03 güneş havuzları

  • View
    96

  • Download
    6

Embed Size (px)

Text of 03 güneş havuzları

1. GNE HAVUZLARI SOLAR PONDS 2. INTRODUCTION GR 3. Gne havuzlar ilk kez Kalecsinsky tarafndan ortaya karlmtr. lk gne havuzlarnn doal ortamda kendiliinden olutuu belirtilmektedir. Macaristann Karpat dalarnn eteklerindeki doal gllerde k aylarnda scakln 65 C olduunu gzlemitir. Bunun nedenleri aratrlm ve bu gllerde ilk kez tuz younluu lmleri yaplmtr. 4. lmler sonucunda gln deriimin yukardan aaya doru artt saptanmtr. Bu younluk artnn konveksiyonla s kaybn nlemesi nedeniyle, gllerin derin blgelerinin yksek scakla ulatn tespit edilmitir. Yazn sonunda gln 1.32 m derinliinde scakln 70 C ye kadar kt ve ilkbahar aylarnda ise en dk scakln 26 C olduu gzlenmitir. 5. Lake Bucura in Romania 6. ABD Orovillvede (Washington), yaz aylarnda scakln 50 Cye ulat 2 m derinlikli bir gl tespit edilmitir. Antartikadaki Vanda Glnn buz ile rtl ve evre scakl -20 C olmasna ramen taban scaklnn 25 C olduu tespit edilmitir. 7. Gne havuzlar, gne enerjisinin dorudan depolanp muhafaza edildii metotlardan birisidir. Sradan bir havuzda da gne enerjisi depolanabilir. Ancak sv ierisindeki doal konveksiyon, sv yzeyinden tanm ve gizli s kayplar ok fazladr. Su ktlesinin fazla olmas nedeniyle, gne radyasyonunun olmad durumlarda havuzdaki scaklk dmesi birka haftada 10 C civarndadr. 8. Konveksiyon ve buharlama yoluyla olan s kayplar yaklak olarak birbirine eittirler. Imayla olan s kaybnn, havuzun enerji depolama kabiliyeti zerinde nemli bir rol vardr. Tabandan topraa olan s kayb o kadar nemli deildir. Bu nedenle, btn almalar konveksiyon yoluyla olan s kaybn durdurma, buharlamay azaltma ve yzeyden olacak olan s kayplarn azaltmak iin alnacak tedbirler zerine younlatrlmaldr. 9. Bir byk problem de k boyunca havuzda toplanacak olan sdan daha fazlasnn evreye kaybolacak olmasdr. Bu da yaz boyunca toplanan snn bir ksmnn k boyunca evreye kaybolacan gsterir. 10. Gne havuzlarnn iki amac gerekletirmesi istenir. Bunlar; blgelerdeki doal s tanmn nlemesi ve su yzeyinden havaya olan s kayplarn azaltmasdr. Gne havuzlarn genel anlamada ikiye ayrmak mmkndr. Konveksiyonsuz Gne Havuzlar Konveksiyonlu Gne Havuzlar 11. Bu gne kadar yaplan almalarda gelitirilen gne havuzlar tiplerine gre yaklak olarak be gruba ayrlr. Bunlar; Konveksiyonsuz (non-convective) Tuz gradyentli gne havuzlar (salinity gradient solar ponds, SGSP) Zar rtl gne havuzlar (coffered solar ponds) Petek rtl gne havuzlar (honeycomb solar ponds) Jel rtl gne havuzlar (gel stabilized solar ponds) Konveksiyonlu (convective) S gne havuzlar (shallow solar ponds SSP) 12. Gne Havuzlar Konveksiyonlu Konveksiyonsuz S havuzlar Tuz gradyentli Jel rtl Petek rtl Zar rtl 13. Yukarda snflandrlan gne havuzlarnda gne enerjisi su tarafndan dorudan sourulur. Derin olmayan yani s gne havuzlarnda depolanan enerji annda kullanlrken, dier drt (ilk drt) gne havuzunda depolanan enerji uzun sre depolanp daha sonra da kullanlabilir. 