Download pdf - güneş enerjisi slayt

Transcript

Gne Enerjisi Ve Kullanld Alanlar

GNE

Yapsal Bilgiler Ktle : 1,989,100 x 1024 kg Hacim :141,200,000 x 1010 km3 Ekvator Yarap : 695,000 km Hacimsel Ortalama Yarap :696,000 km Eliptiklik : 0.00005 Ortalama Younluk :1408 kg/m3 Yzeydeki Ktle ekimi : 274 m/s2 Temel Kimyasal Yaps :(yuvarlamalar nedeniyle %100'den fazla gzkyor) %92.1 Hidrojen % 7.8 Helyum % 0.061 Oksijen % 0.030 Karbon % 0.0084 Nitrojen % 0.0076 Neon % 0.0037 Demir % 0.0031 Silikon % 0.0024 Magnezyum % 0.0015 Kkrt % 0.0015 Dierleri Ortalama Yzey Scakl :6000 C Merkez Scakl :15,000,000 C Konum ve Hareket Bilgileri Yerin Yrngesine Yatklk :7.25 Yakn Yldzlara Gre Hz :19.4 km/s Ekseni Etrafnda Dnme Periyodu :1609.12 saat

DNYAYA ULAAN GNE ENERJS

Dnya gneten yaklak 150milyon km uzaklkta bulunmaktadr. Dnya hem kendi evresinde dnmekte, hemde gne evresinde eliptik bir yrngede dnmektedir. Bu ynyle, dnyaya gneten gelen enerji gnlk olarak deimekte, hem de yl boyunca deimektedir. Dnyann kendi evresinde dnnden kaynaklanan gne enerjisi deiimi gece gndz olutururken, Dnyann gne evresinde dnmnden kaynaklanan gne enerjisi deiimi de, mevsimleri oluturmaktadr. Dnyann kendi evresindeki dn ekseni, gne evresindeki dolanma yrngesi dzlemiyle 23,50lik bir a yaptndan, yer yzne den gne iddeti yrnge boyunca deimekte ve mevsimlerde bylece olumaktadr. Ayrca, bu erilik, yl boyunca gndz gece uzunluunda da deiimler ortaya kartmaktadr

Dnyaya gneten saniyede, yaklak 1.7 X 1017j. Lk enerji, (170 milyar mega-watt) nmlar gelmektedir. Gnein sald toplam enerji gz nne alndnda, bu ok kk bir kesirdir. Ancak bu tutar, dnyada insanolunun bugn iin kulland toplam enerjinin 15-16 bin katdr. Dnyaya gelen gne enerjisi eitli dalga boylarndaki nmlardan oluur v e gne-dnya arasn yaklak 8 dakika aarak dnyaya ular. Dnyann dna, yani hava krenin dna gne nlarna dik bir metre kare alana bir saniyede gelen gne enerjisi, 1357j dr. Bu deer, tanm gerei, yl boyunca deimez varsaylabilir. Bu say Gne Deimezi olarak bilinir.

Hava kre dna gelen gne nlarnn dalga boylar, iinde grnr blgeyi de ierecek ekilde, mortesinden krmz altna dek uzanmaktadr. Baka bir deile, gne nmlarnn dalga boylar 0.1-3 um (mikro metre) arasndadr. Her dalgabo5yunun iddeti ayn deildir. Gneten gelen nmlarn dalmna bakldnda, bunlarn %9 u mor st blgede, %45i grnr k blgesinde ve geri kalan 546 s krmz alt blgesinde bulunur. Gne nmlar havakreyi geerken belli sourmalara urarlar. Bu sourmalar, hava kreyi oluturan gazlardan ve toz paracklarndan kaynaklanr. Yer yzeyinden yaklak 25 km yksekte gne nmlarnn mor st ksmn kesen bir blge bulunmaktadr. Bu blgeye ozon katman denir. Bu katmanda dalga boylar 0.32um kk olan mor st nlar soururlar.

Bu sourma zellikle canllar iin nemlidir. nk, mor tesi nmlar enerjik nmlardr ve canllarn derisini bozucu, gzlere zarar verici etkileri vardr. Bu ynyle ozon katmanndaki mor st nmlarnn sourulmas, yer yznde canllarn salklaryla dorudan ilikilidir. Bu sourmalar sonucu, mor st blgede 0.3-0.4um aralndaki dalga boylarnda olan nmlar yeryzne ulaabilir ki, bunlarda gne altnda derimizin yanmasnda / bronzlamasnda etkilidir. Bunun dnda, grnr blge ve krmz alt blgelerindeki nmlar, havadaki gaz moleklleri ve toz paracklaryla etkileme sonucu salrlar. Bu salma, her yndedir ve bu ynyle gelen gne enerjisinin bir ksm yeryzne ulamadan uzaya geri gider. Mavi renge karlk gelen dalga boylar, krmz renge karlk gelenlere kyasla daha ok salrlar. Yeryznden bakldnda gn mavi renkte grnmesinin nedeni budur.

Su damlacklar da nmlar salmaya uratmada etkilidir. Youn bulutlar, gelen nmlarn %80 ini geri saarak bu nmlarn yeryzne ulamalarn nlerler. Dnyann ortalama bulut rtsnn %50 dolaynda olduu dnlrse gne enerjisinde nemli bir kaybn bu ekilde ortaya kt grlr. Gelen gne nmlarnn grnr blgeye den kesimi iin hava kre hemen hemen saydam zellik gsterir. Yani bu nmlar iin hava kre ak bir penceredir. Ancak, baz toz ve kirleticilerin bu blgedeki nmlar sourduklar gz ard edilmemelidir. Yakn krmz alt blgeye den nmlarn yaklak %20 si havadaki su buhar ve karbondioksitle sourulurlar. Bu sourmalar sonucu hava krenin snmas ortaya kar.

