Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

GÜNEŞ ELEKTRİK SANTRALLERİ. Çinliler, sonsuza kadar temiz enerji üreteceği söylenen ve "Yapay Güneş" olarak adlandırılan bir santral geliştirdiler. 7.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "GÜNEŞ ELEKTRİK SANTRALLERİ. Çinliler, sonsuza kadar temiz enerji üreteceği söylenen ve "Yapay Güneş" olarak adlandırılan bir santral geliştirdiler. 7."— Sunum transkripti:

1 GÜNEŞ ELEKTRİK SANTRALLERİ

2 Çinliler, sonsuza kadar temiz enerji üreteceği söylenen ve "Yapay Güneş" olarak adlandırılan bir santral geliştirdiler. 7 Şubat 2006 tarihli HürriyetUSA gazetesinin internet sitesinden alınan habere göre;

3 Haber Metni: Yapay Güneş, petrol ve kömür gibi enerji kaynaklarının dünyada tükenmeye doğru gitmesiyle karşılaşılacak krize çözüm yöntemi olarak düşünüldü. Santralde, deniz suyundan ayrıştırılacak "döteryum" (tek nötronlu bir hidrojen izotopu) 100 milyon  C sıcaklıkta nükleer reaksiyondan geçirilerek enerji üretilecek. Nükleer reaksiyonla bir kg deniz suyundan elde edilecek döteryum, 300 litre benzine eşdeğer miktarda enerji üretebilecek. Çin’in doğusundaki Anhui Eyaleti’nin başkenti Hefei’deki Çin Bilimler Akademisi’nde geliştirilen ve bilimsel adı EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) olan santral mart ya da nisan ayında tam kapasiteyle çalışmaya başlayacak.

4 Bir başka haber! Avustralya'da son beş yıldır devam eden kuraklık, kırsal hayatı harap ediyor ve ekonomiyi baltalıyor. Söndürülmesi zor yangınlar ve mevsimsiz sıcaklıklar ülkeyi zor durumda bırakıyor. Her dört günde bir, bir çiftçi, hayvanlarının ölmesi ve borç yüzünden intihar ediyor. Yetkililer, kuraklığın sebebinin küresel ısınma olduğunu ve yüzyıllardır verimli olan bu toprakların geleceğinin belirsiz olduğunu söylüyor. Başbakanvekili Mark, zor durumdaki çiftçilere 424 milyon dolar yardım yapacaklarını açıkladı ve "Daha önce bu kadar geniş toprağın kuraklıktan etkilendiği görülmemişti" diyerek endişesini belirtti. Bu arada, artan klima talebini karşılamak için elektrik üretmeyi sağlayamazsa, beş yıl içinde karanlıkta kalabileceğine dair uyarılarla karşı karşıya olan Avustralya, dünyanın en büyük güneş enerjisi santralini kuracak. 318 milyon dolarlık güneş enerji santralı yatırımının dışında, hükümet ayrıca 360 milyon Avustralya Dolarlık bir pilot proje peşinde. Projeyle kahverengi kömür kurutulup karbon depolanarak daha temiz enerji üretilecek.

5 GÜNEŞTEN ELEKTRİK ÜRETİMİ VE ELEKTRİK SANTRALLERİ Güneş enerjisinden elektrik üretimi direkt ve indirekt olarak iki ayrı yöntemle gerçekleştirilir. Direkt yöntem kapsamında fotovoltaik, termoelektrik ve termoiyonik çeviriciler yer alır. Güneş enerjisinin indirekt biçimde elektriğe dönüştürülmesi ise, güneşten yararlanılarak üretilen buhar ve bunu değerlendiren bir buhar güç çevrimi ya da güneş enerjisiyle elde edilen hidrojen ve bunun kullanıldığı termik elektrik üreteci ve yakıt pili ile olmaktadır. Güneş elektrik santralleri PV (fotovoltaik) tipi ve termik elektrik tipi olarak ikiye ayrılmaktadır. Güneş enerjisinden elektrik üretimi ilk kez 1954 yılında Amerika'da Bell Telefon Laboratuvarlarında üretilen PV güneş pilleri ile gerçekleştirilmiştir. Güneş enerjisi girdili buhar makine ve buhar türbin sistemleri ile güneş fırınlarının çok öncelerde yapılmasına karşın, güneş termik elektrik santrallerinin kurulması 1970’ lerin sonlarını bulmuştur.

