Güneş ve Rüzgar Enerjisi - Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi
Transkript
Güneş ve Rüzgar Enerjisi - Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi
Güneş ve Rüzgâr Enerjisi Doç. Dr. Ali VARDAR Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Biyosistem Mühendisliği Bölümü, Tarımsal Enerji Sistemleri Anabilim Dalı Günümüzün gözde enerji kaynakları olan yenilenebilir enerji kaynakları, “doğanın kendi döngüsü içinde, bir sonraki gün aynen mevcut olabilen enerji kaynakları" olarak tanımlanmaktadır. Tanımdan da anlaşılabileceği üzere; petrol, doğalgaz, kömür gibi konvansiyonel enerji kaynakları, birer yenilenebilir enerji kaynağı olarak değerlendirilmemektedir. Kaldı ki söz konusu kaynaklar sınırlı kaynaklardır ve bir gün tükeneceklerdir. Dolayısıyla, dünyanın en azından yakın gelecekteki enerji talebini karşılama konusunda, yenilenebilir enerji kaynaklarının bir gelişme kaydediyor olması oldukça umut vericidir. Şekil 1. Dünya’nın enerji kaynakları ve potansiyelleri Dünyanın sahip olduğu enerji kaynakları ve potansiyelleri incelendiğinde konvansiyonel enerji kaynaklarına kıyasla yenilenebilir enerji kaynaklarının ve özellikle de güneş ve rüzgar enerjisinin çok büyük bir potansiyele sahip olduğu görülmektedir (Şekil 1). Güneş ve rüzgar enerjisini diğer tüm enerji kaynaklarından daha önemli kılanın da bu muazzam potansiyelleri olduğunu tahmin etmek hiç de zor değildir. Bu çerçevede; tıpkı 19. yüzyılın kömür, 20. yüzyılın petrol çağı olması gibi, 21. yüzyılın da güneşin ve rüzgârın çağı olacağını tahmin etmek hiç de abartılı olmayacaktır. Rüzgar Enerjisi Günümüzde yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağı olarak ilk akla gelen uygulamalardan biri rüzgar enerjisidir. Rüzgar enerjisinden binlerce yıldır su pompalama, tahıl öğütme ve mekanik güç olarak yararlanılmaktadır. Bugün dünya genelinde birkaç yüz bin yel değirmeni bulunduğu ifade edilmektedir. Bunların birçoğu da su pompalama için kullanılan sistemlerdir. Yel değirmenlerinin günümüzdeki modern karşılıkları ise rüzgar enerjisinden elektrik üreten rüzgar türbinleridir. Günümüze değin pek çok tipte rüzgar türbini geliştirilmiştir. Buna karşın modern rüzgar türbinlerini basit olarak iki temel sınıfa ayırabiliriz. Bunlar “Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri” ve “Düşey Eksenli Rüzgar Türbinleri” dir (Şekil 2). Yatay eksenli rüzgâr türbinlerinde kanatların dönme eksenleri rüzgâr yönüne paraleldir ve kanatlar rüzgâr yönüne dik olacak şekilde tasarlanmıştır. Verimleri yaklaşık %40-45’dir. Ticari amaçlı türbinler ve özellikle elektrik üretim amaçlı rüzgar türbinleri genellikle yatay eksenli olarak tasarlanır. Düşey eksenli rüzgar türbinlerinde ise yatay eksenli rüzgar türbinlerinden farklı olarak rüzgarın estiği yöne göre konumlanma söz konusu değildir. Eksenlerinin düşey olmasından dolayı her yönden esen rüzgardan, rüzgara göre konumlanmaya ihtiyaç duymaksızın faydalanabilirler. Bu türbinlerin verimi yaklaşık %35’dir. Şekil 2. Rüzgar enerjisi uygulamaları Rüzgar enerjisinden mekanik enerji üretimi ve elektrik enerjisi üretimi olmak üzere temelde iki şekilde yararlanılmaktadır. Rüzgar enerjisinin şaft gücünden yararlanılarak elde edilen mekanik enerji, su pompalama, tahıl