14. NON-CONVECTIVE SOLAR PONDS KONVEKSYONSUZ GNE HAVUZLARI 15. Bu havuzlar, sl yzdrmeden doacak doal tanmn engellenmesi amacyla yaplr. Isnan suyun yzeye doru ykselmesini engellemek amacyla tuzluluu fakl tabakalar oluturulur. Tuz olarak genellikle MgCl2 ya da NaCl kullanlr. Tuz konsantrasyonu olmazsa, snan saf suyun younluu der ve yukar doru hareket eder. Bu durum, srekli olarak tanm s kaybnn artmasna sebep olur. 16. SALINITY GRADIENT SOLAR POND, SGSP TUZ GRADYENTL GNE HAVUZU 17. Yapay bir havuzda gne enerjisi, havuz suyu tarafndan absorbe edilerek suyun snmasna sebep olur ve bir scaklk gradyan oluturur. Bunun sonucunda younluk fark oluarak havuz ierisinde suyun aa-yukar hareket etmesine sebep olur. Bu ekilde suyun hareketi sonucunda konveksiyon akmlar oluur ve snan su yukar karak enerjisini havaya tar. Bu ekilde havuz suyu scakl, atmosfer scakl ile ayn aralklarda kalr. 18. Gne radyasyon enerjisini depolamak iin, bu younluk farkndan kaynaklanan su hareketinin mutlaka nne geilmesi veya minimum seviyede tutulmas gerekmektedir. Bunu salamann yolu, scakla bal farkl younluklu blgeler oluturmak ve her bir katman dierinden ayrtrmaktr. Bylece, tuz gradyanndan dolay yukar doru kaldrma kuvveti engellenir. 19. Bu tip havuzlar, genellikle 2-3 m derinliinde olup en stte tatl su aaya doru ise artan younluklarda tuzlu su ieren havuzlardr. Su ierisinde belirli konsantrasyonlarda tuz znmtr. Tuz konsantrasyonu derinlikle deiir ve bu deiim yapay olarak salanmaktadr. 20. Bu ekilde gne havuzu farkl blgeye ayrlr. st Konvektif Blge (UCZ, Upper Convective Zone): Tuzluluk orannn ok dk olduu katmandr ve derinlikle aa yukar sabit kalr. Konvektif olmayan blge (NCZ Non Convective Zone): Derinlikle tuzluluk orannn artt bir gradyandr. Alt Konvektif Blge (LCZ Lower Convective Zone): Tuzluluk derecesi, doymu zelti olarak kabul edilebilir ve niformdur. 21. Havuz yzeyine gelen gne nlarnn kk bir kesri yzeyden yansr, geri kalan ksm havuz tabanna doru ilerler. Bu srada eitli dalga boylu nlar, farkl derinliklerde deiik oranlarda sourulur ve tabana % 25-35 kadar ular. Biriken enerji depolama blgesine yerletirilen bir s aktarma sistemi ile istenildii zaman alnp kullanlabilir. Bu uygulama, ucuz bir yolla termal enerji depolama yntemidir. 22. Havuzun yzeyine gelen gne enerjisinin yaklak olarak %21i yzeyden havaya konveksiyon ile, %22si havuzun st ksmndan suyun buharlamasyla, %16s yansma yoluyla, %31i havaya yayd uzun dalga boylu radyasyon ile %3.7si Alt Konvektif Blge (Lower Convective Zone, LCZ) altndaki yere olan s ak ile kaybolur. Sadece gelen nmn % 6.3si havuzda depo edilir. Bunun dnda sadece LCZ iinde depolanan gne enerjisinin bir ksm kullanlabilir enerji olarak havuzdan alnabilir. 23. Konsantrasyon oranlar alt noktada % 20 - % 30, en tepede ise % 0dr. Sonu olarak, bu tip sistemlerde younluk farkndan dolay oluan konveksiyon akmlar yoktur ve NCZ boyunca sadece kondksyon ile s transferi mmkndr. Bununla beraber suyun dk kondksiyon katsaysndan dolay NCZ katman izolasyon grevi grr. 24. Alt katmandan st katmana tuz difzyonu dktr nk konveksiyon hareketleri engellenmitir. Bylece alt katman s depolama sistemi olarak alr. LCZ, 80 C scaklk deerlerine ulaabilir ve bu deer sabah saatlerinden sonra 50C civarlarndadr. Alt katmandaki salamura scakl, temiz suyun kaynama noktasn gemez. 25. NCZ katmannn kalnlnn artmas, LCZ katman iin daha fazla izolasyon anlamna gelir. Daha dk UCZ kalnl, daha fazla miktarda gne enerjisinin LCZye ulamasn salar. Ayrca UCZde depolanan solar radyason, temiz suda meydana gelen konveksiyon akmlarndan dolay kaybolur; bu nedenle gne havuzunun derinlii 1-2 metre aralklarnda ise UCZ kalnl 10-20 cm aralklarnda kalmaldr. LCZ ne kadar derinde olursa, termal depolama kapasitesi o kadar fazla olur, fakat bu durumda gne havuzu kurulum maliyetini artrmaktadr. 