Günefl Enerjisi

Transkript

Günefl Enerjisi

TemizDünya Rehberi
Günefl Enerjisi
© Bu kitab›n içeri¤i GEF Küçük Destek Program›’n›n görüfllerini yans›tmayabilir.
TemizDünya Rehberi
Günefl Enerjisi
TemizDünya Ekoloji Derne¤i
Editör: Hatice fien
Redaksiyon: Merve Katipo¤lu
Kapak Tasar›m›: Özgür Yücel
ISBN: 978-975-6263-13-6
© Her hakk› mahfuzdur. Bu kitap veya bir k›sm› TemizDünya Ekoloji
Derne¤i’nin müsadesi al›nmaks›z›n k›smen veya tamamen
hiçbir flekilde ve teknikle ço¤alt›lamaz yay›nlanamaz.
Bask› ve Cilt: Altan Bas›m Ltd.
Do¤a Yay›nc›l›k Ltd. fiti.
Ali Naz›m Sk. No: 30 Kofluyolu 34718 Kad›köy/‹STANBUL
Tel: 0216 327 80 10 • Faks: 0216 327 79 25
www.dogayayin.com [email protected]
Önsöz
Sevgili günefl enerjisi dostu,
Bu sat›rlar› okudu¤unuz için sizi böyle tan›mlamak san›r›m çok yanl›fl de¤il. Elinizde tuttu¤unuz bu
rehberin de temel amac› bu s›fata sahip olan kiflilerin say›s›n› h›zla art›rmak Türkiye’de.
Günefl enerjisi milyonlarca y›ld›r dünya üzerindeki tüm canl›lar›n ve bunun en son zinciri olan
insano¤lunun da temel yaflam kayna¤›. Ancak sanayi devrimi ile unutmaya bafllad›¤›m›z birçok konunun
içinde maalesef bu da var. Benzin ile çal›flan arabalar›n üretilmeye bafllanmas› ile birlikte ucuz ve rahat
kullan›labilir fosil yak›tlar hayat›m›z›n her aflamas›na egemen oldu. Burada göz ard› etti¤imiz en büyük
nokta ise bunun bedeliydi.
Do¤a da bu bedeli bizden geri istemekte çok da gecikmedi do¤rusu, küresel iklim de¤iflikli¤inin
etkilerini hem toplum hem de birey olarak dünya genelinde hissetmeye bafllamam›z, bir yerlerde büyük
hatalar yapm›fl oldu¤umuzu hat›rlatt› bize.
Unutanlar ile hat›rlayanlar aras›nda bir ba¤ kurmay› hedefleyen ve temel olarak bunu uygulamal› temiz
enerji projeleri ile gerçeklefltirmeyi kendine misyon edinmifl TemizDünya sivil toplum giriflimi de bu
noktada farkl› kitapç›klardan oluflan bir TemizDünya rehberi yay›nlamaya karar verdi.
Elinizde tuttu¤unuz Günefl Enerjisi Rehberi bu serinin ilk örne¤ini oluflturuyor. Son zamanlarda
gazetelerde ve televizyonlarda günefl enerjisi ile ilgili s›kça haberler duymaya bafllad›k, ancak
bu haberlerden gerçek bilgiye ulaflmak Türkiye’de pek de kolay de¤il.
Bu ba¤lamda Günefl Enerjisi Rehberi’nin hem günefl enerjisinden yararlanmak isteyen birey ve kurumlar,
hem de ticari olarak bu sektörün içinde yer almak isteyenler için bir ilk ad›m olaca¤›na inan›yoruz.
Bu rehberin gerçeklefltirilmesinde çok büyük deste¤i olan baflta editörümüz Hatice fien’e olmak üzere,
di¤er önemli katk› sahipleri Merve Katipo¤lu’na, Bengü ve Mercan Uluengin’e, Bartu Bugatur,
Fatih Kavaslar, Ahmet Yurdayol, fienol Tunç, Burak Burç, Levent Yamantafl, Seyfi Y›ld›z, ‹brahim Ocak
ve Yusuf Öztunç’a, Ufuk Keser’e, Ümit Sözbilici’ye, Senem Gencer’e, Ahu Binici’ye, Arda Tatl›’ya,
Özge Gökçe’ye ve isimlerini burada tek tek sayamad›¤›m›z di¤er tüm günefl enerjisi destekçilerine
teflekkür ederiz.
Ayr›ca UNDP Küresel Çevre Fonu, Küçük Destek Program› Türkiye ve Do¤a Yay›nc›l›k ekiplerine de
gösterdikleri kolayl›klar, verdikleri maddî ve manevi destekler için teflekkürü borç biliriz.
Buradan hepsine sevgi ve sayg›lar›m›z› iletiyoruz.
Atefl U¤urel, TemizDünya
[email protected]
www.temizdunya.org
‹çindekiler
Günefl Enerjisine Girifl
Küresel Is›nma ve Temiz Enerji
Günefl Enerjisi
Günefl Teknolojilerine Girifl
Günefl Enerjisi Sözlü¤ü
Kimler Nas›l Faydalan›r?
Rakamlarla Günefl Enerjisi
Günefl Enerjisi ve Küresel Is›nma
Türkiye’de Günefl Enerjisi Potansiyeli
Günefl Enerjisinde Yasal Düzenleme Örnekleri
Yenilenebilir Enerji ve Türkiye’deki
Yasal Düzenlemeler
6
8
10
11
14
18
20
23
25
30
Fotovoltaikler
Fotovoltaik Hücre Nedir?
Fotovoltaiklerin Tarihçesi
Hücre Yap›m Yöntemleri
Yeni Nesil Hücreler
Hücre Tiplerini K›yaslama
Hücre Performanslar›
Montaj Temelleri
34
36
38
43
45
47
49
Fotovoltaik Sistemler
Ada Sistemleri
Aküler
fiarj Kontrol Üniteleri
Ada Sistemlerinde Eviriciler (‹nvertörler)
fiebeke Ba¤lant›l› Sistemler
fiebeke Ba¤lant›l› Eviriciler
52
60
62
64
67
74
Fotovoltaik Uygulamalar
Bir Konutta Ada Sistemi
Günefl Enerjisi Santralleri
Çat› ve Cephe Kaplama
Su Pompalama
Günefl Enerjisiyle Ayd›nlatma
Telekom Uygulamalar›
Su Ar›tma
78
79
81
84
87
89
92
E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler
Fotovoltaikler ve Uygulamalar›
Fotovoltaik Endüstrisi
Fotovoltaik Pazar›
Enerji Dengesi
Fotovoltaikler ve D›fl Maliyetleri
Fotovoltaiklerin Maliyeti
Fotovoltaiklerin Uygunlu¤u
Fotovoltaik Teknolojileri
fiebeke Entegrasyonu
Ba¤›ms›z Uygulamalar
Ekonomik Etki
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
Termal Günefl Enerjisi
Yo¤unlaflt›r›c› Sistemler
Parabolik Oluk Santralleri
Günefl Kuleleri
Çanak/Stirling Sistemleri
106
110
112
114
Di¤er Günefl Enerjisi Sistemleri
Günefl Kolektörleriyle Is›tma
Günefl Enerjisiyle So¤utma
fiahmuratl› Köyü’nün Güneflli Yemekleri
Pasif Günefl Mimarisi
Gün Ifl›¤› ile Ayd›nlatma
116
123
125
126
131
Ekler
Elektrikli Aletler için Enerji Tüketim Tablosu
Günlük Elektrik Yükünü Hesaplama
Evsel Kullan›m için Pratik Formüller
Bina Etüdü
Fotovoltaik Sistem Listesi
Elektrikli Aletlerde Enerji Verimlili¤i
Firmalar ve Kurumlar
Kaynaklar
134
135
137
138
139
141
142
144
Küresel Is›nma ve Temiz Enerji
D
ünyada her geçen gün artan enerji
talebi, teknik, ekonomik ve ekolojik
sorunlar› da beraberinde getirmektedir.
Uluslararas› Atom Enerjisi Ajans›’n›n (UAE)
tahminleri, dünyadaki enerji talebinin
2005-2030 y›llar› aras›nda % 55 oran›nda
artaca¤› yönünde ve bu art›fltaki en büyük pay ise
% 84 ile fosil yak›tlarda yani petrol, kömür ve
do¤al gazda olacakt›r. S›n›rl› kaynaklar olan fosil
yak›tlar›n h›zla tüketilmesi sadece enerji krizine
de¤il ekolojik krize de yol açmaktad›r. Çünkü bu
kaynaklar›n kullan›m› küresel ›s›nman›n sebebi
olan sera gazlar›n›n atmosfere b›rak›lmas›na
neden olmaktad›r.
Dünyan›n ortalama s›cakl›¤› son yüzy›l içerisinde
0,74 °C artt›. 1 Hayat›m›zda radikal de¤ifliklikler
yapmazsak artmaya da devam edecek. Küresel
›s›nmaya yol açan sera gazlar›n›n hat›r› say›l›r bir
bölümü enerji sektörüyle do¤rudan ilgilidir.
Geliflmifl ülkeler olarak da adland›rabilece¤imiz
(‹klim De¤iflikli¤i Çerçeve Anlaflmas› Ek-I)
ülkelerde, enerji sektörü kaynakl› sera gazlar›n›n
oran› % 64 olarak tespit edilmifltir. Bu oran
ulafl›m sektörünü de dahil ederseniz % 83’e
kadar ç›kabilmektedir. 2 Bu nedenle enerji
kaynaklar›m›z› daha ak›ll› kullanmam›z ve
karbondioksit baflta olmak üzere sera gaz› sal›m›
s›n›rl› olan kaynaklara yönelmemiz hayati önem
tafl›maktad›r.
Bilim insanlar›, ortalama s›cakl›k art›fl›n›n iki
1
6
dereceyi geçmemesi gerekti¤i konusunda
hemfikir. Bu eflik de¤er afl›l›rsa, iklimsel
de¤ifliklikler bir daha durdurulamayacak bir
noktaya gelebilir. Bilindi¤i gibi Kyoto
Protokolü’nün hedefi de, 2008-2012 y›llar›
aras›nda sera gaz› sal›mlar›n› 1990 y›l›
de¤erlerinin % 5,2 afla¤›s›na çekmektir. ‹ki
dereceyi geçmemek içinse bundan daha
fazlas›n›n yap›lmas› gerekir. 2030 y›l›na kadar
% 50-60, 2050 y›l›na kadar ise % 80 oran›nda
bir azaltma flart görünüyor. Bu hedefe ulaflmak
için bir yandan artan enerji talebini karfl›lamak
amac›yla yeni kaynak yaratmak ya da var olan
kaynaklar› daha ak›ll› kullanmak, di¤er yandan da
halihaz›rda kulland›¤›m›z sera gaz› sal›m› yüksek
olan kaynaklar› daha az karbondioksit sal›m›
yapan kaynaklarla de¤ifltirmek gerekecektir. Kald›
ki, petrol gibi birçok s›n›rl› kaynak tükenme
tehlikesiyle karfl› karfl›ya. Dünyada bilinen petrol
IPCC, The AR4 Climate Change 2007: Synthesis Report, Summary for Policymakers. 17 Kas›m 2007 • 2 Annex I Fact Sheets, Malte Meinshausen
TemizDünya Rehberi Günefl Enerjisi
rezervlerinin yaklafl›k 50 y›ll›k bir ömrünün kald›¤›
belirtilmektedir. S›n›rl› kaynaklar tükendikçe de
fiyat art›fl› kaç›n›lmaz hale gelmektedir; t›pk›
petrol ve do¤al gazda oldu¤u gibi.
Fosil yak›tlar›n kullan›m›n›n küresel iklim
de¤iflikli¤ine yol açmas›n›n yan›nda, ayn›
zamanda yo¤un hava kirlili¤i, asit ya¤murlar› ve
termik santraller çevresinde biriken kül da¤lar›
gibi onlarca çevre sorununa da neden oldu¤u bir
gerçektir. Is›tma, so¤utma ve elektrik üretme
amaçl› yak›lan fosil yak›tlar›n yerine temiz enerji
ya da yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n
kullan›lmas› CO2 seviyesini bölgesel ve küresel
olarak düflürmenin yan› s›ra çevre kirlili¤ini
önlemenin de en iyi yollar›ndan birisidir. Rüzgâr,
günefl, biyokütle, jeotermal, küçük hidroelektrik
santralleri ve dalga enerjisi gibi kaynaklar giderek
dünya enerji üretiminde daha etkin bir role sahip
olmaktad›r. Yine, UEA’n›n verilerine göre,
hidroelektrik hariç yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n
bugün elektrik üretiminde % 2 olan pay›n›n,
2030 y›l›nda % 6’ya ulaflmas› beklenmektedir.
Sadece elektrik üretiminde beklenen bu temiz
enerji kayna¤› art›fl›, gelecek y›llarda bunlar›n ne
denli önemli roller üstlenece¤inin de bir
göstergesi olarak kabul edilebilir.
Dünyan›n birçok ülkesinde, yeni enerji üretim
yat›r›mlar› art›k temiz enerji odakl› olmaktad›r.
Örne¤in Alman hükümeti, ülkedeki tüm
nükleer santralleri 2021 y›l›na kadar kapatma ve
temiz enerjiye geçme karar› alm›flt›r. Dünyadaki
rüzgâr kurulu gücü 2007 sonunda 100 GW’a
ulaflm›flt›r. Türkiye’nin tüm enerji santrallerinin
kurulu gücünün 41 GW oldu¤u düflünülürse bu
h›zl› geliflme daha net anlafl›labilir. Dünya
Bankas›’n›n tahminlerine göre, günefl enerjisi
sektörünün ticari hacmi önümüzdeki 30 y›l içinde
4 trilyon USD olacakt›r.
fakir bir ülke olan Türkiye, enerji bak›m›ndan
% 70 oran›nda d›fla ba¤›ml› olup her y›l
elektrik, do¤al gaz, petrol ve yüksek kalitede
kömür al›m› için milyarlarca dolarl›k ithalat
yapmaktad›r. Halbuki, Türkiye hem günefl hem
de rüzgâr bak›m›ndan oldukça kuvvetli bir
potansiyele sahiptir. Temiz enerji sistemlerini
tercih etmenin en büyük avantajlar›ndan biri,
yak›t sorunu olmamas› yani s›n›rs›z birer enerji
kayna¤› olmalar›d›r. Enerji literatüründe temiz
enerji kaynaklar› için, günefl var oldu¤u sürece
var olacaklar›ndan, ‘s›n›rs›z kaynaklar’ tan›m›
kullan›l›r. Bunun yan› s›ra, enerjide
ba¤›ms›zl›k, do¤al afetlere karfl› güvenlik,
bireylerin kendi enerji üretimlerini yapabilmesi,
enerji kaynaklar›n›n çeflitlendirilmesi ve merkezî
enerji üretiminden kurtulmak temiz enerji
kaynaklar›n›n en önemli avantajlar› olarak
s›ralanabilir.
20 y›l önce, yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n
kullan›lma nedeni, daha çok, fosil yak›tlar›n
fiyatlar›n›n yükselme beklentisiyle ilgiliydi.
Günümüzde ise bu nedene, geçti¤imiz yüzy›l
içerisinde s›n›rl› enerji kaynaklar›n›n bilinçsizce
tüketilmesi, bunun sonucunda yaflanan küresel
iklim de¤iflikli¤i ve ekolojik kriz de eklendi.
Ekolojik dengeye verilen zarar›n telafi edilmesi ve
daha sonraki nesillere, içinde bulundu¤umuzdan
çok daha iyi flartlarda bir dünya b›rak›lmas› için
yeni bir yaflam modeli yarat›lmas› kaç›n›lmaz
görünmektedir.
Temiz enerji kaynaklar›n›n yayg›n kullan›m› ile
günlük yaflam›m›za daha de¤iflik bir dünya
görüflü hâkim olacakt›r. S›n›rs›z ve sorumsuzca
enerji tüketiminin yerini bilinçli, çevreye sayg›l› ve
ihtiyac› karfl›lamaya yönelik enerji kullan›m› alacak
ve böyle bir ortamda da refah düzeyini, en fazla
enerji tüketen yerine en verimli enerji kullanan
belirleyecektir.
Yenilenebilir olmayan fosil yak›tlar bak›m›ndan
Petrolün yaklafl›k 42, do¤algaz›n 62 ve kömürün 224 y›l sonra tükenmeye bafllayaca¤› bilinmektedir.
7
Günefl Enerjisi
Y›ll›k günefl ›fl›n›m› enerjisi
B
ugün, insanlar›n kulland›¤› çeflitli enerji
kaynaklar›na bakt›¤›m›zda bunlar›n
neredeyse hepsinin günefl kökenli
oldu¤unu görmekteyiz. Dünyan›n
ayd›nlat›lmas›ndan, ya¤›fllar ile su döngüsünün
sa¤lanmas›na ve rüzgârlar›n esmesine kadar her
fley güneflin varl›¤›na ba¤l›d›r. 1 ‹nsanlar›n besin
kaynaklar› da, insanlar d›fl›ndaki tüm canl›lar da
yaflamlar›n› güneflten gelen enerjiye borçludur.
Günefl enerjisi, bilinen enerji kaynaklar› aras›nda
en temizi ve en tükenmez olan›d›r. Günefl
radyasyonu çok yüksek miktarda enerji içerir ve
do¤adaki süreçlerin neredeyse hepsinden
sorumludur. ‹nsano¤lunun günefl enerjisine olan
ihtiyac› tart›flmas›z olarak sonsuzdur. Dünyam›zda
fosil yak›tlar›n kullan›m›n›n negatif etkileri
nedeniyle insanlar›n yaflam tarzlar›n›n de¤iflmesi,
konutlarda ve sanayideki enerji ihtiyaçlar›na yeni
bir bak›fl aç›s› getirmifltir. Günefl enerjisi
neredeyse s›n›rs›z bir kaynakt›r. Ancak insanlar
günefl enerjisini do¤rudan kullanmaya son
zamanlarda bafllam›flt›r.
Günefl, kütlesindeki hidrojen atomlar›n›n
çok yüksek bas›nçlar alt›nda helyum atomlar›na
dönüfltürüldü¤ü füzyon reaksiyonlar› ile çok
büyük miktarlarda enerji üretmektedir. 5.500
santigrat derecelik yüzey s›cakl›¤› ile günefl,
yaklafl›k 5 milyar y›ld›r bir nükleer füzyon
reaktörü gibi çal›flmaktad›r. Güneflten gelen
Uranyum
Gaz
Petrol
Kömür
Fosil ve nükleer kaynaklar ve dünya çap›nda y›ll›k enerji
tüketimi ile dünya yüzeyine düflen y›ll›k günefl ›fl›n›m›
enerjisinin k›yaslanmas›
enerji, dünyam›za radyo dalgalar›na benzer
biçimde, ama farkl› bir frekans aral›¤›nda
elektromanyetik dalga olarak ulafl›r. Mevcut
günefl enerjisi genelde W/ m2 birimiyle yani alana
düflen Watt cinsinden enerji olarak gösterilir.
Dünyam›z› çevreleyen atmosferin d›fl›na ulaflan
günefl enerjisi miktar› yaklafl›k 1367 W/m2’dir.
Bu enerjinin bir k›sm› dünyan›n yüzeyine
ulaflmadan atmosferden geçerken so¤urulur,
bir k›sm› ise yans›t›l›r. Ayr›ca toz parçac›klar›, gaz
molekülleri ve kirlilik yüzünden bir k›sm› da
saç›l›r. Bunun sonucunda aç›k bir günde güneflin
yönünde dünya yüzeyine düflen mevcut enerji
miktar› yaklafl›k 1000 W/ m2’dir. Bu miktar,
1
8
Dünya çap›ndaki
y›ll›k tüketim
Enerji, Milli E¤itim Bakanl›¤›, s.19.
Yans›ma
Yans›yan
radyasyon
Direkt
radyasyon
Yayg›n
radyasyon
bulunulan co¤rafi konuma göre 650 ile
2300 W/ m2 aral›¤›nda de¤iflebilmektedir.
Ekvator enlemlerindeki m2’ye düflen ›fl›n›m
miktar›, yaklafl›k 230 lt petrole eflde¤er enerji
kapasitesine sahiptir.
Atmosfer d›fl›na gelen günefl ›fl›nlar›n›n dalga
boylar›, görünür tayf› da içerecek flekilde, mor
ötesinden k›z›l ötesine dek uzanmaktad›r. Baflka
bir deyiflle, günefl ›fl›n›mlar›n›n dalga boylar›
0,1-3 µm (mikrometre) aras›ndad›r. Her dalga
boyunun fliddeti ayn› de¤ildir. Güneflten gelen
›fl›n›mlar›n da¤›l›m›na bak›ld›¤›nda, bunlar›n
% 9’u mor ötesi, % 45’i görünür ›fl›k ve geri
kalan % 46’s› k›z›l ötesi bölgesinde bulunur.
Yeryüzüne ulaflan günefl ›fl›n›mlar›, do¤rudan ve
yay›n›k olarak iki kesimde yeryüzüne çarpar.
Yay›n›k ›fl›nlar, bulutlar ve tozlar nedeniyle
saç›lmaya u¤ram›fl ›fl›nlard›r. Do¤rudan
gelenler ise bu tür etkilere u¤ramam›fl ›fl›nlard›r.
Güneflten gelen enerjinin yaklafl›k % 30’u
yans›ma ve saç›lmalarla uzaya geri gider. Yaklafl›k
% 20’si atmosferde so¤urulur. Geri kalan
% 50’si ise yeryüzünde so¤urulur.
Yeryüzüne ulaflan bu günefl enerjisi do¤al
dönüflümlere u¤rar. Bu dönüflümlerden biri,
sular›n buharlaflt›r›larak dünyadaki su
döngüsünün sa¤lanmas›d›r. Bu ifllem, gerek biz
insanlar gerekse tüm canl›lar için çok önemlidir.
Böylece derelerimiz akabilir, yer alt› sular›m›z
kurumaz, ya¤mur ve kar ya¤›fllar› olabilir. Bugün
sadece Türkiye üzerine bir y›lda düflen ya¤›fl
miktar›n›n 500 milyar ton suya karfl›l›k geldi¤i göz
önüne al›n›rsa, bu ifllemin ne denli önemli oldu¤u
anlafl›labilir.
‹kinci bir dönüflüm, fotosentezdir. Bu ifllem,
dünyadaki canl›lar için yaflam anlam›na gelir. Bir
saniyede gelen günefl enerjisinin yaklafl›k on
binde ikisi bu ifllem için harcan›r. Di¤er bir
deyiflle, bitkilerde toplan›r. Bitkiler, gelen günefl
enerjisini kullanarak fotosentez yapmakta ve
böylece biyokütle oluflturmaktad›rlar. Yani, gelen
günefl enerjisinin bu k›sm›, biyokütleye
dönüfltürülmektedir. Tüm canl›lar›n besin kayna¤›
ise bu enerjidir.
Günefl enerjisinin bir di¤er dönüflümü de
rüzgârlar, deniz dalgalar› ve okyanus ak›nt›lar›d›r.
Rüzgârlar›n oluflmas›nda, de¤iflik etkenler
nedeniyle havan›n baz› bölgelerde di¤er bölgelere
k›yasla daha s›cak ya da daha so¤uk olmas›ndan
kaynaklanan bas›nç farkl›l›klar› etkin olmaktad›r.
Bu ›s›nma ve so¤umalarda da günefl etkin rol
oynamaktad›r. Deniz dalgalar› ve ak›nt›lar›,
temelde rüzgâr›n etkisiyle ortaya ç›karlar.
Dolay›s›yla, hem rüzgâr hem de deniz dalgalar› ve
ak›nt›lar birer günefl enerjisi türevidir.
Günefl enerjisinin kullan›labilirli¤i güneflin
gökyüzünde ne kadar yüksekte oldu¤u yani
günefl ›fl›nlar›n›n kat etti¤i yol, günefl ›fl›nlar›n›n
düflme aç›s› ve bulutlanma durumuna ba¤l›d›r.
Y›ll›k veya ayl›k bazda mevcut günefl enerjisinin
miktar› ayn› zamanda co¤rafi konumla da
iliflkilidir. Bunlara ek olarak, kullan›labilir günefl
enerjisi, var olan günefl enerjisine, di¤er hava
koflullar›na, kullan›lan teknolojilere ve yap›lan
uygulamalar›n özelliklerine göre de¤iflmektedir.
Güneflten gelen ›fl›n›mlar›n % 9’u mor ötesi, % 45’i görünür ›fl›k ve geri kalan % 46’s› k›z›l ötesi bölgesinde bulunur.
9
Günefl Teknolojilerine Girifl
G
ünefl enerjisinin verimli kullan›lmas› için
pek çok yol vard›r. Günefl enerjisi
teknolojileri günefl ›fl›nlar›ndan gelen
enerjiyi ya do¤rudan kullan›labilir elektri¤e ya da
›s›ya dönüfltürür. Günefl enerjisi teknolojileri
genelde ‘Is›l Teknolojiler’ ve ‘Fotovoltaik Sistemler’
olarak 2 bafll›k halinde incelenebilir.
Is›l teknolojiler, s›cak su ›s›t›c›lar› ve havuz ›s›tma
teknolojileri, günefl ›fl›¤›n›n herhangi bir flekilde
odaklanarak yo¤unlaflt›r›lmas›na dayanan orta ve
yüksek s›cakl›k uygulamalar› ile ›s›tma ve
havaland›rmaya yönelik pasif günefl sistemi
uygulamalar›n› içerir.
Fotovoltaik sistemler ise günefl enerjisinden
do¤rudan elektrik üreten sistemler olarak
tan›mlanmaktad›r. Bu tür sistemlerin ana eleman›
fotovoltaik hücrelerdir. Günefl panellerinin çal›flma
ilkesi de fotovoltaik etki ilkesine dayan›r. Çok
say›da materyal fotovoltaik etkiye sahip oldu¤u
halde elektrik üretecek kapasiteye sahip olan grup,
yar› iletken grubudur.
Dünyada günefl enerjisinin en genifl kullan›m
alanlar›, su ›s›tma ve ›s›nmada günefl enerjisinden
do¤rudan faydalanma fleklindedir. Termal hava
sistemleri ile iklimlendirme yöntemlerinde günefl
›s›s›ndan yararlanmak da yayg›nlaflmaktad›r.
Yo¤unlaflt›r›c› günefl kolektörleri yüksek s›cakl›kta
ve yüksek ›fl›n›m fliddetlerinde k›zg›n proses buhar›
üretir. Bu buhar, so¤utma ve konvansiyonel
yöntemlerle türbin çevrimli elektrik üretimi
uygulamalar› için kullan›l›r. Fotovoltaik (PV)
hücreler yukar›da da bahsedildi¤i üzere yar› iletken
teknolojisini kullanarak ›fl›k enerjisini do¤rudan
elektrik enerjisine çevirir. Bu elektrik enerjisi hemen
kullan›labildi¤i gibi bir aküde depolan›p sonradan
da kullan›labilir. Günefl panelleri, çok yönlü
olmalar›, binalara ve di¤er yap›lara kolayl›kla
monte edilebilmeleri sayesinde günümüzde yayg›n
olarak kullan›lmaktad›r. Günefl panelleri, elektri¤in
yerini alabilen, temiz ve yenilenebilir enerji sa¤lar.
Bu paneller, ana enerji flebekesinden uzak olan
yerlerde (elektrik da¤›t›m altyap›s› olmayan
yerleflim merkezleri, acil durum telefonlar›,
telekomünikasyon istasyonlar› gibi) elektrik
ihtiyac›n› karfl›larlar.
Biz, bu rehberde, henüz ülkemizde genifl
çapl› bir uygulamas› bulunmayan yo¤unlaflt›r›c›
kolektörlerle elektrik üretiminden ziyade günefl
enerjisinden fotovoltaik yöntemlerle elektrik
üretiminin detaylar›na odaklan›rken di¤er günefl
enerjisi teknolojilerinden de temel olarak
bahsedece¤iz.
Güneflten yeryüzüne bir günde gelen enerji, dünyada bir y›lda tüketilen enerjinin 27,4 kat›d›r.
10
Günefl Enerjisi Sözlü¤ü
G
ünefl enerjisi ve ilgili terimleri, temel olarak
yabanc› kaynakl› baz› kelimelerin yo¤un
kullan›m› ile tan›nmaya baflland›. Ancak,
son dönem geliflen sektör, daha fazla tüketici ve
ilgili ile karfl› karfl›ya gelmektedir. Bu nedenle,
sektöre iliflkin özel terminolojinin ana dilimiz olan
Türkçe’ye do¤ru ve gerçek anlaml› çevirisi çok
önem kazanmaktad›r. Bu terminoloji, ayn›
zamanda evrensel enerji ve elektrikle ilgili
kavramlar› ve birimleri yo¤unlukla kulland›¤› için
burada yeniden hat›rlatmakta yarar görüyoruz.
Enerji: En basit anlam›yla, ifl yapma yetene¤idir.
Baflka bir deyiflle, maddede var olan ›s› veya ›fl›k
olarak aç›¤a ç›kan güç olarak da tan›mlanabilir.
Güç: ‹fl yapabilme oran› olarak tan›mlan›r. Yani
belirli bir zamanda yap›lan ifle güç denir.
Dalga Boyu: Dalga boyu, bir dalga örüntüsünün
tekrarlanan birimleri aras›ndaki mesafedir. Yayg›n
olarak, Yunanca lambda (λ) harfi ile gösterilmektedir.
Dalga boyu frekans ile ters orant›l›d›r. Dolay›s›yla
dalga boyu uzad›kça frekans azal›r.
Frekans: Bir dalgan›n frekans›, dalga
boyuyla iliflkilidir. Dalgan›n boyuyla
frekans›n›n çarp›m›, o dalgan›n h›z›n›
belirler. Dolay›s›yla dalga boyu bilinen
bir dalgan›n frekans›, bu iliflki kullan›larak
belirlenebilir.
Elektromanyetik Radyasyon: Elektromanyetik
›fl›n veya elektromanyetik radyasyon, atomlardan
çeflitli flekillerde ortaya ç›kan enerji türleri ve
bunlar›n yay›lma flekillerine verilen add›r. ‹çinde
X ve α ›fl›nlar›n›n ve görülebilir ›fl›¤›n da bulundu¤u
›fl›malar, dalga boylar› ve frekanslar›na göre
elektromanyetik spektrumu olufltururlar. Bu
spektrumun bir ucunda dalga boylar› en büyük,
enerjileri ve frekanslar› ise en küçük olan radyo
dalgalar› bulunur. Di¤er ucunda ise dalga boylar›
çok küçük, fakat enerji ve frekanslar› büyük olan
X ve α ›fl›nlar› bulunur.
Watt, W (Vat) : Elektrik gücünün standart metrik
ölçüm birimidir. Yap›lan iflin h›z›n›, yani birim
zamanda yap›lan ifli tan›mlar.
Watt= Volt X Amper
Di¤er bir deyiflle ; güneflten yeryüzüne bir y›lda gelen enerji, dünyada bir y›lda tüketilen enerjinin 10.000 kat›d›r.
11
100 mm (veya 125 x 125 mm veya 156 x 156 mm)
boyutlar›ndaki çok ince elektronik plakalara
fotovoltaik hücre veya günefl gözesi denir.
Watthour, Wh (Vat-saat): Gücü, 1 Watt olan bir
makinenin bir saat ifllemekle yapaca¤› ifli belirten
birimdir. Elektrik da¤›t›m flirketleri, faturalardaki
tüketim bedelini hesaplamak için bu birimi kullan›r.
Amper (A): Bir elektrik devresinde bir noktadan
geçen ak›m› gösteren birimdir. Bir iletkenden
saniyede akan elektronlar›n miktar›n› gösterir.
Volt (V): Bir elektrik kuvvetinde iki nokta
aras›ndaki gerilim fark›n› ölçen birimdir. Bir telde
elektronlar›n üzerindeki kuvvet ak›ma neden olur.
Buradaki gerilimi borulardaki su bas›nc›na
benzetebiliriz.
AC (Alternatif Ak›m): Genli¤i ve yönü periyodik
olarak de¤iflen ak›md›r. Evlerde kulland›¤›m›z
elektri¤in gerilimi Türkiye için 220 Volt iken baz›
ülkelerde 110 Volt’tur. Uzun mesafelerde
da¤›t›m›n kolay olmas› nedeniyle AC tercih edilir.
Depolanmas› mümkün de¤ildir.
DC (Do¤ru Ak›m): Elektrik yüklerinin yüksek
gerilimden alçak olana do¤ru sabit olarak
akmas›d›r. Günefl panelleri ve küçük
rüzgâr türbinleri do¤ru ak›m enerjisi üretir.
Fotovoltaik (PV) Hücre, Günefl Gözesi (Solar
Cell): Üzerine ›fl›k düfltü¤ünde elektrik üreten yani
günefl enerjisini elektri¤e çeviren, genelde 100 x
Günefl Paneli (Photovoltaic (PV) Module): Çok
say›da PV hücresinin seri ve/veya paralel
ba¤lanmas› ile oluflturularak, güneflin ›fl›ma
enerjisinden kullan›ma uygun elektrik enerjisi
üreten üründür. Günefl panelleri, ‹ngilizce’de “PV
module” olarak tan›mlan›r ve günefl hücrelerinin
(solar cell) birlefltirilmesi ile oluflur. Ancak,
Türkçe’ye çevrilirken “cell” yani hücre kelimesi,
batarya hücresi gibi alg›lan›p pil olarak tercüme
edilmifltir. Oysa, hiçbir enerji depolama kabiliyeti
olmayan ve iki cam aras›na s›k›flt›r›lm›fl özel silikon
ve katman tabakalardan oluflan bu ürünler,
sektörde hatal› olarak günefl pili olarak
an›lmaktad›r. Do¤ru olan›, “günefl paneli” dir.
Evirici (‹nvertör): Do¤ru ak›m› alternatif ak›ma
dönüfltüren elektronik ayg›tt›r. Yenilenebilir enerji
kaynaklar› ile elektrik üretilirken elde edilen gerilim
genel kullan›m gereksinimimize uygun de¤ildir.
Ço¤unlukla, 12-24-48 Volt olarak üretilen bu
gerilim, akülerin flarj edilmesi için kullan›lmakta ve
gereksinim duyulan elektrik de kaynaktaki
dalgalanmalardan etkilenmememiz için bu
akülerden çekilmektedir. Aküden al›nan
12-24-48 Volt elektri¤in, gereksinime göre
110-220 Volta ç›kar›lmas› için arada evirici
(invertör) kullan›lmaktad›r. Bu kelimenin iflaret
etti¤i cihaz, hayat›m›z›n ayr›lmaz bir parças›
olaca¤› için ‹ngilizce’de “inverter” olarak
geçen bu kelimenin, “invertör” olarak dilimize
kazand›r›lmas› kaç›n›lmazd›r.
Karbon Emisyonu (Karbondioksit Sal›m›):
Yaflam›m›z› derinden etkileyen küresel iklim
de¤iflikli¤inin bafl aktörlerinden say›lan sera
etkisinin nedeni, fosil yak›tlar›n kullan›lmas›ndan
kaynaklanan CO2 (karbondioksit) sal›m›d›r.
‹ngilizce’de “carbon emission” diye geçen terimin,
Fosil yak›tlar y›lda 25 milyar ton CO2, CO, SO, NOx, O2, is ve kül ç›karmaktad›r. Bunun 12 milyar tonu CO2’dir.
12
Türkçe teknik ifadeleri olarak, karbon emisyonu
veya karbondioksit sal›m› fleklinde kullan›m› daha
do¤ru olacakt›r.
CSP, Yo¤unlaflt›r›c› Günefl Kolektörleri
(Concentrated Solar Power): Günefl enerjisinin
aynalar vb. odaklay›c› yüzeyler yard›m›yla
kolektörde toplan›p yüksek s›cakl›klarda ›s›
enerjisine çevrildi¤i ve daha sonra bu ›s›n›n
türbinler kullan›larak elektri¤e dönüfltürüldü¤ü
sistemlerdir.
Yar› ‹letken: Düflük s›cakl›klarda metallere göre
elektri¤i çok az ileten, yüksek s›cakl›klarda ise
yal›tkan maddelere göre daha iletken olan
maddelere “yar› iletken madde” ad› verilir. Veya
baflka bir ifadeyle, yal›tkanlara göre daha iletken,
iletkenlere göre daha yal›tkan maddelerdir.
Periyodik cetvelde, IV. grup elementleri ile III. ve V
veya II. ve VI. grup elementlerinin yapt›¤› bileflikler
yar› iletken karakterdedir. Elektronikte en çok
kullan›lan yar› iletken maddeler flunlard›r:
Germanyum, Silisyum, Galyum Arsenür, ‹ndiyum
Fosfür
Piranometre (Pyranometer): Bir yüzeyin birim
alan› üzerine birim zamanda gelen toplam günefl
radyasyonunu ölçmekte kullan›lan araçt›r.
GHI, (Global Horizontal Irradiance Values):
Global Ifl›n›m De¤erleri, dünya üzerindeki yatay bir
yüzeye düflen günefl radyasyonunu tan›mlar.
DNI, (Direct Normal Irradiance Values): Direkt
Ifl›n›m De¤erleri, güneflin yönünden gelen ›fl›n›m
miktar›d›r.
DIF, (Diffuse Irradiance Values): Yayg›n Ifl›n›m
De¤erleri, güneflten direkt gelen ve güneflin
çevresindeki ›fl›n›m› kapsamayan tüm günefl
radyasyonunu tan›mlar. Atmosfere saç›lan günefl
›fl›nlar›n›n bir k›sm›n›n yeryüzüne ulaflmas› da
yayg›n ›fl›n›md›r. Yayg›n ›fl›n›m› ölçmek zordur
çünkü piranometrenin dik aç›dan gelen ve güneflin
çevresindeki ›fl›n›mdan uzak tutulmas›,
gölgelenmesi gereklidir.
Günefl Enerjisi Sabiti (Solar Constant):
Dünyan›n d›fl›na, yani atmosferin d›fl›na, günefl
›fl›nlar›na dik olan bir metrekarelik alana bir
saniyede gelen günefl enerjisi, 1367 W/m2’dir.
Bu de¤er, tan›m gere¤i, y›l boyunca de¤iflmez
varsay›labilir. Bu say› “günefl enerjisi sabiti” olarak
bilinir.
FIT (Feed-in Tariff): Yenilenebilir enerjinin yasalar
arac›l›¤›yla benimsenmesini sa¤lamaya yönelik bir
teflvik yap›s›d›r. Genelde bu yap›n›n oldu¤u
ülkelerde, elektrik da¤›t›m flirketlerinin yenilenebilir
kaynaklardan elde edilen enerjiyi ortalama pazar
fiyat›n›n üzerinde bir fiyatla sat›n alma garantisi
vard›r.
Günefl Takip Sistemleri (Solar Tracking
Systems): Bir ya da iki eksen etraf›nda dönerek
günefli takip eden ve günefl panellerinin daha fazla
enerji üretmesini sa¤layan sistemlerdir. Günefl
enerjisi sistemlerinin verimlerini % 30 ile % 50
aras›nda art›r›r.
BIPV (Building Integrated Photovoltaics):
Binaya entegre edilmifl fotovoltaik modüllerin
k›saltmas›d›r.
Karbondioksit emisyonunun; % 44’ü kömür, % 35’i petrol, % 21’i do¤al gaz yüzündendir.
13
Kimler Nas›l Faydalan›r?
B
Bireysel tüketiciler
ireyler, genelde konutlar›nda su ›s›tma,
›s›nma, havaland›rma, paneller arac›l›¤›yla
elektrik üretimi, pasif solar sistemler, gün
›fl›¤›yla ayd›nlatma veya yemek piflirme gibi
alanlarda günefl enerjisinden yararlan›r.
Konutlarda tüketilen enerjinin % 90’› su ›s›tma ve
ev ›s›tmada kullan›l›r.
Her ne kadar evlerin ve kullan›lan suyun
›s›t›lmas›nda günefl enerjisinden yararlanmak
teknik olarak mümkün olsa da bu her zaman
ekonomik olmayabilir. Yine de, Kuzey Avrupa
ülkelerinde bile y›ll›k s›cak su ihtiyac› için gerekli
olan enerjinin % 50’sini günefl enerjisinden
sa¤lamak mümkündür.
Günefl enerjisi kullanman›n ekonomik koflullar›,
çeflitli teflviklerle veya yapt›r›m araçlar›yla siyasi
otorite taraf›ndan sa¤lanmak zorundad›r. Bunun
için en temel koflul, çevreyi kirletmenin
s›n›rland›r›lmas› ya da daha s›k görüldü¤ü üzere
cezaland›r›lmas›d›r. Böylece, çevreye zarar veren
enerji kaynaklar›yla çevreyi kirletmeyen temiz
kaynaklar eflit koflullarda rekabet edebilirler.
1973 petrol krizinden sonra Amerika’da, enerji tasarrufu için yap›lan araflt›rmalar sonras›nda, yaflam konforu de¤iflmeden bir y›lda enerji tüketimi %16 düfltü.
14
Maliyetle ilgili rakamlar asl›nda tahmin edildi¤i
kadar büyük de¤ildir. Örne¤in, ortalama bir evin,
günefl enerjisi kullanarak s›cak su ve ev ›s›nmas›n›
sa¤lamas› için gerekli tutar, evin anahtar teslim
fiyat›n›n sadece % 1’ini oluflturur.
Ayr›ca, karavan gibi kiflisel hobi amaçl› kullan›lan
mobil araçlarda cihazlar›n enerjilendirilmesi ya da
teknelerdeki akü sistemlerinin (yaflam aküsü) flarj›
gibi uygulamalarda da günefl enerjisi çok verimli
olarak kullan›lmaktad›r.
Çiftçiler
Tar›m ve hayvanc›l›kta; ürün kurutma, sera ›s›tma
uygulamalar›, sulama ve derin kuyulardan su
pompalama, sterilizasyon ve temizleme gibi pek
çok alanda günefl enerjisinden yararlan›labilir.
Günefl enerjili su pompalama sistemleri, günefl
enerjisinin en verimli ve anlaml› kullan›ld›¤›
alanlardan biridir. Kuyular›n ve di¤er su
kaynaklar›n›n merkeze uzak, k›rsal bölgelerde
bulunduklar› düflünülürse, geleneksel enerji
kaynaklar›ndan yararlanmak için ya oldukça uzun
kablolar ya da benzinli jeneratörler kullanmak
gerekir. Her iki seçenek de hem pahal› ekipman
ve bak›m hem de sürekli artan yak›t maliyetleri
içermektedir. Günefl enerjisi çiftçiler için fiyat
art›fl› kayg›s› olmaks›z›n daha ekonomik ve daha
verimli sonuçlar verebilmektedir.
Örne¤in, dünyan›n birçok ülkesinde pek çok
besici, bu su pompalama sistemlerini hayvanlar›na
su temin etme amac›yla kullanmaktad›r.
Kurumlar
Kurumlarda günefl enerjisinin kullan›m› inflaat,
havac›l›k, telekomünikasyon, kamu, su ar›tma
gibi çok çeflitli sektörlere yay›l›r. Hatta savunma
sektörü de bu uygulamalar›n önemli bir k›sm›n›
kullanmaktad›r.
Genel olarak tüm kurumlar, bireylerin kulland›¤›
Almanya’da 1973’teki krizde, konutlarda enerji korunumu amac›yla yap›lan tüm de¤iflikliklerin % 80’ ini karfl›lad› ve üç y›lda petrol tüketimini % 50 düflürdü.
15
flekilde, ayd›nlatma, ›s›nma, so¤utma alanlar›nda
günefl enerjisinden yararlanabilir. Fakat, havac›l›k
ya da savunma gibi özel sektörlerde ise hava
trafik kontrolü, çevre güvenlik sistemleri, arazide
hareket halinde veya bir yerde geçici karargâh
kurma eylemleri için kullan›labilecek, sürekli ve
güvenli enerji ihtiyac›n› karfl›layabilecek mobilize
sistemler, giysilerin ve baz› ürünlerin üzerine
monte edilmifl ince film bazl› fotovoltaik
modüller gibi konuya özgü uygulamalar söz
konusudur.
Bunun yan› s›ra, turizm tesislerinde veya
belediyeler vb. kamusal kurumlarda, su ar›tma ve
denizden içme suyu elde edilmesi prosesindeki
cihazlar›n enerjilendirilmesinde de günefl
enerjisinden yararlan›l›r.
Telekomünikasyonda ise daha çok GSM baz
istasyonlar›nda, RF (radyo frekans›) vericilerine
enerji sa¤lamak için birincil enerji kayna¤› olarak
veya uygun lokasyonlarda rüzgâr türbini, dizel
Ankara’daki bir binan›n enerji tüketimi Berlin’dekine göre %450 daha fazlad›r.
16
jeneratör uygulamalar› ile kombine bir flekilde
günefl enerjisi kullan›l›r.
Ayr›ca, günefl enerjisi, kurumsal sorumluluk
projelerinde, karbon sal›m›n› azaltarak enerji
gereksinimini sa¤lamak, kamuda yenilenebilir
enerjiler konusunda dikkat çekip, öncülük
edebilmek amac›yla devletin mülkiyetindeki bina
ve uygulamalarda da kullan›l›r. Örne¤in: yol
ayd›nlatmalar›, trafik iflaretleri, ikaz lambalar›,
demiryollar›ndaki sinyalizasyon uygulamalar› vb.
Yap› sektöründe ise günefl enerjisinin kullan›m›,
çok katl› rezidans, butik otel, al›flverifl merkezi
yap›lar›nda d›fl cephe fotovoltaik modül giydirme
(BIPV), günefl panelleri ile yap›lacak gölgeleme
sistemleri, solar duvar ile k›fl›n ›s›tma ve yaz›n
d›fl duvarda yarat›lacak hareketli hava katman›
sayesinde ›s› izolasyonunun sa¤lanmas›,
LED ile ayd›nlatma gibi uygulamalar yoluyla
yayg›nlaflm›flt›r.
Dünyaya her gün gelen günefl ›fl›¤›, 4-5 y›ll›k enerji tüketimimizi karfl›lamaya yetmektedir.
17
Rakamlarla Günefl Enerjisi
Günde 24 saatten, tüm dünya
yüzeyinin ortalamas› al›nd›¤›nda,
her metrekareye y›lda
kabaca bir varil petrolden
üretilecek enerjiye eflit ›fl›n›m düfler.
Bu da günde, metrekare
bafl›na ortalama 4,2 kWh
enerjiye denk gelir.
1988 y›l›ndan itibaren
kurulan fotovoltaik
sistemler ile Amerika’daki
250.000 evin ya da
geliflmekte olan
ülkelerdeki 8 milyon evin
elektrik ihtiyac›n›
karfl›layacak kadar
enerji üretilmektedir. 1
Güneflten dünyaya
saniyede yaklafl›k olarak
170 milyar MW enerji
gelmektedir. Türkiye'nin 2007
y›l›ndaki enerji üretiminin 191
milyar kWh oldu¤u düflünülürse,
bir saniyede dünyaya gelen
günefl enerjisi, Türkiye'nin
y›ll›k enerji üretiminin
890 kat›d›r.
Her gün yeryüzüne ulaflan günefl
enerjisi miktar› çok büyüktür.
Yeryüzünde bulunan
tüm kömür, petrol ve do¤al
gaz enerjisi, sadece 20 günlük
günefl enerjisine eflittir!
Tam güneflli bir havada, yaln›zca
15 dk. içinde, dünyadaki herkesin
1 senelik elektrik ihtiyac›n›
karfl›layacak kadar enerji yeryüzüne
düflmektedir.
1
18
Photovoltaics Industry Statistics: Market Share
Dünyada, 2 milyar
insan henüz elektrik
enerjisinden faydalanm›yor.
Bu insanlar için en ucuz
çözüm günefl panellerinden
elektrik üretmek olabilirdi;
fakat ne yaz›k ki gerekli
ekipman› alabilecek güce
sahip de¤iller.
Fotovoltaik panellerin yap›m›nda
kullan›lan silikon hücrelerin ana maddesi
kumdur. Günefl paneli yaparken kullan›lan
1 ton kum ile 500.000 ton kömür
harcanarak üretilen elektri¤e eflit enerji
üretilebilir.
Günefl enerjisi üretiminin toplam›, küresel
enerji talebi toplam›n›n yaklafl›k % 0,01’ini
oluflturur.
Amerika Kolorado’daki
1 kW’l›k bir fotovoltaik
sistem (ya da ayda 150 kwh
üreten bir sistem) her ay,
• yaklafl›k 75 kg kömürün
ç›kar›lmas›n›,
• atmosfere 150 kg CO2
sal›m›n›,
• yaklafl›k 477 lt suyun
harcanmas›n›,
• NO ve SO2 gazlar›n›n çevreyi
kirletmesini engeller.
Nükleer ve fosil kaynaklardan sa¤lanan
yenilenebilir olmayan enerjinin toplam
kapasitesi 10.800.000 terawatt olarak
hesaplan›rken, güneflin mevcut
enerjisi 350.000.000 terawatt›r.
Güneflten gelen enerjinin % 1 ya da % 2'si
rüzgâr enerjisine dönüflür. Bu, yeryüzündeki
tüm bitkilerin biyolojik kütleye dönüfltürdü¤ü
enerjinin 50-100 kat›d›r.
Günefl enerjisi kullanan
ortalama bir s›cak su
sistemi, y›lda 11,4 varil
petrol harcanmas›n›
önler veya orta büyüklükte bir
sedan araban›n
20.000 km gitmek için
harcayaca¤› yak›ta
eflde¤er yak›ttan tasarruf
edilmesini sa¤lar.
Günefl enerjisinin asl›nda nükleer
güce ba¤›ml› oldu¤unu biliyor muydunuz?
Yaln›z, günefl enerjisinin nükleer gücü
yaklafl›k 150 milyon km uzaktad›r.
Yap›lan araflt›rmalar ›fl›¤›nda PV’yi
destekleyen kurulufllar, 2020 y›l›nda
enerji fiyat›n› 6 Cent / kWh olarak
hedeflemektedir.
Tüm sokak lambalar›n›n yar›s› söndürülse, yap›lacak tasarruf % 1,2 dir.
19
Günefl Enerjisi ve
Küresel Is›nma
üresel ‹klim De¤iflikli¤i ve Temiz Enerji
Kaynaklar› bölümünde ayr›nt›l› olarak
bahsedildi¤i gibi, küresel ›s›nma bugün
dünya üzerindeki en büyük tehditlerden biridir.
Art›k, küresel ›s›nma diye bir fleyin var olup
olmad›¤›n› tart›flm›yoruz bile. Çünkü, elimizde
güçlü kan›tlar, gündelik yaflam›m›zdan örnekler
var. Küresel ›s›nman›n bafll›ca sorumlusunun,
enerji üretiminden kaynaklanan kirlilik oldu¤u
düflünülmektedir.Ve yenilenebilir enerjilere geçifl
yapmadan da, küresel ›s›nman›n önüne geçmek
imkâns›z gibi gözüküyor.
K
yürütülen ve fotovoltaik
sistemlerin CO2 sal›mlar›n› inceleyen bir
çal›flmada, kWh cinsinden üretim kapasitesine,
geliflen teknolojilere ve hücre üretim boyutuna
göre, sistemlerin ömürleri, modül üretimleri ve
santral kurulumlar› da gözetilerek çeflitli
hesaplamalar yap›ld›. Bu çal›flmaya göre,
polikristal yap›l› silikon hücreler için y›ll›k üretim
kapasitesi 10 MW kabul edilerek, 3 kW ve 1000
kW’l›k iki sistem k›yasland›¤›nda sal›m de¤erleri
s›ras›yla 17 gC/kWh ve 39 gC/kWh olarak
belirlenmifltir. Amorf yap›l› silikon hücrelerde ise
bu de¤erler ayn› parametreler için, s›ras›yla 10
gC/kWh ve 47 gC/kWh olarak hesaplanm›flt›r1.
Genel olarak, üretim metotlar›na ba¤l› olarak,
PV’nin 2165 gC/kWh aral›¤›nda sal›m yapt›¤›
kabul edilmektedir2. Avrupa’daki ortalama bir
termik santral ise 900 gC/kWh sal›m
yapmaktad›r. Termik santrallerden elde edilen
güç yerine fotovoltaiklerden yararlanarak elektrik
üretti¤imizde, sal›m de¤erlerindeki 835–879
g/kWh’l›k fark aç›kça görülmektedir. Daha tutucu
bir senaryoya göre ise günefl santralinde üretilen
1 kWh’l›k enerji, yaklafl›k 600 g’l›k sal›m›
Günefl enerjisi, sera etkisine yol açan gazlar›
azaltma ve yüksek enerji verimlili¤i sa¤lama
potansiyeline sahiptir. Buna örnek olarak,
fotovoltaik sistemlerin en önemli özelli¤ini,
yani paneller çal›fl›rken CO2 sal›m›na neden
olmamas›n› gösterebiliriz. Yenilenebilir enerjilerin
havay› temizleyebilece¤ini, küresel ›s›nman›n
önüne geçece¤ini, fosil yak›tlara ba¤›ml›l›¤›m›z›
azaltaca¤›n› art›k herkes biliyor. Bu bir hayal
de¤il. Üstelik, günümüzde günefl enerjisinin
maliyetini düflürebilecek politika de¤ifliklikleri,
teflvikler ve yeni üretim yöntemleri gibi araçlar
mevcutken kesinlikle de¤il.
Fotovoltaikler, yaflam döngüleri boyunca, üretim
gibi aflamalarda dolayl› CO2 sal›m› yap›yor olsalar
da, bu de¤erler kaç›n›lan emisyon de¤erlerinin
çok afla¤›s›ndad›r. Buna kan›t olarak, Japonya’da
1
Evaluation of CO2 emissions from photovoltaic energy systems, Electrotech. lab. Japonya
20
2
Solar generation V 2008, EP‹A ve Greenpeace 3 Advanced Solar Generation Scenario
engellemektedir. 2030 y›l›na kadar PV sistemler
sayesinde y›ll›k küresel emisyonlarda 1,6 milyar
tonluk azalma olabilir3. Bu azalma, kömürle
çal›flan, ortalama 750 MW kurulu güçte, 450
adet termik santralin sal›m›na eflde¤erdir. 2005
ile 2030 y›llar› aras›nda toplam 9 milyar ton
CO2 sal›m›n›n engellenmesi sa¤lanabilir.
Sonuç olarak, fotovoltaiklerin üretimi, kirletici
emisyonlar ve konvansiyonel elektrik üretimi
teknolojileriyle iliflkili çevre güvenli¤i sorunlar›
yaratmaz. Baca gazlar› ya da gürültü kirlili¤i de
yoktur.
Günefl enerjisinin en büyük avantajlar›ndan biri
de, elektri¤in, tüketilece¤i yerde üretilmesini
sa¤lamas›d›r. Bu da, üretimin yayg›nlaflmas›n›
sa¤lamaktad›r. Üstelik, günefl ›fl›¤›n›n oldu¤u
saatler, enerji talebinin en fazla oldu¤u saatlerle
çak›flt›¤›ndan, günefl panellerinin, elektri¤in en
pahal› ve en k›t oldu¤u vakitlerde enerji üretmesi
mümkün olmaktad›r. Talep tepe noktas›na
ulaflt›¤›nda yeni elektrik santrallerinin üretime
geçmesi gerekti¤inden, büyük çapta günefl
enerjisiyle elektrik üretimine geçmek, hem
havay› kirletmeden elektrik üretme olana¤›
sa¤lad›¤›ndan hem de yeni santrallerin aç›lmas›n›
gereksiz k›ld›¤›ndan havan›n kalitesini
art›racakt›r. Günefl enerjisi, küresel ›s›nmaya
karfl› elimizdeki en iyi, hatta belki de tek yayg›n
çözümdür. Bugün, büyük iflletmelerin ço¤u
sosyal sorumluluk projeleri kapsam›nda küresel
›s›nmayla savaflmak ve yenilenebilir enerjilerin
kullan›m›n› benimsetmek için bir fleyler yap›yor.
Günefl enerjisinden yayg›n olarak yararlanmaya
bafllamad›¤›m›z takdirde, gezegenimiz insanlar›n
yaflamas› için uygunsuz hale gelecek. Çünkü fosil
yak›tlar, dünya üzerindeki yaflam› büyük bir h›zla
sürdürülebilir olmaktan ç›kar›yor. Günefl enerjisi
teknolojileri pazar› ise küresel ›s›nman›n yaratt›¤›
etkiyle büyüyor ve daha da önem kazan›yor.
Günefl Enerjisini Neden
Kullanmal›y›z?
• Fotovoltaikler, sera gaz› sal›n›mlar›n›
ciddi ölçüde düflürür ve yak›n
gelecekte daha da düflürecektir.
• Fotovoltaiklerin yak›t› olan günefl
›fl›n›m› bedavad›r.
• Fotovoltaikler, ne gürültü yapar ne
de sa¤l›¤a zararl› ve kirletici gazlar
üretir.
• Fotovoltaikler, uzak, k›rsal alanlara
elektrik götürür.
• Fotovoltaikler, neredeyse hiç bak›m
gerektirmez.
• Fotovoltaikler, gelecekte,
kulland›¤›ndan fazla enerji
üreten binalar›n en önemli
bileflenlerinden olacakt›r.
• Fotovoltaiklerden elde edilen
enerjinin geri ödeme süresi gittikçe
daha da k›salmaktad›r.
• Fotovoltaikler sayesinde yerel
istihdam olana¤› do¤ar.
• Fotovoltaikler, hem çok güvenli
hem de güvenilir sistemlerdir.
• Fotovoltaikler, enerji tedarik
güvenli¤inin artmas›na katk›da
bulunur.
LED lambalar tasarruflu ampullerin ulaflt›¤› son noktad›r. Do¤ru ak›mla çal›fl›rlar. fiamanl› ampullere göre yaklafl›k 10 kat› az enerji kullan›rlar ve 100.000 saat ömre ulafl›rlar.
21
Elektri¤ini Güneflten Üreten ‹lk STK
B
aflta günefl ve rüzgâr enerjisi olmak üzere, tüm temiz enerji sistemlerini ve ekolojik yap›
modellerini uygulamal› projelerle tan›tmay› hedefleyen TemizDünya Ekoloji Derne¤i bir ilke
imza att› ve ‹stanbul Suadiye sahil yolundaki ofisinin önüne 1 kW kurulu gücünde bir günefl
a¤ac› dikerek, Türkiye'nin kendi elektri¤ini günefl enerjisinden kendi üreten ilk sivil toplum kuruluflu
(STK) oldu.
‹stanbul Büyükflehir Belediyesi Park ve Bahçeler Müdürlü¤ü ile FORE Enerji'nin ortak katk›lar›
sayesinde kurulan bu fotovoltaik sistem, y›lda en az 2 MWh elektrik üretmekte, bu da yaklafl›k
olarak bir evin y›ll›k toplam elektrik tüketimine denk gelmektedir. Ayn› zamanda, elektrik üretim
kayna¤›n›n günefl olmas›ndan dolay› da bir günefl a¤ac› y›lda 1.700 kg CO2 emisyonunu
engellemekte ve üzerinde bulunan sensörleri sayesinde gün do¤umundan gün bat›m›na kadar bir
ayçiçe¤i gibi günefli takip etmektedir.
G
Dünyadan Büyük Çapl› Uygulamalar
ünefl enerjisi kervan›na büyük flirketler de kat›ld›lar. General Motors’un Avrupa’daki
tesislerinde, dünyan›n lider çevre hizmetleri ve enerji flirketleri ile ‹spanya Aragon
hükümetinin ortaklafla kurdu¤u bir konsorsiyum, 183.000 metrekarelik dünyan›n en büyük
günefl panelli çat› kaplamas›n› kurmaya haz›rlan›yor. Bu projeyle, y›lda 6.700 ton karbondioksit
sal›m›n›n engellenmesi hedefleniyor.
2008’in son aylar›nda, tamamland›¤›nda Amerika’n›n en büyük günefl enerjisi üreten çat› sistemi
olacak Atlantic City Kongre Merkezi’nde ise günefl panellerinin büyük bir k›sm› yerlefltirildi. Çat›daki
sistemin kurulumu tamamland›¤›nda yaklafl›k 13.321 panel yerleflmifl olacak. 2,36 megawatt’l›k bu
çat› üstü günefl enerjisi sistemi, merkezin ana çat›s›n›n üçte ikisini, yani yaklafl›k 27.000 metrekarelik
bir alan› kaplayacak. Atlantic City Kongre Merkezi Günefl Enerjisi Projesi’nde, üretilen yenilenebilir
enerji, her y›l atmosfere 2.349 ton karbondioksit sal›m›n› engelleyecek.
Cep telefonu tufllar›nda ve ›fl›¤›nda, trafik lambalar›nda LED kullan›lmaktad›r. Bir otomobilde 300’den fazla LED vard›r.
22
Türkiye’de Günefl Enerjisi
Potansiyeli
Ü
Türkiye Günefl Enerjisi Potansiyeli Atlas›
lkemiz, co¤rafi konumu nedeniyle günefl
enerjisi potansiyeli aç›s›ndan birçok ülkeye
göre oldukça flansl› durumdad›r. Devlet
Meteoroloji ‹flleri Genel Müdürlü¤ü’nde (DM‹)
bulunan 1966-1982 y›llar›nda ölçülen günefllenme
süresi ve ›fl›n›m fliddeti verilerine dayanarak E‹E
taraf›ndan yap›lan çal›flmaya göre, Türkiye'nin
ortalama y›ll›k toplam günefllenme süresinin
2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), y›ll›k ortalama
toplam ›fl›n›m fliddetinin 1311 kWh/m2 (günlük
toplam 3,6 kWh/ m2) oldu¤u tespit edilmifltir.
Bu çal›flmay› takiben, 2008 y›l›nda Türkiye’nin
günefl enerjisi potansiyeli atlas› (GEPA) çal›flmas›
tamamlanarak, sonuçlar›n tematik harita görüntüleri
EIE web sitesinde yay›nlanm›flt›r. Güncellenmifl
ölçümlerin sonucunda, yatay yüzeye gelen
ortalama günlük radyasyon de¤eri 4,17 kWh/ m2
ve y›ll›k ortalama günefllenme süresi de 2740 saat
olarak hesaplanm›flt›r.
Bu çal›flmada ›fl›n›m fliddeti topo¤rafyaya göre sabit
y›ll›k metrekare bafl›na 1.650 kWh ‘ten fazla olan
yerler en iyi alanlar olarak kabul edilmektedir.
GEPA verilerine göre yap›lan çal›flmada, Türkiye'de
toplam 4.600 km2 günefl enerjisi yat›r›mlar›na
uygun kullan›labilir alan belirlendi¤i EPDK
yetkililileri taraf›ndan bildirilmifltir.
Modern bir elektrik santralinin verimi % 40’›n alt›ndad›r. Hem elektrik hem de ›s› üreten bir santralin toplam verimi ise % 70’in üzerine ç›kabilmektedir.
23
Ayn› çal›flmada Türkiye’nin günefl enerjisi ile
elektrik üretecek teknik potansiyelinin y›ll›k
380 milyar oldu¤u tespit edilmifltir. Türkiye’nin
teknik günefl enerjisi potansiyeli ile bugüne kadar
iflletmeye geçirilen kapasite aras›ndaki büyük
farkl›l›k di¤er tüm yenilenebilir enerji kaynaklar›
için de ne yaz›k ki söz konusudur.
Türkiye'nin Ayl›k Ortalama Günefl
Enerjisi Potansiyeli
Aylar
Türkiye Global Radyasyon De¤erleri (KWh/m -gün)
2
Türkiye Günefllenme Süreleri (Saat)
Ayl›k Toplam Günefl Enerjisi
(Kcal/cm2-ay)
Ocak
4,45
fiubat
5,44
Mart
8,31
Nisan
10,51
May›s
13,23
Haziran
14,51
Temmuz
15,08
A¤ustos
13,62
Eylül
10,60
Ekim
7,73
Kas›m
5,23
Aral›k
4,03
Toplam
112,74
Ortalama
308,0
cal/cm2-gün
(kWh/m2-ay)
51,75
63,27
96,65
122,23
153,86
168,75
175,38
158,40
123,28
89,90
60,82
46,87
1311
3,6
kWh/m2-gün
Günefllenme
Süresi
(Saat/ay)
103,0
115,0
165,0
197,0
273,0
325,0
365,0
343,0
280,0
214,0
157,0
103,0
2640
7,2
saat/gün
Kaynak: E‹E web sitesi
Y›ll›k Toplam Günefl Enerjisi Potansiyelinin
Bölgelere Göre Da¤›l›m›
Bölge
G.Do¤u Anadolu
Akdeniz
Do¤u Anadolu
‹ç Anadolu
Ege
Marmara
Karadeniz
Türkiye PV Tipi-Alan-Üretilebilecek Enerji (KWh-Y›l)
Toplam Günefl
Enerjisi
(kWh/m2-y›l)
1460
1390
1365
1314
1304
1168
1120
Günefllenme
süresi
(Saat/y›l)
2993
2956
2664
2628
2738
2409
1971
Kaynak: E‹E web sitesi
Danimarka’daki, saman dahil her fleyi yakan Avedore Santral› % 94 verime ulaflm›flt›r. Çevresindeki 80.000 evin elektri¤ini sa¤larken 110.000 evi de ›s›tabilmektedir.
24
Günefl Enerjisinde Yasal
Düzenleme Örnekleri
B
aflta Avrupa Birli¤i olmak üzere birçok
devlet yenilenebilir enerji kaynaklar›n›
gelifltirmek ve teflvik etmek için çeflitli
önlemler almakta ve hedefler koymaktad›r.
Avrupa Birli¤i;
• 2020 y›l›nda tüketilen enerjinin % 20’sinin
temiz enerji kaynaklar›ndan sa¤lanmas›,
• 2020 y›l›nda tüm petrol ve dizel tüketiminin
% 10'unun biyoyak›tlardan elde edilmesi,
• 2020 y›l›nda tüketilen elektri¤in % 34'ünün
temiz enerji kaynaklar›ndan üretilmesi,
• 2020 y›l›nda ›s› üretiminin % 25’inin temiz
enerji arac›l›¤›yla sa¤lanmas› konusunda
mutabakata vard›.
Bu hedeflere ulafl›lmas›, % 17 oran›nda CO2
azalt›m›, 443 milyar Avro de¤erinde yeni yat›r›m,
115 milyar Avro yak›t bedelinden tasarruf, yaklafl›k
300 milyar Avro'luk d›flsal maliyetten tasarruf ve
2 milyon tam zamanl› yeni ifl yarat›lmas› anlam›na
gelecektir. Her ülkede bu hedeflere ulaflmak için
de¤iflik ekonomik modeller uygulanmaktad›r.
Örne¤in, Almanya’n›n güneflli bir ülke olmamas›na
ra¤men sistemin geliflmesi için dinamik bir pazar
yaratma çabas› ve geliflmekte olan PV endüstrisi
birçok insan› flafl›rtmaktad›r. Peki, bu nas›l
gerçeklefliyor? Geçmiflten beri birçok farkl›
program birçok farkl› ülkede uyguland› fakat
hiçbiri bu kadar k›sa sürede Almanya’n›n
“flebekeye elektrik sat›fl› modeli” kadar baflar›l›
Elektri¤in da¤›t›m› s›ras›nda hatlarda oluflan ›s›nma; dünya genelinde 1,3 terawatt saat karfl›l›¤› olan 60 milyar dolar kayba ve 700 milyon ton sera gaz›na neden olmaktad›r.
25
olamad›. Günefl enerjisinde bir köfle tafl› görevi
üstlenen “Almanya modeli” Avrupa Fotovoltaik
Endüstrisi Birli¤i taraf›ndan günefl elektri¤inin
geliflmesi için bir strateji olarak kullan›lmaktad›r.
“fiebekeye elektrik sat›fl› modeli” günefl elektri¤i
üreticilerine;
• Günefl enerjisini kullanarak ürettikleri elektri¤i
tekrar flehir flebekesine sat›fl hakk›,
• Üretilen her kWh bafl›na fosil ya da nükleer
kaynaklardan elde edilmifl elektri¤e göre
ücretlendirmede birinci önceli¤e sahip olma,
• Belirli bir zaman diliminde teflvik fiyat
tarifesinden yararlanma avantajlar›
sa¤lamaktad›r.
Geçmiflte, günefl elektri¤ini teflvik için birçok
program devlet bütçesi taraf›ndan finanse
edilmekteydi. Fakat devletin bütçesinde azalma
yafland›¤›nda program›n da kesilmesi bu
mekanizman›n en büyük dezavantaj›n›
oluflturuyordu. Bu nedenle, baz› modeller
tamamen farkl› bir yaklafl›m içeriyor. 2008 y›l›nda
Almanya’da, yeni kurulmufl PV sistemlerden elde
edilen günefl elektri¤i, sistemin büyüklü¤üne ve
tipine ba¤l› olarak 0,35 ile 0,47 Avro/kWh
aras›nda vergilendirilmekteydi. Elektrik
kullan›c›lar›n›n düzenli elektrik faturalar› sayesinde
vergilendirmede ekstra ücretlere geçilebildi ve
sistem eflit bir flekilde yay›ld›. Bu sayede, devlet
ekonomisinden ba¤›ms›z olarak program›n
geliflmesi sa¤lanabildi ve her elektrik kullan›c›s›
taraf›ndan ödenen ekstra ücretler ulusal elektrik
portföyündeki yenilenebilir enerji pay›n› art›rd›.
Almanya’da güneflten üretilen elektri¤in ekstra
fiyat vergilendirmesi, her ev için ayl›k 1,25
Euro’dur. Sonuç olarak, bütün elektrik kullan›c›lar›,
ulusal elektrik arz› a¤›n›n fosil kaynaklar›
kullanmadan, sürdürülebilir ve ba¤›ms›z bir flekilde
tekrar yap›land›r›lmas›na katk›da bulunmaktad›r.
Bu teknoloji, piyasada tan›t›lmaya baflland›¤›ndan
beri günefl elektri¤inin fiyat› tutarl› olarak
düflmektedir. Buna ra¤men, baz›lar› halen günefl
elektri¤inin flebekeyi besleyebilecek yeterlilikte
olamayaca¤›n› ve bu yüzden fosil kaynaklardan
elde edilen elektrikle yar›flamayaca¤›n›
savunmaktad›r. Fosil yak›tlar›n fiyatlar›ndaki art›fla
ra¤men günefl elektri¤inin fiyat›n›n güçlü bir
ivmeyle düflmesinin sürdürülebilmesi önemlidir.
Bu nedenlerden dolay› “Almanya sistemi”
sayesinde, PV sistemlerinin kurulum maliyeti y›ll›k
% 5 oran›nda azalmaktad›r. 2009’dan itibaren bu
indirim oranlar›n›n % 8-10 aras›nda artaca¤›
savunulmaktad›r. 20 y›l›n› tamamlayana kadar,
flebeke ba¤lant›l› PV sistemine ayn› vergilendirme
sistemi uygulanmaktad›r.
Sistemin süreklili¤i için “flebekeye elektrik sat›fl›”
modelinin devaml›l›¤› yasalarla garanti alt›na
al›nmakta ve tüketici bankalar›yla finansal
güvenli¤i sa¤lanmaktad›r. Bu garanti süreleri,
Almanya’da 20 y›l olarak belirlenmifltir. Bu, bazen
bankalar› “flebekeye elektrik sat›fl›” modeline dahil
edene ve PV sistemlerle tan›nmas›n› sa¤layana
kadar sürmektedir.
Almanya: Avrupa Toplulu¤u’na üye ülkeler
aras›nda rüzgâr, günefl enerjisi, biyoyak›t kullan›m›
ve solar termal uygulamalar› konusunda lider
konumdad›r. Geçmifli 1990’lara dayanan teflvik
politikalar› sayesinde temiz enerji kaynaklar›n›n
tercih edilmesi hem cazip hem de ekonomiktir.
Yenilenebilir enerjilere verilen al›m garantisi,
sektöre sunulan teflvikler ve vergi indirimleri
dinamik bir temiz enerji pazar›n›n oluflmas›nda
etkili olan baflar›l› karma politikalard›r. Özellikle de
Yenilenebilir Enerji Kaynaklar› Kanunu (EEG)
kapsam›nda, pazara yönelik ve temiz enerji
kullan›m›n› gelifltirme amaçl› teflvikleri içeren ve
yukar›da bahsi geçen program, bu kaynaklar›n
kullan›m›na ivme kazand›ran ana faktör kabul
edilmifl ve pek çok ülkede bu kanunun temel
özellikleri örnek al›nm›flt›r. 2007 Haziran’›nda,
Alman Parlamentosu, EEG’nin yükümlülüklerini
düzeltmeye ve 2009’dan itibaren uygulanmak
üzere y›ll›k indirim oranlar›n› art›rmaya karar
vermifltir.
Dünyada kullan›lan tüm enerjinin % 17’si ayd›nlatma amaçl› tüketiliyor.Yüksek verimli ampuller 8 kat fazla ayd›nlat›yor ve 29 kat daha uzun ömürlü.
26
Almanya’n›n 2007 y›l›n›n sonunda toplam kurulu
PV sisteminin kümülatif gücü 3,8 GW de¤erine
ulaflm›fl durumdayd›. Bunun 1100 MW’l›k k›sm›
2007’de devreye girdi. Almanya, bu rakamlarla
küresel kurulumun yar›s›na sahiptir. 2007 y›l›nda
PV sistemlerinin % 30’u konutlara (110 kW),
% 53’ü çiftliklere, kamu yap›lar›na ve ticari
iflletmelere kuruldu (10-100 kW). % 7‘lik k›sm› çok
genifl ticari çat› sistemlerine (100 kW’tan büyük) ve
% 10’luk k›sm› da çok genifl arazilere monte
edilmifltir. % 0,6’l›k k›sm› da zaten uzun y›llard›r
elektri¤ini güneflten sa¤layan k›s›md›r.
Alman hükümeti taraf›ndan 2007 y›l›n›n
sonlar›nda uyarlanan Enerji ve ‹klim Entegre
Program›’n›n özünde de yenilenebilir enerji ve
enerjinin verimli kullan›m› yer al›r. Birkaç aflamadan
oluflan bu iklim program›n›n amac›, ekonomik
kalk›nmay› karbon sal›m›n› azaltarak ilerletmek,
enerji verimlili¤ini gözle görülür biçimde art›rmak
ve güvenilir enerji kaynaklar›n› garanti alt›na almak
olarak belirlenmifltir. Bu iklim paketi, CO2
emisyonlar›n› 2020 y›l›na kadar 1990’lardaki
seviyesinden % 40 oran›nda azaltmay› taahhüt
etmektedir. Bu taahhüt, Almanya’y› uluslararas›
liderler kurulunda en üst noktaya tafl›m›flt›r.
Bu kadar somut ve azimli bir programa sahip,
endüstriyel geliflimini tamamlam›fl baflka bir ülke
yoktur.
Ayr›ca, Yenilenebilir Enerji Kanunu ile 5 kW’tan
küçük kapasiteli tesisler için 50.62 Euro
Cent/kWh al›fl fiyat› garantisi verilmektedir.
‹spanya: ‹spanya’da, 2000-2010 Yenilenebilir
Enerji Eylem Plan› çerçevesinde yenilenebilir enerji
kaynaklar›n›n teflviki ve önündeki engellerin
kald›r›lmas›na yönelik bakanl›klar aras› bir
komisyon kurulmufltur. Ulusal bazda bir
“flebekeye elektrik sat›fl›” modeli bulunmakta ve
bu da her y›l 2 MW’l›k bir büyüme ile flebeke
elektri¤ini besleme avantaj› sa¤lamaktad›r.
‹spanya, “2011-2020 Yenilenebilir Enerji Plan›”
için 2009’da gerçeklefltirilmek üzere ciddi
hedefler belirlemifl durumdad›r. Toplam kurulu
PV gücünün % 95’inin 2007 y›l›nda infla edilmifl
olmas› da hedeflerine olan inanc› art›rmaktad›r.
Di¤er bir önemli çal›flmalar› ise, yüzeye monte ve
çat› sistemlerinin yan›nda gelifltirdi¤i BIPV (yap›ya
entegre PV) sistemidir. Bu sistem sayesinde,
konut sektörüne üretim sa¤layacak küçük PV
kurulumcular da desteklenecek ve büyük üretim
santrallerine karfl› oluflacak sosyal tepki de
azalt›lm›fl olacakt›r. Ayr›ca, evlerdeki s›cak suyun
% 30 ile % 70 aras›nda güneflten sa¤lanmas›
beklenmektedir.
Günefl enerjisinden elektrik üretimine iyi bir
örnek olarak, Seville flehrinin bat›s›nda yer alan
yo¤unlaflt›r›c› termik günefl santrali verilebilir.
Santralin geliflmifl teknolojisi sayesinde 2013
y›l›na kadar 300 MW’l›k kurulu güce ulafl›lmas›
planlanmaktad›r. Bu santrali kuran flirkete
5 milyon Avro de¤erinde yat›r›m deste¤i
sa¤lanm›flt›r. ‹spanya, 2004 y›l›nda düzenledi¤i
27 Euro Cent/kWh’lik al›m garantili teflvik
tarifesiyle, 50 MW kadar kurulu gücü olan
yo¤unlaflt›r›c› termal günefl santrallerinden
üretilen elektri¤e dünyada ilk destek veren ülke
olmufltur. Bu oran, 25 sene boyunca ödenecek ve
her y›l enflasyon yüzdesinin % 1 eksi¤i kadar da
artacakt›r.
‹talya: 20 sene için 3646 Euro Cent/ kWh
aras›nda sabit bir teflvik sa¤l›yor ve bina
planlar›nda 2009 y›l›ndan itibaren yenilenebilir
enerji kaynaklar›n›n entegre edilmesini flart
kofluyor. Bu flarta göre, ev bafl›na en az 1 kWp ve
100 m2’den az yer kaplayan endüstriyel binalar›n
da en az 5 kWp enerji üretmesi bekleniyor.
Ayr›ca, normalde % 20 olan KDV oranlar›nda
günefl enerjisi sistemleri için % 50 indirim
yap›lm›flt›r. Ayr›ca ‹talyan hükümeti do¤al gaz
flirketlerinin, cirolar›n›n % 2’si ile % 3’ü oran›n›
yenilenebilir enerji üretimine ay›rmalar›n›n zorunlu
k›lmaktad›r. “fiebekeye elektrik sat›fl›nda” geri
ödemeler GSE (Gestore dei Servizi Elettrici)
Tasarruf ampulleri üretmek için kurulacak bir fabrika 7,5-10 milyon dolara mal olur.
27
taraf›ndan yap›lmaktad›r. Ekonomi Bakanl›¤›,
2010 y›l›ndan sonra uygulanmak üzere, yeni
tarife yasalar›yla ilgili çal›flmaktad›r. Bu yeni
yasaya göre, okul ve kamu yap›lar›nda kullan›m,
nüfusu 5.000’den küçük belediyelerde kullan›m,
k›rsalda kullan›lan konut entegre PV sistemleri ve
konutlara entegre asbestos çat› uygulamalar› ile
“flebekeye elektrik sat›fl” modeli uygulamas›n›n
% 5 oran›nda artmas› sa¤lanacakt›r.
Fransa: 2011 y›l› hedefi, 1.1 GW’l›k kümülatif
kurulum kapasitesidir. 2020’ye kadar da bu
rakam› 5,4 GW’l›k kapasiteye ulaflt›rmay›
hedeflemektedir. Fransa’n›n 2008 y›l›
çal›flmalar›ndan sonra “flebekeye elektrik sat›fl›”
modeli, konut sektöründe yap›ya entegre
sistemler (BIPV) için 57 Euro Cent/kWh, di¤er
sistemler için 31 Euro Cent’lik ödeme fleklinde
tan›mland›. Yar› entegre sistemler için de di¤er
ülkelerden farkl› olarak “flebekeye elektrik sat›fl”
modeli gelifltirildi. Ayr›ca, 2009 Aral›k ay›na kadar
bireylerin donan›m maliyetlerindeki vergilere
% 50 muafiyet getirilmifltir. Bununla birlikte,
%19,6 olan KDV oran› da 2010 y›l› sonuna kadar
% 5,5 olarak azalt›ld›.
Yunanistan: Yenilenebilir enerji kaynaklar›
kullan›larak üretilen elektri¤e 40-50 Euro
Cent/kWh aras›nda teflvik vermektedir. Üstelik
ulusal yat›r›m kanununa göre, bu alandaki
yat›r›mc›lara % 20-40 aras›nda hibe deste¤i
sa¤lanmaktad›r. Kurulum maliyetlerinin % 20’si
gelir vergisinden düflülebilmektedir. fiebeke
ba¤lant›s› olmayan ada sistemlerinde de
maliyetlerin % 20’sinden muafiyet söz
konusudur.
Portekiz: Günefl enerjisi uygulamalar›nda 5
kW’tan büyük tesisler için 28,4 Euro Cent/kWh,
küçükler için ise 49,9 Euro Cent/kWh destek
sa¤lamaktad›r. 2005 y›l›ndan bu yana, yat›r›m
maliyetlerinin % 30’u gelir vergisinden
düflülmektedir.
Amerika: ABD’de PV pazar›, 2007’de % 48’lik
bir büyüme yaflad› ve toplam kurulum 190
MW’›n üzerinde gerçekleflerek toplam kapasite
750 MW de¤erine ulaflt›. Kaliforniya, % 60’l›k
de¤erle hala liderli¤ini sürdürmekle beraber,
di¤er eyaletlerde de % 83’lük bir art›fl söz
konusudur.