Gne nmlarnn hava kre ile etkilemeleri sonucu, yeryzne gelen toplam gne nm iddeti, hava kre dna gelen iddetin yarsndan biraz fazla kalacak denli azalmaktadr. Ayn zamanda, belli dalga boylar artk szlm, bylece enerji dalm da bundan etkilenmitir. Doal olarak hava kre etkileri gne nmlarnn8 havada aldklar yola bamldr. Eik gelen gne nmlar, dik gelmeye kyasla daha uzun yol alacaklar iin, bu etkilerde artacaktr. Tm bu etkiler sonucu yeryzne ulaan gne nmlar, Dorudan ve yaynk olarak iki kesimde yeryzne arparlar. Yaynk nlar, bulutlarca ve tozlarca salmaya uratlm nmlardr. Dorudan gelenler ise bu tr etkilere uramam nlardr.

Yeryzne ulaan Gne nlar ve doal dnmler

Yukarda anlatlanlar zetleyecek olursak. Gneten gelen enerjinin yaklak %30 yansma ve salmalarla uzaya geri gider. Yaklak %20 hava krede sourulur. Geri kalan %50 yeryznde sourulur. Yeryzne ulaan bu gne enerjisi doal dnmlere urar. Bu dnmlerden biri, sularn buharlatrlarak dnyadaki su dngsnn salanmasdr. Bu ilem, gerek biz insanlar iin, gerekse tm canllar iin ok nemlidir. Bylece derelerimiz akabilir, yer alt sularmz kurumaz, yamur ve kar yalar olabilir. Bu gn sadece Trkiye zerine bir ylda den ya tutarnn 500milyar ton su olduu gz nne alnrsa, bu ilemin ne denli nemli olduu anlalabilir. kinci bir dnm, klabirleim dir. Bu ilem, dnyadaki canllar iin yaam demektir. Bir saniyede gelen gne enerjisinin yaklak onbinde ikisi bu ilem iin harcanr. Ya da baka bir deile, bitkilerde toplanr. Bitkiler, gelen gne enerjisini kullanarak klabirleim yapmakta ve bylece bioktle oluturmaktadrlar. Yani, gelen gne enerjisinin bu kesri, bioktleye dntrmektedir. Tm canllarn besin kayna bu enerjidir. Bioktle ile otlar oluur; otlar yiyen otoburlar oluur;otoburlar yiyen et oburlar oluur

Gne enerjisinin bir dier dnm de rzgarlar ve deniz dalgalaryla okyanus akntlar dr. Rzgarlarn olumas temelinde havann baz blgelerinin deiik etkenler sonucu dier blgelere kyasla daha scak ya da daha souk olmasndan kaynaklanan basn farkllklar etkin olmaktadr. Bu snma ve soumalarda da gne etkin rol oynamaktadr. Deniz dalgalar ve akntlar temelde rzgarn etkisiyle ortaya karlar. Dolaysyla, hem rzgar, hem de deniz dalgalar akntlar birer gne enerjisi trevidir.

Gne Enerjisi Dnmleri

Doal dnmler

* * * * *

Toprak ve su snmas Fotosentez (bitki-hayvan-insan ve fosil yakt oluumu) Ya ve Buharlama (Su dngs) Rzgar ve Dalga oluumu Doal Yangnlar

nsann Gelitirdii Dnler* * * * * * * Gnenm s (toplalar) Gnenm elektrik (gne pilleri) Su gcmekanik elektrik (barajlar) Rzgarelektrik (rzgar trbnleri) Bioktles (odun vb yakma sistemleri) Fosilyakt elektrik (elektrik ve s retim merkezleri) Gnemimarl uygulamalar

Tm bu aklamalarda grlecei gibi, gne hem dnya iin hemde dnya zerinde yaayan biz insanlar iin temel ve olmazsa olmaz bir enerji kaynadr. Dnyaya gelen gne enerjisinin bir ksm sorulmalarla ve dnmlerle depolanrken, dier bir ksm da uzaya geri dner. Aslnda tm bu depolanan ve sorulan enerji sonunda kk scaklkl s dalgalar olarak uzaya geri gnderilmek durumundadr. Dnyann scakl deimediinden bu kanlmaz bir sonutur. Fotosentezle birlikte depolanan enerji, bir yandan fosil yakt oluumunda, dier yandan insan ve hayvanlarn oluumunda harcanr ve sonuta rme ile ve fosil yaktlarn yanmas ile s enerjisi olarak dar atlr. Ayn ekilde rzgarlar, dalgalar, su buharlamas da sonuta s dalgalarna dnrler. Dnya zerinde yaayan biz insanlar, besin de iinde olmak zere, hemen tm kullandmz enerjiyi gneten salamaktayz. Fosil yaktlar, milyonlarca ylda depolanm gne enerjileridir. Odun, yllarla llen zaman aralklarnda depolanm gne enerjisidir. Rzgarlar, deniz dalgalar gne enerjisinin trevleridir. Bunlar, gne enerjisinin doal dnmdr. Birde insanolunun gelitirdii gne enerjisi dntrm yollar vardr

GNE IINIMI

Gne enerjisi, gnein ekirdeinde yer alan fzyon sreci ile aa kan ma enerjisidir, gneteki hidrojen gaznn helyuma dnmesi eklindeki fzyon srecinden kaynaklanr. Bu enerjinin dnyaya gelen kk bir blm dahi, insanln mevcut enerji tketiminden kat kat fazladr. Gne enerjisinden yararlanma konusundaki almalar zellikle 1970'lerden sonra hz kazanm, gne enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakmndan dme gstermi, gne enerjisi evresel olarak temiz bir enerji kayna olarak kendini kabul ettirmitir.

Gneten Gelen Inmn Dalm

Dnya ile Gne arasndaki mesafe 150 milyon kmdir.

Dnyaya gneten gelen enerji, Dnyada bir ylda kullanlan enerjinin 20 bin katdr.

Gne, 5 milyar yl sonra tkenecektir.

Gne nmnn tamam yeryzeyine ulamaz, %30 kadar dnya atmosferi tarafndan geriye yanstlr.

Gne nmnn %50si atmosferi geerek dnya yzeyine ular. Bu enerji ile Dnyann scakl ykselir ve yeryznde yaam mmkn olur. Rzgar hareketlerine ve okyanus dalgalanmalarna da bu snma neden olur.

Gneten gelen nmnn %20si atmosfer ve bulutlarda tutulur.

