mahonick Üye Puan: 1768.5  | Gönderilme Tarihi: 19 Aralık 2011 19:28:29
Solar Energy Technologies
Solar technologies use the sun's energy and light to provide heat, light, hot water, electricity, and even cooling, for homes, businesses, and industry.
Photovoltaics (PV) : Photovoltaic solar cells convert sunlight directly into electricity. The simplest cells power watches and calculators and the like, while more complex systems can light houses and provide power to the electric grid.
Photovoltaic solar cells are made of semiconducting materials similar to those used in computer chips. When sunlight is absorbed by these materials, the solar energy knocks electrons loose from their atoms, allowing the electrons to flow through the material to produce electricity. This process of converting light to electricity is called the photovoltaic effect.
Passive Solar Heating, Cooling and Daylighting : Buildings designed for passive solar heating and daylighting incorporate design features such as large south-facing windows and building materials that absorb and slowly release the sun's heat. No mechanical means are employed in passive solar heating. Incorporating passive solar designs can reduce heating bills as much as 50 percent. Passive solar designs can also include natural ventilation for cooling.
Concentrating Solar Power : Many power plants today use fossil fuels as a heat source to boil water. The steam from the boiling water rotates a large turbine, which activates a generator that produces electricity. However, power plants, with concentrating solar power systems, uses the sun as a heat source. There are three main types of concentrating solar power systems: parabolic-trough, dish/engine, and power tower.
Parabolic-trough systems concentrate the sun's energy through long rectangular, curved (U-shaped) mirrors. The mirrors are tilted toward the sun, focusing sunlight on a pipe that runs down the center of the trough. This heats the fluid flowing through the pipe. The hot fluid then is used to boil water in a conventional steam generator to produce electricity.
A dish/engine system uses a mirrored dish. The dish-shaped surface collects and concentrates the sun's heat onto a receiver, which absorbs the heat and transfers it to fluid within the engine. The heat causes the fluid to expand against a piston or turbine to produce mechanical power. The mechanical power is then used to run a generator or alternator to produce electricity.
A power tower system uses a large field of sun-tracking mirrors to concentrate sunlight onto a receiver on the top of a tower. The sun heats a fluid inside the receiver. Then, the fluid’s heat is used to generate electricity through a conventional steam generator. When molten salt is used as the fluid, since molten salt retains heat efficiently, it can be stored for days before being converted into electricity. That means electricity can be produced on cloudy days or even several hours after sunset.
Solar Hot Water and Space Heating and Cooling : Solar hot water heaters use the sun to heat either water or a heat-transfer fluid in collectors. A typical system will reduce the need for conventional water heating by about two-thirds. High-temperature solar water heaters can provide energy-efficient hot water and hot water heat for large commercial and industrial facilities. The heat from a solar collector can also be used to cool a building.
Solar Energy in Turkey
Turkey is located in advantageous geographical position in terms of solar energy. The solar energy potential evaluations made by Electrical Power Resources Survey and Development Administration(EIE), based on the data measured by the State Meteorological Services(DMI) during 1966-1982 revealed that the annual average total insolation duration is 2640 hours (7.2 hours/day), and average annual solar radiation is 1311 kWh/m2-year (3.6 kWh/m2-day). However it has been recognized that the existing data is lower than the actual solar energy potential data of Turkey. EIE and DMI have been taking new measurements to have more accurate data. Although the measurements have not been completed yet, the collected data indicates that the actual solar energy radiation values are 20-25% higher than the existing data.
In spite of this high potential, solar energy is not widely used, except for flat plate solar collectors in Turkey. They are only used for domestic hot water production, mostly in Aegean and Mediterranean regions. Turkey has a total installed capacity of 8.2 million m2 collector area as of 2001. Total energy production equals to 290 000 TOE (ton oil equivalent). The contribution of solar collectors to the primary energy production is given below:
Year Solar Energy Contribution (thousand TOE )
1998 210
1999 236
2000 262
2001 290
Utilization of photovoltaic systems in Turkey is limited with the usage of some governmental organizations in remote service areas such as telecom stations, forest fire observation towers and highway emergency. Total installed power is estimated as 300 kW.