Baz› eyaletlerde gayet kuvvetli Yenilenebilir
Portfolyo Standartlar› (RPS) kanunlar› kabul edilip
varolan RPS programlar› daha fazla günefl
enerjisini teflvik eder biçimde optimize edilmifl
olsa da federal düzeyde haberler pek de iç aç›c›
de¤ildi. Özellikle de 2007’de kongreden
geçmeyen bir günefl Yat›r›m Vergisi Kredisi,
pazar› bir belirsizlikle karfl› karfl›ya b›rakt›. Neyse
ki, 2008’de sonlanmas› gereken Yat›r›m Vergisi
Kredisi’nin (ITC) 8 y›l daha uzat›lmas› yat›r›mc›ya
büyük rahatl›k sa¤lad›. Bu uzatman›n sonucunda,
hem konutlar hem de ticari uygulamalar %
30’luk vergi kredisinden yararlanabilecek ve
günefl enerjisinden elektrik üreten konutlara
getirilen 2000 dolarl›k bütçe limiti yeni
konutlarda kald›r›lm›fl olacak. Da¤›t›m
flirketlerinin bu krediden yararlanmas›n›
engelleyen madde de yürürlükten kalkm›fl oldu.
ITC sayesinde, toplam gücün gelecek 5 y›l için
y›ll›k % 65’lik art›flla 2013’te 10 GW’a ulaflmas›
bekleniyor. Solar Amerika Giriflimi, PV
fiyatlar›ndaki düflüflle paralel olarak, 2015
hedeflerinin geleneksel kaynaklarla fiyat birli¤i
sa¤lamak oldu¤unu belirtmektedir.
ABD, PV pazar›nda ince film teknolojisi ile büyük
geliflme göstermekte ve dünya liderli¤ini elinde
tutmaktad›r. Baz› yasalar ve teflvikler eyalet
baz›nda da de¤ifliklik göstermekle beraber
genelde günefl sistemleri kurmak isteyenlere
yat›r›m deste¤i sa¤lanmaktad›r.
Japonya: Japonya’n›n PV sektörünü ilgilendiren
enerji politikalar› 2002 y›l›nda uygulanmaya
bafllanan ‘Enerji Politikas› Üzerine Temel Yasa’
kapsam›nda yer almaktad›r. Bu yasa, 3 temel
Toyota’n›n öncülük etti¤i teknolojide frenin yaratt›¤› sürtünme kuvvetiyle düflük h›zlarda benzin devreden ç›k›yor ve hibrit motor kendi üretti¤i enerjiyi kullan›yor.
28
prensibi flart koflmaktad›r; kararl› bir tedarik
süreci, çevresel uygunluk ve pazar
mekanizmalar›n›n kullan›m›d›r.
1994-2006 aras›nda 12 y›l boyunca Japon
devleti, hanelerde günefl enerjisi kaynakl› elektrik
kullan›lmas›n› özendirmek amac›yla, gerekli
yat›r›m›n yar›s›n› sübvansiyon olarak sa¤lam›flt›r.
2006 mali y›l›n›n sonunda, yaklafl›k 350.000
konutta toplam kurulu güç 1,277 MW’a
ulaflm›flt›r. Ancak, son y›llarda gerekli donan›m
maliyeti azald›¤› için sübvansiyona gerek
kalmam›flt›r. Ve evlerde de günefl kaynakl› enerji
kullan›m› giderek yay›lmaktad›r.
Japon hükümeti taraf›ndan, “Temel Enerji
Plan›”n›n 2007’den itibaren gelecek 10 y›l›
kapsamas› öngörüldü. Bu plan›n ana direkleri
afla¤›daki maddelerden oluflmaktad›r;
• fosil yak›tlar›n sabit arz›n› savunan diplomasi
kaynaklar›na karfl› politikalar,
• enerji koruma stratejilerinin art›r›lmas› ve
küresel iklim de¤iflikli¤ini engelleyecek
uluslararas› çerçeve çal›flmalar›n›n
oluflturulmas›,
• teknolojik yeterlili¤in güçlendirilmesi.
Japonya'da günefl enerjisinin elektrik
üretimindeki pay›, flimdilik sadece % 0,1
düzeyindedir; fakat 2030 y›l›nda bu pay % 10'u
bulacakt›r. Günefl enerjisinden üretilen elektri¤in
maliyetinin önümüzdeki 5 y›l içinde di¤er enerji
kaynaklar›ndan elde edilen elektrikle rekabet
edebilecek düzeye gelmesi beklenmektedir.
RPS (Yenilenebilir Portfolyo Standartlar›)
Kanunlar›, da¤›t›m flirketleri taraf›ndan da yeni
enerjinin kullan›lmas›n› zorunlu k›lmak için,
hükümet taraf›ndan tekrar gözden geçirildi ve
2011-2014 y›llar› aras› için yeni hedefler
belirlendi. Son hedef, y›ll›k toplam 950 milyon
kWh’lik bir art›flla 2014 sonunda 16 milyon
kWh’lik toplam kurulu güce ulaflmak olarak
belirlendi. Bunlar›n yan›nda, 2050 y›l›nda sera gaz›
emisyonunu flimdiki de¤erlerin yar›s›na indirme
hedefini uygulamak için “Cool Earth 50” Enerji
‹novasyonu Teknoloji Plan› hayata geçirildi.
Bu plan›n önemli bir aya¤› olan “Yenilikçi PV
Teknolojileri” çal›flmalar› ile % 10-15’lerde olan
günefl hücrelerinin verimlili¤inin % 40’lara
ç›kar›lmas› ve flimdiki fiyat› 46 Yen/kWh olan
hücrelerin fiyatlar›n› 7 Yen/kWh de¤erine
düflürülmesi için çal›fl›lmaktad›r.
Çin: 2007 y›l› sonunda Çin’deki kurulu PV gücü
100 MW’a ulaflm›flt›r. Bunun % 6’s› flebekeye
ba¤l›, geri kalan› ise k›rsal sistemlerdir. 2010 y›l›
için hedef, 300 MW’l›k PV gücüdür. 2006
Yenilenebilir Enerji Kanunu’na göre, hem binaya
entegre sistemler hem de büyük boyutlu çöl
santralleri için teflvikler sa¤lanacakt›r. K›rsal
uygulamalar için ilk yat›r›m maliyeti hükümet
taraf›ndan karfl›lanacak ve elektrik üretiminden
sa¤lanan geliri aflan iflletme ile bak›m maliyetleri
ulusal elektrik da¤›t›m flebekesindeki tarife
art›r›larak desteklenecektir.
Güney Kore: 2007 y›l› sonunda Güney Kore’deki
kurulu PV gücü 77,6 MW’a ulaflm›flt›r. Bunun
42,9 MW’l›k k›sm› 2007 y›l›nda kurulmufltur.
2012 y›l›nda ulafl›lmak istenen hedef, 1,3 GW
olarak belirlenmifltir. 100.000 çat› program›
kapsam›nda Kore PV pazar› h›zla geliflmifltir.
Teflvik fiyatlar›, 30 kW’tan küçük sistemler için
kWh bafl›na 711,25 KRW ve büyük sistemler için
ise 677,38 KRW olarak belirlenmifltir. Bu tarifeler,
3 kW’tan büyük uygulamalar için 15 y›ll›k garanti
kapsam›na al›nm›flt›r.
Bu program›n çat›s› alt›nda devlet, müstakil evler
için toplam sistem fiyat›n›n % 60’›n› ve kiral›k
daireler için ise % 100’ünü karfl›lamaktad›r.
Ayr›ca, yeni bir programa göre, yeni yap›lan ve
3000 m2’den büyük devlet binalar›nda, toplam
inflaat maliyetinin % 5’inin günefl panellerini de
içeren yenilenebilir enerji harcamalar›na ayr›lmas›
zorunludur.
Hibrit motorlu araçta yak›t tüketimini % 50’ye kadar azaltmak mümkün. Orta boyutlu bir binek otomobil bu yolla 100 km’de sadece 3 lt benzin harc›yor.
29
Yenilenebilir Enerji ve
Türkiye’deki Yasal Düzenlemeler
A
vrupa Birli¤i ülkeleri, 2020 nihai hedefini
belirledi: “Varolan toplam enerjideki pay›
% 8,5 olan yenilenebilir enerjinin pay›n›,
2020 tarihine kadar % 20’ye yükseltmek.” Yine
toplam elektrik tüketiminin yaklafl›k % 35’ini, ›s›
ihtiyac›n›n % 25’ini ve ulafl›m›n % 10’unu
yenilenebilir kaynaklardan sa¤lamak ana hedefler
aras›nda s›ralanmaktad›r. Tüm bu rakamlardan
güneflin pay›na düflen ise fotovoltaikler için 52.000
MW olarak belirlendi.
Dünyada yaflanan geliflmelerin paralelinde
ülkemizde de 2003 y›l›ndan itibaren yenilenebilir
enerji alan›nda çeflitli yasal düzenlemeler yap›lmaya
baflland›. 10 May›s 2005 tarihinde kabul edilen
Hat kay›plar›nda ve kaçaklarda dünya ortalamas› % 5,5-6 iken, bizde bu oran % 23’tür. Yani 4 kat› fazla!
30
“Yenilenebilir Enerji Kaynaklar›n›n Elektrik Enerjisi
Üretimi Amaçl› Kullan›m›na ‹liflkin” 5346 say›l›
kanun, kimi çevreler taraf›ndan birçok Avrupa ve
dünya ülkesinde uygulanan teflviklere göre yetersiz
bulunsa da bu alana ilgi duyan yat›r›mc› ve
üreticilere çeflitli teflvikler sunmaktad›r. Bu kanun
metninin tamam› 18 May›s 2005 tarihinde
yay›nlanan 25819 say›l› Resmi Gazete’den
ulafl›labilir.
Gerek uluslararas› birtak›m sözleflmeler nedeniyle
gerekse geleneksel enerji kayna¤›n›n azalmas› ve
ters orant›l› olarak enerji ihtiyac›n›n artmas›
nedeniyle bu alanda çok h›zl› geliflmeler
yaflanmaktad›r. Bu yasan›n yat›r›mc›ya ve üreticiye
sa¤lad›¤› avantajlar afla¤›da s›ralanmaktad›r.
Fakat yaflanan h›zl› geliflmeler nedeniyle yasal
düzenlemeler sürekli olarak güncellenmektedir.
5346 Say›l› Yenilenebilir Enerji Yasas› bu alanda
yer alacak gerçek ya da tüzel kiflilere yat›r›m
deste¤i sa¤lamakta ve devlet taraf›ndan sat›n
al›nan elektrikte yenilenebilir enerji kaynaklar›ndan
üretim yapan kiflilere öncelik tan›maktad›r. Fakat
tüm bu avantajlara sahip olmak için kurumlar›n ya
da kiflilerin EPDK taraf›ndan verilecek olan
“Yenilenebilir Enerji Kaynak Belgesi”ne (YEK) sahip
olmalar› gerekmektedir. Bu belge, iflletmede
10 y›l›n› tamamlamam›fl tüzel kiflilerden, EPDK
taraf›ndan belirlenen elektrik toptan sat›fl fiyat›
üzerinden saptanan bir fiyatla elektrik sat›n al›m›n›
sa¤lamaktad›r.
Varolan yasa ile bu fiyat 5-5.5 Euro Cent/kWh
karfl›l›¤› Türk Liras› olarak belirlenmekte fakat
serbest piyasada 5.5 Euro Cent/kWh s›n›r›n›n
üzerinde sat›fl imkân› bulan lisans sahibinin de bu
olanaktan yararlanabilece¤i öngörülmektedir.
Kas›m 2008 tarihinde düzenlenen yeni kanun
teklifi ile yürürlükte olan yasada yer alan fiyatlar›n
daha da art›r›lmas› öngörülmektedir. Örne¤in,
Bakanl›k yetkilileri sivil toplum örgütlerinin ve
sektör temsilcilerinin kat›ld›¤› toplant›larda en son
rakam›n 25 Euro Cent/kWh olaca¤› konusunda
bilgilendirme demeci vermifltir.
Gerçek ya da tüzel kifliler taraf›ndan sadece kendi
enerjisini karfl›lamak amac›yla kurulmufl ve en fazla
1000 kW’l›k kurulu güce sahip tesislerin kesin
projesi, planlamas›, master plan›, ön incelemesi
veya ilk etüdü DS‹ veya E‹E taraf›ndan haz›rlanm›fl
ise bu projeler için hizmet bedeli al›nmamaktad›r.
Yasada, günefl pilleri ve odaklay›c›l› üniteler
kullanan elektrik üretim sistemleri kapsam›ndaki
ArGe ve imalat yat›r›mlar›n›n bu kapsama girdi¤i
belirtilmektedir.
31 Aral›k 2012 tarihine kadar devreye girecek bu
tesislerden, ulafl›m yollar›ndan ve flebeke ba¤lant›
noktas›na kadar olan enerji nakil hatlar›ndan,
yat›r›m ve iflletme dönemlerinin ilk on y›l›nda izin,
kira, irtifak hakk› ve kullanma izni bedellerine
% 85 indirim uygulanmaktad›r.
Son birkaç y›lda yaflanan geliflmeler yasa ile
desteklenirken EPDK taraf›ndan May›s 2007
tarihinde haz›rlanan ve yat›r›mc›lara yol gösterici
nitelik tafl›yan “Yat›r›mc›n›n El Kitab›” raporunda
yer alan destekler ise;
• Yerli do¤al kaynaklar ile yenilenebilir enerji
kaynaklar›na dayal› üretim tesisi kurmak üzere
lisans baflvurusunda bulunan tüzel kiflilerden,
lisans alma bedelinin % 1’i d›fl›nda kalan tutar
tahsil edilmemektedir.
kaynaklar›na dayal› üretim tesisleri için tesisin
tamamlanma tarihinden itibaren ilk sekiz y›l
süresince y›ll›k lisans bedeli al›nmamaktad›r.
kaynaklar›na dayal› üretim tesislerine, TE‹Afi
ve/veya da¤›t›m lisans› sahibi tüzel kifliler
taraf›ndan, sisteme ba¤lant› yap›lmas›nda
öncelik tan›nmaktad›r.
• Perakende sat›fl lisans› sahibi tüzel kifliler,
5 nükleer santral en az 25 milyar dolara mal olacak ve tüm tüketimimizin ancak % 3’ünü karfl›layacak. % 20 kayb› düflerseniz geriye yaln›zca % 2,4 kal›r.
31
serbest olmayan tüketicilere sat›fl amac›yla
yap›lan elektrik enerjisi al›mlar›nda, yenilenebilir
enerji kaynaklar›na dayal› bir üretim tesisinde
üretilen elektrik enerjisi sat›fl fiyat›, TEDAfi’›n
sat›fl fiyat›ndan düflük veya eflit oldu¤u ve daha
ucuz baflka bir tedarik kayna¤› bulunmad›¤›
takdirde, öncelikli olarak, söz konusu
yenilenebilir enerji kaynaklar›na dayal› üretim
tesisinde üretilen elektrik enerjisini sat›n almakla
yükümlü k›l›nm›flt›r.
fleklinde s›ralanmaktad›r.
Dünya ve AB ülkeleri karfl›laflt›rmalar› ve ülkemiz
standartlar› gere¤i birçok sivil toplum örgütünün de
belirtti¤i gibi madde 6(c)’ye göre sat›n al›nacak
elektrik enerjisi için uygulanacak fiyat; her y›l için
EPDK’n›n belirledi¤i bir önceki y›la ait ‘Türkiye
Ortalama Elektrik Toptan Sat›fl Fiyat›’d›r. Biz,
TemizDünya Ekoloji Derne¤i olarak, günefl
enerjisinde 5 kW’a kadar olan bireysel kullan›m için
bu fiyat›n 20 senelik al›m garantisi ile en az 0,25
Euro Cent/ kWh olmas› gerekti¤ine inan›yoruz.
fiu an günefl panellerinin ülkeye giriflinde ödenen
KDV tutar› hala % 18’dir. Temiz enerji üretiminin
yayg›nlaflmas› için at›labilecek en somut ad›m, bu
oran›n % 1’e düflürülmesi ile gerçekleflir.
9/7/2008 tarihli Resmi Gazete’de yay›nlanan 5784
say›l› Kanun 3. maddesinde ‘Yenilenebilir enerji
kaynaklar›na dayal›, kurulu gücü azami befl yüz
kilovatl›k üretim tesisi ile mikro kojenerasyon tesisi
kuran gerçek ve tüzel kifliler, lisans alma ve flirket
kurma yükümlülü¤ünden muaft›r. Bu tüzel kiflilerin
ihtiyaçlar›n›n üzerinde ürettikleri elektrik enerjisinin
sisteme verilmesi halinde uygulanacak teknik ve
mali usûl ve esaslar Kurum taraf›ndan ç›kart›lacak
bir yönetmelikle belirlenir." cümleleri yer
almaktad›r. Her ne kadar bu kanun maddesinde,
gerçek kifliler de kapsamda görünüyorsa da,
uygulama için haz›rlanmakta olan yönetmelik
yaln›zca tüzel kiflileri kapsayacak gibi
görünmektedir. Bu noktada kanun maddesindeki
ifadelerde flöyle bir kar›fl›kl›k oldu¤u söylenebilir;
tüzel kifliler için düzenlenecek kurallar gerçek
kiflileri de kapsayacak m›, ya da gerçek kifliler için
ayr› teknik ve mali duzenlemeler yap›lacak m› veya
yap›lmayacak m› konular› bizim yorumlar›m›za
göre çok aç›k de¤ildir. Bu hususun özellikle
aç›kl›¤a kavuflmas› ve bireysel kullan›mla ilgili
gerekli düzenlemelerin mümkün olan en k›sa
zamanda yap›lmas› gereklidir.
TemizDünya Ekoloji Derne¤i olarak yenilenebilir
enerji kaynaklar›n›n yayg›n ve verimli kullan›m›, bu
konudaki istihdam olanaklar›n›n art›r›lmas› ve
‘Günefl Enerjisi’ sektörünün geliflimi için ilgili
yasan›n belirtilen noktalarda revize edilmesi
gerekti¤ini hat›rlat›r›z.
*Sektörde yaflanan son hareketler, geçerli yasalar ve teflvikler özetlenmeye çal›fl›lm›flt›r. Daha güncel bilgiler için www.enerji.gov.tr, www.epdk.org.tr adreslerini ziyaret ediniz.
32
Fotovoltaikler
Fotovoltaikler
Fotovoltaik Hücre Nedir?
2. elementtir. Asl›nda silikon, kimyasal element
formunda de¤il, toprakta silikatlar halinde ve en
yayg›n bilefli¤i SiO2 olarak bulunur. Ayr›ca, kuartz
ve ametist benzeri mineral çeflitlerinde de silikon
vard›r.
Günefl Ifl›¤›
Yük
Ak›m
N tipi silikon
Ba¤lant›
P tipi silikon
Fotonlar
Elektron ak›fl›
F
Boflluk ak›fl›
otovoltaik hücre ya da günefl hücreleri,
günefl ›fl›¤›n› do¤rudan elektrik enerjisine
çeviren ve bu süreçte silikon, galyum
arsenit, kadmiyum tellürid ya da bak›r indiyum
diselenid gibi yar› iletkenleri kullanan ayg›tlard›r.
Genelde, yüzeyleri kare, dikdörtgen veya daire
fleklinde biçimlendirilen günefl hücrelerinin alanlar›
100 / 156 / 243 cm2 civar›nda, kal›nl›klar› ise 0,20,4 mm aras›ndad›r.
Günefl hücrelerinin çal›flma prensibini kristal silikon
hücreyi ele alarak k›saca flöyle özetleyebiliriz. Her
bir silikon atomu, en d›fl tabakas›nda 4 de¤erlik
elektrona sahiptir ve komflu atomlar›n de¤erlik
elektronlar›yla ba¤ kurup d›fl tabakay› 8 elektrona
tamamlayarak soy gaz düzenine geçer. Güneflten
gelen ›fl›k ya da ›s›n›n etkisiyle bu ba¤dan bir
elektron kopabilir ve serbest olarak dolaflarak
kristal örgüde bir boflluk yarat›r. Bu durum, tek
bafl›na enerji yaratmak için yeterli de¤ildir ama
silikona bir tarafta bor, di¤er tarafta da fosfor
eklendi¤inde yani katk›lama yap›ld›¤›nda,
bakt›¤›n›z yöne göre, ya elektron fazlal›¤› ya da
En yayg›n olan›, kristal silikon yap›l› günefl
hücresidir ve günümüzde günefl hücrelerinin
% 99’u temelde silikondan yap›lm›flt›r. Silikon,
oksijenden sonra dünyam›zda en çok bulunan
Günefl hücrelerinin kullan›ld›¤› ilk uygulama Amerikan Vanguard uydusudur.
34
Fotovoltaikler
% 20 aras›nda bir verimle günefl enerjisini elektrik
enerjisine çevirebilir.
1- Negatif elektrot
2- Pozitif elektrot
3- n tipi silikon
4- p tipi silikon
5- S›n›r tabakas›
Günefl Hücresinin Yap›s›
elektron eksikli¤i meydana gelecektir. Elektronikle
ilgili olanlar›n transistörlerden de aflina olduklar› bu
durum, P ve N tabakalar› ile gösterilir. Günefl ›fl›¤›
hücreye düfltü¤ünde, protonlar fazla elektronlardan
kurtulmaya çal›flacak ve yonga plakas›n›n iki
yan›nda boflluklar› doldurmak isteyen elektron
fazlal›klar› bir gerilim yaratacakt›r. Silikon hücrede
bu gerilim fark›, yar›m volttan biraz daha azd›r.
Yongan›n iki ucuna metalik ba¤lant› noktalar›
eklenir. Bu noktalara dahili bir devre ba¤land›¤›nda
elektronlar silikonun içinde hareket etmektense
metal iletkenleri takip ederek devrede yol almay›
tercih edecektir. Böylece, kapal› bir devre ve bu
devreden geçen ak›m söz konusu olur.
Sonuçta, 0.5 Voltluk hücreler pratikte çok ifle
yaramayaca¤›ndan, daha fazla gerilim elde etmek
için hücreleri seri ba¤layarak fotovoltaik modülleri
ya da günefl panellerini olufltururuz. ‹lk olarak,
36 günefl hücresinin seri ba¤lanmas›ndan oluflmufl
ve 17-18 Volt civar›nda gerilim üreten paneller,
endüstri standard› olarak ortaya ç›km›flsa da,
günümüzde 72 hücreli 24 Volt sa¤layan daha
büyük paneller ve sistemler de kabul görmektedir.
Bu paneller, ön yüzünde temperli cam ile arka
yüzünde koruyucu ve suya dayan›kl› bir malzemeyle kaplanm›flt›r. Köfleler ve ba¤lant› noktalar›
da tüm hava koflullar›na dayanacak flekilde
yal›t›lm›fl ve s›zd›rmazl›k sa¤lanm›flt›r.
Günefl enerjisini kullanan pek çok uygulamada tek
bir panel yeterli olmayacakt›r. Bu yüzden,
amac›m›za ve gerilim/ak›m gereksinimine ba¤l›
olarak birkaç panel, seri veya paralel ba¤lanarak
bir panel dizisi oluflturulur. Bir dizi, birkaç tane
panelden oluflabilece¤i gibi binlerce hektarl›k alan›
da kaplayabilir.
Sonraki bölümlerde hem günefl hücresinin tarihini
hem de farkl› tiplerdeki hücrelerle ilgili bilgileri
bulabilirsiniz.
Günefl hücreleri, elektron pompas› gibi çal›fl›r ve
enerji depolama yetenekleri yoktur. Ak›m miktar›n›
art›rmak için ya daha büyük ve verimli hücreler
kullanabiliriz ya da hücreleri daha fazla gün ›fl›¤›na
maruz b›rakabiliriz. Yine de bir hücrenin
büyüklü¤ünün, veriminin ve günefl ›fl›¤›na ne
kadar toleransl› olabilece¤inin pratik s›n›rlar› vard›r.
Günefl hücreleri, yap›lar›na ba¤l› olarak % 5 ile
Günefl hücresinin temel ifllevi radyoaktif enerjiyi elektrik enerjisine dönüfltürmektir.
35
Fotovoltaikler
Fotovoltaiklerin Tarihçesi
Laboratuvarlar›’n›n 1930’lu y›llarda Russell Ohl
taraf›ndan US2402662 numaral› ‘Ifl›¤a duyarl› alet’
ad› alt›ndaki patent baflvurusunun ard›ndan
piyasaya girdi.
F
otovoltaik etkiyi ilk keflfeden, 1839 y›l›nda,
19 yafl›ndaki Frans›z Fizikçi Edmund
Bacquerel’dir. 1876 y›l›nda, William Grylls
Adams ve ö¤rencisi Richard Evans Day, selenyum
gibi kat› bir maddenin ›fl›¤a tutuldu¤unda elektrik
üretti¤ini görmüfllerdi. Fakat, selenyum günefl
hücreleri 5 Watt/m2 enerji ürettikleri için yaln›zca
% 0,5 verime sahipti. 1883 y›l›nda ise, Amerikal›
Charles Fritts, selenyum maddesini alt›n ile kaplayarak %1 verimli ilk günefl hücresini imal etti. Bu
icad› daha sonra kameralarda ›fl›k sensörü olarak
kullan›ld›. Albert Einstein ise, ›fl›¤›n do¤as› ve
fotoelektrik etkiyi çal›flt›¤› mekanizma teoremleri
ile bu çal›flmalar› ilerleterek, 1905 y›l›nda Nobel
ödülüne lay›k görüldü. Bu dönemde, yüksek
maliyetleri ve düflük verimlilikleri yüzünden pek
kullan›lmayan fotovoltaik hücreler, daha sonra Bell
Fotovoltaiklerin as›l keflfi, 1950’lerin bafl›nda Bell
Laboratuvarlar›’nda transistör teknolojisinin yan
ürünü olarak bafllad›. Daryl Chapin’in
önderli¤indeki araflt›rma ekibi, Bell telefonlar›n›n
ücra köflelerde çal›flabilmesi için, kurak ve nemli
koflullarda çok güvenilir olmayan kuru akü
teknolojilerinden farkl› yöntemler ararken rüzgâr
ve termoelektrik güç kaynaklar›n› ele ald›. Kendisi
de bir günefl enerjisi fanati¤i olan Chapin, II.
Dünya Savafl› sonras›nda yak›t s›k›nt›s›na ba¤l›
olarak geliflen pasif günefl tasar›mlar›na olan
ilgisinden, fotovoltaik fikrinin incelenmesini önerdi.
Çal›flmalar›n verim sorunlar› yüzünden sonlanmas›
olas› iken Chapin’in ifl arkadafllar›ndan Calvin Fuller
ve Gerald Phearson, silikonun kristal matriksine
galyumdan katk›lar yaparak ve sonra da galyumca
zengin bu matriksi s›cak lityum banyosuna
dald›rarak iyi bir elektrik iletkeni olabilece¤ini
keflfetti. Bunun üzerine Chapin, selenyumdan
5 kat daha verimli silikon günefl hücresini üretme
konusunda cesaretlendi. Her ne kadar teoride,
günefl hücresinin tuttu¤u günefl enerjisinin
% 25’ini elektri¤e çevirebilece¤ini hesaplad›ysa da
hedefiyle ilgili daha ulafl›labilir bir oran olan
% 6’da karar k›ld›.
Baz› Hücre Üreticileri: Al-Afandi, BP Solar, Deutsche Cell, Ersol, Eurosolar, GPV, Kwazar JSC, Kyocera, Ever Q, Evergreen Solar, Sunways, Unisolar.
