GÜNEŞ ENERJİSİ Barış DURAK Elektrik Mühendisi

İÇERİK ✓ Güneş Enerjisi ✓ Güneş Enerjisi Sistemleri ✓ Isıl (Termal) Sistemler ✓ Fotovoltaik Sistemler ✓ Türkiye’de Güneş Enerjisi ✓ Örnek Uygulama ✓ Güneş Enerjisinin Çevresel Etkileri ✓ Güneş Enerjisi Mevzuatı

GÜNEŞ? Yüzey sıcaklığı 5500 °C; çekirdek sıcaklığı 15,6 milyon °C Dünya’ya yaklaşık 150 milyon km uzaklıkta Çapı dünyanın çapının 109 katı (1.4 milyon km) Yüzey sıcaklığı 5500 °C; çekirdek sıcaklığı 15,6 milyon °C İçerdiği maddeler;Hidrojen(Kütlesinin %74’ünü,hacminin % 92 sini),Helyum (Kütlesinin %24’ünü,hacminin % 7’sini), Fe, Ni, O, Si, S, Mg vs..

→Güneş enerjisi, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir ve güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır

→Güneş ışınımının tamamı yeryüzüne ulaşmaz, %30 kadarı dünya atmosferi tarafından geriye yansıtılır ve %20’si hava  kürede soğurulur → Güneş ışınımının %50’si atmosferi geçerek dünya yüzeyine ulaşır. Bu enerji ile Dünya’nın sıcaklığı yükselir ve yeryüzünde yaşam mümkün olur

GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ Termal(Isıl) Fotovoltaik(Güneş Pili)

TERMAL (ISIL) SİSTEMLER Düşük Sıcaklık Sistemleri Düzlemsel Güneş Kollektörleri Vakumlu Güneş Kollektörleri Su Arıtma Sistemleri -Güneş Havuzları -Güneş Ocakları -Ürün Kurutma ve Seralar Yoğunlaştırıcı Sistemler -Parabolik Oluk Sistemler -Parabolik Çanak Sistemler -Merkezi Alıcı Sistemler

Düzlemsel Güneş Kollektörleri Güneş ışınımı önce bir yatay düzlem tarafından yutulur. Sonra da bir akışkana aktarılarak iç enerjisi aktarılır. İç Enerjinin artışıyla sıcaklığı artan su kullanıma verilir

Vakumlu Güneş Kollektörleri Vakumlu cam borular ve gerekirse absorban yüzeyine gelen enerjiyi artırmak için metal ya da cam yansıtıcılar kullanılır

Güneş Havuzları Yaklaşık 5-6 metre derinlikteki suyla kaplı havuzun siyah renkli zemini, güneş ışınımını yakalayarak 90°C sıcaklıkta sıcak su eldesinde kullanılır

Su Arıtma Sistemleri Bu sistemler esas olarak sığ bir havuzdan ibarettir. Havuzun üzerine eğimli şeffaf-cam yüzeyler kapatılır. Havuzda buharlaşan su bu kapaklar üzerinde yoğunlaşarak toplanırlar

Güneş Ocakları Çanak şeklinde ya da kutu şeklinde, içi yansıtıcı maddelerle kaplanmış güneş ocaklarında odakta ısı toplanarak yemek pişirmede kullanılır. Bu yöntem, Hindistan, Çin gibi bir kaç ülkede yaygın olarak kullanılmaktadır

Seralar Güneş enerjisinin tarım alanındaki uygulamalarıdır

Yoğunlaştırıcı Sistemler Güneş enerjisi uygulamalarında düzlemsel güneş kollektör sistemlerinin yanı sıra daha yüksek sıcaklıklara ulaşmak için yoğunlaştırıcı kollektör sistemleri kullanılmaktadır Bu tür kollektörlerde güneş enerjisi, yansıtıcı veya ışın kırıcı yüzeyler yardımı ile doğrusal ya da noktasal olarak yoğunlaştırılabilir