Yeryzeyine gelen gne nmnn %1den az bitkiler tarafndan fotosentez olaynda kullanlr. Bitkiler, fotosentez srasnda gne yla birlikte karbondioksit ve su kullanarak, oksijen ve eker retirler. Fotosentez, yeryznde bitkisel yaamn kaynadr.

Dnyaya gelen btn gne nm, sonunda sya dnr ve uzaya geri verilir

ISIL GNE TEKNOLOJLER

1. DK SICAKLIK SISTEMLERDzlemsel Gne Kollektrleri:

Gne enerjisini toplayan ve bir akkana s olarak aktaran eitli tr ve biimlerdeki aygtlardr. En ok evlerde scak su stma amacyla kullanlmaktadr. Ulatklar scaklk 70C civarndadr. Dzlemsel gne kollektrleri, stten alta doru, camdan yaplan st rt, cam ile absorban plaka arasnda yeterince boluk, metal veya plastik absorban plaka, arka ve yan yaltm ve bu blmleri iine alan bir kasadan olumutur. Absorban plakann yzeyi genellikte koyu renkte olup bazen seicilii artran bir madde ile kaplanr. Kollektrler, yrenin enlemine bal olarak gnei maksimum alacak ekilde, sabit bir ayla yerletirilirler. Gne kollektrl sistemler tabii dolaml ve pompal olmak zere ikiye ayrlr. Bu sistemler evlerin yannda, yzme havuzlar ve sanayi tesisleri iin de scak su salanmasnda kullanlr. Bu konudaki Ar-Ge almalar srmekle birlikte, bu sistemler tamamen ticari ortama girmi durumdadrlar. Dnya genelinde kurulu bulunan gne kollektr alan 30 milyon m2' nin zerindedir. En fazla gne kollektr bulunan lkeler arasnda ABD, Japonya, Avustralya srail ve Yunanistan yer almaktadr. Trkiye, 7,5 milyon m kurulu kollektr alan ile dnyann nde gelen lkelerinden biri konumundadr.

Gne Kollektrleri

Vakumlu Gne Kollektrleri:

Bu sistemlerde, vakumlu cam borular ve gerekirse absorban yzeyine gelen enerjiyi artrmak iin metal ya da cam yanstclar kullanlr. Bunlarn klar daha yksek scaklkta olduu iin (100-120C), dzlemsel kollektrlerin kullanld yerlerde ve ayrca yiyecek dondurma, bina soutma gibi daha geni bir yelpazede kullanlabilirler.

Su Artma Sistemleri:Bu sistemler esas olarak s bir havuzdan ibarettir. Havuzun zerine eimli effaf-cam yzeyler kapatlr. Havuzda buharlaan su bu kapaklar zerinde younlaarak toplanrlar. Bu tr sistemler, temiz su kaynann bulunmad baz yerleim yerlerinde yllardr kullanlmaktadr. Su artma havuzlar zerinde yaplan Ar-Ge almalar ilk yatrm ve iletme maliyetlerinin azaltlmasna ve verimin artrlmasna yneliktir.

Gne Havuzlar:

Yaklak 5-6 metre derinlikteki suyla kapl havuzun siyah renkli zemini, gne nmn yakalayarak 90C scaklkta scak su eldesinde kullanlr. Havuzdaki snn dalm suya eklenen tuz konsantrasyonu ile dzenlenir, tuz konsantrasyonu en stten alta doru artar. Bylece en stte souk su yzeyi bulunsa bile havuzun alt ksmnda doymu tuz konsantrasyonu bulunan blgede scaklk yksek olur. Bu scak su bir eanjre pompalanarak s olarak yararlanlabilecei gibi Rankin evrimi ile elektrik retiminde de kullanlabilinir. Gne havuzlar konusunda en fazla srail'de alma ve uygulama yaplmtr. Bu lkede 150 kW gcnde 5 MW gcnde iki sistemin yannda Avustralya'da 15 kW ve ABD'de 400 kW gcnde gne havuzlar bulunmaktadr.

Gne Bacalar:

Bu yntemde gnein s etkisinden dolay oluan hava hareketinden yararlanlarak elektrik retilir. Gnee maruz braklan effaf malzemeyle kapl bir yapnn iindeki toprak ve hava, evre scaklndan daha ok snacaktr. Isnan hava ykselecei iin, at eimli yaplp, hava ak ok yksek bir bacaya ynlendirilrse baca iinde 15 m/sn hzda hava ak-rzgar oluacaktr. Baca giriine yerletirilecek yatay rzgar trbini bu rzgar elektrie evirecektir. Bir tesisin gc 30-100 MW arasnda olabilir.Deneysel bir ka sistem dnda uygulamas yoktur.

Gne Mimarisi:Bina yap ve tasarmnda yaplan deiikliklerle stma, aydnlatma ve soutma gerekletirilir. Pasif olarak doal s transfer mekaniz-masyla gne enerjisi toplanr, depolanr ve datlr. Ayrca gne kollektrleri, gne pilleri vb. aktif ekipmanlar da yararlanlabilir.

rn Kurutma ve Seralar:Gne enerjisinin tarm alanndaki uygulamala-rdr. Bu tr sistemler ilkel pasif yapda olabilecei gibi, hava hareketini salayan aktif bile-enler de ierebilir. Bu sistemler dnyada krsal yrelerde snrl bir biimde kullanlmaktadrlar.

Gne Ocaklar:anak eklinde ya da kutu eklinde, ii yanstc maddelerle kaplanm gne ocaklarnda odakta s toplanarak yemek piirmede kullanlr. Bu yntem, Hindistan, in gibi bir ka lkede yaygn olarak kullanlmaktadr.

rn Kurutma ve Seralar:

2. YOUNLATIRICI SSTEMLERParabolik Oluk Kollektrler:

Dorusal younlatrc termal sistemlerin en yaygndr. Kollektrler, kesiti parabolik olan younlatrc dizilerden oluur. Kolektrn i ksmndaki yanstc yzeyler, gne enerjisini, kollektrn odanda yer alan ve boydan boya uzanan siyah bir absorban boruya odaklarlar. Kollektrler genellikle, gnein doudan batya hareketini izleyen tek eksenli bir izleme sistemi zerine yerletirilirler. Enerjiyi toplamak iin absorban boruda bir sv dolatrlr. Toplanan s, elektrik retimi iin enerji santraline gnderilir. Bu sistemler younlatrma yaptklar iin daha yksek scakla ulaabilirler. (350-400C) Dorusal younlatrc termal sistemler ticari ortama girmi olup, bu sistemlerin en byk ve en tannm olan 350 MW gcndeki imdiki Kramer&Junction eski Luz International santrallardr.