36
Fotovoltaikler
cümlesiyle duyurdu. ‹flte günefl devrimi böyle
bafllad›.
1950’lerin sonlar›na do¤ru fotovoltaik
teknolojisinin yeryüzünde ilk kullan›ld›¤› alan,
k›rsal iletiflim sistemleriydi. 1958’lerden beri ise
neredeyse her uydu sisteminde ve uzay arac›nda
güç üretimi için fotovoltaikler kullan›lmaktad›r.
Bu çal›flmalar sürerken RCA laboratuvarlar›ndan
atom pilinin bulundu¤u keflfi haberi geldi¤inde,
günefl ekibi herhangi bir yar› iletkenin temeli olan
p-n ba¤lant›lar› için en uygun yeri ar›yordu. p-n
ba¤lant›s› hücrenin üzerinde olunca iletkenli¤in
artt›¤›n› farkeden ekip, bu ba¤lant›n›n kal›c› olarak
sabitlendi¤i maddelerle deneylerine devam etti.
Silikona arsenik ekleyip çok ince bir bor tabakas›
ile kaplay›nca istenilen ba¤lant› sa¤land› ve
% 6’l›k verime ulafl›ld›.
1954’ün Nisan ay›nda, bu geliflme halka
duyuruldu¤unda bir gazeteci flöyle yazm›flt›:
‘Birbirine elektriksel olarak ba¤l› Bell günefl
hücreleri metrekare bafl›na 42 Watt güç
üretti. Oysa RCA flirketinin buldu¤u atom pili
ancak 1 Watt’›n milyonda biri kadar enerji sa¤lad›.’
New York Times ise bu haberi, ‘‹nsano¤lunun en
çok istedi¤i hayallerden biri gerçekleflti. Güneflin
sonsuz enerjisini uygarl›k için kullanmaya bafllad›k.’
Günümüzde, Uluslararas› Uzay ‹stasyonu ve Mars
Explorer ile Phoenix Mars Arac›, uzay deneylerinin
sürebilmesi için gerekli elektri¤i sa¤layan
fotovoltaiklerden elde ettikleri güce ba¤›ml›d›r.
1970’lerde yaflanan petrol krizi ve Arap
petrolüne konulan ambargo, özellikle Amerika’da
fotovoltaikleri çok önemli bir konuma yükseltti. ‹lk
kullan›lmaya bafllan›lmas›ndan bu yana, y›llard›r
süren çal›flmalar fotovoltaiklerin üretiminde
yenilikleri ve ürünlerde teknolojik geliflmeleri
beraberinde getirdi. Bunun da en iyi yans›mas›,
günefl sistemlerinin Watt bafl›na maliyetinin
durmadan düflmesiydi. Dünya çap›nda gittikçe
çarp›c› bir biçimde artan enerji maliyetlerine ve
çevreye dair kayg›lara karfl›l›k, fotovoltaik
sistemlerin hem üretimi hem de kullan›m› h›zla
artmaktad›r. Tahminlere göre, hem fotovoltaik
günefl uygulamalar› hem de di¤er yenilenebilir
enerji kaynaklar›n›n kullan›m› artarak, enerji üretim
ve tüketiminin büyük bir oran›n› oluflturacakt›r.
Baz› Hücre Üreticileri: Maharishi, Mitsubishi, Motech, Photovoltech, Photowatt, Q-Cells, Sharp, RWE Schott Solar, Sanyo, Shell, Solartec,Solterra, Suntech.
37
Fotovoltaikler
Hücre Yap›m Yöntemleri
Hücre Tipi
Kristal silikon hücreler
Monokristal yap›l›
Polikristal yap›l›
‹nce film hücreler
fiekilsiz silikon
Bak›r-‹ndiyum
diselenid CIS
Kadmiyum Tellürid
Hücreler CdTe
Mikrokristal ve
mikromorf
DSSC
Boyal› hücreler
Polikristal POWER hücreleri
Polikristal bant hücreleri (EFG,
string ribbon, dentriticweb)
Polikristal ince film
hücreler (Apex)
K
Günefl Hücreleri Tipleri
Kristal Silikon Hücreler:
ristal silikon hücrelerin en önemli ana
maddesi silisyumdur. Silisyum, oksijenden
sonra en bol bulunan element olmas›na
ra¤men, saf kimyasal madde formunda bulunmaz
ve silisyumun silikondioksit bilefli¤inden yüksek
s›cakl›klar gerektiren proseslerle ayr›lmas› gerekir.
Oluflan metalürjik silikonun safl›¤›, elektronik
uygulamalar için yine yeterli olmad›¤›ndan kimyasal
bir proses yard›m›yla safl›¤› art›r›l›r ve istenen safl›¤a
ulafl›ld›¤›nda bu yüksek kalitedeki silikon, günefl
hücreleri üretiminde kullan›l›r.
Monokristal Hücreler
En eski ve en pahal› üretim tekni¤ini içermesine
ra¤men, varolan hücreler aras›nda ticari olarak en
verimlileridir. Modüllerde verim, güneflten kabloya
yaklafl›k olarak ortalama % 15 ile % 18
aras›ndad›r. Laboratuvar koflullar›nda % 22’lik
hücre verimlerine ulafl›lm›fl olsa da bunlar ticari
olarak kullan›mda ekonomik olmayan de¤iflik
bileflenlerin kullan›ld›¤› hücrelerdir.
Yeryüzündeki uygulamalara uygun monokristal
Monokristal Hücreler
Fotovoltaik sistemlerin tesisindeki art›flta, % 44 ile Japonya birinci, AB ülkeleri özellikle Almanya y›ll›k % 43 art›flla ikinci s›radad›r.
38
Fotovoltaikler
silikon üretiminde, potada çekme metodu olan,
Czochralski metodu gelifltirilmifltir. Bu metotla,
0,3 m çap›nda tek kristalli ve birkaç metre
boyunda silindirler oluflturulabilir. Bu silindir saf
kristaller sekizgen bir flekilde pahlan›r ve 0,3 mm
kal›nl›¤›nda dilimlenir, yani silikon plakalar kesilir.
Bu plakalar, halihaz›rda p katk›l›d›r ve n tabakas›
da fosfor difüzyonuyla oluflturulur. Arka kontaklar
da ba¤land›ktan sonra plakalar›n elektrik yollar›
oluflur ve ön yüzey de antireflektif yüzeyle
kaplan›nca hücrelerin üretimi tamamlanm›fl olur.
Bu metot, transistörler ve entegre devrelerin
üretiminde de kullan›ld›¤› için geliflmifl, verimli ve
temiz bir üretim metodudur.
Monokristallerin yap›lar› homojendir ve renkleri
karakteristik olarak koyu maviden siyaha do¤ru
de¤iflir. Pahlama miktar›na ba¤l› olarak yuvarlak,
karemsi ya da kare fleklinde olabilirler. Daire olan
hücreler üretimlerinde az kay›p söz konusu
oldu¤undan ucuz olmalar›na karfl›n kullan›m
alan›nda yaratt›klar› kay›p yüzünden standart
panellerde tercih edilmezler.
Polikristal Hücreler
Bu teknikte, saf erimifl silikon, silindir ya da blok
fleklinde kal›ba dökülür. Sonra, so¤utulan 400 mm
x 400 mm boyutlar›nda ve 300 mm
uzunlu¤undaki bu çoklu kristal yap›daki bloktan,
plakalar dilimlenir. Monokristale k›yasla elektri¤e
dönüfltürme verimlili¤i az miktarda düfler, fakat
üretim metodundaki hassasiyet azald›¤› için
maliyetler de düflüktür. Modül verimlili¤i, güneflten
kabloya % 13 ile % 16 aras›ndad›r. Kristallerin
büyüklü¤ü yaklafl›k 1 cm’dir ve koyu mavi yüzeyde
aç›kça görülebilirler. Katk›lama ve montaj yukar›da
aç›kland›¤› biçimdedir.
Polikristal hücrelerin yap›lar› çok kristallidir ve ›fl›¤›n
yans›mas›nda bu kristaller rahatl›kla görülebilir.
Renkleri antireflektif kaplamayla mavi iken
kaplamas›z gümüfli gri tonlar›ndad›r.
‘Power’ Silikon Hücreleri
Bu hücreler, ingot döküm sonucu üretilmifl
polikristal plakalardan yap›l›r. Bunun yan› s›ra,
mekanik flekillendirme ifllemlerinden de geçerler.
Silikon plakalar›n ön ve arka yüzüne, h›zla dönen
bir freze b›ça¤› yard›m›yla minik çukurlar ifllenir.
‹fllenmifl bu parçalar dik aç›l› bir flekilde yerlefltirilir
ve de kesiflme noktalar›nda küçük boflluklar
oluflturulur. Bu boflluklar, hücrenin geçirgenli¤ini
sa¤lar. Bu geçirgenlik, boflluklar›n büyüklü¤üne
ba¤l› olarak % 0 ile % 30 aras›nda de¤iflir.
Verimlilik, % 10 oran›nda geçirgen bir hücrede
yine % 10 civar›ndad›r. fiekilleri 100 mm x 100
mm boyutunda karedir. Renkleri polikristal
hücrelerle ayn›d›r.
Polikristal Hücreler
Japonya’da 1990 y›l›ndan bafllayarak, y›ll›k % 43 art›flla 2010 y›l›na kadar 4820 MW e fotovoltaik sistemi kurulmufl olacakt›r.
39
Fotovoltaikler
• Polikristal yap›l› String Ribbon Silikon
Hücreler
Verimlilikleri % 12 olan dikdörtgen formda ve
ortalama 0,3 mm kal›nl›¤›ndaki bu hücreler,
EFG’lere benzeyen yap›s›yla mavi ya da gümüfli
gri renge sahiptir.
• Monokristal yap›l› DendriticWeb Silikon
Hücreler
Verimlilikleri % 13 olan ve dikdörtgen formda
0,13 mm kal›nl›¤›ndaki hücrelerin yap›lar›,
monokristal silikon hücreler gibi homojendir.
Asl›nda yap›lar›, çift kristallidir.
Anti Reflektif Uygulanm›fl Hücreler
‘Ribbon Drawn’ (fierit Çekme) Silikon Hücreler
Geleneksel hücre üretim metotlar›nda neredeyse
hammaddenin yar›s› kesme ifllemleri s›ras›nda
kayba u¤rar. Bu kayb› önlemek ve kullan›m›
art›rmak için farkl› flerit çekme ifllemleri
gelifltirilmifltir. Bu ifllemler, erimifl silikondan
do¤rudan folyolar›n üretilmesini sa¤lar. Bu
folyolar, istenen plaka kal›nl›¤›na sahiptir ve
yaln›zca flerit parçalara ayr›lmas› için lazerle
kesilirler. Bu teknikle daha az enerji ve malzeme
harcan›r. Ayr›ca, ingot döküm ya da kristal çekme
proseslerinden maliyet bak›m›ndan çok daha
hesapl›d›r. Seri ve ticari üretim için afla¤›daki üç
teknoloji gelifltirilmifltir.
• Polikristal yap›l› EPG Silikon Hücreler
Verimlilikleri % 14 olan ve dikdörtgen ya da
kare yap›l› ortalama 0,28 mm kal›nl›¤›ndaki bu
hücreler Edge-defined Film-fed Growth (EPG)
adl› bir ifllem sonucunda üretilir. Renkleri
mavidir.
Polikristal yap›l› Apex Hücreler
Apex hücreler, ince film teknolojisinin seri üretime
haz›r kristal silikon için yap›lm›fl ilk uygulamalar›d›r.
Silikon içeren iletken bir seramik substrat, kal›n
silikon plakas›n›n yerine geçer ve seri bir prosesle
0,03-0,1 mm kal›nl›kta ince bir polikristal yap›l›
silikon filmle kaplan›r. Bu metotla, özellikleri
bak›m›ndan geleneksel polikristal hücrelere
benzeyen ama daha büyük ölçekli günefl hücreleri
üretilir. Bu metot sayesinde, yüksek kalitedeki yar›
iletkenlerin üretimi için daha düflük s›cakl›klar›n
yeterli olmas› ve üretimin daha h›zl› gerçekleflmesi
maliyet avantajlar› sa¤lamaktad›r.
Bu hücrelerin verimlilikleri % 9,5 civar›ndad›r.
Hücreler 208 mm x 208 mm boyutunda, kare
biçiminde ve küçük kristallere sahip polikristal bir
yap›dad›r.
‹nce Film Hücreler
1990’lardan itibaren günefl hücresi üretiminde
ince film teknolojilerinin geliflimi çok önemli rol
oynam›flt›r. Bu teknolojide, ço¤unlukla cam olan
bir substrat›n üzerine, fotoaktif yar› iletkenler ince
tabakalar halinde uygulan›r. Kullan›lan metotlar
elektrolitik banyo ve katot tonlanmas› gibi
kimyasal prosesleri içermektedir. Yar› iletken
malzemeler olarak genelde flekilsiz silikon, bak›r
indiyum diselenid (CIS) ve kadmiyum tellürid
Dünyada hiçbir endüstri yok ki, ürününe 25 y›l garanti versin. Ne otomotiv sanayi ne de bilgisayar teknolojileri, bu iddial› sorumlulu¤u üstlenmez.
40
Fotovoltaikler
(CdTe) kullan›l›r. Bu malzemelerin yüksek ›fl›k
so¤urma yetene¤i yüzünden, günefl ›fl›¤›n›
elektri¤e çevirmek için teoride 0,001 mm kal›nl›k
bile yeterlidir. Ayr›ca, bu malzemeler farkl›
atomlardan kaynakl› kirlili¤e daha toleransl›d›r ve
yaln›zca 200-500 ºC aras› s›cakl›klarda üretim
yap›labilir. Kristal silikon teknolojisiyle
k›yasland›¤›nda, daha az kullan›lan hammadde ve
enerjiye ra¤men daha makineleflmifl seri üretim ve
daha fazla ç›kt› olanaklar› bu teknolojiyi cazip
k›lmaktad›r.
‹nce film hücreler, plaka boyutlar›yla s›n›rlanmaz ve
teorik olarak substrat, istenilen boyutta kesilip yar›
iletken malzemeyle kaplanabilir. Bununla
birlikte, sadece eflit büyüklükteki hücreler,
aralar›nda seri ba¤lanabileceklerinden, asimetrik
bir form için elektriksel olarak verimli olan alan
mümkün olan en büyük dikdörtgen aland›r. Bu
alan›n d›fl›ndaki bölgeler elektriksel olarak aktif
de¤ildir ama optik olarak aktif alandan ay›rt
edilemez.
Kristal silikon hücrelerden farkl›laflt›¤› bir di¤er
nokta da iç ba¤lant›lar›d›r. Kristal hücrelerde,
hücreler aras› ba¤lant› lehimle d›fltan sa¤lan›rken,
ince film hücreler monolitik olarak yani içten
yekpare birbirlerine ba¤lan›r. Hücreler,
elektriksel olarak, birbirlerinden üretim
safhas›ndaki flekilllendirme aflamalar›nda ayr›l›r ve
birlefltirilir. Bu, hücrelerin aras›nda saydam
oluklar›n oluflmas›na neden olur. Enerji verimini
art›rmak için bu oluklar olabildi¤ince incedir ve
ç›plak gözle görmek zordur.
Elektrik ba¤lant›lar›, arka yüzeyde opak bir metal
kaplamayla yarat›l›r. Ifl›¤› gören ön yüzeyde bu
ifllev, saydam iletken oksit tabaka (TCO,
transparent conductive oxide) denen ve ad›ndan
da anlafl›ld›¤› üzere oldukça saydam ve iletken bir
metal oksit tabakayla.sa¤lan›r. En çok kullan›lan
metal oksitler, çinko oksit (ZnO), kalay oksit (SnO2)
Power Hücreleri
ve indiyum kalay oksit (ITO)’tir.
‹nce film hücrelerin göreceli düflük verimliliklerine
ra¤men enerji rand›man› baz› koflullarda kesinlikle
dikkate de¤erdir. Yay›n›k ve az ›fl›k koflullar›nda,
ayr›ca yüksek s›cakl›klarda performanslar› di¤er
hücrelere göre daha iyidir. Bulutlu ve kapal›
havalarda da enerji üretimine devam ederler. ‹nce
uzun fleritler halindeki hücre flekilleri yüzünden
gölgelenmeye karfl› daha az hassasiyet
gösterirler.
fiekilsiz (Amorf) Silikon Hücreler
fiekilsiz silikon, düzenli bir kristal yap› oluflturmak
yerine düzensiz bir a¤ oluflturur. Sonuç olarak,
doyma noktas›na kadar hidrojen tutabilen aç›k
ba¤lar meydana gelir. Bu hidrojene silikon, gaz
halindeki silan›n (SiH4) kimyasal buhar kaplama
(CVD, chemical vapor disposition) ifllemiyle
plazma reaktöründe üretilir. Katk›lama,
ilgili maddeleri içeren gazlar›n kar›flt›r›lmas›yla
gerçeklefltirilir.
Günefl panellerinin verimli çal›flma ömürleri 20-25 y›l aras›ndad›r.
41
Fotovoltaikler
Amorf hücrelerin en büyük dezavantaj› düflük
verimlilikleridir. Hatta, verimlilikleri kullan›mlar›n›n
ilk 6 ile 12. aylar› aras›nda ›fl›¤a ba¤l› olarak sabit
bir seviyede dura¤anlaflana kadar da azal›r. Bunu
önlemek için istiflenmifl hücreler üretilmifltir. Bu
hücrelerin her bölümü, spektrumdaki farkl› renk
band›na göre optimize edilerek toplam verimlilik
art›r›l›r. Üstelik, ›fl›¤a duyarl›l›k azalt›ld›¤› için ›fl›k
kaynakl› y›pranma etkisi de azal›r.
Hücrelerin flekilleri istenilen biçimde olabilir.
Modüllerin stabil durumda verimlilikleri % 5 ile
% 8 aras›nda de¤iflir. Standart modül boyutu,
maksimum 0,77 m x 2,44 m olmakla beraber özel
olarak 2 m x 3 m’lik modüller de üretilebilir.
1-3 mm aras›ndaki substrat kal›nl›¤›na ek olarak
yaklafl›k 0,001 mm’de amorf silikon kaplama
kal›nl›¤› vard›r. Yap›lar› homojendir ve renkleri
k›z›l›ms› kahverengiden siyaha do¤ru de¤iflir.
Bak›r ‹ndiyum Diselenid (CIS) Hücreler
Bu hücrelerin aktif yar› iletken malzemesi ad›ndan
da anlafl›ld›¤› üzere bak›r indiyum seleniddir. Bu
CIS bilefli¤i, s›kl›kla galyum ve sülfür ile alafl›m
oluflturur. Hücreler üretilirken, cam substrat ilk
olarak ince bir molibdenum tabakas›yla kaplanarak
arka yüzey ba¤lant›s› oluflturulur. P tipi CIS
so¤urucu tabaka ise vakumlu bir bölmede
500 ºC s›cakl›kta arka arkaya bak›r, indiyum ve
selenyumun buharlaflt›r›lmas›yla üretilir.
CIS hücreler, flekilsiz hücrelerde oldu¤u gibi ›fl›¤a
ba¤l› verim kayb›na u¤ramaz. Bununla beraber,
s›cak ve nemli koflullarda kararl›l›k sorunlar› bafl
gösterir. Bu nedenle, nemli ortamlarda yal›t›ma
çok önem verilmelidir. CIS hücreler, flu anda en
verimli ince film teknolojisidir. Seri üretimle birlikte,
üretim maliyetlerinin kristal silikon hücrelerden
hat›r› say›l›r oranda düflük olmas› beklenmektedir.
Bir dezavantaj olara,k CdS tampon katman›nda
kullan›lan kadmiyumdan vazgeçmek için daha
fazla araflt›rma yap›lmas› gereklidir. Selenyum
miktar›, toplamda çok düflük olmas› nedeniyle,
herhangi bir tehlike oluflturmaz.
Modül verimlilikleri % 7,5 ile % 9,5 aras›ndad›r.
fiekilleri istendi¤i gibi olabilir. Hücreler maksimum
1,20 mm x 0,60 m2 boyutundad›r. 3 mm substrat
(sertlefltirilmemifl cam) ile 0,003 mm kaplama
kal›nl›¤›na sahiptir. Homojen bir yap›lar› vard›r ve
renkleri siyaht›r.
Kadmiyum Tellürid (CdTe) Hücreler
CdTe hücreler, cam substrat üzerine genellikle
indiyum kalay oksit (ITO) gibi, saydam bir iletken
tabakayla üretilir. Bu ön ba¤lant›, mümkün olan en
ince n tipi bir CdS tabakas›yla kaplan›r. Daha sonra
da p tipi CdTe so¤urucu tabakas› eklenir. Serigrafi,
galvanizleme ya da sprey proliz gibi basit üretim
metotlar› kullan›l›r. Büyük ölçekli modüller ve
yüksek verimler, substrat›n buhar maddelerine çok
yak›n tutuldu¤u buhar faz›nda kaplama
prosesiyle elde edilir. Vakumlama iflleminde CdS ve
CdTe tabakalar› yaklafl›k 700 ºC s›cakl›kta kaplan›r.
CdS tabakas›, spektrumun mavi bölümündeki
görünen ›fl›¤›n bir k›sm›n› so¤uran, pencere tabaka
gibi çal›fl›r. Geri kalan ›fl›n›m›n aktif CdTe tabakaya
geçmesini sa¤lar.
CIS teknolojisinde oldu¤u gibi bu teknolojide de
maliyetler seri üretimle düflmektedir. Burada da
problem olan etken, pazar pay›n› ve pazarda
kabuliyeti etkileyebilecek kadmiyum kaynakl›
kirliliktir. CdTe, kirlilik yaratmayan kararl› bir
bilefliktir. Yaln›zca, gaz faz›nda yani kapal› üretim
koflullar›nda, sa¤l›k bak›m›ndan tehlike
yaratabilecek riskli koflullar oluflmaktad›r.
Modüllerin verimlilikleri % 6 ile % 9 aras›ndad›r.
Hücrelerin flekilleri yine istendi¤i gibi olabilir.
Hücreler, 3 mm substrat kal›nl›¤›na ek olarak
0,008 mm kaplama kal›nl›¤›na sahiptir. Maksimum
boyut 1,20 mm x 0,60 m2’dir. Yap›lar› homojendir,
renkleri de reflektif koyu yeflilden siyaha do¤ru
de¤iflir.
Tüm dünyada 1975 y›l›nda, 2 milyon dolardan az olan fotovoltaik endüstrisinin sat›fl rakam›, 2001 y›l›nda 2 milyar dolar seviyelerine kadar ç›km›flt›r.
42
Fotovoltaikler
Yeni Nesil Hücreler
Y
eni nesil hücreler, ilk nesil silikon hücrelere
göre hem düflük maliyetli hem de düflük
verimli olan ince film teknolojisine alternatif
olarak yap›lan çal›flmalar› kapsamaktad›r.
Nanoteknolojiler gibi ince film teknolojisinden de
ileri metotlar› içerir. Geleneksel silikon
hücrelerden daha verimli ve ucuz alternatiflere
odaklanan araflt›rmalar kapsam›nda, yeni hücre
tipleri ve fotovoltaik teknolojileri yak›n zamanlarda
keflfedilmifl ve önerilmifltir.
enerji kayna¤›m›za sahip
olmak dahil bile
mümkündür. Hatta, bir
baflka akla yatk›n uygulama,
polimer günefl hücreleriyle
üretilen bir araba boyas›
sayesinde, güneflle çal›flan
arabalar›n hafifli¤inden ödün
vermeden enerji üretmesi
fikri olabilir.
Bu hücrelerin yap›m›nda, polimer ve organik
hücrelerde oldu¤u gibi yar› iletken teknolojisi
içermeyen ya da kuantum dot, tandem ve çok
ba¤lant›l› hücreler, termofotonikler gibi farkl›
teknolojiler kullan›lmaktad›r. Silikon nanoyap›lar,
gelen ›fl›k spektrumunun de¤ifltirilmesi, UV
kaynakl› fazla ›s›n›n gerilimi art›rmak için kullan›m›,
k›z›l ötesi spektrumun gece ›fl›¤›nda da elektrik
üretmesi gibi teknikler de çal›fl›lan konular
aras›ndad›r. Bütün bu çal›flmalar sonucunda
nanoteknoloji ile ilgilenen bilimadamlar› ucuz,
esnek, hafif ve az yer kaplayan üstelik de kesintisiz
verim sa¤layan çözümler gelifltirmektedir. Bu
çözümleri, çal›flmalar›n› farkl› kimyasallar› ya da
günefl enerjisini tutabilecek farkl› maddeleri
keflfetmeye odaklayarak bulurlar.
Gratzel (Dye sensitized nanokristal) hücreleri
1991 y›l›nda ‹sviçreli profesör Michael Graetzel’in
buldu¤u bu hücreler silikon teknolojisine alternatif
olarak daha da gelifltirilebilir. Graetzel hücresinin
temel malzemesi, bir yar› iletken olan titanyum
dioksittir (TiO2). Bu yar› iletken, p-n ba¤lant›s›
prensibiyle çal›flmaz. Bunun yerine, bitkilerin
fotosentezi s›ras›nda klorofilin günefl ›fl›¤›n›
kullanmas› gibi, günefl ›fl›¤›n› bir organik boya
sayesinde so¤urur.
Yeni nesil hücrelerin bu esnek ve hafif fiziksel
özellikleri sayesinde, giysilere entegre edilen
hücrelerle elektrik üretmek ve kendi kablosuz
Nanokristal yap›l› boyarmadde uyar›ml› hücreler,
temel olarak geleneksel hücrelerden çok farkl›d›r.
Boyal› titanyum dioksit tabaka ve elektrolit olarak
iletken tuzlu solüsyon, iki saydam iletken elektrot
(saydam iletken oksitlerle kapl› cam tabaka)
aras›na yerlefltirilir. Titanyum dioksit, serigrafiye
benzer bir yöntemle üstteki elektrota macun
fleklinde uygulan›r. Bu tabaka, 450 ºC s›cakl›kta
10 µm kal›nl›¤›nda bir kat› film oluflturacak flekilde
1998 y›l›ndan itibaren, 100 milyon dolar bedelindeki her modül sat›fl›ndan 3000 kifliye ifl imkan› sa¤lanm›flt›r.
43
Fotovoltaikler
f›r›nlan›r. Bu ifllem sonras›nda kaba ve 10-30 mm
kal›nl›¤›ndaki parçac›klardan oluflan mikro
gözenekli bir yap› ortaya ç›kar. Sonuç olarak, bu
›fl›k süngerinin içi, yass› düzgün bir filmden 1000
kat büyüktür. TiO2 yaln›zca mor ötesi ›fl›¤›
so¤urdu¤u için, titanyum dioksit yüzey çok ince bir
rutenyum tabanl› boya ile kaplan›r. Gözeneklere
ulaflabilen s›v› elektrolit sayesinde, boyan›n alttaki
elektrotla elektriksel ba¤lant›s› kurulmufl olur.
Hücreye ›fl›k çarpt›¤›nda boya aktifleflir ve titanyum
dioksite bir elektron iletir. Bu elektron, partiküllerin
içinden üst elektrota ulafl›r. Alt elektrota ise d›fl
devre sayesinde eriflir. Bu elektron, platin katalizör
sayesinde elektrolit solüsyona transfer edilir.
Elektrolit ise elektronu yeniden boyaya ileterek
devreyi tamamlar.
Bu teknolojide kullan›lan malzemeler zehirsizdir.
Üstelik üretimleri ucuz ve kolayd›r. Platin ve stabil
boyalar gibi pahal› olan malzemelerden çok az
miktarda kullan›l›r. Yine de, endüstriyel üretim için
uzun dönem kararl›l›¤› gibi çözülmesi gereken
konular vard›r. Laboratuvar ortam›nda küçük
hücrelerle % 12 verime ulafl›lm›flt›r. Avustralyal›
STA firmas› taraf›ndan yap›lan ilk s›n›rl› seri
üretimde verim % 5 olmufltur. Bu hücreler,
gölgeye ve verimsiz düflme aç›lar›na karfl› iyi
tolerans gösterir. Kristal hücrelerin tersine, yüksek
s›cakl›klarda verimleri artar. Bu yüzden, iç
mekanlarda kullan›lan küçük aletler ve yap›lara
entegre edilen sistemler için çok uygundurlar.
Mikrokristal ve Mikromorf Günefl Hücreleri
Silikon, tamamen zehirsiz ve neredeyse hiç
tükenmeyecek kadar çoktur. Gelecek vaat eden bir
teknoloji de, hücrelerin kristal silikondan ince film
fleklinde üretimidir. Bu teknolojide, silikonun
malzeme olarak avantaj›n›n yan› s›ra, ince film
üretim teknolojisinin nimetlerinden de yararlan›l›r.
Araflt›rmalar iki yönde ilerlemektedir. Daha önce
bahsi geçen Apex hücrelerdeki üretim metodu ilk
yöndür. Burada yüksek s›cakl›klarda elde edilen
yüksek kaliteli silikon film, ucuz substrat yüzeye
kaplan›r ve polikristal hücrelerdeki gibi büyük
granüllü yap›lar elde edilir.‹kinci tipte ise daha
düflük s›cakl›ktaki ifllemler söz konusudur. Bu
düflük s›cakl›klar sayesinde, cam, metal ya da
plastik malzemeden ucuz substratlar kullan›labilir.
Bu ifllemin sonucunda üretilen silikon filmler,
mikrokristal yap›l›d›r ve flekilsiz silikon
teknolojilerine benzer ifllemlerle üretilir.
Mikrokristal hücrelerin ulaflt›¤› maksimum tutarl›
verimlilik % 8,5’tur. Daha iyi sonuçlara ise
mikrokristal yap›l› ve flekilsiz silikonun birleflik
kullan›lmas›yla oluflan tandem hücrelerle ulafl›l›r.
Bu tandem hücrelere, mikrokristal ve amorf
kelimelerinin bilefliminden oluflan mikromorf
hücreler denir. Bu hücrelerde ulafl›lan maksimum
kararl› verimlilik ise %12’dir. ‹lk ticari modül, Japon
Kaneka firmas› taraf›ndan piyasaya sürülmüfltür.
Hibrit (HIT) Hücreler
HIT günefl hücreleri konvansiyonel kristal ve ince
film günefl hücrelerinin kombinasyonundan oluflur.
HIT (Hetero-junction with Intrinsic Thin Layer)
terimi, bu melez hücrelerin yap›s›n› tan›mlar.
HIT’leri oluflturan yap›, katk›s›z ek bir ince film
tabakayla ba¤ yapan kristal ve amorf silikon
içermektedir. fiekilsiz ince film hücrelerinde oldu¤u
gibi, ›fl›¤a ba¤l› olarak verimlilikte azalma yoktur.
Kristal hücrelerle k›yasland›¤›nda HIT hücreleri
yüksek s›cakl›klarda daha verimlidir. Ayr›ca, üretim
sürecinde hem daha az enerji hem de daha az
hammadde tüketir. Gerekli ifllem s›cakl›¤› yaln›zca
200 ºC’dir. Bunun sonucunda, plakalar fazla termal strese maruz kalmaz ve kal›nl›klar›
0,2 mm’e kadar düflürülebilir.
Hücre flekilleri, 104 mm x 104 mm boyutunda
pahlanm›fl karedir ve verimlilikleri % 17,3’tür.
Hücre yap›s›, homojen ve hücreler koyu mavi,
hatta neredeyse siyah renktedir.
Ankara’da 1 y›lda , 1 kW sistemin optimum e¤imde üretece¤i elektrik enerjisi miktar› yaklafl›k 1400 kWh’d›r.
44
Fotovoltaikler
Hücre Tiplerini K›yaslama
fi
ebeke ba¤lant›l› sistemlerde genelde ya
monokristal ya da polikristal yap›l› silikon
hücreler kullan›lmaktad›r. Polikristal
hücrelerin daha düflük olan verimi, üretim
maliyetlerinden kaynakl› fiyat avantaj›yla
dengelenir. fiekilsiz yani amorf yap›l› hücreler ise
kampç›l›kta, teknelerde kullan›m gibi küçük
uygulamalarda yani daha çok hobiyle iliflkili
faaliyetlerde kullan›l›r. Çok yak›n zamanda
tamamlanan bir araflt›rman›n sonuçlar›na göre,
amorf hücrelerin uzun dönem performanslar› ve
y›pranma süreleri ile ilgili kayg›lar›n yersiz oldu¤u
anlafl›lm›flt›r. Bu nedenle, bu hücrelerin daha
büyük sistemlerde de kullan›laca¤› öngörülmektedir.
Piyasada olan hücreler aras›nda HIT yani Hibrit
modüller en çok verimlili¤e sahiptir. CIS ve CdTe
ince film modüller ise seri üretime geçmifltir ve
önemli referans projelerde kullan›lmaya
bafllanm›flt›r. III-V yar› iletkenleri diye bilinen ve
periyodik tabloda III. ve V. grupta yer alan
elementlerden oluflan galyum arsenid (GaAs) gibi
maddeler ise en verimli günefl hücrelerinin
üretiminde kullan›l›r. Fiyat bak›m›ndan di¤er
hücrelerle rekabet edemedikleri için bu
hücrelerden yaln›zca uzay araflt›rmalar›nda ve de
GaSb ile GaInP gibi di¤er III-V grubu bileflikleriyle
beraber yo¤unlaflt›r›c› sistemlerde yararlan›l›r.
Tandem ve üçlü hücreler, verimlilik aç›s›ndan
dünya rekoru k›rma yolunda ilgi çekici
araflt›rmalara konu olmaktad›r. Boyalarla duyarl›
hale gelen organik hücreler ise gelece¤i çok
parlak, oldukça ilginç ve de¤iflik bir aland›r. Hem
renk seçenekleri hem de fleffafl›klar›yla özellikle
binalara entegre edilen sistemler için yeni bir trend
yaratacaklar› kesindir. Bir sonraki sayfada yer alan
tabloda hücre tiplerine göre modül ve hücrelerin
maksimum verimlilikleri özetlenmifltir.
Yar› fleffaf modül kullan›m›nda gerekli alan,
kabaca fleffafl›k faktörü yüzdesine göre artar.
Bir sonraki sayfada yer alan tabloda, hücre
malzemesine göre ayn› enerjiyi üretebilmek için
gerekli alanlar karfl›laflt›r›lm›flt›r. Tasar›m sürecinde,
PV panellerin montaj› ve mimari çözümler önemli
rol oynar.
PV modüllerin ömürlerini de¤erlendirdi¤imizde,
çok uzun süreler boyunca verimli olduklar›n›
söyleyebiliriz. Genelde 25 sene garanti süresi
40 MWatt’l›k bir PV santrali, Ankara’da, 56 GWh enerji üretir ve yaklafl›k 20.000 evin enerji ihtiyac›n› karfl›lar.
45
Fotovoltaikler
Günefl hücresi malzemesi Hücre verimi
(Laboratuvarda)
%
Monokristal silikon
24,7
Polikristal silikon
19,8
Ribbon silikon
19,7
Kristal ince film silikon
19,2
a
fiekilsiz (Amorf) silikon
13,0
a
Mikromorf silikon
12,0
Hibrit HIT hücre
20,1
CIS, CIGS
18,8
Kadmiyum tellürid
16,4
III-V yar› iletkenleri
35,8 b
Boyaya duyarl› hücre
12
a
Kararl› halde -
b
Yo¤unlaflt›r›lm›fl ›fl›n›m alt›nda ölçülen -
biçilse de, 45 y›ld›r kullan›lan ve hala da güçlü bir
flekilde çal›flan paneller de vard›r. Onlarca y›l
süren testler sonras›, olgun bir ürün olan kristal
silikon yap›l› hücrelerde y›lda % 0,25 ile % 0,50
aras›nda bir verim kayb› görülmektedir. ‹lk nesil
flekilsiz modüllerde bu kay›p fazla olmuflsa da,
günümüzde sürekli geliflen teknolojilerle beraber
neredeyse kristal yap›l› hücrelerle ayn› de¤erler
yakalanmaktad›r.
PV teknolojileri, temelde transistör teknolojisine
benzer ve transistörlerin sürekli kullan›m sonras›
20 y›l rahatl›kla verimli çal›flt›klar› düflünüldü¤ünde
üreticilerin panellere 25 y›l garanti süresi vermesi
kolayca anlafl›l›r. Üstelik panellerin gün boyunca
yaln›zca 6-8 saatlik bir aktif çal›flma süresi oldu¤u
göz önünde tutulursa, fotovoltaikler için 60-80 y›la
kadar uzayan yaflam süreleri hayal etmek do¤ald›r.
1960’lar›n sonunda, uzay›n zorlu koflullar›na
b›rak›lan hücreler hala gayet iyi çal›flmaktad›r.
Sonuç olarak, panellerin ömrünü onlarca sene
sonra hep beraber kullanarak ölçebilece¤iz.
c
Hücre verimi
(Üretimde)
%
18
16
14
9,5
10,5
10,7
17,3
14
10
27,4
7
Modül verimi
(Seri üretimde)
%
14
13
13
7,9
7,5
9,1
15,2
10
9
27
5c
Az miktarda üretim
Hücre malzemesi
Monokristal
Polikristal
1 kWp için Gerekli Alan
7-9 m2
8-11 m2
Bak›r indiyum diselenid
ince film (CIS)
11-13 m2
Kadmiyum Tellürid
ince film (CaTd)
14-18 m2
Amorf silikon
16-20 m2
Bugün ABD PV endüstrisinde 50,000 kifli istihdam edilmektedir.
46
Fotovoltaikler
Hücre Performanslar›
fi
üpheci ve kötümser kiflilerin tam da
önceden tahmin ettikleri gibi fotovoltaikler
bu kadar basit ve bu kadar da mükemmel
olamazd›. En geliflmifl ve fl›k teknolojilerin bile
nihayetinde bir kusuru vard›r. Tabi ki günefl
panelleriyle de ilgili dikkat edilmesi gerekli birtak›m
noktalar bulunmaktad›r. Sonuçta, modüllerin güç
de¤erlendirmeleri laboratuvardaki ideal koflullarda,
yani gölgelenme faktörünün olmad›¤› ortamlarda
yap›l›yor. Oysa gerçek dünyada durum
bambaflkad›r. Panellerin performans›n› en çok
etkileyen 2 ana faktör olan gölgelenme ve çal›flma
s›cakl›¤›, verim de¤erlerini belirler.
Gölgelenme
Günefl panellerinde, do¤rudan bir fiziksel zarar›n
d›fl›nda, panelin çal›flmas›n› etkileyecek en kötü
durum, üzerinde oluflacak büyük bir gölgedir.
Küçük bir gölge bile panelin enerji üretim
miktar›nda çok etkili olacakt›r. Elektronlar› suyun
ak›fl›na benzetebiliriz. Elektronlar, yüksek
gerilimden alçak gerilime do¤ru akar. Genelde PV
modülünde gerilim yüksektir ve ba¤l› olan yük ya
da akü ise alçak gerilimi temsil eder. Bir panel
serisinde ya da modülde, elektronlar akü yerine
gölgelenmifl olan düflük voltajl› alana do¤ru
akmay› tercih edecektir. Dolay›s›yla bu elektronlar
elektrik üretmek yerine ›s› ortaya ç›karacak ve
bizim iflimize yaramaz hale gelecektir. ‹flte bu
yüzden, kufl pislikleri, panele düflen yapraklar veya
toprak, toz benzeri di¤er fleyler bizim için bu kadar
önemlidir. Bir yumruk büyüklü¤ündeki gölge
bile neredeyse panelin çal›flmas›n› rahatl›kla
durdurabilir. Bu yüzden, panellerin, en çok üretim
yapacaklar› zaman olan gün ortas›nda yani saat
10 ile 15 aras›nda kesinlikle üzerine gölge
düflmeyecek flekilde yerlefltirilmeleri gereklidir.
Günün erken ya da geç saatlerinde günefl oldukça
yatay aç›lardayken zaten çok az enerji üretilir, bu
nedenle de gölge durumu bu saatler için ihmal
edilebilir. Teknelerde, gölgeyi önlemek çok zor
olabilir ama verimi art›rmak için mümkün
oldu¤unca panellerin ön yüzeyinin günefle tam
maruz kalabilecek flekilde yerlefltirilmesi gereklidir.
Büyük sistemlerde gölgeye ba¤l› verim düflmesi
y›lda % 5 ile % 10 aras›nda hesaplanm›flt›r.
Gölgelenme, geçici ve konuma / binaya ba¤l›
olarak iki biçimde olabilir. Geçici gölgelenmeye
örnek olarak kufl pislikleri, düflen yapraklar veya
kurum, toz, kar, çamur gibi di¤er kirleticiler
verilebilir. Panelin üzerinde biriken bu fleyler paneli
kirletecek ve gölgelenmeye neden olacakt›r.
Panelin kendini temizleme kabiliyeti yani ya¤murla
pisliklerin akabilme potansiyeli ne kadar iyiyse
kirlenme de o kadar az olur. Bu koflul 12 º’lik bir
e¤imle sa¤lanabilir. Daha büyük aç›larla panel
daha rahat ve do¤all›kla temiz kalacakt›r.
Dolay›s›yla, geçici gölgelenme, panelin e¤iminin
ona göre düzenlenmesiyle azalt›labilir. Ayr›ca,
panellere yap›lan tek bak›m olan süngerle
temizleme ya da hortumla y›kama yoluyla da
Almanya’da PV endüstrisinde 42,000 kifli istihdam edilmektedir.
47
Fotovoltaikler
nesnelerin gölge analizi yap›lmal›d›r. Büyük
sistemlerde hata pay›n› azaltmak için bu analiz
birden fazla noktaya göre yap›l›r. Bu analiz için
fotografik yöntemlerden, güneflin yörüngesinin bir
saydamda çizilmesi ya da alan›n plan› ve güneflin
izledi¤i yolun krokisinden yararlan›l›r.
paneller, üzerlerindeki maddelerden ar›nd›r›labilir.
Burada dikkat edilmesi gereken en önemli
noktalar, termal floka neden olup kaplama cam›n›n
k›r›lmas›n› önlemek için, panellerin s›cakken
y›kanmamas› ve deterjan kullan›lmamas›d›r. Sabah
ya da akflama do¤ru yap›lan bir temizlik bak›m›
uygun olacakt›r.
Konuma ba¤l› gölgelenme ise binan›n çevresindeki
her tür gölgeyi kapsar. Komflu binalar, a¤açlar,
hatta uzaktaki yüksek binalar panellerin
gölgelenmesine neden olur. Yüksekten geçen
elektrik kablolar› bile küçük ama etkili bir hareketli
gölge yaratarak verimi düflürebilir. Ama en çok da,
do¤rudan düflen gölgeler, verim için çok kritiktir.
Antenlere, bacalara, uydu çanaklar›na,
paratonerlere, çat› ve cephe uzant›lar›na, ç›k›nt›l›
bina formlar›na özellikle dikkat edilmelidir. Baz›
gölgelenmeler, ya gölgeye neden olan nesnenin ya
da panelin yer de¤ifltirilmesiyle önlenebilir.
Bu flekilde önlenemeyen gölgeler için hücre ve
modüllerin sistem tasar›m›nda nas›l ba¤lanaca¤›
göz önünde bulundurulmal›d›r.
Konuma ba¤l› gölgelenmeler için günefl
panellerinin orta noktas›na göre çevredeki
S›cakl›k
Neredeyse her tip günefl panelinde artan s›cakl›kla
birlikte üretim kapasitesi de düfler. Ortam
s›cakl›¤›n›n 26-27 ºC’yi aflmad›¤› durumlarda bu
faktör çok önemli de¤ildir. Fakat tam günefllenme
koflullar›nda, ortam›n rahatl›kla bu s›cakl›klar›n
üstüne ç›kmas› mümkündür. Bu nedenle,
panellerin arka yüzeyleri olabildi¤ince havadar
b›rak›lmal›d›r. S›cak havalarda panellerin üretiminin
düflmemesi için panellerin arka yüzünde yeterince
aç›kl›k kalmal›d›r. Bu faktörün tek olumlu yan›,
aç›k ve so¤uk k›fl günlerinde elektri¤e ihtiyaç
duyulabilirken üretimin belirlenen de¤erlerden
% 30 ya da % 40 üzerinde olmas›d›r.
Pratik bir kural olarak, çok s›cak iklim koflullar›nda
flebeke ba¤lant›l› sistemlerde, günefl paneli
üreticilerinin belirtti¤i spesifikasyonlardan % 25 ile
% 30, akülü sistemlerde ise % 40 ya da % 50
daha az üretim gerçekleflir. Solar pompalar gibi
akü kullanmadan do¤rudan panele ba¤l›
sistemlerde ise, pompan›n s›cak günlerde de
yeterince güçlü çal›flmas›n› sa¤lamak için, verilen
de¤erlerden % 20 daha az üretim yapaca¤›
hesaba kat›lmal›d›r.
Tam günefllenme koflullar› kolayl›kla sa¤lanamaz.
Tam, parlak ve gölgeden ar›nm›fl bir günefl ›fl›n›m›
yoksa üretim de az olacakt›r. Güneflli bir günde
genellikle % 100 de¤il de % 80 ya da % 85’lik bir
›fl›n›ma maruz kal›r›z. Yüksek yerlerde, çöllerde ya
da çukur bölgelerde ›fl›n›m % 100’e yak›nd›r.
Hatta, yüksek çöl platolar›nda % 105’lik bir orana
ulaflmak bile mümkündür. Böyle co¤rafi bölgeler
boflu bofluna günefl kufla¤› diye adland›r›lmam›flt›r.
Almanya’da kurulumcular da dahil olmak üzere PV sektöründe 10,000 firma çal›flmaktad›r.
48
Fotovoltaikler
Montaj Temelleri
P
aneller, günefle dik bir aç›yla
yerlefltirildiklerinde gelen ›fl›¤› tamamen
yakalay›p maksimum üretim yapabilir.
Bu, flu anlama gelir; günefli do¤udan bat›ya do¤ru,
gökyüzündeki konumuna göre takip edersek daha
fazla elektrik üretebiliriz. Fakat ne yaz›k ki, günefli
takip eden sistemler hem maliyetlidir hem de
elektriksel ya da mekanik ar›zalara çok daha
yatk›nd›r. Özellikle, günefl panellerinin maliyetlerinin
sürekli düfltü¤ünü hesaba katarsak, e¤er yaz›n su
pompalama gibi enerji tüketimi yüksek bir ifl söz
konusu de¤ilse, bireysel uygulamalarda günefl takip
sistemlerine yat›r›m yapmak çok makul
görünmeyebilir. Bu sistemler, daha çok üretim
yapan günefl santralleri gibi büyük yat›r›mlarda,
üretimi maksimum düzeye ç›karmak amac›yla
kullan›l›r. Daha önce de belirtti¤imiz gibi fotovoltaik
modüllerin en verimli oldu¤u yerleflim flekli, ö¤le
saatlerinde günefl ›fl›nlar›n› dik olarak ald›¤›
konumdur. Genelde, paneller için y›l boyunca en
uygun olacak aç›, yaklafl›k olarak bulunulan yerin
enlem aç›s›yla ayn›d›r. Tabi ki günefl ›fl›nlar›n›n
gelme aç›s› mevsimlere göre de¤iflece¤i için,
panellerin konumu, içinde bulunulan mevsime göre
de¤ifltirilirse daha iyi verim al›n›r. K›fl aylar› için
kabaca, bulunulan enlemin aç›s›na 10 ° daha
ekleyerek aç›y› art›rabiliriz. Yaz›n ise benzer bir
yaklafl›mla, panelleri 10 ° daha e¤ik konuma
getirmek ideal olacakt›r. Türkiye örne¤inde, panel
e¤im aç›s› de¤erleri k›fl koflullar›nda 25 °, baharda
40 °, yaz için ise 55 ° olarak verilmektedir.
Bu aç› ayarlar›, panellerin ba¤›ms›z olarak
oturtuldu¤u montaj üniteleri için kolayl›kla
uygulanabilirken, çat› gibi sabit e¤imli yüzeylere
monte edilen panellerde ne yaz›k ki mümkün
olmayabilir. Asl›nda, e¤imi büyütmek, yani paneli
kald›rmak için çözüm üretilebilir. Ancak, e¤imi
küçültmek fiziksel k›s›tlardan dolay› mümkün
olmayacakt›r. Konutlarda, pratik olarak, yaz›n
enerji üretimini azami düzeye ç›karacak
ayarlamalar yap›l›r. Sonuç olarak, panel dizileri,
genelde, sabit duran bir çerçeve ya da düzenek
üzerine monte edilir. Çat› üstünde, çat›ya entegre
veya düz yüzey, cephe ve zeminlerde her ne
flekilde olursa olsun, panellerin montaj›nda estetik
ve özel çözümler bulmak mümkündür. Mimari
gerekliliklere uygun ve göz zevkine hitap eden
montaj yöntemleri uygulamak hiç de zor de¤ildir.
Çat› Üstü Montaj
Bu montaj yönteminde, günefl panelleri, çat›n›n
10-15 cm yukar›s›nda bir alt-strüktür üzerine
yerlefltirilir. S›rtta kalan bu boflluk sayesinde,
panellerin so¤umas› için gerekli hava ak›m›
Almanya’daki firmalardan % 80’i hücre ya da modül gibi parça üreticileridir.
49
Fotovoltaikler
sa¤lan›r. Hücre verimi konusunda bahsedildi¤i
üzere, panellerin s›cakl›¤› ne kadar düflük olursa
üretim verimi de o kadar artar. Çat› üstüne
montaj, hem basit, hem ekonomik hem de
neredeyse her çat› için uygundur.
Çat› üstü montaj
Çat›ya Entegre Montaj
Günefl panellerinin, mimari bir bak›flla çat›
altyap›s›na entegre edilmesi, çat› üstü montaja
göre daha detayl› ve karmafl›kt›r. Bu varyasyonda
paneller, çekici görünüfllerine ek olarak, çat›n›n
baz› ifllevlerini üstlenerek maliyet avantaj› da
sa¤layabilir. Yeterli havaland›rma koflullar› bu
yöntemde de mutlaka sa¤lanmal›d›r. Bu
uygulamalar konusunda, uzman mimari çözüm
merkezleri ve pek çok farkl› marka
bulunmaktad›r.
Düz Çat› Montaj›
Çat›ya entegre montaj
Günefl panelleri, düz çat›larda güneye do¤ru ve
azami düzeyde üretim için optimum aç›da kolayca
monte edilebilir. Bu yöntemde kullan›lan tafl›y›c›
yap›, maliyet bak›m›ndan çok uygundur ve günefl
enerjisi sektöründe ‘tafl›y›c› sehpa’ olarak bilinir.
Özellikle, çevresinde bariyer olmayan endüstriyel
tesislerdeki gibi genifl düz çat›larda bu sehpalar
çok kullan›fll›d›r. Sadece, montaj öncesi, statik
analiz hesaplar›n›n yap›lmas› iyi olur.
Cephe Montaj›
Düz çat› montaj›
Günefl panellerinin bina cephelerine montaj›nda,
cephenin so¤uk ya da s›cak olmas›na göre
getirilen mimari çözümler farkl›d›r. So¤uk
cephelerde, özel paneller kullan›larak, hem enerji
üretimi hem de binan›n so¤uktan korunmas›
sa¤lan›r. Binan›n bütün bir d›fl duvar›n›n özel
panellerle kaplanmas› ve bu kaplaman›n tüm
duvar ifllevlerini yerine getirmesi durumu s›cak
cephe uygulamas›na tekabül eder.
Zemin Montaj›
Cephe montaj›
Zemin montaj›
Zeminde yap›lan montajlar sayesinde bir çiftçi bile
enerji üreticisi konumuna gelebilir. Yerel
belediyeler ya da mahalleler, bir alan› örne¤in eski
bir çöplü¤ü panellerle donatarak günefl santraline
dönüfltürebilir. Modern zemin uygulamalar›n›n
ço¤unda, günefli takip eden sistemler, mükemmel
bir havaland›rma ve kolayca eriflim imkanlar›
bulunur.
Sadece 2007 y›l›nda Almanya’da 842 MW’l›k hücre üretildi.
50
Ada Sistemleri
G
ünefl enerjisinden elektrik üreten
sistemlerin esas olarak iki ana uygulama
alan› vard›r. Bunlar, flebeke d›fl› depolamal›
(akülü) ada sistemleri ve flebeke ba¤lant›l›
fotovoltaik elektrik üretim sistemleri olarak
tan›mlan›r. fiu an dünyada baz› ülkelerde
uygulanan günefl elektri¤i sat›fl tarifeleri ve sat›n
alma garantileri nedeniyle flebeke ba¤lant›l› sistem
uygulamalar› flebeke d›fl› akülü sistemlere göre
ciddi bir a¤›rl›k ve h›z kazanm›fl olsa da, günefl
enerjisinden elektrik üretimi ile ilgili ilk uygulamalar
akülü sistemlerle ve flebekenin olmad›¤› alanlarda
bafllam›flt›r
fiebekeden ba¤›ms›z bir ada sisteminin tipik fotovoltaik
enerji üretim ve tüketim profilleri
fiekilde görüldü¤ü gibi akülü sistemler bize günefl
›fl›nlar›n›n olmad›¤› zamanlarda, örne¤in geceleri,
ihtiyac›m›z olan elektri¤i veya günefl elektri¤inin
yetersiz kald›¤› baz› aletleri geçici olarak
çal›flt›rmam›z› sa¤layan sistemlerdir. Bu
sistemlerin ayn› zamanda ‘ada sistemleri’ olarak
an›lmas›, flebekeden ba¤›ms›z olarak enerji
sa¤layabilmelerinden kaynaklan›r. ‹flte bu özellikleri
nedeniyle, bu sistemlerin planlanmas›nda dikkate
al›nan ana kriter, enerji tüketiminin üretilen
enerjiyle dengelenebilmesidir. Günefl enerjisinin
s›n›rl› ve de zaman zaman kesintili oldu¤u hesaba
kat›l›rsa bu sistemlerin tasarlanmas›nda günlük
elektrik tüketimi, ›fl›n›m seviyesi ve akü kapasitesi
gibi parametrelerin gerçek de¤erlerinin bilinmesi
ve gerekli bileflenlerin birbirleriyle uyumlu
efllefltirilmesi çok önemlidir. Üstelik bu durum y›l
boyunca elektrik üretimi talep edildi¤inde daha da
karmafl›k bir hal al›r. Kuzeydeki enlemlerde,
örne¤in ‹ngiltere’deki sistemler için yaz aylar›ndaki
›fl›n›m de¤erleri, k›fl aylar›ndaki de¤erlerden
neredeyse 9 kat daha fazlad›r. Avustralya,
Amerika’n›n güneyi veya Güney Afrika gibi
yerlerde ise bu fark faktörü 2 oran›na kadar düfler.
