net; info@gunespil.net, info@ontekklima.com Kurumlar Bilkent Üniversitesi Ulusal Nanoteknoloji Enstitüsü www.nano.org.tr D›fliflleri Bakanl›¤› Enerji, Su ve Çevre Genel Müdürlü¤ü www.mfa.gov.tr Dicle Üniversitesi Günefl Enerjisi Uygulama ve Araflt›rma Merkezi www.dicle.edu.tr Diyarbak›r Günefl Evi www.gunesevi.org Ege Üniversitesi Günefl Enerjisi Enstitüsü www.eusolar.ege.edu.tr Elektrik Mühendisleri Odas› www.emo.org.tr Enerji ‹flleri Etüt ‹daresi www.eie.gov.tr Enerji Piyasas› Denetleme Kurulu www.epdk.gov.tr Eurosolar Türkiye, Avrupa Yenilenebilir Enerji Birli¤i Türkiye www.eurosolar.org.tr Gazi Üniversitesi TEMENAR www.temenar.gazi.edu.tr Hacettepe Üniversitesi YETAM www.yetam.hacettepe.edu.tr ‹TÜ AR‹BA Ekibi www.ariba.itu.edu.tr 142 ‹TÜ Enerji Enstitüsü www.energy.itu.edu.tr Makine Mühendisleri Odas› www.mmo.org.tr Mu¤la Üniversitesi Temiz Enerji Kaynaklar› Ar-Ge Merkezi http://mutek.mu.edu.tr ODTU Fizik Bölömö www.physics.metu.edu.tr ODTU-Günefl Enerjisi Araflt›rma Merkezi Kurulum aflamas›nda. ODTU-MEMS www.microsystems.metu.edu.tr ODTU-MATPUM http://matpum.metu.edu.tr Pamukkale Üniversitesi Temiz Enerji Evi http://tee.pau.edu.tr Sakarya Üniversitesi www.entek.sakarya.edu.tr Süleyman Demirel Üniversitesi http://yekarum.sdu.edu.tr Tübitak-MAM Enerji Enstitüsü www.mam.gov.tr Tübitak Ulusal Metroloji Enstitüsü http://www.ume.tubitak.gov.tr Ulusal Fotovoltaik Teknoloji Platformu http://www.trpvplatform.org TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi Kurumlar ve Firmalar Dernekler Enerji Ekonomisi Derne¤i www.traee.org GÜNDER- (Uluslararas› Günefl Enerjisi Derne¤i-Türkiye) www.gunder.org.tr Günefle Derne¤i www.gunese.org GETSID - Günefl Enerjisi Tekno. Sanayici ve ‹fladamlar› Derne¤i www.getsid.com TemizDünya Ekoloji Derne¤i www.temizdunya.org Temiz Enerji Vakf› www.temev.org.tr ... Firmalar Enisolar / ‹stanbul ✆ 0212 291 13 73 www.enisolar.com Merk Solar / ‹stanbul ✆ 0212 233 82 91 www.merkenerji.com Acer Enerji / Kayseri ✆ 0352 691 47 00 www.acerenerji.com Eren Solar Grup / Ankara ✆ 0312 354 09 92 www.eren-solar.com Net Enerji Ltd. fiti. / Diyarbak›r ✆ 0412 257 16 61 www.netenerji.net Al Enerji / ‹stanbul ✆ 0212 219 98 94 www.alenerji.com.tr Anel / ‹stanbul ✆ 0216 528 50 00 www.anel.com.tr Erk Solar / Adana ✆ 0256 316 27 27 www.erksolar.com Norm Enerji / ‹stanbul ✆ 0212 231 47 99 www.normenerji.com.tr Euro Solar / ‹stanbul ✆ 0216 680 44 50 www.eurosolar.com.tr Ostim Enerjik / Ankara ✆ 0312 385 50 90 www.ostimenerjik.com An›tcam-SunStrip / Konya ✆ 0332 239 01 78 www.anitcam.com Ezinç Metal / Kayseri ✆ 0352 321 13 21 www.ezincmetal.com Ouraset Solar / Adana ✆ 0322 346 49 00 www.ouraset.com BMD Group / Ankara ✆ 0312 232 34 37 www.bmdgroup.net Ferhat Elektronik / Ankara ✆ 0312 309 16 11 www.ferhat.com.tr Öztunç Mühendislik / Mersin ✆ 0324 320 38 39 Da¤san Solar / Konya ✆ 0332 239 09 06 www.dagsan.com.tr DCD Enerji / ‹stanbul ✆ 0216 330 87 13 www.dcdenergy.com Fore Enerji / ‹stanbul ✆ 0216 372 03 80 www.foresolar.com Semai Günefl Enerji Sistemleri / ‹stanbul ✆ 0212 699 88 93 www.semai.com.tr Form Endüstri Ürünleri / ‹stanbul ✆ 0212 286 18 38 www.formgroup.com Ser-Gün Günefl Enerji Sistemleri / Antalya ✆ 0242 444 07 01 www.sergun.com Demir Solar / Denizli ✆ 0258 263 76 80 www.demirsolar.com.tr Ges Enerji / ‹stanbul ✆ 0212 438 45 92 www.gesenerji.com Schüco / ‹stanbul ✆ 0212 465 68 80 www.schueco.com.tr Denba Telecom / ‹stanbul ✆ 0242 324 39 61 www.denba.com Gira Solar / Mu¤la ✆ 0252 613 41 38 www.girasolar.com.tr Solen / ‹stanbul ✆ 0216 302 33 73 www.solenenerji.com.tr Depar Solar / Ankara ✆ 0312 397 72 36 www.deparsolar.com Günefl Pili / Konya ✆ 0332 342 73 43 www.gunes-pili.com Solis Enerji / ‹stanbul ✆ 0212 264 17 17 www.hizmark.com e Sistem / ‹stanbul ✆ 0216 528 50 00 www.esistem.com.tr Gün›fl›¤› Ayd›nlatma / ‹stanbul ✆ 0212 356 45 03 www.gunisigiaydinlatma.com Sunset Enerji / Antalya ✆ 0242 323 11 95 www.sunsetenerji.com.tr Efsun Solar / Antalya ✆ 0242 258 11 53 www.efsunsolar.com ‹nform A.fi. / ‹stanbul ✆ 0216 622 58 00 www.inform.com.tr Sunstrip / Konya ✆ 0332 239 01 78 www.sunstrip.com.tr Ekogünefl / ‹stanbul ✆ 0216 467 41 57 www.ekogunes.com IPC / ‹stanbul ✆ 0216 317 4142 www.ipc.com.tr Tunçmatik / ‹stanbul ✆ 0216 314 51 51 www.tuncmatik.com Ekosolar / Ankara ✆ 0312 491 64 54 www.ekosolar.com Kuzey Makina / Mersin ✆ 0324 444 44 88 www.kuzeymak.com Yesa Enerji / ‹stanbul ✆ 0212 855 36 98 www.yesaenerji.com Eksen Enerji / Bal›kesir ✆ 0266 385 07 14 www.eksenenerji.com Laterna / ‹stanbul ✆ 0212 293 88 78 www.laek.com.tr ... TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi 143 Kaynaklar Kitaplar: PHOTOVOLTAICS Design and Installation Manual, SOLAR ENERGY INTERNATIONAL Planning and Installing Photovoltaic Systems, The German Solar Energy Society, Ecofys 2005 Photovoltaics & Solar Thermal Power Plants, Dena German Energy Agency Solar Living Source Book, Real Goods Enerji Verimlili¤i Fark›ndal›k Broflürü, Heinrich Böll Stiftung Derne¤i ‹nternet Kaynaklar›: T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanl›¤›, www.enerji.gov.tr T.C. Enerji Piyasas› Denetleme Kurulu, www.epdk.gov.tr Elektrik ‹flleri Etüt ‹daresi, www.eie.gov.tr Avrupa Birli¤i Enerji Portal›, www.energy.eu Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu, www.epia.org Hükümetleraras› ‹klim De¤iflikli¤i Paneli, www.ipcc.ch Real Goods, www.realgoods.com Uluslararas› Enerji Ajans› Fotovoltaik Güç Sistemleri Program›, www.iea-pvps.org Sharp, www.sharpusa.com Dünya Yenilenebilir Enerji Dergisi, www.renewableenergyworld.com Fotovoltaik Teknolojiler ve Uygulamalar, www.pvresources.com www.thesolarguide.com 144 TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi