Engin Mühendislik

Güneş Enerjisi (Güneş Pilleri- Güneş Kollektörleri)

 

En Kaliteli En Ekonomik ve En Sağlıklı Mühendislik Çözümleri..
Fiyat alınız

Kaynağını  Güneş'teki  füzyon tepkimelerinden alan temiz bir enerji kaynağıdır. Aslına bakılırsa dünyanın başlıca enerji kaynağı Güneş'tir. Bu sebeple okyanusların, atmosferin ve yer kürenin ısınması güneş ışınları yardımıyla sağlanır
Ayrıca güneş ışınlarının önemli bir bölümü bitkiler tarafından fotosentez yapmak amacıyla kullanılır.
120m²'lik iyi yalıtılmış bir konutun bir yıllık enerji ihtiyacı yaklaşık 12.500 kwh'dir. Aynı büyüklükte bir evin uygun iklim şartlarında yüzeyine düşen güneş enerjisi miktarı ise 120.000 kwh civarındadır.
Sanayi, konutlar veya bireysel amaçlı kullanımlar için gerek duyulan enerji ihtiyacını, doğrudan güneşten sağlamak mümkün değildir. Bu sebeple güneş enerjisi çeşitli şekillerde dönüştürülerek kullanılabilir. Birçok farklı güneş teknolojisi olsa da bu dönüşüm prensipte iki şekilde gerçekleştirilmektedir.
- Bu sistemlerde genellikle güneş ışığı bazı özel yapılarla (kolektör) çeşitli sıvıların ısıtılmasını sağlar. Bu yöntem daha çok evlerimizdeki sıcak su ihtiyacını karşılamakta kullanılır.
Bazı ısıl sistemler güneş ışığını tek bir noktada yoğunlaştırarak sıcak su buharı oluşturmakta, bu sayede elektrik üretmektedir.
- İkinci yöntem ise bazı yarı iletkenlerin yardımıyla üretilen ve elektrik üretilmesini sağlayan güneş pilleridir. Fotovoltaik sistemler olarak da adlandırılan bu sistemler deniz feneri, cep telefonu baz istasyonları, çiftlik evleri gibi şebekeden uzak alanlarda pratik bir çözüm olarak kullanılmaktadır. Bir evin elektrik ihtiyacını büyük oranda karşılayabilen güneş pili sistemleri giderek yaygınlık kazanmaktadır.
  Bu iki teknolojiden güneş pilleri hakkında yapılan çalışmaların her geçen gün daha verimli ürünleri ortaya çıkarması gelecekte daha yoğun kullanılacağı hakkında yaygın bir kanı oluşturmaktadır.
Güneş enerjisi teknolojileri  günümüzde, özellikle konut teknolojileri açısından, başlı basına yeni bir ticari sektör haline gelmiştir. Özellikle temiz bir enerji kaynağı olması ve kurulumdan sonra neredeyse sıfır maliyetle çalışması güneş enerjisinin önemini arttırmaktadır. Güneş enerjisi günümüzde daha çok gelişmiş ülkelerde, katı yakıtların ortaya çıkardığı çevresel sorunları hafifletmek amacıyla alternatif bir çözüm olarak kullanılmaktadır.
 AB ülkeleri başta olmak üzere dünyada çevreci enerji kaynaklarına ilgi giderek artmaktadır. Ülkeler temiz enerji kaynaklarını desteklemekte, enerji üretim kapasitelerinin belirli bir kısmını güneş teknolojileinden sağlamayı taahhüt etmektedir.
Güneş enerjisinin geleceği teknolojik gelişmeleri de dikkate aldığımızda oldukça parlak görülmektedir.
Güneş enerjisinin uzayda üretilebileceğini ve böylece gece etkisinin ortadan kaldırıp devasa santrallerle 5000-10.000 MW gücünde enerji sağlamanın mümkün olacağı düşünülmektedir.
GÜNEŞ PİLLERİ - FOTOVOLTAİK PİLLER :   Fotovoltaik etki silisyum gibi yarı iletken maddelerin içerisinde oluşturulur. Güneş pilleri(fotopiller) ikili yarı iletken katmanlardan oluşurlar(P-n katmanları) Bu katmanların bir arada kullanılmaları ışık etkisiyle katmanlardan birinden elektron koparılmasını sağlar. Kopan elektron pozitif olan diğer katman tarafından çekilir. Elektronların bu şekilde hareket etmeleri hareket etmeleri bir elektrik akımını oluşturur.