Türkiye’yi ele ald›¤›m›zda, yaz ile k›fl aras›ndaki
›fl›n›m fark› bölgeye göre 3 ile 4 kat aras›nda
de¤iflmektedir. Oysa kuzey ülkelerinde k›fl
aylar›nda enerji talebi daha fazlad›r ve bu talebe
göre tasarlanan sistemlerde, y›l›n geri kalan
zamanlar›nda enerji fazlal›¤› oluflacakt›r. Bu da hiç
de ekonomik ve ekolojik olmayan durumlar›n
ortaya ç›kmas›na yol açar. Yaflam ömrünün çok
k›sa bir oran›nda kullan›lan bir PV sistemin
üretiminde kullan›lan enerjinin geri ödemesi de
çok uzun zaman alacakt›r. Böyle koflullarda
jeneratör ya da rüzgâr türbini gibi baflka enerji
kaynaklar›n› da içeren çözümleri düflünmek daha
faydal›d›r.
Almanya’da PV endüstrisi cirosu flu anda 5,7 milyar Euro’ya ve ihracat gelirlerinin toplam› ise 2,5 milyar Euro’ya ulaflm›flt›r.
52
fiebekeden ba¤›ms›z sistem tasar›m› için afla¤›da
listelenen ad›mlar izlenir.
1. Günlük tüketimin, mevcut elektrikli
aletlerin tüketim de¤erlerinin Watt (W) ve
kullan›m sürelerinin saat birimleri göz önüne
al›narak Wh biriminde hesaplanmas›.
2. Sistemin kurulaca¤› konumdaki y›ll›k
efektif günefllenme süresinin ve günefl paneli
kapasitesinin belirlenmesi.
3. Sistemin montaj yerinin ve buna uygun montaj
konstrüksiyonunun seçilmesi (Çat› montaj›, sabit
aç›l› bahçe montaj›, direk üzerine montaj, günefl
izleme sistemi kullan›lmas› vb.).
4. Montaj alan›n›n etraf›nda gün içerisinde gölge
yapmas› muhtemel yap›lar›n ve günün ilgili
saatlerindeki gölge miktar›n›n, gün boyu
güneflin hareketinden kaynaklanan gölge
miktar›n›n belirlenmesi ve hesaplanmas›.
5. Sistemin kurulaca¤› konumda halihaz›rda baflka
yenilenebilir kaynaklar varsa ve hibrit bir sistem
tasarlanmas› düflünülüyorsa, di¤er enerji
kaynaklar›ndan hangilerinin destek sistem olarak
kullan›laca¤›n›n belirlenmesi (küçük/orta rüzgâr
türbini, mikrohidro uygulamalar, jeneratör).
6. Akü flarj kontrol ünitesi (regülatör) kapasitesinin
belirlenmesi.
7. Evirici (invertör) kapasitesinin hesaplanmas›.
8. Kablolama altyap›s›n›n oluflturulmas›.
9. Tasarlanacak sistemde daha sonra kullan›lmak
üzere (uygun olmayan hava koflullar›nda,
gece vb.) enerjinin depolanaca¤› akü grubunun
tipinin ve kapasitesinin belirlenmesi.
fiimdi biz de ad›m ad›m ilerleyerek birlikte bir
sistem tasar›m örne¤i yapal›m ve ada sistemlerini
daha yak›ndan tan›yal›m.
Günlük enerji tüketimi hesaplamas›:
PV sistem ile enerjilendirilecek elektrikli aletler ve
tükettikleri enerji de¤erlerinden oluflan bir tablo
haz›rlayarak bafllang›ç yapmak sistem tasar›m› için
en önemli noktad›r. Rehberimizin Ekler
A: Günefl paneli
B: ‹nvertör
C: fiarj kontrol ünitesi
D: Akü
DC Ba¤lant›l› fiebekeden Ba¤›ms›z Sistem
Akü Gruplar›
Günefl Panelleri
Rüzgâr
Türbini
Jeneratör
AC Ba¤lant›l› fiebekeden Ba¤›ms›z Hibrit Sistem
bölümünde, Elektrikli Aletler için Enerji Tüketim
Tablosu’ndan bu hesaplamada yard›mc› olabilecek
ortalama de¤erler görülebilir. Ayr›ca yine ayn›
bölümdeki, burada yap›lan örnek tasar›m
yaklafl›m›ndan farkl› bir biçimde sistemin çekece¤i
ak›m de¤eri üzerinden yola ç›kan alternatif bir
hesaplama yöntemi de kullan›labilir. Yine de
kullanaca¤›n›z aletlerin gerçek tüketim de¤erlerini
üzerindeki etiketlerden, kullan›m k›lavuzlar›ndan
veya modeline ba¤l› üretici internet sayfalar›ndan
edinmek, daha kesin sonuçlar için tavsiye
edilmektedir.
Almanya’da fotovoltaiklerin modernizasyonuna ve üretime 1,8 milyar Euro, araflt›rma ve gelifltirmeye ise 175 milyon Euro ayr›lm›flt›r.
53
Örnek olarak afla¤›daki gibi bir tablo oluflturabilir
ve sonraki ad›mlar için bunu temel alabiliriz.
Cihaz ismi Çekti¤i elk.
Günlük
Toplam
enerjisi
öngörülen
enerji
(Watt)
çal›flma süresi ihtiyac›
(saat)
(Wh)
KFL* 1
15
6
90
KFL 2
15
5
75
KFL 3
15
5
75
KFL 4
15
4
60
KFL 5
20
3
60
KFL 6
20
2
40
Buzdolab›
80
24
1920
TV
150
5
750
DVD
120
0.5
60
Bilgisayar
200
4.5
900
Mikrodalga
F›r›n
2000
0.5
1000
Elektrik
Süpürgesi
1800
0.3
540
Çamafl›r
Makinas›
800
0.4
320
Paket
Hidrofor
740
4
2960
Ütü
2000
0.3
600
Di¤er
100
3
300
TOPLAM GÜNLÜK ENERJ‹ GEREKS‹N‹M‹ 9.750Wh
Panel seçimi
Fotovoltaik paneller etiketinde belirtilen de¤erde
nominal güç üretir. Örne¤in 1 adet 100 Wp günefl
paneli ile 2 adet 50 Wp’lik günefl paneli eflde¤er
güç üretecektir. Bu noktada üretilecek olan
günlük enerjinin miktar›n› belirleyen iki önemli
etken ilgili konumdaki günlük verimli günefllenme
süresi ve günefl radyasyonu miktar›d›r. Ayr›ca
günefl panellerinin Wp olarak nominal gücü
standart test koflullar›nda (IEC 9043 standard›na
göre 1000 W/m2 günefl radyasyonunun üzerine
düfltü¤ü, panelin hücre s›cakl›¤›n›n 25 ºC oldu¤u
durum) belirlenmifltir. Bu nedenle günefl paneli
dizisinden günlük olarak üretilecek enerjiyi
etkileyen ikincil unsurlar ise s›cakl›k, kirlilik ve toz,
gölgelenme, günefl paneli eflleflme kay›plar›,
Maksimum Tepe Güç ‹zleme (MPPT) kay›plar›, akü
flarj deflarj kay›plar›, kablo kay›plar› ile DC-DC,
DC-AC çevrim kay›plar› olacakt›r. Tasar›m› yap›lan
yer için aylara ba¤l› günefllenme süresi, Elekrik
‹flleri Etüt ‹daresi’nin web sitesinde yeralan
Günefl Enerjisi Potansiyeli Atlas›ndan
(http://repa.eie.gov.tr/MyCalculator/Default.aspx)
faydalan›larak elde edilebilir.
Sistemin Antalya’da kurulaca¤›n› varsayal›m ve
üstteki tablodan yararlanal›m. Bu grafik yatay
yüzeyler üzerine bir günde düflen ›fl›n›m miktar›n›
kWh/m2 birimi ile göstermektedir. Günefl panelleri
Antalya ilimiz için yataya 33 ° aç›yla
yerlefltirildi¤inde y›lboyunca optimum miktarda
elektrik üretir. 33 ° e¤imli yüzeye düflen ›fl›n›m
de¤erleri ise yan sayfadaki tabloda verilmifltir.
Bununla birlikte kristal silikon günefl panelleri
* KFL, ’Kompakt Floresan Lamba’n›n k›saltmas›d›r.
54
s›cakl›k nedeniyle yaz aylar›nda etiket
de¤erlerinden yaklafl›k % 17,5, k›fl aylar›nda ise
yaklafl›k % 9 daha az elektrik üretir. ‹nce film
günefl panelleri ise yaz aylar›nda etiket
de¤erlerinden yaklafl›k % 7, k›fl aylar›nda ise
yaklafl›k % 3,6 daha az elektrik üretir. Bu tabloda
meteorolojik verileri girilmifl baz› özel PV
yaz›l›mlar› (PVWatt, PVDesingPro, PVSOL, PVSYST
vb.) kullan›lmas›yla daha hassas hesaplar
yap›labilir.
Yukar›da da de¤inildi¤i üzere s›cakl›k d›fl›nda
sistem verimine etki eden di¤er faktörler (kirlilik,
Antalya, 33 ° aç›l› fotovoltaik elektrik üretim
gölgelenme, panel eflleflme kay›plar›, Maksimum
sisteminin ›fl›n›m ve elektrik üretim de¤erleri
Tepe Güç ‹zleme (MPPT) kay›plar›, flarj deflarj
kay›plar›, kablo kay›plar›, evirici kay›plar›) göz
önüne al›nd›¤›nda, günefl
AYLAR
Yüzeye düflen
1 kW kristal
1kW ince film
panelinden elde edilen gücün
›fl›n›m miktar›
PV elektrik
PV elektrik üretimi
genel bir yaklafl›mla % 30-40
günlük kWh/ m2 üretimi kWh/gün kWh/gün
kadar bir k›sm›n›n›n
OCAK
3.76
3.43
3.63
kaybolaca¤› unutulmamal›d›r.
Bu kay›plar› da hesaba kat›nca
fiUBAT
4.39
3.94
4.21
güç gereksinimi
MART
5.45
4.80
5.19
N‹SAN
5.79
5.04
5.49
MAYIS
6.14
5.16
5.75
HAZ‹RAN 6.43
5.31
5.98
TEMMUZ 6.39
5.24
5.93
A⁄USTOS 6.37
5.22
5.91
EYLÜL
6.30
5.26
5.88
EK‹M
5.37
4.59
5.06
KASIM
4.10
3.62
3.91
2124 Wp / (1-0.35) =
3268 Wp
de¤erine gelecektir ki bu çok
daha gerçekçi bir sonuçtur.
Kullan›lacak PV modül
gücünün en az 3268 Wp
olmas› gereklidir.
Kullan›lacak günefl paneli tipi
ve birim kapasitesinin
ARALIK
3.34
3.03
3.22
belirlenmesinde, birim Wp
bafl›na maliyet ve varolan alan gözetilerek seçimin
söz konusu s›cakl›k kay›plar› da göz önünde
yap›lmas› do¤ru bir yaklafl›m olacakt›r. ‹nce film
tutulmufltur.
günefl panellerinin Wp maliyeti daha düflük ve
Bu noktada Mart ile Ekim aras›nda kullan›m
s›cakl›k kay›plar› daha azd›r, ancak kristal PV
oldu¤u varsay›l›p, en az elektrik üretilen ay olan
modüllere göre daha fazla yer kaplar. Di¤er bir
Ekim ay› de¤erleri göz önünde tutularak
gözden kaç›r›lmamas› gereken nokta ise sistem
kristal günefl paneli seçersek,
akü bankas›n›n geriliminin kaç Volt öngörüldü¤ü
ile ilgilidir. Genellikle evde kullan›lan elektrikli
9.75 kWh/gün / 4.59 kWh/gün = 2124 W
aletlerin gücü 2 kW üzerinde ise akü bankas›n›n
gerilimi yükseltilerek 48 Volt’a ç›kart›l›r. Daha
günefl paneli gücüne gereksinim oldu¤u
sonra günefl panelleri seçilirken ve konfigure
hesaplan›r.
edilirken bu gerilim göz önünde tutulur. Günefl
paneli gerilimi üreticiden üreticiye de¤iflir. Standart
‹kinci bir yöntem olarak, konumun güncel
Kristal panellerden oluflmufl 3 kW’l›k bir sistem için, güneye bakan e¤imli bir çat›da 23 m 2 alana ihtiyaç vard›r.
55
olmamakla birlikte 5 Wp-130 Wp aras› kristal
günefl panelleri 17 Vmpp, 160 Wp-250 Wp aras›
kristal paneller ise 34 Vmpp gerilimi üretirler. ‹nce
film panellerde ise daha yüksek gerilimler söz
konusudur. Solar panelleri seri/paralel ba¤layarak
12-24-48 VDC ve daha yüksek DC gerilimli
sistemler yarat›labilir. 9750 Wh/gün enerji ve 4 kW
tepe güç gereksinimi olan standart bir ev için
yayg›n yaklafl›m 48 Volt DC akü bara gerilimi olan
bir sistem tasar›m› yapmakt›r. Gerilimin
yükselmesi ak›m›n azalmas›n› sa¤lar ve kablo
kay›plar›n›n düflmesine olanak tan›r.
Burada 175 Wp x 20 adet kristal günefl paneli
seçilmifltir.
Bu noktada 175 Wp’lik günefl panellerimizin 24 V
temelli sistem için uygun olmas›, sistemimizin ise
48 V olarak tasarlanmas›ndan ötürü, 20 adet
panelin 2‘li seri gruplar halinde 10 paralel grup
oluflturularak ba¤lanmas› gereklidir.
üniteleri ile ilgili daha detayl› bilgiler bu bölümde
ayr› bir bafll›k alt›nda verilmifltir. Burada ise
piyasada varolan ürünler gözetilerek seçim mant›¤›
anlat›lmaktad›r.
Piyasada en çok talep edilen ve bulunan
kapasiteler 6A, 8A,10A, 20A, 45A, 60A’dir.
Burada kullan›lacak olan flarj regülatörünün do¤ru
tayin edilebilmesi için iki parametreye ihtiyaç vard›r.
Bunlar:
• PV sisteminin Wp de¤eri
• Akü grubunun gerilim de¤eridir.
Örne¤imize geri dönersek;
Ak›m = Güç/ Gerilim
= 3500 Wp / 48 V = 66 A
Yani en az 66 A de¤erinde bir regülatör
kullanmak gerekti¤i hesaplan›r. Genel bir
yaklafl›mla ç›kan de¤erin %15 üstü al›n›r. Bunu
piyasada bulunan en yak›n üst de¤ere yuvarlamak
en do¤rusu olaca¤›ndan 2 adet 45 A’lik flarj
kontrol cihaz› kullan›lmas› gereklidir. ‹ki seri PV
panelden oluflan befl paralel grup birinci flarj
kontrol cihaz›n›n girifline, iki seri PV panelden
oluflan di¤er befl parallel grup ise ikinci flarj
kontrol cihaz›n›n girifline ba¤lan›r. fiarj kontrol
cihazlar›n›n ç›k›fllar› ortaklanarak 48VDC akü
(batarya) baras›na ba¤lan›r.
‹nvertör Seçimi
Tipik bir Kristal PV Modül
fiarj Kontrol Ünitesinin Seçimi
fiarj kontrol ünitesinin seçimi sistem verimlili¤ini
belirlemede önemli bir kriterdir. Birkaç panelden
oluflan küçük kapasiteli flebekeden ba¤›ms›z PV
sistemleri için tek bir regülatör yeterli olmaktad›r.
Daha büyük PV sistemleri için sistemi birden fazla
alt sisteme bölüp her birini ayr› flarj kontrol cihaz›
ile kontrol etmek en uygun çözümdür. fiarj kontrol
‘Evirici’nin do¤ru ak›m› alternatif ak›ma çeviren
cihaz oldu¤unu yeniden hat›rlat›p, eviricilerle ilgili
daha detayl› bilgilerin ayr› bir bafll›k alt›nda
incelendi¤ini belirtelim. Evirici kapasitesini
belirlemede temel yaklafl›m ayn› anda çal›flmas›
muhtemel cihazlar› belirleyip, bu cihazlar›n çekmifl
oldu¤u kümülatif gücü alt alta toplamaktan geçer.
Örnek evdeki cihazlar›n toplam çekmifl oldu¤u
elektrik gücü 8060 W olmas›na karfl›n, hepsinin
Dünya ile Günefl aras›ndaki mesafe 150 milyon km’dir.
56
ayn› anda çal›flmas› çok düflük bir ihtimaldir. Zaten
tamam›yla flebekeden ba¤›ms›z tasarlanan bir
sistemdeki tüketici de bu flekilde bir kullan›m›n
gerektirdi¤i bilince sahiptir. Sistemde yüksek enerji
tüketimi olan cihazlar›n bir k›sm›n›n kullan›m›n›
gündüz, di¤er k›sm›n›n kullan›m›n› gece olarak
ikiye ay›rmak, ihtiyaç olan evirici kapasitesini ve
yat›r›m maliyetini azaltan bir unsur olacakt›r.
Burada CFL1 – CFL6 ayd›nlatma armatürlerinin
hepsi, buzdolab›, TV, DVD, bilgisayar, mikrodalga,
paket hidrofor ve di¤erlerinden oluflan grup
muhtemelen gece kullan›lacakt›r. Di¤er grup da
gündüz kullan›m› için ayr›l›rsa bu durumda ihtiyaç
olan evirici kapasitesi 3490 Watt olmaktad›r.
Mevcut sistemimizde günlük enerji gereksiniminin
9750 Wh ve sistem tasar›m›m›z›n 48 V oldu¤unu
göz önüne alarak akü grubu kapasitemizi
hesaplayal›m.
9750 Wh / 48 V = 203 Ah
Akü kapasitesini etkileyen s›cakl›k, kullan›m s›kl›¤›,
deflarj seviyesi gibi unsurlar› göz önüne alarak
derin deflarj (deep cycle) edilebilen solar 2 V OPzS
akü tipini seçip, akünün maksimum deflarj
seviyesini de % 50 öngörürsek alttaki de¤ere
ulafl›l›r.
203 Ah x 2 = 406 Ah.
Di¤er gözden kaçan yükler ve baz› cihazlar›n
(elektrik motorlar› gibi) ilk çal›flt›¤› andan kararl›
seviyeye gelene kadar etiket de¤erinin üzerinde
güç çekmesi (demeraj ak›mlar›) gibi unsurlar› göz
önüne almam›z gereklidir. Bu durumda piyasada
bulabilece¤imiz bir üst anma gücü de¤erindeki
5000 VA 4000 W 48 VDC/220 VAC tam sinüs
eviriciyi (invertör) seçmemiz uygun olur.
Buna göre minimum 400 Ah kapasitesinde kurflun
asit akü kullanmak gerekmektedir. Yaln›z bulutlu
günlerde sistemin yeterli enerji üretemeyece¤i
unutulmamal›d›r. Bu durumda, 2 gün bulutlu hava
koflullar› alt›nda dahi, sistem evin rutin enerji
ihtiyac›n› karfl›layabilmelidir. O halde:
Akü Grubu Seçimi ve Boyutland›r›lmas›
Üstteki de¤erlere sahip akü grubu seçilir
Bir veya birkaç panelden oluflan küçük sistemler
için detaylar›n› ‘Aküler’ bafll›¤› alt›nda
bulabilece¤iniz 12 V kuru tip kurflun asit akü veya
12 V jel tipi akü seçimi yapmak kendini kan›tlam›fl,
ekonomik ve yayg›n bir yaklafl›md›r. Örne¤imizdeki
gibi 48 V sistem tasar›mlar›nda ise 6 V’luk veya 2
V’luk stasyoner tip kurflun asit aküler (OPzS) ile
bak›m gereksinimini ortadan kald›rma amaçl› jel
tipi OPzV aküler yayg›n olarak tercih edilmektedir.
406 Ah x 2 gün = 812 Ah – 48 V
Ada Sistemlerinin Türleri ve Ekonomisi
Ada sistemleri ba¤land›klar› ortak nokta gerilimine
(AC veya DC) göre s›n›fland›r›lmaktad›r. Piyasada
bulunan sistem uygulamalar› afla¤›da özetlenmifltir.
Günefl Evi Sistemi
Afla¤›daki flekilde görüldü¤ü gibi günefl evi
sisteminde tüm tüketiciler ve jeneratörler DC
Günefl Evi Sistemi
Sa¤lam verilere dayanan teorilere göre, Günefl, 5 milyar y›l sonra tükenecektir.
57
gerilime ba¤lanmaktad›r. Günümüzde Asya, Afrika
ve Güney Amerika’n›n k›rsal kesimleri baflta olmak
üzere dünyan›n çeflitli yerlerinde yüz binlerce
günefl evi sistemi 200 W tan bafllayan güçlerde
kurulmufltur. Ayr›ca bu tip evlerde ek küçük bir
evirici deste¤i ile tüketiciler standart AC cihazlar›
da DC bara üzerinden besleyebilmektedir.
AC Bara Ba¤lant›l› Modüler Hibrit Sistemi
DC Bara Ba¤lant›l› Küçük AC fiebeke Sistemi
DC Bara Ba¤lant›l› Küçük AC fiebeke Sistemi
fiekilde görüldü¤ü gibi bu tip sistemlerde, daha
yüksek güçlerdeki AC yüklerin DC bara üzerinden
beslenmesi sa¤lanmaktad›r. DC bara sistemi dizel
jeneratör gibi bir enerji kayna¤› ile ayn› zamanda
akü flarj devresini de içermektedir. Genellikle
güçler 1 ila 5 kW düzeyinde ve DC bara gerilimi
de 12 ila 48 Volt aral›¤›ndad›r.
AC Bara Ba¤lant›l› Modüler Hibrit Sistemler
AC bara ba¤lant›l› modüler hibrit sistem yap›s›nda
tüm tüketici ve jeneratörler flekilde görüldü¤ü gibi
110 V ya da 220 V AC barada birlefltirilmektedir.
Günümüzde bu teknoloji 5 kW üzeri güçlerde
daha fazla uygulama alan› bulmaktad›r. Farkl› tipte
yenilenebilir enerji kaynaklar› ve geleneksel
jeneratörler bu uygulamada hibrit olarak bir arada
kullan›labilmektedir. Tüm üreticiler, dönüfltürücüler
ve enerji depolama üniteleri AC formda ve
da¤›t›lm›fl a¤ üzerinde olup, istenirse AC flebekeye
de ba¤lanabilmektedir. Ayr›ca, bu yap› artan enerji
talebini karfl›lamak üzere ek bileflen ve jeneratör
eklenmesiyle kolayca geniflletilebilmektedir. Bu
yap›, özellikle elektrik, su pompalama ve su ar›tma
gibi baz› temel ihtiyaçlar› s›n›rda olan geliflmekte
olan ülkelerin k›rsal kesimlerindeki elektrik
tüketicileri için kullan›labilmektedir. Bu tip
sistemlerin güçleri 3-100 kW aras›nda de¤iflmekte
ve bir veya üç fazl› olarak yap›labilmektedir.
Ekonomik aç›dan incelendi¤inde, tek bafl›na (Ada)
fotovoltaik elektrik üretim sistemlerinin kWh
maliyeti, tek bafl›na dizel jeneratör sistemlerinden
daha düflüktür. Uzun süreli batarya depolama
sisteminden kaç›nmak için dizel jeneratör
gruplar›n› içeren fotovoltaik hibrit sistemler
(5-30 kW) sadece dizel ile iflletilen sistemlerden
daha düflük maliyetlerle iflletilebilmektedir. Dizel
jeneratör gruplar›n›n (10-30 kW) kWh maliyetleri
0,4-1,0 Euro / kWh dolay›ndad›r. Elektrik
flebekesinin bulunmad›¤› yerlerde fotovoltaik elektrik üretim sistemlerinin kullan›lmas› dizel jeneratör
sistemlerinin kullan›lmas›ndan daha ekonomiktir.
‹spanya’da sadece 2007 y›l›nda PV teknolojilerine 5 milyar Euro’dan fazla yat›r›m yap›ld›.
58
Ada Sistemlerinin Karfl›laflt›r›lmas›
Özellik
Günefl Evi
DC Bara
Ba¤lantili Sistem
AC Bara Bara
Ba¤lantili Sistem
Tipik Sistem Gücü
0,2-2 kW
1-5 kW
3-100 kW
AC Ç›k›fl
‹ste¤e ba¤l›
Bir Fazl›
Bir ya da Üç Fazl›
AC Ç›k›fl Gerilimi
Dalga fiekli
Tam Sinüs Olmal›d›r.
Benzeflimli Sinüs ya da Kare Dalga fleklinin
15 dakikadan uzun süre kullan›lmas› tavsiye edilmez.
AC fiebeke ya da AC
Jeneratör Ba¤lant›s›
Yok
‹ste¤e ba¤l›
Var
fiebeke Olmadan Çal›flma
Evet
Evet
Evet
fiebekeye Güç Aktarma
Hay›r
Hay›r
Evet
Akü Deste¤i
Var
Var
Var
Akü Kapasitesi
Akü Çevrim Say›s›
Akü fiarj Kayb›
Fotovoltaik Modül
Gücü
Günefl Gücü Aktar›m›
MPPT Maksimum
Güç ‹zleme
fiebeke Güç Kalitesi
Bozulmalar›ndan Koruma
Kay›plar
Arka arkaya güneflsiz günlerde enerji ihtiyac›n› karfl›layacak kadar büyük olmal›
Akünün günlük doldur boflalt çevrimi nedeniyle, yüksek çevrim
say›l› tip akü ya da afl›r› yüksek kapasiteli akü kullan›m› zorunludur.
Günlük enerji üretiminin % 10-% 20 si
Sabit
Günlük enerji ihtiyac›n›
karfl›layacak kadar büyük.
Sabit
Di¤er enerji kaynaklar›n›
tamamlayacak kadar büyük.
fiebeke ba¤lant›s› olsa dahi
enerji sadece akülere ya da yüke aktar›labilir.
E¤er aküler doluysa ve yük
küçükse enerji bofla gider.
E¤er flebeke ba¤lant›s›
varsa akülere, yüke ya da
flebekeye enerji daima
aktar›l›r.
Ço¤u uygulamada yok
Ço¤u uygulamada yok
Var
% 15-% 25 daha fazla güç
fiebeke ba¤lant›s› yok.
fiebeke ba¤lant›s› varsa
baz› güç kalitesi
bozulmalar›ndan korur.
Korumaz.
Sadece DC ç›k›fl
varsa düflük, AC ç›k›fl
varsa yüksek
Yüksek
Düflük DC bara gerilimi
Yüksek
Düflük DC bara gerilimi
Bu miktar›n 2,5 milyar Euro’su yeni elektrik üretim ünitelerine, 2 milyar Euro’su stok borsas› ve 500 milyon Euro’su da yeni üretim santrallerinin ekipman yat›r›mlar›na aktar›ld›.
59
Aküler
toplam voltaj›n› belirler. Bir kurflun asit akü
hücresinin nominal voltaj› 2V civar›ndad›r.