Parabolik Oluk Kolektrler

350 MW gcnde parabolik oluk gne santral-Kaliforniya

Parabolik anak Sistemler:

ki eksende gnei takip ederek, srekli olarak gnei odaklama blgesine younlatrrlar. Termal enerji, odaklama blgesinden uygun bir alma svs ile alnarak, termodinamik bir dolama gnderilebilir ya da odak blgesine monte edilen bir Stirling makine yardm ile elektrik enerjisine evrilebilir. anak-Stirling bileimiyle gne enerjisinin elektrie dntrlmesinde % 30 civarnda verim elde edilmitir.

Parabolik anak Gne Isl Elektrik Santral (spanya)

Merkezi Alc Sistemler:Tek tek odaklama yapan ve heliostat ad verilen aynalardan oluan bir alan, gne enerjisini, alc denen bir kule zerine monte edilmi s eanjrne yanstr ve younlatrr. Alcda bulunan ve iinden akkan geen boru yuma, gne enerjisini boyutta hacimsel olarak absorbe eder. Bu sv, Rankine makineye pompalanarak elektrik retilir. Bu sistemlerde s aktarm akkan olarak hava da kullanlabilir, bu durumda scaklk 800C'ye kar. Heliostatlar bilgisayar tarafndan srekli kontrol edilerek, alcnn srekli gne almas salanr. Bu sistemlerin kapasite ve scaklklar, sanayi ile kyaslanabilir dzeyde olup Ar-Ge almalar devam etmektedir

Solar I Merkezi Alc Gne Isl Elektrik Santral (spanya)

YOUNLATIRICI GNE ENERJS SSTEMLERYOUNLATIRICI SSTEMLERN ZELLKLERGne enerjisi uygulamalarnda dzlemsel gne kollektr sistemlerinin yan sra daha yksek scaklklara ulamak iin younlatrc kollektr sistemleri kullanlmaktadr. Dzlemsel gne kollektrleri iin kullanlan kavram ve tarifler, younlatrc kollektrler iin de geerlidir. Bununla birlikte younlatc kollektr teknolojisinin daha karmak olmas nedeniyle, yeni tariflerin yaplmas gereklidir. Kollektrlerde gne enerjisinin dt net alana "aklk alan" ve gne enerjisinin yutularak s enerjisine dntrld yzeye "alc yzey" denir. Dzlemsel gne kollektrlerinde aklk alan ile alc yzey alan birbirine eittir. Younlatrc kollektrlerde ise gne enerjisi, alc yzeye gelmeden nce optik olarak younlatrld iin alc yzey, aklk alanndan daha kk olmaktadr. Gne enerjisini younlatran kollektrlerde en nemli kavramlardan biri "younlatrma oran" dr. Younlatrma oran; aklk alannn alc yzey alanna oran eklinde tarif edilir. Younlatrma oran, iki boyutlu younlatrclarda (parabolik oluk) 300, boyutlu younlatrclarda (parabolik anak) 40000 mertebesindedir. Bu tr kollektrlerde gne enerjisi, yanstc veya n krc yzeyler yardm ile dorusal ya da noktasal olarak younlatrlabilir.

Dorusal Younlatrclar

Parabolik oluk kollektrler, dorusal younlatrma yapan ve kesiti parabolik olan dizilerden oluur. Oluun i ksmndaki yanstc yzeyler, gne enerjisini paraboliin odanda yer alan ve boydan boya uzanan siyah bir absorban boruya yanstr. Orta derecede scaklk isteyen uygulamalarda kullanlan bu sistemlerde, gne enerjisi bir doru zerinde younlatrlacandan tek boyutlu hareket ile gnei izlemek yeterlidir.

Dorusal Younlatrc Kollektr

Noktasal Younlatrclarki boyutta gnei izleyip noktasal younlatrma yapan ve daha yksek scaklklara ulaan bu tr sistemler, parabolik anak ve merkezi alc olmak zere iki gruba ayrlr. Parabolik anak kollektrler iki eksende gnei takip ederek srekli olarak gnei odak noktasna younlatrrlar.

Merkezi alc sistemde, tek tek odaklama yapan ve heliostat ad verilen dzlemsel aynalardan oluan bir alan, gne enerjisini, bir kule zerine monte edilmi ve alc denilen s eanjrne yanstr. Heliostatlar bilgisayar tarafndan kontrol edilerek, alcnn devaml gne almas salanr.

Parabolik anak Kollektrler

YOUNLATIRICI SSTEMLER LE ELEKTRK RETMBugne kadar gne enerjisi ile elektrik retiminde balca iki sistem kullanlmtr. Birincisi, gne enerjisini direkt olarak elektrik enerjisine dntren fotovoltaik sistemlerdir. Fakat geen 20 yl ierisinde fotovoltaik sistem uygulamalarnn artna ramen, teknolojisinin karmakl ve maliyetinin yksek oluu, geni apta elektrik retimi iin yetersiz olduunu ortaya karmtr. kinci seenek ise, gne enerjisinin younlatrc sistemler kullanlarak odaklanmas sonucunda elde edilen kzgn buhardan, konvansiyonel yntemlerle elektrik retimidir. Gne termal g santralleri, birincil enerji kayna olarak gne enerjisini kullanan elektrik retim sistemleridir. Bu sistemler temelde ayn yntemle almakla birlikte, gne enerjisini toplama yntemleri, yani kullanlan kollektrler bakmndan farkllk gsterirler. Toplama eleman olarak parabolik oluk kollektrlerin kullanld g santrallerinde, alma svs kollektrlerin odaklarna yerletirilmi olan absorban boru ierisinde dolatrlr. Daha sonra, snan bu svdan eanjrler yardm ile kzgn buhar elde edilir. Parabolik anak kollektrler kullanlan sistemlerde de ya ayn yntem kullanlr ya da merkeze yerletirilen bir motor (Stirling) yardm ile direkt olarak elektrik retilir. Merkezi alcl sistemlerde ise, gne nlar dzlemsel aynalar (heliostat) yardm ile alc denilen s eanjrne yanstlr. Alcda stlan alma svsndan konvansiyonel yollarla elektrik elde edilir. Gne Termal G Santrallerinin Tasarm lkeleri

