Güneş enerjisinden elektrik üretimi neden önemli?

Dünyanın en çok rağbet ettiği yenilebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisi üzerine ciddi yatırımlar yapılıyor. Güneş enerjisi şu an için hayat var olduğu sürece, sürdürülebilir enerji kaynağı olarak görülüyor. Fosil kaynakların bitmesine yıllar kaldı diyebiliriz ve Güneş enerjisinden elektrik üretimi konusunda ülkeler şimdiden yatırımlarını arttırdı. Bu yazımızda resmi kaynaklar eşliğinde Güneş enerjisinin avantajları nelerdir? Güneş enerjisinin dezavantajları nelerdir? Elektrik üretiminde güneş izleme sistemlerinin kullanılması neden önemli? sorularına cevap bulabileceksiniz.

Güneş enerjisinden elektrik üretimi neden popüler?

Güneş enerjisinden elektrik üretimi en hızla büyüyen sektör: projeksiyonlar yıllık ortalama %8.3 lük artış gösteriyor.

Günümüzde insan nüfusunun artmasına bağlı olarak enerji talebi de gün geçtikçe artmaktadır.

Dünya nüfusunun önümüzdeki 25 yıl içerisinde bugünkü düzeyinin %25 üzerine çıkacağının tahmin edilmesi, enerji talebinin karşılanmasında daha çok mücadelelere tanıklık edileceğini göstermektedir [1].

Fosil kaynaklar en başta hava kirliliği olmak üzere çeşitli çevre sorunlarına yol açması ve gelecekte tükenecek olması, rezervlerin azaldıkça fiyatlarının yükselmesi, ülkeler arası siyasi ve ekonomik sorunlar yaratması, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimi giderek artırmaktadır.

Yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik üretiminde en başta hidrolik ve rüzgar enerjisi geliyor.

Güneş en eski ve en iyi bilinen yenilenebilir enerji kaynağı olmasına karşın ancak son yıllarda dünya genelinde ve ülkemizde elektrik üretiminde güneş enerjisi kullanımına olan ilgi giderek artıyor.

En hızlı yenilenebilir enerji kaynakları içinde güneş enerjisi büyüyor

Dünya net elektrik üretiminin 2012 yılı baz alınırsa 21.6 trilyon kWh’dan 2020 yılına kadar %69 oranında artarak 36.5 trilyon kWh’a ulaşması beklenmekte.

Elektrik üretiminde kullanımı en hızlı büyüyen kaynak yenilenebilir enerji kaynaklarıdır, doğal gaz ve nükleer kaynaklar ikinci sırada yer almaktadır.

Dünya elektrik üretiminde yenilenebilir kaynakların payının 2040 yılında %29’a çıkması öngörülüyor. Bu pay 2012 yılında %22 oranındaydı.

Yenilenebilir kaynakların içinde ise en büyük pay her zaman için hidrolik kaynaklara ait olsa da, güneş enerjisinden elektrik üretimi en hızla büyüyen pay olarak yer almakta ve projeksiyonlar yıllık ortalama % 8.3 lük artış göstermekte.

Dünyada güneş enerjisinden 2012 yılında 103 milyar kWh elektrik üretildi, 2020’te bu rakamın 448 milyar kWh olması beklenmekte.

Yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretimi içerisinde güneş enerjisinin payı 2012 yılında %2.2 den 2020 yılında %6.5 oranına çıkması umuluyor [2].

Yenilenebilir enerji kaynaklarından dünya elektrik üretim tahmini, kaynaklar itibarıyla aşağıdaki grafikte verilmektedir.

Türkiye’de ise güneş enerjisiyle elektrik üretim kapasitesi 2014’te 40.2 MW iken bu rakam 2015’te 248.8 MW ve 2016 Mayıs sonunda 443.3 MW’a ulaştı [3].

Güneş paneli maliyeti giderek düşüyor

Güneş enerjisinin avantajı ve dezavantajı

Güneşten doğrudan elektrik üretimi için fotovoltaik sistemler kullanılıyor. Ancak dünyada fotovoltaik (PV) panel üretim kapasitesi yılda 60.5 GW olmasına rağmen, 2013 yılında PV modül üretimi 39.9 GW olarak gerçekleşti.

Son yıllarda üretici firma ve çalışan sayısında azalma görülüyor. 2020 yılına kadar 400 GW ek kapasite sağlayacak durumdadır [2].

Güneş enerjisinin avantajları arasındaki en başlıcaları; temiz ve sürdürülebilir olmasıdır. Enerji üretiminde yanma olmadığından CO2, CO, NOx ve SOx benzeri gazlar açığa çıkmaz ve dolayısıyla hava kirliliği ile iklim değişikliğine etkisi olmaz.

Güneş enerjisi, elektrik şebekesine bağlı olmayan yerlerde elektrik üretiminin sağlanabilmesi açısından büyük avantaja sahiptir.

Güneş enerjisi, Pratik, kolay ve kısa sürede kurulma imkanına sahiptir.