Parabolik Oluk Kollektörler Doğrusal yoğunlaştırıcı termal sistemlerin en yaygınıdır Kolektörler, kesiti parabolik olan yoğunlaştırıcı dizilerden oluşur Bu sistemler yoğunlaştırma yaptıkları için daha yüksek sıcaklığa ulaşabilirler. (350-400°C)

Parabolik Oluk Kollektörler 350 MW gücündeki şimdiki Kramer&Junction eski Luz International santralleri(Kaliforniya)

Parabolik Çanak Kollektörler İki eksende güneşi takip ederek, sürekli olarak güneşi odaklama bölgesine yoğunlaştırırlar Termal enerji, odaklama bölgesinden uygun bir çalışma sıvısı ile alınarak, termodinamik bir dolaşıma gönderilebilir ya da odak bölgesine monte edilen bir Stirling makine yardımı ile elektrik enerjisine çevrilebilir

Parabolik Çanak Kollektörler Parabolik Çanak Güneş Isıl Elektrik Santralı (İspanya)

Merkezi Alıcı Sistemler Tek tek odaklama yapan ve heliostat adı verilen aynalardan oluşan bir alan, güneş enerjisini, alıcı denen bir kule üzerine monte edilmiş ısı eşanjörüne yansıtır ve yoğunlaştırır

Merkezi Alıcı Sistemler Solar I Merkezi Alıcı Güneş Isıl Elektrik Santralı (İspanya)

FOTOVOLTAİK SİSTEMLER (GÜNEŞ PİLLERİ) Güneş pilleri, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Bu enerji çevriminde herhangi hareketli parça bulunmaz. Yüzeyleri kare ya da dikdörtgen şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm2 civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır

GÜNEŞ PİLLERİ Güneş pili bir yarı iletken düzenektir. Çoğunluk yük taşıyıcıları elektronlardan oluşan N tipi ile çoğunluk yük taşıyıcıları oyuklardan oluşan P tipi yarı iletken yan yana getirilir. Işık enerjisi bu birleşme noktasına düşürülürse dış devreden bir akım geçebilmektedir

FOTOVOLTAİK SİSTEM ÇEŞİTLERİ On-Grid ( Şebekeye Paralel ): Güçleri birkaç kW ile MW’lara kadar çıkabilen sistemlerdir.Daha çok binalarda küçük güçlü sistemler olarak karşımıza çıkmaktadır.Ayrıca ürettiği enerjiyi satan santraller de örnek verilebilir - Off-Grid ( Şebekeden Bağımsız ): Elektrik enerjisinin verilemediği dağ evleri,haberleşme cihazları,çiftlik gibi yerlerin enerji ihtiyacını karşılamada kullanılabilir

Off-Grid ( Şebekeden Bağımsız )

On-Grid ( Şebekeye Paralel)

GÜNEŞ PİLLERİNİN UYGULAMA ALANLARI Kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemlerinde, Hava gözlem istasyonlarında, Bina içi ya da dışı aydınlatmada, Dağ evleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılmasında, Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajında Orman gözetleme kulelerinde, Deniz fenerlerinde, İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemlerinde, Deprem ve hava gözlem istasyonlarında, Oto yol işaretlerinin aydınlatmasında, Güvenlik maksatlı aydınlatmalarda ve reklam panolarında

TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİ ✓Kesin rakamlar olmamakla beraber Türkiye’deki kurulu gücün 3.5MW - 4MW olduğu tahmin ediliyor ✓Türkiye’nin güneş enerjisi potansiyeli yaklaşık 380 milyar kW olmasına rağmen bu potansiyelin yüzde 1'inden dahi yararlanmıyor ✓1000 kW’ın altındaki sistemler EPDK lisansından muaf ✓ Üretim tesislerinin toplam kurulu gücü 600 MW' dan fazla olamaz

TÜRKİYE’NİN GÜNEŞ ENERJİSİ HARİTASI

DİYARBAKIR GÜNEŞ EVİ PROJESİ ÖRNEK UYGULAMA DİYARBAKIR GÜNEŞ EVİ PROJESİ

Teknik Bilgiler ✓ 16 adet 12 volt 100 amper aküler ✓ Her biri 162 wat’lık, toplam 3.88 kw kurulu güce ulaşan 24 adet PV güneş paneli ✓ 16 adet 12 volt 100 amper aküler ✓ Toplam maliyet 170.000 TL (Sponsorlar tarafından karşılandı)