6 Güneş termik elektrik santralleri, heliostat tarlalı ve merkezi güç kuleli, parabolik oluk tipi odaklı kollektör tarlalı ve dağınık parabolik çanak kollektör tarlalı tiplerde olmaktadır. Büyük çapta elektrik üretimi için parabolik oluk kollektörlü sistemler ile merkezi güç kuleli sistemlerin uygun olduğu görülmüştür. Parabolik çanak tipi kollektörlü sistemler daha çok otoprodüktör üniteler için uygun görülmektedir.

7 GÜNEŞ TERMİK SANTRALLERİ ABD California Barstow yakınında 10 MW'lık Solar-One adlı güneş termik elektrik santrali ilklerin en büyüğüdür. O dönemde Güney Fransa'da 2.5 MW'lık Themis Santrali, Sovyetler Birliği Azak Denizi kıyısında 5 MW'lık SES-5 Santrali, İspanya Almeria'da 1.2 MW'lık CESA-1 Santrali, İtalya Adrano'da 1 MW'lık EURELIOS Santrali ve Japonya Nio'da 1 MW'lık Güneş Işığı Santrali, ilk güneş termik elektrik santralleridir. Bunların hepsi merkezi güç kuleli santrallerdir. Güneş enerjisinden elektrik üretiminde atılım, Amerika‘ da Güneş Elektrik Üretim Sistemleri (SEGS) Projesi kapsamında olmuştur. Bu projeyle California Mojave çölünde LUZ Termik Güneş Santrali kurulmuştur. Bu santral parabolik oluk kollektör tarlalı tiptedir yılında 13.8 MW‘lık ilk ünitesi ve 1991 yılında da 80 MW'lık dokuzuncu ünitesi işletmeye alınan LUZ Santralı, ilk dokuz ünitesi ile toplam MW e (~ 354 MW e ) net kurulu güce sahiptir.

8

9 Termik güneş güç santrallerinin temel teknolojisi, bir akışkanın güneş radyasyonu ile ısıtılarak buharlaştırılması ve buharın bir turbo-jeneratör devitimi için kullanılması kuralına dayanır. Termik güneş elektrik teknolojisi doğrusal ve noktasal yoğunlaştırıcı sistemler olarak iki gruba ayrılabilir. Parabolik oluk, doğrusal yoğunlaştırıcı grubuna girerken, merkezi güç kuleli sistem ve parabolik çanak noktasal yoğunlaştırıcı sistem grubuna girmektedir. Ünite güçleri 0, MW arasında olan veya büyük çapta elektrik üretimi amaçlanan koşullarda, parabolik oluk sistemler ile merkezi güç kuleli sistemler üzerinde durulmaktadır. Parabolik çanak tipi sistemler, şimdilik otoprodüktör güçler için 10 – 100 kW’lık ünitelerde uygun görülmektedir.

10

11 Günümüzün gelişmiş sistemi olan parabolik oluk sistemde, silindirikal odaklı kollektörler, bir diğer deyişle güneş radyasyonunu yoğunlaştırıcı (konsantratör) üniteler kullanılmaktadır. Konsantratörler, radyasyonu odak boyunca uzanan alıcı boru üzerinde toplamaktadır. Yoğunlaştırma oranlan 1/10 ile 1/100 arasında ve çalışma sıcaklıkları da 400  C düzeyindedir. Isı transfer akışkanı olarak daha çok yağ kullanılmaktadır. Isıtılan akışkan merkez üniteye boru hattından gönderilmekte ve ısının buhara transferinden sonra turbo-jeneratör ile elektrik üretilmektedir. Isıtılmış yağ-buhar kazanlarının elimine edilerek maliyetin düşürülmesi için direkt buhar üretimi üzerinde çalışılmaktadır. Parabolik oluk sistemin ilk kez Fransızların 0.5 MW‘lık VIGNOLA santralinde kullanıldığı görülmüştür. Bu sistemin veriminin artırılmasına ve maliyetinin düşürülmesine yönelik olarak çeşitli ülkelerde çalışmalar yapılmaktadır. Büyük ölçüdeki uygulaması ABD'nin 354 MW güçlü LUZ santralinde olmuştur.

12 LUZ santralinin, solar elektrik üretim sistemleri (SEGS) diye adlandırılan 9 ünitesi vardır. Her bir SEGS‘ in güneş tarlasında birkaç yüz modüler güneş kollektör yapısı (SCA) kullanılmıştır. Bunlar doğrusal odaklı uzunlamasına parabolik içbükey aynalardır. Güneş radyasyonunun yansıtıldığı odak doğrusuna ısı toplama elemanı denilen özel işlenmiş çelik boru yerleştirilmiştir. Isı transfer akışkanı (HTF) sentetik yağdır. Güneş termik elektrik santralı için maliyet, tek ticari uygulama olan LUZ santrali üzerinden verilebilir. Parabolik oluk LUZ güneş - doğal gaz hibrid santralinde 1990 yılında % doğal gaz katkısı ile birim enerji maliyeti cts/kWh iken, 1993 yılında cts/kWh düzeyine ve 1995/96'da 5 cts/kWh'a düşürülmüştür. Yalnız güneş girdisi koşulunda bu maliyet % arasında bir düşüş göstermektedir. Güneş elektriğinde birim enerji maliyeti, büyük güçlü ünitelerde küçük güçlü ünitelere göre daha düşük olmaktadır. LUZ santrali örneğinde ünite gücünün iki kat artmasının birim enerji maliyetini %20 azalttığı görülmüştür. Deneme aşamasında olan merkezi kuleli sistemde 1984 yılında 23 cts/kWh olan maliyet, bugün için ancak cts/kWh düzeyine çekilebilmiştir.

13 Gelecek için güneşle merkezi ısıtma ve yerel olarak elektrik üretme, yani kombine ısı-güç üretimi (kojenerasyon) uygulamaları üzerinde çalışılmaktadır konutun ısı ve elektrik gereksinimini karşılamayı amaç edinen bu projelerde uzunlamasına silindirikal odaklı kollektörler, yüksek sıcaklıklı su deposu, turbojeneratör, alçak sıcaklıklı su deposu, ısı dağıtım ve elektrik dağıtım sistemleri yer almaktadır. Sistemdeki kollektörler, güneş termik elektrik santrallerinde olduğu gibi bir kollektör tarlası biçiminde tasarlanmaktadır. Gelecek için yeryüzü güneş santrallerinden başka, uzaya yerleştirilecek kollektör uydusu ve dünya bağlantılı jeosenkronize güneş santralleri kurulması amaçlanmaktadır. Dünyadan 36 bin km uzaklıkta ve 10 bin MW güçlü bir uzay santralinden üretilecek elektrik enerjisi, santralin 1 km çaplı anteninden mikrodalgalarla dünyaya iletilecek, dünyadaki 7 km çaplı bir anten bu enerjiyi % verimlilikle alıp, doğru akım verebilecektir. Bu proje Amerika Apollo Uzay Programı'nda yer almıştır.

14

15 Güneş enerjisi temiz bir kaynaktır. Bugün dünyanın en önemli çevre sorunu, atmosferdeki C0 2 artışından ve sera etkisinden kaynaklanan küresel ısınmadır. Oysa, tanıtılan santraller C0 2 emisyonu olmayan santrallerdir. Bunların C0 2 emisyonundan sağladıkları tasarruf literatüre göre ton CO 2 /MWyıl kadardır. Ülkemiz koşullarına göre yapılan değerlendirme, güneş santralleri ile C0 2 emisyonundan tasarrufun kömür santrallerine göre 3750 ton C0 2 /MWyıl, petrol santrallerine göre 3000 ton C0 2 /MWyıl ve doğal gaz santrallerine göre 2275 ton C0 2 /MWyıl olacağını ortaya koymuştur. Ayrıca, NOx ve SOx ile uçucu kül atımını engellemek gibi yararları da vardır. Güneşin temiz kaynak olması, olumsuz çevre etkilerinin hiç bulunmaması demek değildir. Teknoloji, insanların çevrelerini değiştirmek için uyguladıkları tekniklerin tümü olduğundan, bu enerji teknolojilerinin de çevrede bazı değişiklikler oluşturması, bu değişikliklerin içinde olumsuzlukların da bulunması kaçınılmazdır. Sıralanacak olumsuzluklar, yok denecek düzeyde kalmaktadır. Yine de güneş termik santrallerine ait odaklı kollektör tarlalarında veya heliostat tarlalarında aşırı radyasyon yoğunlaşması ve ışık kirliliği görülebilmektedir.