Güneş enerjisinin avantajları yanı sıra dezavantajları da var. Güneş enerjisinin dezavantajları için söylenebilecek en başında yazabileceğimiz yüksek kurulum maliyeti, düşük verim ve elektrik üretimindeki düzensizlik gelir.

Güneş enerjisindeki düzensizlik güneşlenme süresi, güneş ışınlarının geliş açısı, ışınım şiddeti ve gölgelenme gibi nedenlere bağlıdır.

Dünyanın güneş çevresinde ve kendi ekseni etrafında dönmesi güneş ışınlarının dünyaya sürekli değişen bir açıyla gelmesine neden olur. Elektrik üretimi güneş açısı fotovoltaik panele dik geldiğinde en yüksek düzeye ulaşır. Bu sebeple, güneşin doğuşundan batışına kadar gökyüzündeki konumu açısal olarak takip edilip, güneş paneli üzerine düşen ışık açısının 90°’de tutulması için güneş takip sistemleri kullanılıyor.

Bu yöntemle, güneşlenme süresi boyunca fotovoltaik sistemler in verimini %40 oranına kadar arttırmak mümkün [4].

Güneş takip sistemi

Güneş takip sistemleri, üretilen elektrik enerjisinin % 5 – % 10’luk kısmını sistemin çalışması için tüketmektedir. Bu yüzden uygulanabilirliği bölgeden bölgeye değişmekte.

Ortam sıcaklığı güneş panellerini etkileyen bir etmendir. Güneşlenme süresinin ve ortam sıcaklığının yüksek olduğu bölgelerde güneş takip sistemi kullanımında,faydalanılan güneşlenme süresine bağlı olarak üretilen elektrik miktarı artacak ancak güneş panelleri güneşi gün boyu dik alacağından paneller daha fazla ısınacak, bu da sistemi olumsuz olarak etkileyecektir.

Bu sebeple, güneş takip sistemi yardımıyla arttırılan enerji miktarı, ortam sıcaklığından kaynaklı olarak %10’un altında kalması söz konusu olacaktır.

Ancak takip sisteminin çalışması için gerekli enerji, ek üretim değerinden daha fazla olacağından böyle ortamlar güneş takip sistemi için çok uygun olmayacaktır.

Bir araştırmada güneş takip sistemleri Asuan (Mısır) ve Berlin (Almanya) için karşılaştırıldı [5].

Yıllık ortalama sıcaklığın 24.4°C [6] olduğu Asuan gibi sıcak iklime sahip kentlerde güneş takip sisteminin üretilen enerjiyi %8 oranında artırdığı görüldü.

Ancak yıllık ortalama sıcaklığın 9.1°C [6] olduğu Berlin’deki ölçümlerde takip sisteminin üretilen enerji miktarını %39 oranında artırdı [5].

Üniversitemizde yapılan bir çalışmada, yıllık ortalama sıcaklığın 12°C [6] olduğu Kırıkkale’de güneş takip sisteminin verimliliği %29 oranında artabileceği görüldü [7].

Elazığ’da yapılan deneysel bir çalışmada, iki eksenli izleme sisteminin sabit bir sisteme göre %13-15 oranında daha fazla güç ürettiği bulundu [8].

Antalya Korkuteli’nde kurulan 4.6 MW’lık güneş takip sistemli projede de%25 verim artışı olduğu belirtiliyor [9].

Tüm bu çalışmalardan Berlin ve Kırıkkale gibi fazla sıcak olmayan bölgelerde güneş takip sisteminin kullanılmasının daha uygun olabileceği, ancak Asuan gibi sıcak kentlerde pek de uygun olmayacağı sonucuna varılabilir.

Bu nedenle güneş takip sistemlerinin kurulmasından önce avantajlı olup olmayacağının analizinin yapılmasında
yarar bulunmaktadır.

Ayrıca bakınız

• Enerji Kaynakları Nedir? Yenilenebilir Enerji Kaynakları Nelerdir?

Kaynaklar

1. T.C. Kalkınma Bakanlığı (2014).Onuncu kalkınma planı 2014-2018 Enerji güvenliği ve verimliliği: Özel İhtisas Komisyonu Raporu 2023.
2. International Energy Outlook 2016. http://www.eia.gov/forecasts/ieo/electricity.cfm
3. Türkiye Elektrik Enerjisi İstatistikleri (2016).http://www.emo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=88369#.V2eRxriLS01
4. http://www.vergo.com.tr/gunes-takip-sistemleri-tracker/
5. Eldin, S.A.S. , Abd-Elhady, M.S., Kandil, H.A. (2015). Feasibility of solar tracking systems for PV panels in hot and cold regions. Renewable Energy 85: 228-233.
6. http://tr.climate-data.org/location/543839, 2138, and 251
7. Öz, A.K., Kement S.Y., and Yıldırım, U.C. (2016).Using solar energy in a natural gas power plant. Undergraduate Project.
8. Şenpınar, A. and Cebeci M. (2012). Evaluation of power output for fixed and two-axis tracking PV arrays. Applied Energy 92: 677-685.
9. https://www.yenienerji.com/roportaj/pazarda-cok-daha-fazla-aktif-olacagiz (indirme tarihi: 22.06.2016)