Güneş Pişiricisi ( iç bükey – parabolik )

GÜNEŞ FIRINI

Güneş Enerjisinin Çevresel Etkileri Güneş enerji teknolojileri konvansiyonel enerji kaynakları ile kıyaslandıklarında çevresel avantajlara sahiptir.Bu avantajlar; -Hava emisyonlarının yokluğu -İşletme sırasında atık ürün yokluğu -Zehirli gaz emisyonlarının olmaması -Elektrik şebekesi iletim hatlarının azalmasıdır

ISIL(TERMAL) SİSTEM KAYNAKLI ETKİLER Alan Kullanımı →Büyük ölçekli sistemlerde alan kullanımından dolayı habitat kaybı ve ekosistemin değişmesi söz konusu olabilir Rutin ve Kazasal Kirlilik Boşaltımı → Sıvı içerisindeki tehlikeli maddelerin rutin sıvı değişiminden ve kazasal olarak sıvı kaçaklarından meydana gelebilecek tehlike Görsel Etkiler →Mimari kaygıyla değil de rastgele oluşturulan sistemlerden kaynaklanan görsel etkiler

Güneş Pillerinden Kaynaklanan Etkiler Alan Kullanımı Rutin ve Kazasal Kirlilik Boşaltımı Görsel Etkiler Gürültü Kirliliği Doğal Kaynakların Kullanımı Atık Yönetimi

Türkiye’de Güneş Enerjisi Mevzuatı Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun Elektrik Piyasası Lisans Yönetmeliği Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimi Yönetmeliği Güneş Enerjisine Dayalı Elektrik Üretim Tesisleri Hakkında Yönetmelik

YEK Resmi Gazete Tarihi : 18/05/2005 Son Düzenleme 29.12.2010 ✓ Yenilenebilir enerji kaynak alanlarının korunması, bu kaynaklardan elde edilen elektrik enerjisinin belgelendirilmesi ve bu kaynakların kullanımına ilişkin usul ve esasları kapsar ✓ 31/12/2013 tarihine kadar iletim sistemine bağlanacak YEK Belgeli güneş enerjisine dayalı üretim tesislerinin toplam kurulu gücü 600 MW' dan fazla olamaz. 31/12/2013 tarihinden sonra iletim sistemine bağlanacak YEK Belgeli güneş enerjisine dayalı üretim tesislerinin toplam kurulu gücünü belirlemeye Bakanlar Kurulu yetkilidir ✓ İnceleme ve denetim EPDK tarafından yapılır

(29/12/2010 tarihli ve 6094 sayılı Kanunun hükmüdür.) I Sayılı Cetvel (29/12/2010 tarihli ve 6094 sayılı Kanunun hükmüdür.) Yenilenebilir Enerji Kaynağına Dayalı Üretim Tesis Tipi Uygulanacak Fiyatlar (ABD Doları cent/kWh) a. Hidroelektrik üretim tesisi 7,3 b. Rüzgar enerjisine dayalı üretim tesisi c. Jeotermal enerjisine dayalı üretim tesisi 10,5 d. Biyokütleye dayalı üretim tesisi (çöp gazı dahil) 13,3 e. Güneş enerjisine dayalı üretim tesisi 18/5/2005 tarihinden 31/12/2015 tarihine kadar işletmeye girmiş veya girecek tesisler için 10 yıl süreli