öğütme, kesme, sıkıştırma ve yağ çıkarma gibi tarım ve tarıma dayalı sanayi alanlarında kullanılmaktadır. Rüzgar enerjili pompalama sistemlerinin elektrik veya dizelli pompalara göre birçok avantajları vardır. Rüzgar enerjisi doğada bol bulunan bedava bir enerji kaynağıdır ve karmaşık bir yapıya sahip olmadığı için bakım ve onarım masrafları da yok denecek kadar azdır. Rüzgâr enerjisi, elektrik enerjisine dönüştürülerek de pek çok kullanım alanı bulabilmektedir. Günümüzde en yaygın enerji kullanım şekli olan elektrik enerjisinin aydınlatma, ısıtma, soğutma, havalandırma, mekanizasyon ve otomasyon uygulamaları, binaların ve işletmelerin enerji gereksinimi gibi birçok alanlarda kullanımı söz konusudur. Elektrik üretimi amaçlı rüzgar türbinleri birkaç kW’lık küçük sistemlerden rüzgar enerji santrallerine kadar çok geniş bir çeşitliliğe sahiptir. Rüzgar enerjisi hem kırsal alanda elektrik enerjisinin yerel üretim ve tüketiminde, hem de elektrik şebekesini beslemek için kullanılmaktadır. Güneş Enerjisi Günümüzde dünyamıza ulaşan güneş enerjisinden yararlanmak için güneş kolektörleri, fotovoltaik güneş pilleri gibi pek çok teknolojiden yararlanılmaktadır. Genellikle güneş enerjisiyle su ısıtmak için kullanılan güneş kolektörleri mekanların ısıtılmasında da kullanılabilmektedir. Güneş ışınımını toplayarak suyu ısıtan ve buharla elektrik üreten kolektörler ile fotovoltaik güneş pilleri de enerji santralleri gibi evlere ve iş yerlerine elektrik temin edebilecek özelliklerde imal edilmektedir. Günümüzde güneş enerjisi ile elektrik elde edilmesinin maliyetleri nispeten pahalı görünse de, güneş pillerinin verimlerinin artması yönündeki çalışmalar hızlı gelişime kaydetmektedir. Buna paralel olarak fiyatların giderek düşmesi nedeniyle de kullanımı yaygınlaşmaktadır. Güneş enerjisinin ısıl uygulamaları ise maliyet açısından oldukça cazip durumdadır. Güneş enerjisi potansiyeli yönünden ise ülkemiz oldukça zengin bir potansiyele sahiptir ve tüm bölgelerimizde güneşten enerji üretmek teknik olarak mümkündür. Şekil 3. Güneş enerjisi uygulamaları Güneş enerjisinden ısı enerjisi elde edilmesine yönelik uygulamalar olarak; kullanım amaçlı sıcak su elde edilmesi, binaların ısıtılması ve soğutulması, seraların ısıtılması, yüzme havuzlarının ısıtılması, endüstriyel proseslerdeki akışkanların ısıtılması ve endüstriyel amaçlı buhar üretilmesi vb. gösterilebilir. Elektrik enerjisi elde edilmesine yönelik uygulamalar olarak ise, şebekeden bağımsız bina, tesis ve sistemler için elektrik üretilmesi, şebekeye bağımlı bina, tesis ve sistemler için elektrik üretilmesi vb. sayılabilir. Bunların yanında güneş pilleri de, elektrik enerjisinin gerekli olduğu her uygulamada kullanılabilir. SON SÖZ Ülkemizde yenilenebilir enerji kaynaklarının enerji potansiyelinden, fosil kaynakların potansiyellerine oranla oldukça düşük düzeylerde yararlanılmaktadır. Söz konusu enerji kaynaklarının mevcut teknik ve ekonomik koşullar dikkate alındığında yakın gelecekte daha da yüksek kullanım oranlarına ulaşması oldukça büyük bir olasılıktır. Bu çerçevede ülkemiz tarım ve hayvancılık sektöründe de başta güneş ve rüzgar enerjisi olmak üzere yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına geçiş gelecek için önemli bir avantaj olacaktır.