Conclusion
Although solar energy is one of the important renewable energy sources, it has not yet become widely commercial, even in nations with high solar potential. There are limited applications, and most of them are inefficient, both in terms of energy use and economical benefits. The economical feasibility of a solar energy system is mainly determined by its initial cost and long term efficiency. The cost of the conventional energy replaced by solar means is, of course, another important parameter. Therefore, in the use of solar energy systems, careful consideration is vital to determine the system capacity for optimum useful energy collection at the installation.
References
1. Kamil Kaygusuz and Ahmet Sarı; “Renewable energy potential and utilization in Turkey”, Energy Conversion and Management, vol. 44 p. 459 –478, 2003
2. http://www.nrel.gov/clean_energy/solar.html
The National Renewable Energy Laboratory (NREL) is a leader in the U.S. Department of Energy's effort to secure an energy future for the nation that is environmentally and economically sustainable.
3. http://www.eere.energy.gov/RE/solar.html
US Department of Energy, Energy Efficiency and Renewable Energy
4. http://www.eie.gov.tr/english/solar/gunes_index_e.html
Electrical Power Resources Survey and Development Administration
Güneş Enerjisi Teknolojileri
Güneş enerjisi teknolojileri, güneş enerjisini ve ışığını kullanarak evler, iş yerleri ve endüstri için ısı, ışık, sıcak su, elektrik, ve soğutma sağlar.
Fotovoltaik Piller : Fotovoltaik piller güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür. En basitleri saat, hesap makinesi gibi araçlara enerji sağlarken daha karmaşık sistemler evleri aydınlatabilir, elektrik şebekesine enerji sağlayabilir.
Fotovoltaik piller bilgisayar çipleri gibi yarı-iletken malzemelerden yapılmaktadır. Güneş ışığı bu malzemelerce emildiğinde, güneş enerjisi elektronları atomlarından kopararak elektronların akışına sebep olur ve böylece elektrik üretilir. Bu olaya, ışığın elektrik enerjisine dönüşümününe, fotovoltaik etki denir.
Pasif Isıtma, Soğutma, ve Aydınlatma : Pasif ısıtma ve aydınlatma için tasarlanmış binalar geniş ve güneye bakan pencereler, güneş ısısını emen ve yavaş salıveren yapı malzemeleri gibi tasarım özelliklerine sahiptir. Pasif ısıtmada mekanik yöntemler kullanılmaz. Pasif tasarımların uygulanması ısıtma faturalarını yarısına kadar düşürebilir. Pasif tasarımlar aynı zamanda soğutma için doğal havalandırmayı da içerebilir.
Güneş Enerjisi Yoğunlaştıma : Günümüzde birçok enerji üreticisi su buharı üretmek için ısı kaynağı olarak fosil yakıtları kullanmaktadır. Buhar jenaratörü çalıştıran büyük bir türbini döndürür. Fakat, güneş enerjisini yoğunlaştırıcı sistemler ısı kaynağı olarak güneşi kullanır. Üç ana güneş enerjisini yoğunlaştırıcı sistem vardır: parabolik oluk kollektörler, çanak sistemler, enerji kuleleri.
Parabolik oluk kollektörler güneş enerjisini uzun, oluk biçiminde aynalar aracılığıyla yogunlaştrır. Aynalar, güneşe dogru eğilerek, güneş ışığını oluk merkezindeki boru üzerine odaklar. Bu, boru içindeki sıvıyı ısıtır. Isınan sıvı su buharı üretmek için kullanılır.
Çanak sistemlerde aynalarla kaplanmış çanak kullanılır. Çanak biçimindeki yüzey güneş ısısını toplayarak bir alıcı üzerine yoğunlaştırır. Alıcı, ısıyı emerek makinede dolaşan sıvıya aktarır. Isı sıvının bir piston veya türbine doğru genişlemesine ve mekanik güç üretmesine neden olur. Mekanik güç bir jenaratör veya alternatörde kullanılarak elektrik enerjisi üretir.
Enerji kuleleri, güneşi takip eden aynalardan oluşan geniş bir alanı kullanarak, güneş ışığını kule üzerindeki alıcıya yoğunlaştırır. Güneş alıcı içindeki sıvıyı ısıtır . Sıvının ısısı su buharı üretmek için kullanılır. Sıvı olarak erimiş tuz kullanıldığında, erimiş tuz -ısıyı verimli olarak tutttuğu için- elekrik üretiminde kullanılmadan önce günlerce depolanabilir. Böylece, bulutlu günlerde veya güneşin batmasından saatler sonra elektrik enerjisi üretilebilir.
