Güneş ve Rüzgar Enerjisi - Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi

Güneş ve Rüzgâr Enerjisi
Doç. Dr. Ali VARDAR
Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Biyosistem Mühendisliği Bölümü, Tarımsal Enerji Sistemleri Anabilim Dalı
Günümüzün gözde enerji kaynakları olan yenilenebilir enerji kaynakları, “doğanın kendi döngüsü içinde, bir sonraki
gün aynen mevcut olabilen enerji kaynakları" olarak tanımlanmaktadır. Tanımdan da anlaşılabileceği üzere; petrol,
doğalgaz, kömür gibi konvansiyonel enerji kaynakları, birer yenilenebilir enerji kaynağı olarak
değerlendirilmemektedir. Kaldı ki söz konusu kaynaklar sınırlı kaynaklardır ve bir gün tükeneceklerdir. Dolayısıyla,
dünyanın en azından yakın gelecekteki enerji talebini karşılama konusunda, yenilenebilir enerji kaynaklarının bir
gelişme kaydediyor olması oldukça umut vericidir.
Şekil 1. Dünya’nın enerji kaynakları ve potansiyelleri
Dünyanın sahip olduğu enerji kaynakları ve potansiyelleri incelendiğinde konvansiyonel enerji kaynaklarına kıyasla
yenilenebilir enerji kaynaklarının ve özellikle de güneş ve rüzgar enerjisinin çok büyük bir potansiyele sahip olduğu
görülmektedir (Şekil 1). Güneş ve rüzgar enerjisini diğer tüm enerji kaynaklarından daha önemli kılanın da bu
muazzam potansiyelleri olduğunu tahmin etmek hiç de zor değildir. Bu çerçevede; tıpkı 19. yüzyılın kömür, 20.
yüzyılın petrol çağı olması gibi, 21. yüzyılın da güneşin ve rüzgârın çağı olacağını tahmin etmek hiç de abartılı
olmayacaktır.
Rüzgar Enerjisi
Günümüzde yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağı olarak ilk akla gelen uygulamalardan biri rüzgar enerjisidir.
Rüzgar enerjisinden binlerce yıldır su pompalama, tahıl öğütme ve mekanik güç olarak yararlanılmaktadır. Bugün
dünya genelinde birkaç yüz bin yel değirmeni bulunduğu ifade edilmektedir. Bunların birçoğu da su pompalama
için kullanılan sistemlerdir. Yel değirmenlerinin günümüzdeki modern karşılıkları ise rüzgar enerjisinden elektrik
üreten rüzgar türbinleridir.
Günümüze değin pek çok tipte rüzgar türbini geliştirilmiştir. Buna karşın modern rüzgar türbinlerini basit olarak iki
temel sınıfa ayırabiliriz. Bunlar “Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri” ve “Düşey Eksenli Rüzgar Türbinleri” dir (Şekil 2).
Yatay eksenli rüzgâr türbinlerinde kanatların dönme eksenleri rüzgâr yönüne paraleldir ve kanatlar rüzgâr yönüne
dik olacak şekilde tasarlanmıştır. Verimleri yaklaşık %40-45’dir. Ticari amaçlı türbinler ve özellikle elektrik üretim
amaçlı rüzgar türbinleri genellikle yatay eksenli olarak tasarlanır. Düşey eksenli rüzgar türbinlerinde ise yatay
eksenli rüzgar türbinlerinden farklı olarak rüzgarın estiği yöne göre konumlanma söz konusu değildir. Eksenlerinin
düşey olmasından dolayı her yönden esen rüzgardan, rüzgara göre konumlanmaya ihtiyaç duymaksızın
faydalanabilirler. Bu türbinlerin verimi yaklaşık %35’dir.
Şekil 2. Rüzgar enerjisi uygulamaları
Rüzgar enerjisinden mekanik enerji üretimi ve elektrik enerjisi üretimi olmak üzere temelde iki şekilde
yararlanılmaktadır. Rüzgar enerjisinin şaft gücünden yararlanılarak elde edilen mekanik enerji, su pompalama,
tahıl öğütme, kesme, sıkıştırma ve yağ çıkarma gibi tarım ve tarıma dayalı sanayi alanlarında kullanılmaktadır.
Rüzgar enerjili pompalama sistemlerinin elektrik veya dizelli pompalara göre birçok avantajları vardır. Rüzgar
enerjisi doğada bol bulunan bedava bir enerji kaynağıdır ve karmaşık bir yapıya sahip olmadığı için bakım ve
onarım masrafları da yok denecek kadar azdır. Rüzgâr enerjisi, elektrik enerjisine dönüştürülerek de pek çok
kullanım alanı bulabilmektedir. Günümüzde en yaygın enerji kullanım şekli olan elektrik enerjisinin aydınlatma,
ısıtma, soğutma, havalandırma, mekanizasyon ve otomasyon uygulamaları, binaların ve işletmelerin enerji
gereksinimi gibi birçok alanlarda kullanımı söz konusudur. Elektrik üretimi amaçlı rüzgar türbinleri birkaç kW’lık
küçük sistemlerden rüzgar enerji santrallerine kadar çok geniş bir çeşitliliğe sahiptir. Rüzgar enerjisi hem kırsal
alanda elektrik enerjisinin yerel üretim ve tüketiminde, hem de elektrik şebekesini beslemek için kullanılmaktadır.
Güneş Enerjisi
Günümüzde dünyamıza ulaşan güneş enerjisinden yararlanmak için güneş kolektörleri, fotovoltaik güneş pilleri
gibi pek çok teknolojiden yararlanılmaktadır. Genellikle güneş enerjisiyle su ısıtmak için kullanılan güneş
kolektörleri mekanların ısıtılmasında da kullanılabilmektedir. Güneş ışınımını toplayarak suyu ısıtan ve buharla
elektrik üreten kolektörler ile fotovoltaik güneş pilleri de enerji santralleri gibi evlere ve iş yerlerine elektrik temin
edebilecek özelliklerde imal edilmektedir. Günümüzde güneş enerjisi ile elektrik elde edilmesinin maliyetleri
nispeten pahalı görünse de, güneş pillerinin verimlerinin artması yönündeki çalışmalar hızlı gelişime
kaydetmektedir. Buna paralel olarak fiyatların giderek düşmesi nedeniyle de kullanımı yaygınlaşmaktadır. Güneş
enerjisinin ısıl uygulamaları ise maliyet açısından oldukça cazip durumdadır. Güneş enerjisi potansiyeli yönünden
ise ülkemiz oldukça zengin bir potansiyele sahiptir ve tüm bölgelerimizde güneşten enerji üretmek teknik olarak
mümkündür.
Şekil 3. Güneş enerjisi uygulamaları
Güneş enerjisinden ısı enerjisi elde edilmesine yönelik uygulamalar olarak; kullanım amaçlı sıcak su elde edilmesi,
binaların ısıtılması ve soğutulması, seraların ısıtılması, yüzme havuzlarının ısıtılması, endüstriyel proseslerdeki
akışkanların ısıtılması ve endüstriyel amaçlı buhar üretilmesi vb. gösterilebilir. Elektrik enerjisi elde edilmesine
yönelik uygulamalar olarak ise, şebekeden bağımsız bina, tesis ve sistemler için elektrik üretilmesi, şebekeye
bağımlı bina, tesis ve sistemler için elektrik üretilmesi vb. sayılabilir. Bunların yanında güneş pilleri de, elektrik
enerjisinin gerekli olduğu her uygulamada kullanılabilir.
SON SÖZ
Ülkemizde yenilenebilir enerji kaynaklarının enerji potansiyelinden, fosil kaynakların potansiyellerine oranla
oldukça düşük düzeylerde yararlanılmaktadır. Söz konusu enerji kaynaklarının mevcut teknik ve ekonomik koşullar
dikkate alındığında yakın gelecekte daha da yüksek kullanım oranlarına ulaşması oldukça büyük bir olasılıktır. Bu
çerçevede ülkemiz tarım ve hayvancılık sektöründe de başta güneş ve rüzgar enerjisi olmak üzere yenilenebilir
enerji kaynaklarının kullanımına geçiş gelecek için önemli bir avantaj olacaktır.