Oluşan elektrik akımı çeşitli iletkenler yardımıyla kullanılacağı bölgelere taşınır. Güneş pillerinde oluşan elektrik akımının şiddeti yüzeyin soğurduğu güneş ışığı şiddetiyle doğru orantılıdır. Güneş pilleri tek tek kullanılabileceği gibi birleştirilip panel halinde de kullanıma sunulabilmektedir.
     
    Güneş pilleri başlangıçta daha çok düşük akım şidetlerine ihtiyaç duyan hesap makinesi, radyo, saat gibi elektronik araçlarda kullanılmaya başlandı. Bunun yanında yine uydularda olduğu gibi zorunlu alanlarda da kullanıldılar; Orman gözetleme kuleleri trafik ışıkları, deniz fenerleri, elektrik şebekesinden uzakta bulunan küçük yerleşim birimleri bu teknolojinin kullanılabileceği alanlardan bazılarıdır. Buna rağman teknolojinin ilerlemesi her alanda olduğu gibi fiyatların ucuzlamasını doğurmuştur. Bu nedenle evlerde güneş pillerinin kullanımı gün geçtikce artmaktadır. Üretici firmaların bu ürünler için 25 yıl garanti vermesi, neredeyse hiç bakıma ihtiyaç duymamaları kullanıcıların çıkarına sonuç vermektedir.
Elektronik cihazlarda kullanılmasının haricinde günümüzde güneş pilleri oldukça yaygın bir kullanım alanına sahip olmuştur. Bölgesel aydınlatmalarda ve özellikle trafik ikaz lambalarında neredeyse hergün karşılaştığımız bir ürün olmuştur.

GÜNEŞ PİLİ SİSTEMLERİ
Güneş pillerinin kullanımı doğrudan olmamaktadır. Bunun için güneş piliyle elektrikli aletler arasına çeşitli ekipmanlar yerleştirmek gerekmektedir.
İnverter(dönüştürücü): Bu aletin görevi akımı (DC) 220V alternatif akıma (AC) çevirmektir.
Şarj regülatörü: Güneş panellerinden gelen akımla akülerdeki voltaj değerlerini sürekli kontrol altında tutarak akülerin her zaman optimum şarjda kalmasını sağlayıp, fazla enerjinin de akülere zarar vermesini önlerler.
Stasyoner aküler: Ani güç kesintilerinin sebeb olabileceği sorunları gidermek için kullanılırlar. Enerji kaynağı olarak hazırda duran ve güneş pilinden gelen akımın yetersiz olduğu durumlarda devreye girecek şekilde tasarlanmışlardır. Yüzdürme gerilimiyle sürekli şarjlı halde tutulan bu tip aküler, minimum bakım ve düşük enerji maliyeti özellikleri sayesinde güneş enerjisi yada rüzgar enerjisi gibi alternatif enerji kaynaklarında yaygın olarak kullanılmaktadır
Güneş Pilleri: Güneş panelleri, "fotovoltaik etki" denilen basit bir fiziksel olay sonucunda güneşten aldıkları enerjiyi eletktron hareketi oluşturarak elektrik enerjisine çevirirler. Daha çok düşük yüksek elektrik akımı gerektirmeyen şebekeden uzak güvenlik sistemleri, kamera ve dedektör cihazları, çevre ve sokak aydınlatmaları, telsiz ve aktarıcı istasyonları, baz istasyonu ve verici sistemleri gibi uygulamalarda tüm dünyada yaygın olarak kullanılmaktadır.

Güneş Kollektörleri

GÜNEŞ KOLEKTÖRLERİ VE SİSTEMLERİ
Isıl ve termodinamik dönüşüm, güneş enerjisinin ısıtma etkisinden(sera etkisi) yararlanılarak suyun ısıtılmasını esasına dayanır. Bu su sıcak su ihtiyacını karşılamakta kullanılabileceği gibi aynı zamanda elektrik enerjisi üretiminde de kullanılabilir.
Güneş enerjisinin sera etkisinden yararlanmak için altta, güneş ışığını soğurmaya yarayan kara cisim(soğurucu tabaka), üstte cam tabakadan oluşan kapalı sistemler kullanılır. Soğurucu tabaka arasında, içinde suyun dolaştığı bir kanal bulunur. Güneş ışınları cam yüzeyden içeri girer ve kara cisimce soğrulur. Alınan bu enerji kızılaltı ışıma olarak dışarı verilir. Bu ışıma cam tabakayı geçip dışarı ulaşamadığından sistemden çıkamaz ve böylece sistemin ısısı artar. Buradaki sıcaklık derecesi sistemin kalitesine göre 100°C'ye kadar ulaşabilir.
Güneş kolektörlerinde temel yapı bu olmasına karşın kullanılan maddenin cinsine bağlı olarak çeşitli farklılıklar görülür. Özellikle güneş paneli teknolojisinin geliştiği ilk zamanlarda alttaki kara cisim basit maddelerden seçiliyordu ve yüzeyin ısıyı emme miktarı %20'lerde kalıyordu. Şimdilerde soğurucu madde alüminyum ve bakır gibi maddelerden seçilir. Bu yüzeylerin üzerine titanyum oksit gibi kaplamalar yaparak soğuruculuk özellikleri arttırılmış olur(yaklaşık%85). Ayrıca üstteki cam tabakanın yapısı da önemlidir. Buralarda düz cam kullanılabileceği gibi temperli cam ve prizmatik camlar da kullanılır. Bunlardan prizmatik cam sistem verimini en çok arttıran türdür.

Daha çok evlerde kullanılan güneş panelleri düzlemsel yapıya sahiptirler ve güneşi en iyi görebilecekleri bir açıda sabitlenirler. Panelin yerleştirildiği yerin güneşlenme durumu verimi doğrudan etkiler. Üretilen sıcak su dağıtılacağı bölgeye belirli bir basınçla hareket edebilmesi için genellikle belirli bir yükseklikte izole depolarda bekletilir. Kolektörler ve depo arasındaki boruların da sıcaklık kaybını önlemek amacıyla izole edilmesi gerekir. Diğer bir önemli nokta ise kolektör ve depo arasındaki sıvı akışının sağlanmasıdır. Zira bu iki yapı arasında montaj türüne bağlı olarak yükseklik farkı bulunabilir. Bu durumda akışı sağlamak amacıyla pompa kullanmak gerekmektedir. Fakat sıvı akışının doğal yolla gerçekleştiği sistemler de vardır.

 

YOĞUNLAŞTIRICI SİSTEMLER 
Evlerde kullanılan güneş panelleri sıcak su temininde kullanılır. Bunun için gereken güneşlenme miktarı fazla değildir. Çoğu ev sistemi 70°C'lere nadiren ulaşır. Fakat güneş panelleri elektrik üretiminde de kullanılırlar. Bu da daha yüksek sıcaklıkları gerektirir. Bilinen optik kurallarını kullanarak aydınlanma miktarını arttırmak ve bu sayede sıvının sıcaklığını yukarılara çekmek mümkündür. Parabolik yansıtıcı bir panelin ve bu panelin tam odagından geçecek şekilde absorban bir tabakayla çevrilmiş sıvı kanalı bu bu düzeneğin temelini oluşturur. Güneş ışınlarını belirli bir temelde yoğunlaştırdığı için bu tür sistemlere yoğunlaştırıcı sistemler denmektedir.
Bu sistemlerde sıcaklık 300°C'lere kadar çıkabilir. Yoğunlaştırıcı sistemlerin verim arttırıcı en belirgin özelliği ise güneşin hareketine bağlı olarak değişen, ışınların geliş açısına uyum sağlamak amacıyla sabit değil hareketli bir yapıya sahip olmalarıdır. Böylece güneş ışınları hep aynı odakta toplanmış olur. En fazla kullanılan yoğunlaştırıcı sistem düzlemsel oluk kolektörleridir. Bunlar güneşi tek yönde takip etmektedirler.  
Yoğunlaştırıcı sistemler temelde aynı ilkeye dayanarak çalışıyor olmakla birlikte bazı yapısal farklılıklar gösterirler
Sıcaklık derecesinin en yukarılara çıkdığı sistem Merkezi alıcı sistemlerdir. Bu sistemde dairesel bir alana yerleştirilen birçok aynanın odağına bir alıcı yerleştirilir. Alıcıda ısınan bir akışkan bulunur ve elde edilen ısı enerjisi başka enerjilere dönüştürülmek üzere diğer ünitelere aktarılır.
Parabolik çanak sistemler, dairesel bir çukur aynanın odak noktasına ısınacak su yerleştirilir. Çanak sistemi yatay ve düşey yönde sürekli güneşi takip ederek gün boyunca güneşten en iyi güneşlenmeyi sağlar. Buralarda ısıtılan sıvı genellikle elektrik enerjisi üretmek amacıyla kullanılır.