Güneş Enerjili Sıcak Su, Isıtma ve Soğutma : Güneş enerjiili sıcak su sistemleri güneşi kollektörler içindeki suyu veya ısı-aktarıcı sıvıyı ısıtmakta kullanır. Tipik bir sistem konvesiyonel su ısıtma ihtiyacını yaklaşık üçte iki oranında indirebilir. Yüksek sıcaklık sistemleri büyük ticari ve endüstriyel uygulamalar için sıcak su ve sıcak su ile ısıtma sağlayabilir. Güneş kollektöründen elde edilen ısı bir binayı soğutma için kullanılabilir.
Türkiye’de Güneş Enerjisi
Ülkemiz güneş enerjisi potansiyeli açısından şanslı bir coğrafi konumdadır. Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİE) tarafından Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü’nün (DMİ) 1966-1982 yıllarında ölçtüğü güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerine dayanılarak yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m2-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m2) olduğu tespit edilmiştir. Ancak, bu değerlerin, Türkiye’nin gerçek potansiyelinden daha az olduğu, daha sonra yapılan çalışmalar ile anlaşılmıştır. EİE ve DMİ, güneş enerjisi değerlerinin daha sağlıklı olarak ölçülmesi amacıyla yeni ölçümler yapmaktadır. Ölçüm çalışmaları bitmemesine rağmen, toplanan veriler Türkiye güneş enerjisi potansiyelinin eski değerlerden %20-25 daha fazla çıkacağına işaret etmektedir.
Bu yüksek potansiyele rağmen, ülkemizde güneş enerjisi sıcak su sistemleri dışında yaygın olarak kullanılmamaktadır. Sıcak su sistemleri evlerde su ısıtmak amacıyla daha çok Ege ve Akdeniz bölgelerinde kullanılmaktadır. Halen ülkemizde kurulu olan güneş kollektörü miktarı 2001 yılı için 8,2 milyon m2 civarındadır.
Toplam enerji üretimi yaklaşık 290 bin ton eşdeğer petroldur.(TEP) Güneş kollektörlerinin ürettiği ısıl enerjinin birincil enerji tüketimimize katkısı yıllara göre aşağıda yer almaktadır.
Yıl Güneş Enerjisi Üretimi (bin TEP)
1998 210
1999 236
2000 262
2001 290
Ülkemizde fotovoltaik sistemlerinin kullanımı elektrik şebekesinin olmadığı yerlerde bulunan telekom istasyonları, yangın gözetleme istasyonları, otoyollar gibi kamu hizmetlerindeki uygulamalarla sınırlıdr. Toplam kurulu güç 300kW civarındadır
Sonuç
Güneş enerjisi önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olmasına rağmen yüksek güneş enerjisi potansiyeli olan ülkelerde dahi yaygın olarak ticarileşememiştir. Sınırlı uygulamaları mevcut olmasına rağmen bunların çoğu enerji kullanımı ve ekonomik fayda açısından verimsizdir. Bir güneş enerjisi sisteminin ekonomik yapılabilirliğini kurulum maliyeti ve uzun dönemdeki verimi belirler. Konvensiyonel enerji üretimlerinin maliyetleri de diğer bir parametredir. Bu sebeplerden dolayı güneş enerjisi kullanımında optimum verimi sağlayacak sistem kapasitesini kurulum aşamasında belirlemek hayati önem taşımaktadır.
Kaynaklar
1. Kamil Kaygusuz and Ahmet Sarı; “Renewable energy potential and utilization in Turkey”, Energy Conversion and Management, vol. 44 p. 459 –478, 2003
2. http://www.nrel.gov/clean_energy/solar.html
The National Renewable Energy Laboratory (NREL)
3. http://www.eere.energy.gov/RE/solar.html
US Department of Energy, Energy Efficiency and Renewable Energy
4. http://www.eie.gov.tr/turkce/gunes/gunes_index.html
Elektrik İşleri Etüt İdaresi
|
Anasayfa > Tüm İçerikler > Diğer > Eğitim > Teknik Eğitim > Güneş Enerjisi Teknolojileri (Solar Energy Technologies)
Ara