Gne termal g santrallerinin tasarmnda dikkate alnmas gereken en nemli parametreler unlardr;

- Blge seimi - Gne enerjisi ve iklim deerlendirmesi - Parametrelerin optimizasyonu - Blge Seimi - Santraln tesis edilecei ideal blge seilirken aadaki kriterler gz nnde bulundurulmaldr. -Yllk ya miktarnn dk olmas, -Bulutsuz ve sissiz bir atmosfere sahip olmas, -Hava kirliliin olmamas, -Ormanlk ve aalk blgelerden uzak olmas, -Rzgar hznn dk olmas.

Gne Enerjisi ve iklim DeerlendirmesiSantraln tesis edilecei blgenin, ylda en az 2000 saat gnelenme sresine ve metrekare bana yllk l500 kWh'lk bir gne enerjisi deerine sahip olmas gereklidir. Ayrca, 4 saatlik gnelenme sresine sahip gn saysnn 150 den az olmamas gereklidir. Yukardaki artlar salayan bir blgede santral tasarm iin aadaki almalarn yaplmas gerekir.

Uzun Dnem Performans DeerlendirmesiYounlatrc kollektrlerin uzun dnem performans deerlendirmesi iin saatlik direkt gne enerjisi deerleri kullanlr. Bu deerler lmlerden elde edilemedii zaman, bir model yardm ile gnlk toplam gne enerjisi deerlerinden elde edilmelidir. Corafi blge ve kollektr seiminin yaplmasnda uzun dnem yllk gne enerjisi deerlerinden faydalanlr. Bu deerler ayn zamanda ekonomik analiz iin de gereklidir.

zleme Modlnn SeimiDorusal younlatrc kollektrler, Kuzey-Gney veya Dou-Bat dorultusunda yerletirilebilir. Yn seilirken, maksimum gne enerjisinin hangi dorultuda alnd gz nnde bulundurularak yerletirme yaplr. Genelde Kuzey-Gney dorultusunda yerletirmekle en iyi sonu elde edilir.

Parametrelerinin OptimizasyonuDorusal younlatrma yapan ve s transfer akkan olarak termal ya kullanlan sistemlerde alma parametrelerinin optimizasyonu iin aadaki kriterler dikkate alnmaldr. Is Transfer Yann Seimi : Gne termal g santralinin verimli almas byk lde, uygun s transfer akkannn seimine baldr. Bu akkann dolat sistem paralar, 0 C ile 300 C arasnda deien scaklk dalgalanmalarna maruz kalrlar. Bu nedenle g santrallerinde kullanlan s transfer akkannda aadaki zellikler aranr.

Yksek yanma noktas (500 C'n stnde) Dk buharlama basnc Dk scaklklarda yksek akkanlk Yksek younluk Yksek scaklklarda ( 300 C) srekli alabilme Bu kriterlerin hepsini salayan bir yada ayrca 0 oC ve 300 oC arasnda basn dmesinin minimum olmas gerekir.

Basn Dmesiletme basnc; santraln nemli alma parametrelerinden biridir. letme basncnn maksimum ve minimum deerleri, iletme scaklnn maksimum ve minimum deerleri ile snrlanr. Bu basncn alt limiti s transfer akkannn buharlamasn engelleyecek bir deerde olmaldr.

Boru BoyutlandrmasSistemdeki svnn sirklasyonu iin kullanlan boru ebekesi, absorban borulardan ve esnek hortumlardan oluur. Kollektrlerdeki absorban borular sabittir. Fakat kollektrler arasndaki balanty salayan esnek hortumlar hareketli olduu iin uygun olarak boyutlandrlmas nem tar. Borularn apnn arttrlmas, akkan hzn ve basncn drr. Hzn dmesi ile artan s kayplar maliyeti olumsuz ynde etkiler. Bunun iin boru ap belirlenirken, sistem basn dnn minimum olmasna ve alma basncnn iletme maliyetini minimum seviyeye getirmesine dikkat edilmelidir.

Kapasite Seimi*Kollektr giri ve k scaklklar arasndaki fark maksimum olmaldr. Bu durumu salamak iin: *Is transfer akkan, gne tarlasndan ald enerjiyi mmkn olduunca buhar retim sistemine brakp, minumum scaklkta geri dnmelidir. *Is deitirgeci, buhar reteci gibi ekipmanlarn verimlilii arttrlmaldr.

Korozyon

Sistemin s kayplarn minimum seviyeye getirirken prosesin olduu ksmlar ve kollektrler korozyondan korunmaldr. rnein ekipman iinde younlamasna izin verilen buharn, s deitirgecinde slak buhar korozyonuna neden olmamas iin, sper stclarda kzgn buhar haline getirilir.

DNYADAK UYGULAMALARISOTEL ve Alman DLR irketleri merkezi younlatrma ile elektrik retiminin uygulanabilirliini ve teknolojisini aratrmak iin bir araya gelerek PHOEBUS grubunu oluturmulardr. Bu amala, Avrupa,Japonya ve ABD de 6 adet santral ina edilmitir. Bu grubun almalar merkezi younlatrc santraller iin bir temel oluturur. Gnmze kadar tesis edilmi olan merkezi alc sistemlerin iletilmesi sonucunda, byk sorunlar ortaya kmtr. Bu sistemlerden 2'si ekonomik olmadndan paralara ayrlarak ve 3 taneside kapatlarak proje almalarna son verilmitir. Dnyada mevcut merkezi alc sistemlerin zellikleri aadaki tabloda verilmitir.Teknoloji Tr Sistem Verimi % Maks. k Scakl oC lk Yatrm Maliyeti $ Enerji maliyeti

Elekt.

Is

Elekt. $/kWh

Is $/kWh

Dzlemsel Koll.