16 GÜNEŞ PİLLERİ VE FOTOVOLTAİK (PV) SANTRALLER Elektrik üretimi için bir diğer olanak da güneş pilleridir. Güneş pilleri, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çeviren düzeneklerdir. Güneş pilleri 40 yılı aşkın bir süredir uzayda güvenilir olarak kullanılmaktadır. Yeryüzünde kullanılması 1970’li yıllarda başlamıştır. Güneş pili geniş alanlı bir yarı iletken p-n diyottur. Yarı iletkene giren ışığın yeterli düzeyde enerji taşıyan fotonlarının, kristalin n ve p bölgelerinde serbestleştirdikleri yük taşıyıcılar, diyotun p-n ekleminde oluşan elektrik alanı etkisiyle ayrı kalarak diyot uçları arasında bir gerilim oluşturur. Diyot uçları bir iletkenle birleştirilerek yüklendiğinde ise diyottan akım çekilir. Güneş pillerine dayalı PV güç sistemleri, akım ve voltaj gereksinimlerine bağlı olarak düzenlenmiş PV modüller, sistemde depolamaya gereksinim varsa aküler ve kontrol alt sistemi ile DC/AC dönüşümünü sağlayan invertörlerden oluşur. Son 20 yılda PV teknolojisindeki gelişmelere ve PV pazarının büyümesine paralel olarak maliyetler düşüş eğilimine girmiştir.

17 Elektronik sanayisinde çok önemli bir rol oynayan silisyum, gelişmiş teknolojisi ile günümüzde güneş pili üretiminde en yaygın kullanılan yarı iletkendir. Teknolojik olarak tek kristal- çok kristal (c-kristal) ve ince fılm (a-silisyum) olarak üretilen güneş pilleri ile oluşturulan ticari fotovoltaik modüllerde günümüzde sırasıyla % , ve 5-8 verim elde edilmektedir. Çok katlı (tandem) güneş pillerinde elde edilebilecek teorik verim ise %40 dolaylarındadır. Değişik yarı iletken malzemeler güneş pili yapımında kullanılmaktadır. Ancak, silisyum kullanılan en yaygın malzeme olmaya devam etmektedir. Güneş pili, tek/çok kristal blok veya tabakadan elde edilerek dilimlenmiş kalın kristal malzemeden veya bir taşıyıcı üzerinde oluşturulmuş çok kristal veya amorf ince film tabakalardan üretilmektedir. Aşağıda günümüzde kullanılan başlıca malzemeler verilmiştir.

18 a) Kalın Kristal Malzeme - Kristal Silisyum - Galyum Arsenit (GaAs) b) İnce Film Malzeme - Amorf Silisyum - Kadmiyum Tellürid (CdTe) - Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe 2 ) c) Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler

19

20 Uygulamada fotovoltaik elektriğin klasik kullanımı, elektrik dağıtım sisteminin yani şebekenin erişemediği yerler ile sınırlıdır. Elektriğin zaten var olduğu yerlerde ise PV akla gelmemektedir; çünkü maliyeti konvansiyonel santrallerde üretilene göre daha yüksek görünmektedir. Güneş pili üretimi, yüksek teknoloji gerektiren bir yapım tekniği istemekte, dolayısıyla pahalıya mal olmaktadır. Ancak, gelişen teknoloji ile bu mal oluşlar geçmişte çok hızlı bir düşme göstermiştir ve maliyetlerin azalma eğilimi devam etmektedir. Bu alanda yapılacak Ar-Ge yatırımları, devletlerin bu alandaki çalışmaları desteklemeleri ile geliştirilecek teknikler sonucu, fiyatların daha da düşeceği kesindir. Bugün bu pillerin fiyatları 5- 6 $/Wp'e dek düşmüş durumdadır.