26. Tuz gradyentli gne havuzlar tamamen dinamik sistemlerdir. Yani srekli bakm, dzenleme, vs. gibi ilemlerin yaplmas gerekmektedir. st ksmdan (UCZ) buharlaan suyun yerine mutlaka su takviyesi yaplmaldr. Ayrca alttaki konsantre salamura gradyannn muhafazasnn salanmas gerekmekte ve ayn tuzluluk orannda kalmas salanmaldr. Tuzlukluk oranndaki azalmann nedeni, farkl konsantrasyon oranlarndalarndaki katmanlardan tuzun st katmana difzyonudur. 27. Bu ilemler gne havuzlarnn temel sorunlardr. En stte sfr tuz konsantrasyonuna sahip bir tabakay muhafaza etmek, alt katmanlardan yukarya tuz difzyonundan ve buharlamadan dolay zordur. Ayn zamanda, tabandaki tuz konsantrasyonunu ayn miktarda kalacak ekilde korumak ta ayr bir problemdir. 28. Bir gne havuzunda kullanlan tuzun zellikleri ok nemlidir ve aada artlar salamas istenir; Zararsz olmal; Ucuz ve kolay bulunabilir olmal Renksiz olmal ve ierisinde canllarn remesine engel olmal. Bu koular salayan baz tuzlar; Magnesium chloride MgCl2, potassium nitrate KNO3, ammonium nitrate NH4NO3, sodium nitrate NaNO3, urea NH2CO NH2 29. Sistem verimi arttrmak iin havuz taban karartlmal ve d ortama kar iyice izole edilmelidir. Aratrmaclar, SGSPlerin ilk gelitirilmesi aamalarnda katman arasnda yatay membranlar ieren sistem dizaynlar zerinde durmulardr. Fakat onarm, monte edilmesi ve szdrmazl zor olmasndan dolay membran kullanm problemlidir. 30. Byk SGSP sistemlerinde de rzgar problemi vardr. Rzgar akmlar tuz gradyanlerinin dalmasna neden olmaktadr ve ayrca konveksiyonu arttrmaktadr. Bunu engellemek havuzun st noktasna hareketli zel bariyerler monte edilmelidir. Yaplan deneyler, rzgarn sebep olduu 2 cmlik dalgann, suyun 20 cm aaya kadar kartrdn gstermektedir. 31. Yazn absorbe edilen gne enerjisi, ka gre daha fazladr. Dz gne kollektrlerinin aksine gne havuzlarna eim verilmez. Bu nedenle performanslar yl boyunca ayn deildir. Enlem ykseldike yaz ile k artlarndaki performans farklar artmaktadr. 32. Bu tip gne havuzlarnda grlenilecek dier problemler ise tabanda alglerin ve keltilerin oluumudur. Bunlar havuzun yanstcln artrmakta ve alglerin suya renk vermesinden dolay absorbe edilen enerjide azalma meydana getirmektedir. Genellikle gne havuzu ss, gnn 24 saati boyunca kullanldr. Bu nedenle gndz depolanan enerji, gn ierisinde ve gece kullanlabilir. 33. SGSPnin binalarda kullanma bir rnek, Melbournede RMIT niversitesinde atya kurulan bir SGSP sistemidir. Havuz, 5 m apndadr. UCZ, NCZ ve LCZ katmanlarnn derinlii srasyla 10, 60 ve 15 cmdir. Havuz 70Cye kadar ulaabilmektedir. 34. Diffuser and wall bracket used to setup gradient. 35. Dnyann ilk ticari lekte gne havuzu Ein Boqek srailde (Tabor and Doron) kurulmutur. Havuz 1979 ylnda tasarlanm ve 1984te retime balamtr. sraildeki bir baka havuz yine En Boqeqte, elektrik retmek amal kurulmutur. 7000 m2 alana sahip ve 2.5 m derinliindedir. Havuza Rankine evrimi entegre edilmitir ve 150 kW jeneratre sahiptir. Havuz 90 Cye kabilmekte fakat genellikle 70-80 C aralklarnda allmaktadr. 36. Bet Ha Arava Solar pond power station in the Dead Sea Israel 37. Bir baka rnek Hindistan Bhujdadr