-

50-70

80

250-1000

-

0.0013-0.004

Parabolik Oluk Parabolik anak

14 24

46 79

380 700

2800 kWe 5000 kWe

0.15 0.28

0.0053 -

Merkezi AlcTek Kristal Silisyum ok Kristal Silisyum Tek nce Film oklu nce Film

1512 10 4 7

46-

600-700-

3000 kWe6000 kWe 6000 kWe 5000 kWe 5000 kWe

0.160.29 0.29 0.25 0.24

0.004-

Gne Enerjisi Teknolojileri ve zellikleri

Uygulamalar

GNE KOLLEKTRL SICAK SU SSTEMLERGne kollektrl scak su sistemleri, gne enerjisini toplayan dzlemsel kollektrler, snan suyun topland depo ve bu iki ksm arasnda balanty salayan yaltml borular, pompa ve kontrol edici gibi sistemi tamamlayan elemanlardan olumaktadr.

Gne Kollektrl Scak Su Sistemi

Tabii Dolaml Sistemler: Tabii dolaml sistemler s transfer akkannn kendiliinden dolat sistemlerdir. Kollektrlerde snan suyun younluunun azalmas ve ykselmesi zelliine dayanmaktadr. Bu tr sistemlerde depo kollektrn st seviyesinden en az 30 cm yukarda olmas gerekmektedir. Deponun alt seviyesinden alnan souk (ar) su kollektrlerde snarak hafifler ve deponun st seviyesine ykselir. Gn boyu devam eden bu olay sonunda depodaki su snm olur. Tabii dolaml sistemler daha ok kk miktarda su ihtiyalar iin uygulanr. Deponun yukarda bulunmas zorunluluu nedeniyle byk sistemlerde uygulanamazlar. Pompa ve otomatik kontrol devresi gerektirmedii iin pompal sistemlere gre biraz daha ucuzdur. Pompal Sistemler: Is transfer akkannn sistemde pompa ile dolatrld sistemlerdir. Deposunun yukarda olma zorunluluu yoktur. Byk sistemlerde su hatlarndaki direncin artmas sonucu tabii dolamn olmamas ve byk bir deponun yukarda tutulmasnn zorluu nedeniyle pompa kullanma zorunluluu domutur. Pompal sistemler otomatik kontrol devresi yardm ile alrlar. Depo tabanna ve kollektr kna yerletirilen diferansiyel termostatn sensrleri; kollektrlerdeki suyun depodaki sudan 10oC daha scak olmas durumunda pompay altrarak scak suyu depoya alr, bu fark 3 oC olduunda ise pompay durdurur. Pompa ve otomatik kontrol devresinin zaman zaman arzalanmas nedeniyle iletilmesi tabii dolaml sistemlere gre daha zordur.

Ak Sistemler: Ak sistemler kullanm suyu ile kollektrlerde dolaan suyun ayn olduu sistemlerdir. Kapal sistemlere gre verimleri yksek ve maliyeti ucuzdur. Suyu kiresiz ve donma problemlerinin olmad blgelerde kullanlrlar. Kapal Sistemler: Kullanm suyu ile stma suyunun farkl olduu sistemlerdir. Kollektrlerde snan su bir eanjr vastasyla ssn kullanm suyuna aktarr. Donma, kirelenme ve korozyona kar zm olarak kullanlrlar. Maliyeti ak sistemlere gre daha yksek verimleri ise eanjr nedeniyle daha dktr.

DZLEMSEL GNE KOLLEKTRLERDzlemsel gne kollektrleri, gne enerjisinin topland ve herhangi bir akkana aktarld eitli tr ve biimlerdeki aygtlardr. Dzlemsel gne kollektrleri, stten alta doru, camdan yaplan st rt, cam ile absorban plaka arasnda yeterince boluk, kollektrn en nemli paras olan absorban plaka, arka ve yan yaltm ve yukardaki blmleri iine alan bir kasadan olumutur (ekil-2).

Dzlemsel Gne Kollektr

yi bir gne kollektr nasl olmaldr ?

Cam Kaplama Verimi yksek kollektrler yansmas dk, geirgenlii yksek zel bir camla kaplanmlardr. Eik gelen nlarn tmnn emiciye ulamas optimal olarak ancak byle salanr. zel camdaki demir pay ne kadar az olursa , k geirgenlii o denli yksek olur. Cam yzey ile kasa birbirleri ile toz ve su geirmeyecek ekilde birlemi olmaldr.

Is Yaltm : Kollektrn iindeki yaltm etkin olmaldr. Bunun iin yalnzca mineral ieren malzemelerden yaplm paralar kullanlmaldr. Kasa : Gne kollektr ile at rtsnn balants atnn szdrmazln srekli olarak salayacak ekilde olmaldr. Kollektr at rtsne hi bir boluk kalmayacak ekilde monte edilmelidir Emici: Yalnzca siyah renkte bir kaplama emicinin en st dzeyde snabilmesine olanak verir. Emilen snn yeniden geri mamas iin kaplamann yksek seici olmas gereklidir.Yani bir taraftan k iin yksek bir geirgenlik salarken dier yandan s nlar geirgenlii sfra yakn olmaldr ki yaynk k da etkin bir ekilde emilebilsin. Maliyet: Kollektrn atya montaj nemli bir maliyet faktr olabilir. yi bir gne kollektr atya kolayca monte edilebilmelidir. Malzemeler: Kollektrler uzun sre her trl hava kouluna maruz kalrlar. Kasa iin yalnzca salam hammaddeler kullanlmaldr.

Bir Uygulama rneiGne kollektrleri gne n sya dntrrler. Kollektrlerin iinden geen solar sv toksik maddeler iermez, donmaz ve yksek derecede sy transfer zelliine sahiptir.Kollektrlerden ald sy borularla boylere tayan zel sv, sy orada bir s deitiricisi aracl ile kullanma suyuna brakarak onun snmasn salar. Pompa istasyonu solar svnn sistem ierisinde dolamasn salar. Solar dzenleyici boylerdeki sy kollektrdeki syla karlatrr ve kollektrn ss boylerin ssndan daha yksek olduunda pompa istasyonunu altrr.Gne nlarnn kullanma suyunu istenen sya getirmeye yetersiz olmas durumunda otomatik olarak konvansiyonel stmaya geilir

Inan gne enerjisinin yararl sya dntrlen ksm kollektr verimi olarak adlandrlr. Her kollektr tipinin verimi kendine zgdr. Gne enerjisinin % 100 orannda faydal sya dntrlmesi 1 derecelik bir verime e deerdir. evreye dalan s nedeni ile bir kollektrn verimi her zaman 1den kktr.Aadaki faktrler Kollektr verimini etkiler: Optik Etkiler : Ima sya dntrlmeden nce ortaya karlar.

