Güneş enerjisinin faydaları arasında söylenmesi gereken ilk şey bu enerji türünün hiçbir zaman bitmeyecek olmasıdır. Günümüzde kullanılan doğalgaz, petrol gibi enerji türleri ilerleyen zamanlarda tükenebilir. Fakat güneş enerjisinin tükenmesi gibi bir durum yoktur. Sınırsız enerji, ortak enerji kaynağı, temiz enerji, depolaması kolay ve oldukça maliyeti düşük bir sistem olduğundan günümüzde tercih edilen bir sistem olmuştur. Ayrıca atmosfere zehirli gazlar vermeyerek çevreci bir kurulum olmuştur. Enerji kaynaklarının önemi gün geçtikçe önem kazanmıştır. Bu önem daha çok artmaktadır. Geliştirilen teknolojiler güneş enerjisine bağlı yapılmaktadır. Güneş enerji sistemlerinden yararlanarak alt yapı maliyeti de düşmektedir. Ucuz yollu yatırım maliyeti ve yüksek verimi ile kısa zamanda en çok tercih edilen enerji kaynağı olmuştur. Güneş enerji sistemi çevreye duyarlılığı ile dikkat ve ilgi çekmektedir. Türkiye’de güneş enerjisinden yararlanma geliştikçe çevreci ve ekonomik bir kaynak elde etmiş olursunuz. Güneş enerjisi kullanım alanları oldukça geliştirilmiştir.
Güneş enerjisi sistemlerini yaygınlaştırmak amaçlanmıştır. Bu sebeple güneş enerjisi ile çalışan araçlar ve robotlar üretilmesi beklenmektedir. Güneş enerjisinin gücünü bir aracın hareketini sağlaması ile anlayabiliriz. Güneş enerjisinin ekonomik ve çevreci özelliği ile tanıtıldığı araçlar her yıl uluslararası yarışlarda dikkat çekmektedir. Bu araçlar güneş ışığını %20 verimli elektriğe çevirerek ihtiyacı olan enerjiyi karşılamaktadır. Su ısıtan güneş enerjisi sistemler ise ortalama %60 verimle ihtiyacını karşılamaktadır.
Güneş enerji panelleri kış aylarında da ihtiyacınız olanı karşılamaktadır. Çünkü paneller sıcaklıklara göre verim vermez. Direk olarak güneş ışınlarını üzerine çekerek ısıyı elde eder. Güneş panellerinde mevcut olan vakumlu tüpler sayesinde güneş ışınlarını her açıdan ve doğrudan alabilir. Bu sayede de günün her saati güneş ışınlarını panellere dık bir şekilde verir
Güneş Paneli Nasıl Çalışır?
Bir enerji kaynağı olan güneş panelleri üzerinde güneş enerjisini soğuran birçok güneş hücresi vardır. Güneş panelleri güneş ışığını elektrik enerjisine çeviren bir sistemdir. Çalışan panellerin üstüne güneş ışığı düştüğü anda panelde doğru akım üretilmeye başlar. Solar enerji panelleri tercih edilen güce göre seri ya da paralel olarak bağlanır. İhtiyaç olan yerlerde bir evin bütün elektrik ihtiyacını karşılayabilir. Bir güneş hücresinin enerjisi verimi ile ölçülür. Güneş panelleri mevsimlere göre yönleri değiştirilerek her mevsim yeterli verim alınması mümkün olur. Türkiye genelde 60 derece kış eğimi ve güneş panellerim özellikleri nedeni ile kar birikimini ve buzlanmayı engeller.
Güneş Paneli Nasıl Yapılır?
Güneş ışığının ve yarı iletkenli silikonların etkileşmesi ile artı ve eksi yüklerin sebebi ile bir voltaj oluşur. Doğru akım özelliği olan çok sayıda güneş hücresini bir araya getirerek -17 verim ile 130 W’a kadar enerji üreten güneş panelleri üretilir. Üretilen elektrik enerjisi bataryada birikir ve depolanır. DC elektrik enerjisi yaşam alanında kullanılan araçların kullanılması için AC elektrik enerjisine dönüştürülür. İlk olarak uzay araçları için elektrik sağlaması amacıyla üretilen bu paneller zamanla kapasiteleri arttığı için kullanım alanları oldukça genişlemiştir. Güneş ışığının elektriğe dönüşmesine fotovoltaik efekt denir. Son çıkan paneller gölge olduğu havalarda bile yeteri miktarda elektrik enerjisi üretebilirler. Güneş enerjisi sistemleri su ısıtmak ve arıtmak içinde kullanılır.
Güneş Paneli Tasarımı Nasıldır?
Güneş enerjisinden elektrik üretilmesi için yapılacak bir sistemde akü, akü şarj regülatörü, evirici ve gerekli elektronik devreler kullanılır. Sisteme göre bu gerekenler değişiklik gösterebilir. Yeterli enerji miktarına bağlı olarak güneş paneli ve sayısı belirlenip güneş olmadığı durumlarda enerji ihtiyacı olursa akü grubu sisteme eklenir. Akünün aşırı şarjdan zarar görmemesi için akü şarj regülatörü kullanılır. Bu duruma göre güneş pillerinden gelen akımı engeller ya da yükün akımını kesebilir. Eviriciler alternatif akım istenen sistemde panelde olan doğru akımı, alternatif akıma çevirmek için kullanılır. Tercih edilirse sisteme ekstra olarak maksimum güç noktası izleyici de eklenir.
Son dönemlerde dünyanın yeni enerji arayışına bir alternatif oluşturmuş güneş enerjisi, güneş ışınlarından yayılan fotonlardan yararlanılarak elde edilen enerji olarak karşımıza çıkmaktadır. Güneş ışınlarının en küçük birimine foton ismi verilmektedir. Fotonlar yansıma özelliğine sahiptir ve güneş ışınları bir noktaya değdikten sonra dikey çizilen bir çizginin tam simetrik yönünde tekrar yansırlar. Aynı şekilde güneş ışınlarını soğuran bir sistem içine giren fotonlar burada hapsedildiklerinde sistem için sürekli bir şekilde yansıyarak hızlı be etkili bir ısınma sağlamakla birlikte etkili bir enerji kaynağını da oluştururlar. Bu etkiye genel anlamda sera etkisi ismi verilmektedir. Sera etkisi özelliğinden yararlanılarak güneşin yeni bir enerji kaynağı olarak kullanılması söz konusu olmuştur. Güneş panelleri de bu enerji sistemleri arasında yer almaktadır.
Güneş Enerjisinin Kullanım Alanları
Güneş enerjisinin kullanım alanları çok geniştir. Özellikle geniş alanların, fabrikaların park ve bahçelerin aydınlatılmasında elektrik enerjisine alternatif olarak tercih edilebilen bu sistem, sürdürülebilir enerji kaynaklarının en başında gelmektedir. Elektrik enerjisinin üretiminde kullanılan çeşitli yöntemler doğaya zarar vermekte iken güneş enerjisi hem tükenme özelliği ile gelecek nesillerin enerji kaynaklarını tüketme yönünde bir tehlike oluşturmamakta hem de çevre dostu enerji sistemleri arasında yerini almaktadır. Güneş enerjisisin kullanım alanları arasında, levhaların geceleri aydınlatılması, telefonların şarj edilmesi, evlerde ve çeşitli mekanlarda suların ısıtılması ve soğutma sistemlerinin çalıştırılması yer almaktadır.
Güneş Panellerinin Çalışma Prensibi Nedir?
Güneş panellerinin bir diğer adı fotovoltaik panellerdir. Bu paneller güneşten aldıkları fotonların yüksek enerji düzeyine ulaşmalarını sağlamakla birlikte aynı zamanda güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme özelliğine de sahiplerdir. Paneller, silikon ismi verilen hücrelerden oluşmaktadırlar. Silikon maddesinden yapılan bu hücreler güneşten gelen fotonların emilmesi konusunda son derece başarılıdırlar. Emilen fotonlar yansıma yolu ile yüksek enerji düzeyine ulaştıktan sonra elektronlar panelin alt kısmında doğru hareket eder ve buradaki bağlantı kablosu içinde elektrik enerjisine dönüşmüş olurlar. Elbette bu sistem içinde donanım elemanı açısından çok daha farklı mekanizmalar da yer almaktadır. Bu sistem birçok yerde kullanılabilir.
Güneş Enerjisi Panelleri ve İhtiyaç Hesabı
Güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde etmek için en temel elemanlar güneş panelleridir. Güneş panelleri (solar paneller) çeşitli şekillerde üretilirler. Ancak çalışma prensipleri aynıdır. İhtiyaç duyulan enerji önceden hesaplanarak bir işletmenin ihtiyacı KW/H cinsinden belirlenir. Söz gelimi evlerde kullanılan her elektrik cihazının ihtiyaç duyduğu enerji bellidir. Kullanılacak tüm elektrikli cihazların saatte harcadığı elektrik enerjisi toplanarak ihtiyaç belirlenebilir.
Söz gelimi 10 adet 100 Wattt lambanın harcayacağı enerji 10×100 Watt = 1 kW olacaktır. Paneller çok çeşitli Watt değerlerine sahiptir. Sadece bu lambaların çalıştırılması için oluşturulacak sistem 8 adet 130 Watt panel olacaktır ve bu panellerin üreteceği enerji 8x 130 W= 1040 Watt= 1.040 KW olacaktır. Görüldüğü gibi işletmede kullanılacak elektrikli cihazların watt değerleri toplanarak ihtiyaca göre sistemler oluşturulmaktadır. Günümüzde led teknolojisinin gelişmesi ile artık lambalar 100 Watt değil 5 Watt led aydınlanma imkanı sunmaktadır. Aynı sayıda panellerle 10 adet lamba aydınlatmak yerine 200 adet 5 Watt led lamba aydınlatılabilir.
Güneş Panellerinde Verim Evrimi
1950li yıllarda güneş panellerinden alınan verim %5 civarında iken şimdi bu verim %20 lere çıkmıştır. Ülkemizde metrekare başına güneşten elde edilecek enerji 1300 Watt olarak hesaplanmıştır. Bu da yüksek bir verimdir.
Güneş Panellerinin İhtiyaç Hesabı
İşletmenin çekeceği elektrik yükü hesaplanırken, bulunulan konumdan kaç saat boyunca güneşten istifade edildiği de göz önüne alınır. Eğer bir bölge gün boyu 6 saat kesintisiz güneş alıyorsa ve bu noktadaki bir işletmenin enerji ihtiyacı günde 5 Kilo Watt ise bu durumda 1 Kilo Watt enerji verebilen ve bunu gün boyu 6 saat yapabilen bir panel yeterli olacaktır. Arta kalan 1 Kilo Watt enerji;
Olumsuz dış ortam şartları
Panel camlarının kirlenmesi
Havanın gün boyu değişen ısısı
Güneşin dik açısı
Gibi faktörlerle kaybolabilir. Üstelik hesaplanan bu sistem, yıl boyunca en az güneş alan mevsimlere göre hesaplanır. Yaz mevsiminde elde edilen verim 5 Kilo Watt değil, 8-9 kilo Watt düzeye çıkabilir.
Panel Ölçüleri
Güneş Panelleri standart olarak 129 cm x 99 cm olarak üretilir. Fakat panellerin çıkış değerleri farklı olabilir. Yukarıdaki sistem için 6 adet 175 watt panel yan yana dizilerek kullanılabilir. Bu da yaklaşık 8 metre karelik bir alana ihtiyaç duyulduğunu gösterir. Panel fiyatları ise Watt başına 2.50 Euro ortalama olarak fiyatlandırılırlar. Bu da demek oluyor ki, 6 panel gerektiğine göre;
6x 175 Watt x 2.50 Euro = 2.625 Euro panel maliyetidir. Bununla birlikte elde edilen enerjisi depolamak için akü kullanılmalıdır.
Akü Hesabı
Kuru tip aküler foto voltaik sistemler için avantajlıdır. Amper-Saat kapasiteleri ile ifade edilen aküler (AH) uzun ömürlü olmaları için yarım kapasiteye indiğinde şarj edilmelidir. Yukarıdaki hesaba göre bir günde toplam 5 KW enerji ihtiyacı olan bir işletmenin 10 KW gücü karşılayacak akü grubuna ihtiyacı vardır. 12 Volt 1200 Amper =14.400 Watt yani 14 kilowatt enerji kapasiteli akü grubu kullanılmalıdır. Aküler 12V 200 AH kapasitede ise bu aküler paralel bağlanarak ( + kutuplar birbirine, – kutuplar birbirine bağlanır) 12V 1200 Amper kapasite elde edilebilir.
Şarj Regülatörü
Akü grubunun tamamen dolmasını ya da tamamen boşalmasını engeller. Bu da sistemin ömrünü uzatır. Şarj regülatörü seçilirken dikkat edilmesi gereken husus ihtiyaç duyulan maksimum akımın ne olduğudur. Bir diğer husus ise seçilen regülatörün kullanılan pil voltajı ile uyumlu olmasının gerekli olduğudur.
Evirici İhtiyacı
Panellerin ürettiği elektrik DC doğru akım enerjisi verir. Bu akımı AC akıma çevirmek gerekir. Elektrikli cihazların çoğu 220 volt -50 Hz AC akımla çalışırlar. DC ile çalışan cihazlara şarj regülatöründen direkt olarak çıkış verilebilir. Ama eviriciden alınan enerji AC olmaktadır. Evirici yani invertör seçerken kullanılacak toplam yük hesaba katılır. Yukarıdaki sistem için gerekli olan evirici 2500 Watt invertör olacaktır. Maliyeti ise 450 Euro civarındadır.