Tesis Tipi Yurt İçinde Gerçekleşen İmalat Yerli Katkı İlavesi (ABD Doları cent/kWh) C- Fotovoltaik güneş enerjisine dayalı üretim tesisi 1- PV panel entegrasyonu ve güneş yapısal mekaniği imalatı 0,8 2- PV modülleri 1,3 3- PV modülünü oluşturan hücreler 3,5 4- İnvertör 0,6 5- PV modülü üzerine güneş ışınını odaklayan malzeme 0,5 D- Yoğunlaştırılmış güneş enerjisine dayalı üretim Tesisi 1- Radyasyon toplama tüpü 2,4 2- Yansıtıcı yüzey levhası 3- Güneş takip sistemi 4- Isı enerjisi depolama sisteminin mekanik aksamı 5- Kulede güneş ışınını toplayarak buhar üretim sisteminin mekanik aksamı 6- Stirling motoru 7- Panel entegrasyonu ve güneş paneli yapısal mekaniği

Elektrik Piyasası Lisans Yönetmeliği Resmi Gazete Tarihi: 04.08.2002 ✓ Bu Yönetmelik; halen piyasada faaliyet gösteren veya gösterecek tüzel kişilerin, elektrik üretimi, iletimi, dağıtımı, toptan satışı, perakende satışı, perakende satış hizmeti, ithalat ve ihracatı faaliyetlerini gösterebilmek için almak zorunda oldukları lisanslarda yer alması gereken hükümler, lisans verilmesine, lisansların tadiline, yenilenmesine, sona ermesine ve iptaline ilişkin usul ve esaslar ile lisans sahibi tüzel kişilerin hak ve yükümlülüklerini kapsar ✓ Güneş enerjisine dayalı her bir üretim tesisi başvurusunun kurulu gücü 50 MW’ı geçemez ✓ 31/12/2013 tarihine kadar iletim sistemine bağlanacak YEK Belgeli güneş enerjisine dayalı üretim tesislerinin toplam kurulu gücü 600 MW’dan fazla olamaz

Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimi Yönetmeliği Resmi Gazete Tarihi: 02.10.2013 ✓ 6446 sayılı Elektrik Piyasası Kanununun 14 üncü maddesi çerçevesinde kurulması öngörülen üretim tesislerinin sisteme bağlanmasına ilişkin teknik usul ve esaslar ile bu üretim tesislerinin kurulmasına ilişkin başvuru yapılmasına ve başvuruların değerlendirilmesi ✓Bağlantı İçin Yapılması Gerekenler ✓ Lisans Muafiyetine Sahip Olanlar ✓ İhtiyaç Fazlası Enerjinin Satılması

Güneş Enerjisine Dayalı Elektrik Üretim Tesisleri Hakkında Yönetmelik ✓ Bu Yönetmelik, 10/5/2005 tarihli ve 5346 sayılı Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına ilişkin Kanunun 6. maddesine dayanılarak hazırlanmıştır ✓ Standartlar ve test yöntemleri; Güneş enerjisine dayalı elektrik üretim miktarlarının denetimi yöntemini belirlemektedir

Güneş Enerjisi Teşvik Fiyatları Türkiye Fotovoltaik enerjisine dayalı 13.3 Dolar sent/kWh Yoğunlaştırılmış güneş enerjisine dayalı 13.3 Dolar sent/kWh Almanya 2009 yılı itibariyle fotovoltaik sistemler için 0,3194 Euro/kWh İspanya 2009 yılı itibariyle 0.32 Euro/kWh Fransa Fransa Anakarasında 0,32823 Euro/kWh, Korsika gibi adalarda 0,42 Euro/kWh Kanada Solar fotovoltaik için 0,42 Kanada Doları / kWh

KAYNAKLAR: [1] VARINCA B.,Kemal,VARANK,G., "Güneş Kaynaklı Farklı Enerji Üretim Sistemlerinde Çevresel Etkilerin Kıyaslanması ve Çözüm Önerileri", Güneş Enerjisi Sempozyumu ve Sergisi [2] http://www.eie.gov.tr/turkce/YEK/gunes/yogunlastiricilar.html [3]KARAMANAV,M. "Güneş Enerjisi ve Güneş Pilleri",Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,Yüksek Lisans Tezi,2007 [4] http://www.eie.gov.tr/ [5] ÇITIROĞLU, Ahmet, Güneş Enerjisinden Yararlanarak Elektrik Üretimi, Makale, Mühendis ve Makine, Cilt: 41, Sayı: 485.

Teşekkürler..