Termik Etkiler : Imann sya dntrlmesinden sonra ortaya karlar.

GNE PLLER ( FOTOVOLTAK PLLER )

GNE PLLERNN YAPISI VE ALIMASIGnmz elektronik rnlerinde kullanlan transistrler, dorultucu diyotlar gibi gne pilleri de, yar-iletken maddelerden yaplrlar. Yar-iletken zellik gsteren birok madde arasnda gne pili yapmak iin en elverili olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellr gibi maddelerdir.Yar-iletken maddelerin gne pili olarak kullanlabilmeleri iin n ya da p tipi katklanmalar gereklidir. Katklama, saf yariletken eriyik ierisine istenilen katk maddelerinin kontroll olarak eklenmesiyle yaplr. Elde edilen yar-iletkenin n ya da p tipi olmas katk maddesine baldr. En yaygn gne pili maddesi olarak kullanlan silisyumdan n tipi silisyum elde etmek iin silisyum eriyiine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element, rnein fosfor eklenir. Silisyum'un d yrngesinde 4, fosforun d yrngesinde 5 elektron olduu iin, fosforun fazla olan tek elektronu kristal yapya bir elektron verir. Bu nedenle V. grup elementlerine "verici" ya da "n tipi" katk maddesi denir. P tipi silisyum elde etmek iin ise, eriyie 3. gruptan bir element (alminyum, indiyum, bor gibi) eklenir. Bu elementlerin son yrngesinde 3 elektron olduu iin kristalde bir elektron eksiklii oluur, bu elektron yokluuna hol ya da boluk denir ve pozitif yk tad varsaylr. Bu tr maddelere de "p tipi" ya da "alc" katk maddeleri denir.

P ya da n tipi ana malzemenin ierisine gerekli katk maddelerinin katlmas ile yariletken eklemler oluturulur. N tipi yariletkende elektronlar, p tipi yariletkende holler ounluk taycsdr. P ve n tipi yariletkenler biraraya gelmeden nce, her iki madde de elektriksel bakmdan ntrdr. Yani p tipinde negatif enerji seviyeleri ile hol saylar eit, n tipinde pozitif enerji seviyeleri ile elektron saylar eittir. PN eklem olutuunda, n tipindeki ounluk taycs olan elektronlar, p tipine doru akm olutururlar. Bu olay her iki tarafta da yk dengesi oluana kadar devam eder. PN tipi maddenin ara yzeyinde, yani eklem blgesinde, P blgesi tarafnda negatif, N blgesi tarafnda pozitif yk birikir. Bu eklem blgesine "gei blgesi" ya da "ykten arndrlm blge" denir. Bu blgede oluan elektrik alan "yapsal elektrik alan" olarak adlandrlr. Yariletken eklemin gne pili olarak almas iin eklem blgesinde fotovoltaik dnmn salanmas gerekir. Bu dnm iki aamada olur, ilk olarak, eklem blgesine k drlerek elektron-hol iftleri oluturulur, ikinci olarak ise, bunlar blgedeki elektrik alan yardmyla birbirlerinden ayrlr

Yariletkenler, bir yasak enerji aral tarafndan ayrlan iki enerji bandndan oluur. Bu bandlar valans band ve iletkenlik band adn alrlar. Bu yasak enerji aralna eit veya daha byk enerjili bir foton, yariletken tarafndan sourulduu zaman, enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandna kmasn salar. Bylece, elektron-hol ifti oluur. Bu olay, pn eklem gne pilinin ara yzeyinde meydana gelmi ise elektron-hol iftleri buradaki elektrik alan tarafndan birbirlerinden ayrlr. Bu ekilde gne pili, elektronlar n blgesine, holleri de p blgesine iten bir pompa gibi alr. Birbirlerinden ayrlan elektron-hol iftleri, gne pilinin ularnda yararl bir g k olutururlar. Bu sre yeniden bir fotonun pil yzeyine arpmasyla ayn ekilde devam eder. Yariletkenin i ksmlarnda da, gelen fotonlar tarafndan elektron-hol iftleri oluturulmaktadr. Fakat gerekli elektrik alan olmad iin tekrar birleerek kaybolmaktadrlar.

Gne Pili SistemleriGne pilleri, elektrik enerjisinin gerekli olduu her uygulamada kullanlabilir. Gne pili modlleri uygulamaya bal olarak, akmlatrler, invertrler, ak arj denetim aygtlar ve eitli elektronik destek devreleri ile birlikte kullanlarak bir gnes pili sistemi (fotovoltaik sistem) olutururlar. Bu sistemler, zellikle yerleim yerlerinden uzak, elektrik ebekesi olmayan yrelerde, jeneratre yakt tamann zor ve pahal olduu durumlarda kullanlrlar. Bunun dnda dizel jeneratrler ya da baka g sistemleri ile birlikte karma olarak kullanlmalar da mmkndr. Bu sistemlerde yeterli sayda gne pili modl, enerji kayna olarak kullanlr. Gnein yetersiz olduu zamanlarda ya da zellikle gece sresince kullanlmak zere genellikle sistemde akmlatr bulundurulur. Gne pili modlleri gn boyunca elektrik enerjisi reterek bunu akmlatrde depolar, yke gerekli olan enerji akmlatrden alnr. Aknn ar arj ve dearj olarak zarar grmesini engellemek iin kullanlan denetim birimi ise aknn durumuna gre, ya gne pillerinden gelen akm ya da ykn ektii akm keser. ebeke uyumlu alternatif akm elektriinin gerekli olduu uygulamalarda, sisteme bir invertr eklenerek akmlatrdeki DC gerilim, 220 V, 50 Hz.lik sins dalgasna dntrlr. Benzer ekilde, uygulamann ekline gre eitli destek elektronik devreler sisteme katlabilir. Baz sistemlerde, gne pillerinin maksimum g noktasnda almasn salayan maksimum g noktas izleyici cihaz bulunur. Aada ebekeden bamsz bir gne pili enerji sisteminin emas verilmektedir.

Gne Paneli Sistemleri Genel emalar

ebeke balantl gne pili sistemleri yksek gte-satral boyutunda sistemler eklinde olabilecei gibi daha ok grlen uygulamas binalarda kk gl kullanm eklindedir. Bu sistemlerde rnein bir konutun elektrik gereksinimi karlanrken, retilen fazla enerji elektrik ebekesine satlr, yeterli enerjinin retilmedii durumlarda ise ebekeden enerji alnr. Byle bir sistemde enerji depolamas yapmaya gerek yoktur, yalnzca retilen DC elektriin, AC elektrie evrilmesi ve ebeke uyumlu olmas yeterlidir. Gne pili sistemlerinin ebekeden bamsz (stand-alone) olarak kullanld tipik uygulama alanlar aada sralanmtr.- Haberleme istasyonlar, krsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri - Petrol boru hatlarnn katodik korumas - Metal yaplarn (kprler, kuleler vb) korozyondan korumas - Elektrik ve su datm sistemlerinde yaplan telemetrik lmler, hava gzlem istasyonlar - Bina ii ya da d aydnlatma - Daevleri ya da yerleim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolab gibi elektrikli aygtlarn altrlmas

- Tarmsal sulama ya da ev kullanm amacyla su pompaj - Orman gzetleme kuleleri - Deniz fenerleri - lkyardm, alarm ve gvenlik sistemleri - Deprem ve hava gzlem istasyonlar - la ve a soutma

Dnyada Kullanm

Dnyada Gne Pili Satlar

Dnyada Kurulu Gne Pilinin Kullanm Alanlarna Gre Dalm

UYGULAMA RNEKLER

ats Gne Pili Kapl Ev

Gne Pilleri ile Sokak Aydnlatmas

Gne Pilleri ile Bahe Aydnlatmas

Gne Pillerinin Karayollarnda Kullanm

ebekeye Elektrik Veren Gne Pili (PV) Sistemi

Trkiyede Kullanmlar

Gneten scak suANKARA :

STANBUL :

ZMR :

ANTALYA :

GNE ENERJS POTANSYELlkemiz, corafi konumu nedeniyle sahip olduu gne enerjisi potansiyeli asndan birok lkeye gre ansl durumdadr. Devlet Meteoroloji leri Genel Mdrlnde (DM) mevcut bulunan 1966-1982 yllarnda llen gnelenme sresi ve nm iddeti verilerinden yararlanarak EE tarafndan yaplan almaya gre Trkiye'nin ortalama yllk toplam gnelenme sresi 2640 saat (gnlk toplam 7,2 saat), ortalama toplam nm iddeti 1311 kWh/m-yl (gnlk toplam 3,6 kWh/m) olduu tespit edilmitir. Aylara gre Trkiye gne enerji potansiyeli ve gnelenme sresi deerleri ise Tablo-1'de verilmitir.

Trkiye'nin en fazla gne enerjisi alan blgesi Gney Dou Anadolu Blgesi olup, bunu Akdeniz Blgesi izlemektedir. Gne enerjisi potansiyeli ve gnelenme sresi deerlerinin blgelere gre dalm da Tablo-2' de verilmitir. Ancak, bu deerlerin, Trkiyenin gerek potansiyelinden daha az olduu, daha sonra yaplan almalar ile anlalmtr. 1992 ylndan bu yana EE ve DM, gne enerjisi deerlerinin daha salkl olarak llmesi amacyla enerji amal gne enerjisi lmleri almaktadrlar. Devam etmekte olan lm almalarnn sonucunda, Trkiye gne enerjisi potansiyelinin eski deerlerden %20-25 daha fazla kmas beklenmektedir.

Tablo-1 Trkiye'nin Aylk Ortalama Gne Enerjisi Potansiyeli Kaynak: EE Genel MdrlAYLAR AYLIK TOPLAM GNE ENERJS (Kcal/cm2-ay) (kWh/m2-ay) GNELENME SRES (Saat/ay)

OCAK UBAT MART NSAN MAYIS HAZRAN TEMMUZ AUSTOS EYLL EKM KASIM ARALIK TOPLAM ORTALAMA

4,45 5,44 8,31 10,51 13,23 14,51 15,08 13,62 10,60 7,73 5,23 4,03 112,74 308,0 cal/cm2-gn

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-gn

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/gn

Tablo-2 Trkiye'nin Yllk Toplam Gne Enerjisi Potansiyelinin Blgelere Gre Dalm Kaynak: EE Genel Mdrl

BLGE

TOPLAM GNE ENERJS (kWh/m2-yl)

GNELENME SRES (Saat/yl)

G.DOU ANADOLU

1460

2993

AKDENZ

1390

2956

DOU ANADOLU

1365

2664

ANADOLU

1314

2628

EGE

1304

2738

MARMARA

1168

2409

KARADENZ

1120

1971

GNE ENERJS KULLANIMIGne KollektrleriTrkiyede gne enerjisinin en yaygn kullanm scak su stma sistemleridir.Halen lkemizde kurulu olan gne kollektr miktar 2001 yl iin 7,5 milyon m2 civarndadr. ou Akdeniz ve Ege Blgelerinde kullanlmakta olan bu sistemlerden ylda yaklak 290 bin TEP s enerjisi retilmektedir. Sektrde 100'den fazla retici firmann bulunduu ve 2000 kiinin istihdam edildii tahmin edilmektedir. Yllk retim hacmi 750 bin m olup bu retimin bir miktar da ihra edilmektedir. Bu haliyle lkemiz dnyada kayda deer bir gne kollektr reticisi ve kullancs durumundadr. Gne kollektrlerinin rettii sl enerjinin birincil enerji tketimimize katks yllara gre aada yer almaktadr.Yl Gne Enerjisi retimi (bin TEP )

1998 1999 2000 2001

210 236 262 290


Recommended