21 Güneş pilleri ticari olarak, yaklaşık 50 cm x 100 cm alan ve 3 cm kalınlıkta olan güneş pili modülleri halinde pazarlanmaktadır. Genelde 36 adet seri bağlı kristal tip Si hücrelerden oluşan bir modül gündüz saatlerinde 3 amper civarında akım ve 16 volt'un üzerinde gerilim verir. Daha yüksek gerilim ve akımlar modüllerin seri ve paralel bağlanmasıyla elde edilir. 5 MW toplam gücü aşan PV jeneratörler tesis edilerek başarıyla çalıştırılmıştır. PV jeneratörler akümülatör yedekli, dizel ve/veya rüzgar jeneratörü yedekli veya şebekeye bağlı olarak çalıştırılır. Fotovoltaik sistem, watt mertebelerinden (küçük elektronik devrelerin beslenmesi) W-kW mertebelerine (katodik koruma, sinyalizasyon, iletişim üniteleri, pompalama ve sulama tesisleri, evler, çiftlikler) ve MW mertebelerine (PV santraller) kadar uzanmaktadır. Bu sistemler şebekeden bağımsız ve şebekeye bağlı olmak üzere iki grupta ele alınabilir.

22 Şebekeye bağlı PV elektrik santrallerinin güçleri 100 kWe ile onlarca MWe arasında olmaktadır. Yine şebekeye bağlı, ancak dağıtılmış durumda olan bina çatı ve yüzeylerine yerleştirilen sistemler ise 1 kWe ile 50 kWe arasında değişmektedir. Bu sistemlerde iki yönlü sayaç kullanılır. Bu tür dağınık uygulamaların dünya genelindeki toplam gücünün 1995 itibari ile 35 MWe olduğu belirtilmektedir. Avrupa'da bu tür sistemler devlet sübvansiyonları ile yaygınlaştırılmak istenmekte ve dünyanın 1997 yılı PV pazar hacminin 100 MWe dolayında olduğu söylenmektedir. Güneş PV santralleri olarak, 1982'de California'da 1 MW'lık Edison Lugo PV Santrali kurulmuş, bunu Los Angales-San Francisco arasında kurulan 6.5 MW'lık Carissa Plains Santrali izlemiştir. Amerika'nın dışında başka ülkelerde de PV santrallari bulunmakla birlikte, toplam kurulu güçleri güneş termik santrallerinin %10'u düzeyini aşmamaktadır. Bunun çeşitli nedenleri olmakla birlikte, PV üreteçlerinin merkezi santralden çok otoprodüktörler için uygun oluşu, aynca birim kurulu güç maliyetinin termik tiplerden kat daha yüksek oluşu başta gelen nedenlerdir.

23 Fotovoltaik santral olarak adlandırılan yüksek güçteki PV jeneratörlere yeni bir örnek olarak, halen Girit adasındaki 5 MW'lık santral verilebilir. Bu santralin kurulu gücünün 2007 yılına kadar 50 MW'a yükseltilmesi planlanmıştır. Yıllık güneş pili piyasasının 500 milyon doları aşkın olduğu kestirilmektedir. Güneş pili üretim kapasitesinin yıllık MW olduğu sanılmaktadır. Bu rakamlar, dünyadaki enerji kullanımı göz önüne alındığında denizde bir damla gibi görünse de, gerek bu alandaki teknolojik gelişmeler, gerekse giderek kullanım alanlarının çeşitlenmesi ve ayrıca çevre dostu bir enerji niteliğinde olması, bu alanda hızlı gelişmelerin beklendiğine işaret etmektedir. Güneş pili sistemlerinin maliyeti, temel olarak iki kısımda incelenebilir. Bunlardan ilki, güneş pili modüllerinin maliyetidir, ikinci kısım ise invertörler, elektronik denetim aygıtları, depolama, kablolama, arazi, altyapı hazırlama gibi sistem destek elemanlarının maliyetidir. Genelde, güneş pillerinin maliyeti, toplam sistemin maliyetinin yaklaşık yansı kadar olmaktadır.

24 Güneş pili teknolojileri genç teknolojilerdir ve hızla gelişme eğilimi içindedir. Alışılagelmiş enerji üretim yöntemleri bugün çevre kirliliğinin önemli nedenlerinden biri durumundadır. Ayrıca bu yöntemlerde kullanılan fosil yakıtların da bir süre sonra bitecek olmaları gerçeği bilinmektedir. Bu yönüyle gelecek yüzyıl, güneş ve onun türevleri ile diğer tükenmez ve temiz enerji kaynaklarının kullanımında atılım yapılacağı bir yüzyıl olma görünümündedir.


"GÜNEŞ ELEKTRİK SANTRALLERİ. Çinliler, sonsuza kadar temiz enerji üreteceği söylenen ve "Yapay Güneş" olarak adlandırılan bir santral geliştirdiler. 7." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları