the PDF file

GÜNEŞ TERMAL ENERJİSİ
Günümüzde şüphesiz ki enerji kaynağı olarak en çok petrol ürünlerini kullanıyoruz.
Herkesin bildiği gibi kullandığımız bu petrollerin bir gün biteceği öngörülüyor ve alternatif
enerji kaynakları için çalışmalar hızla devam ediyor.
Petrolün yerine ne kullanabiliriz diye şöyle bir çevremize baktığımızda güneşi görüp de
akıllara onu kullanmamak gelmez herhâlde. Bilim insanlarının hesaplamalarına göre güneş çok
uzun bir süre daha (yaklaşık 5 milyar yıl) dünyamızı aydınlatacak ve en büyük enerji kaynağı
olmaya devam edecek. Günümüzde çeşitli yollarla da biz bu devasa kaynaktan yararlanıyoruz
fakat henüz tamamıyla petrolün yerini alacak bir sistem geliştirilemedi.
Ben, son yıllarda kullanılan bir güneş teknolojisinden sizlere bahsetmek istiyorum. Bu
teknolojinin adı “Güneş termal enerjisi” (solar thermal power) denilen bir teknoloji. Burada
amaç güneş ışığının yaydığı ısıyı kullanarak elektrik üretmektir.
Öncelikle güneş termal teknolojisinin güneş panelleri ile aynı şey olmadığını
söylemeliyim. Güneş panelleri güneş ışıklarını direk olarak elektrik enerjisine dönüştüren bir
sistemdir. Güneş termal teknolojisinde güneş ışıklarının ısı enerjisinden yararlanılır.[8]
Ayrıca güneş panelleri ile elektrik üretmek için direk olarak güneşe ihtiyaç vardır yani
gece olunca elektrik üretemezsiniz. Güneş termal teknolojisi ise gündüzleri güneşten aldığı ısı
enerjisini depolayarak geceleri de elektrik üretilebiliyor. [8]
Çalışma Prensibi
Güneş termal teknolojisi ile elektrik üretim sistemi nükleer ve kömür santrallerindeki
ile aynı, tek fark ısı kaynağıdır. Güneş termal tesislerinde aynalar güneşten gelen ışığı toplar,
konsantre hale getirerek kuleye yansıtır. Burada kullanılan akışkan buhar haline getirilerek
jeneratöre gönderilir. Jeneratör de buharın ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür.
Güneş ışığını toplamak için kullanılan 3 ayna çeşidi var.
Parabolik Aynalar
Parabolik aynalar güneş ışığını konsantre bir şekilde aynanın odağından geçen borulara
yansıtır. Bu boruların içinde ısı transfer akışkanı ( sentetik termal yağ ) sürekli dolaşım
halindedir. Sentetik termal yağ 400 ℃’ye ısıtılarak bir dizi ısı değiştiriciye kızgın buhar üretmek
amacıyla gönderilir. Jeneratöre gelen buhar burada elektrik enerjisine dönüştürülür. [3]
Amerika 1981-84 seneleri arasında California’nın
Mojave çölünde 9 tane güneş termal sistemi inşa etti.
2008’deki verilere göre elektrik üretim kapasiteleri
14-80 MW arasında değişen bu tesisler toplamda
yaklaşık 354 MW enerji üretimi ile 500.000
California evinin enerji ihtiyacını sağlamaktadır.[6]
( parabolik aynalar ile elektrik üretim proses şeması )
Heliostat Aynalar ( Güneş Kuleleri )
Güneş kulelerinde kullanılan aynalara heliostat adı verilir. Heliostatlar güneşten gelen
ışığı içinde ısı transfer sıvısı bulunan kuleye gönderir. Tüm heliostatların odaklandığı bu
kuledeki ısı transfer sıvısı buharlaştırılarak sisteme gönderilir ve elektrik üretilir. [3]
Heliostatların her biri ayrı
olarak güneşin yön değiştirmesi ile
kendi açılarını ayarlayacak şekilde
tasarlanmıştır. Böylece güneş
ışınlarını en verimli şekilde
yansıtabiliyorlar.
Günümüzde
üretilen
Heliostat
çeşitlerinin
fiyatları biraz pahalı (>$250/𝑚2 ).
[2]
Tabi fiyatların bu yönde
kalacağını
düşünmüyorum.
Üretilen her üründe gelişen
teknoloji ile beraber gelişmekte ve
fiyatları bu gelişme doğrultusunda azalmaktadır. Heliostatların fiyatları da güneş enerjisi
teknolojisi talebinin artması ile beraber yapılan çalışmalar doğrultusunda düşürülecektir.
Böylece ilk kurulum masraflarının azaltılması sağlanarak yavaş yavaş fosil kaynaklı
sistemlerinin yerini alacağı düşünülmektedir.
Yeni yapılan güneş kulelerinde akışkan olarak erimiş tuz - molten salt - ( 40% potasyum
nitrat, 60% sodyum nitrat ) kullanılmasına rağmen eski sistemde farklı çalışma akışkanları (su,
yağ, hava, nitrojen, helyum, erimiş tuz ) ve farklı makine tipleri ( buhar makinası, gaz türbini,
stirling motoru ) kullanılabiliyor. Bu makinaları kullanılarak %30-40 arasında bir verimlilik
elde etmek mümkün. Bu sistemle üretilen elektrik 10’lar ile 100’lerce MW’a kadar
varabiliyor.[8]
Güneş Termal Tesisler
Proje adı
Ülke
Güç Çıkışı Isı Transfer Depolama
(MWe)
Akışkanı
Ortamı
SSPS
İspanya
0,5
Sıvı Sodyum
EUROLIOS
İtalya
1
Buhar
SUNSHINE
Japonya
1
Buhar
Solar One
CESA-1
MSEE/Cat B
THEMIS
SPP-5
TSA
Amerika
İspanya
Amerika
Fransa
Rusya
İspanya
10
1
1
2,5
5
1
Solar Two
Amerika
10
Buhar
Buhar
Erimiş Nitrat
Hi-Tec Tuzu
Buhar
Hava
Erimiş Nitrat
Nitrat Tuzu
Tuzu
Sodyum
Nitrat
Tuzu/Su
Nitrat
Tuzu/Su
Yağ/Kaya
Nitrat Tuzu
Nitrat Tuzu
Hi-Tec Tuzu
Su/Buhar
Seramik
İşletilmeye
Başlangıç
Tarihi
1981
1981
1981
1982
1983
1984
1984
1986
1993
1996
[2]
Güneş Termal Tesisler
Tesis Adı
Yıllık
Kapasitesi
Üretimi
(MW)
(GW)
Ülke
Geliştiricisi
Tamamlanma
Tarihi
İspanya
Abengoa
2006
PS10 Solar Power
Tower
11
Jülich Solar Tower
1,5
Almanya
Sierra SunTower
5
Amerika
eSolar
2009
PS20 Solar Power
Tower
20
44
İspanya
Abengoa
2009
Gemasolar
17
100
İspanya
Sener
2011
Mersin Solar Plant
5
Ivanpah
Solar
Power Facility
Crescent
Dunes
Solar
Energy
Project
[1]
24
2008
Türkiye
2013
392
420
Amerika
BrightSource
2013
Energy
110
500
Amerika
SolarReserve 2013
Ivanpah Solar Power Facility, 2013 yılında tamamlanmış olup dünyanın en büyük güneş
termal enerji tesisi olma özelliğine sahiptir. 392 MW enerji üreten bu tesis 140.000 California
evinin enerji ihtiyacını giderdiği gibi yıllık 400.000 ton 𝐶𝑂2’in atmosfere karışmasının önüne
geçiyor. 3.500 dönümlük tesisi saran tam 300.000 heliostat var ve 3 tane 139.9 m’lik kuleye
sahip bu tesis Google, NRG Energy, BrightSource Energy ve Bechtel gibi önemli şirketlerin
desteğine sahiptir.[7]
Parabolik Çanak Aynalar
Parabolik çanak şeklindeki aynalar güneş ışığını aynaların odak noktasında duran
alıcılara yansıtırlar. Diğer aynalarda olduğu gibi alıcılar ısıyı toplayarak ısı transfer akışkanına
iletir. Yaklaşık 750 ℃’ye kadar akışkan ısıtılır. Parabolik çanak aynalarda çanaktaki alıcı aynı
zamanda bir stirling motoru ya da mikro motor içerir. Bu motor ısı transfer akışkanı yardımıyla
elektrik üretir. Parabolik çanak aynalar diğer solar termal sistemlere göre nispeten daha
küçüktür. [3]
Mersin Güneş Termal Kulesi
Türkiye’nin ilk güneş termal kulesi Mersin Toroslar’da kuruldu(2013). Greenway
tarafından 50 milyon dolarlık yatırımla kurulan tesis 1500 evin enerji ihtiyacını karşılayabilecek
5 MW’lık güce sahip. AR-GE çalışmalarına 2005 yılında başlanan, kurulumuna ise 2012
yılında başlanan tesis tamamen türk mühendislerinden oluşan ekip tarafından tasarlandı.[4]
Ülkemizde de böyle bir tesisin kurulması bence çok güzel. Ülke olarak enerji
ihtiyacımızın büyük bir kısmında (%74) dışa bağımlı olmamızın önüne bu tarz yatırımlarla
geçilebileceğini düşünüyorum.[5]
Güneş termal teknolojisi büyük ölçekteki en etkili güneş teknolojidir. Sistemin ilk
kurulum maliyet açısından diğer fosil yakıtlı sistemlere göre daha pahalıdır fakat ileriki yıllarda
bu maliyetlerin gelişen teknoloji ile beraber düşürülmesi planlanıyor. Ayrıca güneş termal
tesisleri ile fosil kaynaklı (kömür, doğal gaz vb.) termal santrallerin çalışma prensipleri aynı
olduğundan bu 2 sistemin hibrid olarak kullanmak da mümkündür. Böylece güneşin olduğu
zamanlarda güneş enerjisi diğer zamanlarda da fosil kaynaklı yakıtlar kullanılarak elektrik
üretilebilir bu sayede de fosil kaynakların kullanımını azaltabiliriz.
Temiz Enerji
Bu teknolojinin yararlarından biride elbette çevreye 𝐶𝑂2 salınımı yapmıyor olması.
Greenpeace’in raporuna göre bu teknoloji ile 354 MW enerji elde ederek 424.800 ton 𝐶𝑂2
salınımı önlenmiş. 2020 yılında hedefin 21.540 MW enerji üreterek 32.749.800 ton 𝐶𝑂2
salınımını önlemek olduğu belirtiliyor. Böylece 2000 yılından 2020 yılına kadar bu teknoloji
ile atmosfere 154.003.500 ton 𝐶𝑂2 salınımı engellenmiş olacak.[3]
KAYNAKLAR
1) http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_power_tower
2) http://www.solarpaces.org/CSP_Technology/docs/solar_tower.pdf
3) http://www.greenpeace.org/international/PageFiles/24870/SolarThermalPower.pdf
4) http://www.sabah.com.tr/Ekonomi/2013/04/17/turkiyenin-ilk-yerli-gunes-santrali
5)http://www.emo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=87885&tipi=&sube=0&yeri=5#.UtEOJPRdVc
4
6)http://science.howstuffworks.com/environmental/green-tech/energy-production/solar-thermalpower.htm
7)http://inhabitat.com/ivanpah-worlds-largest-solar-thermal-energy-plant-starts-production-incalifornia/
8) http://www.solar-thermal.com/solar-thermal.pdf
GÖRSELLERİN KAYNALARI
http://www.daviddarling.info/encyclopedia/S/AE_solar_power_system.html
http://www.nrel.gov/csp/troughnet/images/illustration_trough_sunlight.gif
http://www.greenpeace.org/international/PageFiles/24870/SolarThermalPower.pdf
http://www.solarpaces.org/CSP_Technology/docs/solar_dish.pdf