Akü kutusu
Pozitif plaka seti
Terminal
Levha blo¤u
Cepli ayraçta pozitif levha
A
Negatif ›zgara
Pozitif levha
Gümüfl alafl›ml› pozitif ›zgara
kü, enerjiyi kimyasal konumda depolayan
elektrokimyasal bir cihazd›r. Bir elektrik
devresiyle ba¤lant› kuruldu¤unda, kimyasal
enerji, elektrik enerjisine dönüflür. Her hücre bir
pozitif, bir negatif elektrot ve bir ay›raçtan
(seperatörden) oluflur. Akü deflarj edilirken, iki
elektrotun içinde bulunan farkl› malzemeler
aras›nda elektrokimyasal bir de¤iflim meydana
gelir. Elektronlar, pozitif ve negatif elektrotlar
aras›nda hareket ederken, bir d›fl devreyi de
faaliyete geçirir.
Akü Tipleri
Enerjiyi depolamak için farkl› materyaller
kullan›labilir ve aküler genellikle o akünün
yap›s›nda aktif olarak kullan›lan materyalle
tan›mlan›r (Nikel/kadmiyum, nikel/demir veya
lityum/iyon vb.). Baz› aküler ise elektrotlarda
bulunan di¤er materyallerle ve kullan›lan elektrolit
tipine göre adland›r›l›r. En yayg›n olanlar›, kurflun
asit akülerdir. Kullan›lan aktif materyal, hücrelerin
voltaj›n› belirler ve hücrelerin say›s› da akünün
Starter Aküler
Starter aküler motorlu kara tafl›tlar›, deniz tafl›tlar›,
hava tafl›tlar› ve motorsikletlerde motorlar›n ilk
hareketini sa¤lamak amac›yla çekilen yüksek ak›m
de¤erlerini sa¤layabilecek flekilde gelifltirilmifl ve
üretilmifl akülerdir.
Stasyoner Aküler
Stasyoner aküler, ani güç kesintilerinin sebep
olabilece¤i durufllar› engellemek için kullan›lan,
kesintisiz güç sistemlerinde enerji kayna¤› olarak
haz›rda duran ve gerekti¤i an devreye girerek
kesintiyi sisteme hissettirmeyecek flekilde özel
tasarlanm›fl akülerdir.Yüzdürme gerilimiyle sürekli
flarjl› halde tutulan bu tip aküler, minimum bak›m
ve düflük enerji maliyeti özellikleri sayesinde
telefon santrallerinde, kesintisiz güç sistemlerinde,
kontrol panellerinin sinyalizasyon ifllemlerinde,
alarm ve güvenlik sistemlerinde, günefl enerjisi ya
da rüzgâr enerjisi gibi alternatif enerji
kaynaklar›nda yayg›n olarak kullan›lmaktad›r.
Kuru Tip Aküler
Teknoloji gelifltikçe insan yaflam›n› kolaylaflt›rmak,
kesintiye u¤ratmamak ve güvenli¤ini sa¤lamak
ad›na çeflitli cihazlar üretilmektedir. Üretilen bu
cihazlar, insanlar›n hayatlar›n› geçirdi¤i tüm
yerlerde kullan›lmakta (evler, iflyerleri, oteller,
hastaneler, okullar vb.) ve bu cihazlar elektrik
kesintilerinde aküler vas›tas›yla beslenebilmektedir.
Kuru aküler, içinde elektrolit bulunmad›¤› ve bu
yüzden de gaz ç›k›fl› olmad›¤› için insanlar›n
yaflad›¤› tüm alanlarda rahatl›kla kullan›lmaktad›r.
‹spanya’da 2007 y›l›nda hücre üretimi 145 MW (360 MW kapasiteli), modül üretimi ise 195 MW (700 MW kapasiteli) civar›nda gerçekleflti.
60
Tamamen kapal› ve bak›m gerektirmeyen bu
aküler, çok genifl bir ›s› yelpazesinde çal›flabilir.
Özel alçak bas›nçl› emniyet valfleriyle teçhiz
edilmifltir. Tampon flarjda çal›flmaya müsaittir. ‹ç
dirençleri düflük oldu¤undan bekleme esnas›nda
kay›plar› çok düflüktür. ‹çlerinde elektrolit olmad›¤›
için yatay veya dikey her pozisyonda kullan›labilir.
Solar Aküler
Genel olarak bak›ms›z aküler tercih edilir. Bunlar,
kendi içinde de kullan›m alan› ve kullan›m amac›na
göre çeflitlenir. En çok kullan›lanlar olarak OPzS,
OPzV, Jel ve Sulu Stasyoner aküler say›labilir.
Jel Aküler
Jel akülerin sulu akülerden teknik aç›dan fark›
yoktur ve çal›flma flekli neredeyse ayn›d›r. Jel
akülerin özelli¤i kapal› ve bak›ms›z olmas›d›r. Bunu
elde etmek için elektrolit kar›fl›m›, sülfürik asit ile
silik asitten oluflmaktad›r. Silik asit ve sülfürik asit
kar›flt›r›ld›¤›nda elektrolit jel halini al›r. Jel aküler
neredeyse hiç bak›m gerektirmez ve tamamen
kapal›d›r. Jel aküler, yüksek iç dirence sahip
olduklar› için yüksek elektrik ak›m› sa¤layamaz ve
marfl motorunun çal›flt›r›lmas› için uygun de¤ildir.
Genelde jel aküler gaz yapmaz ama k›sa devre
sonucu akülerin çok fazla ›s›nmas›ndan dolay› jel
çözülür ve gaz oluflabilir. Buna karfl›n, jel akülerde
valf entegre edilmifltir ve yüksek iç bas›nc›
ayarlar. Jel akülerin flarj edilmesi için kullan›lacak
flarj regülatörlerinin, jel aküleri desteklemesi
gerekmektedir.
OPzS ve OPzV Aküler
Akümülatörlü bir sistem, tüm y›l boyunca her gün
flarj ve deflarj edilecek bir flekilde kullan›lacaksa ve
bu akülerin çok uzun süreyle dayanmas›
isteniyorsa, OPzS ve OPzV akümülatör seçimi en
uygunudur. Bu tip akülerin maliyeti, di¤er
akülerden ortalama 2-3 kat fazla olsa da bu tip
akülere yap›lan yat›r›m›n sonucunda daha kazançl›
olunur. OPzS sulu ve OPzV jel tipi akülerdir.
Hücrenin gerilimi 2 V olup 3000 Ah kapasite
gücünde olan aküler vard›r. Bu tip aküler ile küçük
bir alanda büyük güç kayna¤› kurma imkan›
sa¤lanabilir. OPzS ve OPzV akülerin döngü say›s›
(charge-recharge capacity) di¤er akülerden daha
yüksektir ve çok a¤›rd›rlar. OPzS/V aküler çok a¤›r
oldu¤undan sabit olarak kurulmas› ve
kurulduklar› taban›n bunlar› tafl›yabilecek güçte
olmas› gerekir. Bu tip akülerin kuruldu¤u yerin
tafl›ma gücünü yükseltmek için tabana metal levha
konulur.
Akümülatörler Aras›ndaki Farklar
Genel olarak akümülatörlerin aras›ndaki fark,
kullan›m alanlar›na göre yap›lm›fl olan
tasar›mlar›d›r. Marfl akümülatörleri (otomobillerde
kullan›lan), yüksek ak›m sa¤layabilmek ve marfl
motorunu çal›flt›rabilmek için tasarlanm›flt›r. Bu tür
aküler, k›sa zaman içinde yüksek oranda ak›m
sa¤lar. Levhalar› ince, levha say›s› çok ve döngü
say›s› düflüktür. Solar akümülatörler düflük ak›m
için tasarlanm›flt›r. Levhalar› kal›n, levha say›s›
düflük ve döngü say›s› yüksektir. Günefl panelleri
ile kurulmufl olan bir sistemde, bu sistemin
elektrik enerjisini marfl aküleri ile gerçeklefltirmek
istedi¤iniz takdirde, marfl akümülatörlerin döngü
say›s› düflük oldu¤undan ve ortalama % 50 deflarj
yap›ld›¤›ndan, bu aküler çok k›sa bir süre içinde
kullan›lamaz hale gelir. Bu tip aküleri fotovoltaik
sistemlerde daha uzun bir süre kullanabilmek için
yap›lmas› gereken, maksimum % 10 deflarj
olmalar›n› sa¤lamakt›r. Bunun için ise akü say›s›n›
45 kez art›rmak gerekir ki bu da ekonomik
olmad›¤› gibi akülerin ömrü, düflük olan döngü
say›s› nedeniyle yine de 1 seneyi geçemeyecektir.
Döngü Say›s›n›n Önemi
Döngü say›s›, bir akümülatörün kaç defa deflarj ve
flarj edilebilece¤ini belirten bir de¤erdir.
Akümülatörlerin döngü say›s› özellikle, günefl
panelli sistemler için çok önemlidir. Bunun nedeni,
akülerin sistem taraf›ndan gündüz saatlerinde flarj
edilmelerine karfl›n, ço¤unlukla geceleri tüketiciler
taraf›ndan deflarj edilmesidir.
‹spanyol PV Endüstrisi Birli¤i’ne göre, 2007 y›l›nda % 25’i üretimde, % 65’i kurulum ve montajda, % 10’u di¤erleri olmak üzere toplam 26.800 kifli sektörde istihdam edilmifltir.
61
fiarj Kontrol Üniteleri
A
da sistemlerinde PV panel dizisinin gerilimi
akü bankas›n›n gerilimine uydurulmal›d›r.
Tipik olarak kullan›lan akü bankas› gerilimleri 12 V,
24 V , 48 V DC de¤erlerindedir. Örne¤in 12 V DC
gerilimli kurflun asit bir akümüz oldu¤unu
varsayal›m. Günefl panelleri tipik olarak 17 V mpp,
21 V aç›k devre gerilimi üretmektedir. Bu gerilim
seviyeleri 12 V aküyü flarj etmek için gerekli 13,8 V
kayan flarj gerilimi de¤erinden yüksektir. Di¤er
taraftan yükselen s›cakl›kla günefl paneli gerilimi
azalmakta, azalan s›cakl›kla ise artmaktad›r.
Dolay›s›yla yüksek s›cakl›klarda aküyü flarj etmek
için gerekli gerilimi üretememe ve düflük
s›cakl›klarda aküyü afl›r› flarj ederek kaynamas›na
ve s›v› kaybetmesine yol açarak aküyü bozma riski
vard›r. fiarj kontrol ünitelerinin birincil görevi
akünün afl›r› flarj olmas›na engel olmakt›r.
Afla¤›da flarj kontrol ünitesi tipleri ve çal›flma flekli
aç›klanm›flt›r:
• Seri kontrol üniteleri: Akü gerilimi flarj sonu
gerilimini afl›nca akü devresini ay›r›r.
• fiönt kontrol üniteleri: Akü gerilimi flarj sonu
gerilimini afl›nca PV devresini k›sa devre eder.
• MPPT kontrol üniteleri: Akü flarj sonu gerilimine
ulaflmad›¤› sürece gerilimi ve ak›m›
maksimum güç noktas›nda çal›flacak flekilde
ayarlar, flarj sonu gerilimine ulafl›nca akü
devresini ay›r›r. MPPT* üniteler panelden
% 15- % 25 daha fazla güç elde eder.
Buna ek olarak modern bir flarj kontrol ünitesi akü
ömrünü maksimize eden geliflmifl flarj kontrol
algoritmalar›yla donat›lm›flt›r. Ayr›ca s›cakl›k
konrollü kayan flarj, y›ld›r›m koruma, istenmeyen
deflarjlar›n engellenmesi, derin deflarj korumas›,
akü flarj durumu ile ilgili bilgilerin kaydedilmesi,
afl›r› gerilim korumas›, k›sa devre korumas›, aküye
geri besleme korumas›, rüzgâr türbinleri ve günefl
panellerinden gelen tüm verileri kaydetme, oluflan
alarmlar› ve verileri uzaktan iletiflim ile merkeze
yollama gibi ifllevlere sahiptir. Günefl enerjili
ayd›nlatma sistemlerinde kullan›m› rahatlatan gece
fonksiyonu da mevcuttur. Bu fonksiyon sayesinde,
bu özelli¤e sahip regülatörlere ba¤l› herhangi
12 veya 24 V DC ak›mla çal›flan bir elektrikli alet,
istenilen saatlerde otomatik olarak aç›l›p
kapanabilmektedir.
Günefl enerjili ayd›nlatmalarda kulan›lan bir baflka
uygulama ise günefl paneli yüzeyinin bir sensör
olarak kullan›ld›¤› uygulamalard›r. Bu uygulamalarda
günefl paneli üzerindeki voltaj de¤erine göre
kontrol ünitesi sistemi aç›p kapatmaktad›r. Buna
göre gündüz saatlerinde günefl panelleri havan›n
ayd›nl›k olmas›ndan dolay› enerji üretirler yani
panelde bir gerilim oluflur. Bu durumda regülator,
sistemin ucuna ba¤l› lamban›n sönük kalmas›n›
sa¤lar. Fakat saatler ilerledikçe ve gün bat›m›na
do¤ru yaklaflt›kça panel gerilimi azal›r. Bu de¤er
bir s›n›r de¤erin alt›na düfltü¤ünde ise regülator
otomatik olarak lamban›n yanmas›n› sa¤lar. Ta ki
gün do¤up panel gerilimi s›n›r de¤erin üzerine
yeniden ç›kana kadar...
*MPPT: Maximum Peak Power Tracking, Maksimum Tepe Güç ‹zleme
62
fiarj kontrol cihazlar›n›n birçok özelli¤i kullan›c›
taraf›ndan programlanabilmektedir. Örne¤in akü
voltaj› belirlenen de¤ere ulaflt›¤› an flarj kesilebilir.
Akü ve yük sistemine zarar› önlemek amac›yla akü
voltaj› belirli bir de¤erin alt›na düflünce yük
ba¤lant›s› kesilebilir ve voltaj›n art›fl göstermesiyle
birlikte akünün güç vermeye devam etmesi
sa¤lanabilir. Buna alternatif olarak regülatörlere
zaman ayar› yap›larak sistemin istenilen saatler
aras›nda çal›flt›r›lmas› da sa¤lanabilir
T-Charger: Ülkemizden Yenilikçi Bir fiarj Kontrol Ünitesi
Yeni nesil ince film günefl panelleri düflük fiyatlar›, yüksek s›cakl›k ve düflük ›fl›n›m koflullar›
alt›nda yüksek enerji üretmeleri nedeniyle kristal günefl panellerine göre gittikçe daha fazla
popülerlik kazanmaktad›r. Fakat yeni nesil ince film günefl panellerinin uygulamas› 150
Voltun üzerindeki yüksek panel gerilimleri nedeniyle sadece flebeke ba¤lant›l› sistem
uygulamalar› ile s›n›rl›d›r. Gerek mevcut flarj kontrol ünitelerinin 120 VDC’den
yüksek gerilimleri kabul etmemeleri, gerek 120 Volt üzeri gerilimlerin mevcut standartlar
do¤rultusunda elektrik flok riski yaratmas›, gerekse özellikle
telekom uygulamalar›nda akü bankas›n›n pozitif
kutbunun topra¤a ba¤lanmas› fakat ince film panellerin
pozitif kutbunun topraklanmas›n›n sak›ncal› olmas›
nedenleriyle bugüne kadar yeni nesil ince film paneller flebeke
d›fl› akü flarj uygulamalar›nda kullan›lamam›flt›r. Mavisis’in
gelifltirdi¤i T-Charger MPPT flarj kontol ünitesi dünyada ilk
defa yukar›da say›lan zorluklara bir çözüm getirerek yüksek
gerilimli ince film günefl panellerinin akü flarj uygulamalar›nda
kullan›lmas›na olanak sa¤lam›flt›r.
Mavi Solar T-Charger
T-Charger ve di¤er yenilikçi yerli mal› ürünler için www.mavisis.com.tr adresini ziyaret edebilirsiniz.
63
Ada Sistemlerinde Eviriciler
(‹nvertörler)
G
ünlük hayat›m›zda elektrik enerjisini 12 V,
24 V , 48 V akülerde depolar›z ve baz›
yükleri do¤ru ak›m (DC-Direct current) ile
akülerden besleyebiliriz. E¤er çamafl›r makinesi,
buzdolab›, televizyon gibi 220 V 50 Hz alternatif
ak›m (AC- Alternative current) ile çal›flan aletleri de
akülerden beslemek istiyorsak akü gerilimini AC’ye
çeviren eviricileri (invertör) , di¤er ad›yla DC-AC
çeviricileri, kullanmam›z gereklidir. Ada sistemleri
için eviriciler 12 V, 24 V veya 48 V' luk bir akü
bankas›ndan ald›klar› do¤ru ak›m›, evlerde
kulland›¤›m›z 220 V alternatif ak›ma çevirerek her
türlü elektrikli cihaz› çal›flt›r›rlar.
Birçok eviricinin üzerinde akü flarj cihaz›n›n da
entegre edilmifl olmas› sayesinde, flebekeden ya da
dizel jeneratörden gelen elektrik akülerin flarj›nda
kullan›labilir. Transfer h›zlar›n›n oldukça yüksek
olmas› yüzünden bu sistemler Kesintisiz Güç
Kayna¤› (KGK, UPS) olarak da kullan›labilir.
Ada sistemlerinde kullan›lan eviricilerde afla¤›daki
nitelikler aran›r:
• Ç›k›fl geriliminin fleklinin ideal sinüs dalga flekline
yak›n olmas›, baflka bir deyiflle ç›k›fl gerilimi
Toplam Harmonik Bozulmas›n›n (THD) küçük
olmas›.
• Ç›k›fl geriliminin genlik ve frekans›n›n kararl›
olmas›, baflka bir deyiflle ç›k›fl geriliminin statik
regülasyonunun iyi olmas›: 220 V 50 Hz
de¤erini korumas›.
Modifiye Sinüs
Yüksek THD’li
Sinüs Dalga
‹deal Sinüs
• Ç›k›fl geriliminin yük de¤iflimlerinde
kararl›l›¤›n› sürdürmesi, baflka bir deyiflle
dinamik regülasyonunun iyi olmas›, yük
de¤iflimlerinde 220 V de¤erinden küçük
sapmalar göstermesi ve çok k›sa sürede ç›k›fl
geriliminin 220 V de¤erine toparlanmas›.
• Ç›k›fl geriliminin akü gerilim de¤iflimlerinde
kararl›l›¤›n› sürdürmesi, dinamik regülasyonun iyi
olmas›. Akü gerilim de¤iflimlerinde ç›k›fl
geriliminin küçük sapmalar yapmas› ve h›zla
220 V de¤erine do¤ru toparlanmas›.
• Özellikle biliflim teknolojileri cihazlar› ve
elektronik cihazlar›n çekti¤i yüksek harmonikli
ak›mlar› ve tepe ak›mlar›n› karfl›layabilmek için
yüksek tepe faktörlü (Crest Factor) ak›m
verebilme yetene¤i.
• Motor ve kompresör içeren cihazlar›n ilk çal›flma
(demeraj) ak›mlar›n› karfl›layabilmek için k›sa
‹talyan PV pazar›n›n kümülatif kapasitesi 2007 y›l›nda 100 MW’ a ulaflm›flt›r ve bunun 50 MW’ l›k k›sm› 2007 y›l›nda kurulmufltur
64
süreli afl›r› yükleme (overload) yetene¤i.
• Tam ve k›smi yüklerde yüksek çevirme verimi:
çok pahal› olan günefl elektri¤inin bofla
harcanmas›n› azalt›r.
• Yüksüz durumda az güç tüketen haz›r
bekle (stand-by) durumuna geçme.
• Yüksek gerilim ve y›ld›r›m korumas›.
• K›sa devre korumas›.
• Elektromanyetik emisyonlar›n s›n›rland›r›lmas›.
• Güneflsiz günlerde jeneratörden flarj etmek için
akü flarj devresi.
Eviriciler güçlerine, faz say›s›na, çal›flma
gerilimlerine ve ç›k›fl dalga flekillerine göre
s›n›fland›r›lmaktad›r. Genellikle 5 kW alt›ndaki
güçlerdeki eviriciler tek fazl› olarak üretilir, 10 kW
üzeri güçlerde üç fazl› eviriciler karfl›m›za ç›kar.
Eviricinin gücü artt›kça DC girifl gerilimi
yükselmektedir. 5 kW üzeri güçteki eviriciler
genellikle tam sinüs dalga flekli üretmekle birlikte,
daha küçük güçlü eviricilerde modifiye sinüs
dalga ve kare dalga gibi dalga flekillerine
rastlanmaktad›r. Modifiye sinüs ve kare dalga
flekillerinin, beslenen elektrikli cihazlar›n ömrü
üzerinde olumsuz etkileri vard›r ve IEC 62040-3
standard›na göre bir eviricinin tam sinüs dalga
fleklinden farkl› dalga flekilleri üretmesi
durumunda, bu dalga flekli ile herhangi bir
elektrikli cihaz› 15 dakikadan uzun besleyebilmek
için o elektrikli cihaz›n üreticisinden onay al›nmas›
tavsiye edilmektedir. Aksi halde bozulan elektrikli
cihaz›n garanti kapsam› d›fl›na düflmesi dahi söz
konusu olabilir. Modifiye sinüs ya da kare dalga
üreten eviriciler daha yüksek verimli ve çok daha
ucuz olmalar›na ra¤men haftada bir defadan
fazla ve 15 dakikay› aflan sürelerle kullan›lmalar›
tavsiye edilmez.
Kullan›lan eviricinin verimi de bir baflka önemli
parametredir. Aküden ald›¤› DC gücün yüzde
kaç›n› AC güce çevirdi¤i, verimi belirleyen
unsurdur. Bu verim de¤erinin % 90 dan yüksek
olmas› tavsiye edilir.
Mavi Solar Pompa Eviricisi
fiebeke d›fl› su pompalama
uygulamalar›ndaki ana zorluk, 3 kW’›
aflan güçlerde kullan›lan üç fazl› dalg›ç
pompalar›n ilk kalk›fl› s›ras›nda ortaya ç›kan
demeraj ak›mlar›n› karfl›lamak için anma
gücünün çok üzerinde üç fazl› eviricilere
olan gereksinim ve bu eviricilerin bir akü
bankas› ile desteklenmesi zorunlulu¤udur.
Mavi Solar Pompa Eviricisi frekans kontrolü
ile k›smi güçlerde çal›flabilmekte ve
yumuflak frekans de¤iflimi ile demeraj
ak›mlar›n› engellemektedir. Böylece üç fazl›
dalg›ç pompalar›n akü deste¤i olmadan ve
büyük güçlü eviriciler gerekmeden
çal›flt›r›lmas› mümkündür.
MPPT Evirici
PV Modüller
Su Deposu
Kuyu
3 Fazl› Dalg›ç
Pompa
Mavi Solar Pompa Eviricisi
Eviricilerin boyutland›r›lmas› konusunda dikkat
edilmesi gereken bir husus da eviriciye ba¤lanacak
olan yüklerin tipleridir. Eviricilerin kataloglar›nda
belirlenmifl teknik de¤erler onlar›n sürekli bir
durumda çekti¤i güç miktar›n› gösterir. Örne¤in
tungsten lambalar›n çekti¤i güç sabittir. Bu
nedenle tungsten lambalar›n çekti¤i güç baz
al›narak ona uygun güçte bir evirici seçilebilir.
Fakat baz› yükler ise tungsten lambalar gibi her
zaman sabit güç çekmezler. Mesela buzdolab› ya
da klimalar›n içerisinde bulunan kompresör
motorlar› özellikle ilk kalk›fl anlar›nda üç saniyeye
‹talyan pazar›ndaki tüketiminin % 40’› bireysel müflterilerden, % 38’i ticari müflterilerden oluflmaktad›r.
65
T-Inverter:
Ülkemizden Yenilikçi Bir
Evirici Örne¤i
Yeni nesil ince film
günefl panelleri düflük
fiyatlar›, yüksek s›cakl›k
ve düflük ›fl›n›m koflullar›
alt›nda yüksek enerji
üretmeleri nedeniyle
kristal günefl
panellerine göre
Mavi Solar T-Inverter
gittikçe daha fazla
popülerlik kazanmaktad›r. Fakat yeni nesil ince
film günefl panellerinin uygulamas› 150 Volt’un
üzerindeki yüksek panel gerilimleri nedeniyle
sadece flebeke ba¤lant›l› sistem uygulamalar› ile
s›n›rl›d›r. fiebeke d›fl› ada sistemlerinde
kullan›lan 12 V, 24 V, 48 V gibi gerilimler bu
tip panellerin gerilimlerinin oldukça alt›nda
kalmaktad›r. Mavisis’in gelifltirdi¤i T-Inverter
eviricisi içerisinde dahili olarak bulunan MPPT
flarj kontrol ünitesi ile yüksek PV Panel
gerilimini, yüksek bir akü bankas› gerilimine
çevirmektedir. Bu yüksek akü geriliminden
220 V AC gerilime çevirme ifli ise trafo
kullanmadan son derece düflük bir çevirme
kayb› ile gerçeklefltirilmektedir. PV ve akü
devresinin gerilimlerinin yüksek olmas›
nedeniyle sistemin toplam kablo kay›plar› da
oldukça düflüktür. T-Inverter, al›fl›lm›fl günefl evi
sistemine göre % 29 daha az panel gücü ile
ayn› miktarda enerjiyi üretebilmektedir.
MPPT
DC-DC
PV Modüller
Aküler
Evirici
kadar uzayabilen sürelerle anma de¤erlerinin 4-8
kat› güç çekerler. Bu durumda evirici
boyutland›r›l›rken bu yüksek çekilen güçlerin bu
süre boyunca beslenebilmesi göz önüne
al›nmal›d›r. Eviricinin afl›r› yükleme (overload)
yetene¤i hesaba kat›lmal›d›r, gerekiyorsa evirici
gerekenden biraz büyük seçilmelidir. Di¤er
taraftan TV ya da bilgisayar gibi elektronik aletler
ise ilk kalk›fl an›nda 20 ms boyunca anma
de¤erlerinin 8-16 kat› kadar güç çekerek eviriciyi
ak›m s›n›r›na sokabilir ve ç›k›fl gerilimini adeta bir
k›sa devre oluflmufl gibi s›f›r Volta kadar
çökertebilirler. IEC-62040-3 standard›nda bu tip
yüklere lineer olmayan (non-lineer) yükler denir.
Ayn› standarda göre e¤er evirici % 33 non-lineer
yük s›çramalar›nda ç›k›fl geriliminin % 30’dan fazla
çökmesine izin vermiyor ve 100 ms içerisinde ç›k›fl
geriliminin toparlanmas›n› sa¤l›yorsa, eviricinin ç›k›fl
gerilimi performans s›n›f› bire karfl›l›k gelmektedir.
Genellikle tepe faktörü (Crest Factor) üç ve
üzerinde olan eviriciler performans s›n›f› bir
flartlar›n› daha kolay yerine getirebilmektedir.
Afl›r› yük ve tepe faktörünün yetersiz kald›¤›
durumlarda evirici gerekenden biraz büyük seçilir.
Di¤er taraftan k›sa süreli ve geçici olan kalk›fl
durumlar› göz önünde tutularak gerekenden
büyük seçilen eviriciler, normal çal›flma s›ras›nda
k›smi yük alt›nda daha küçük bir eviriciye oranla
daha yüksek çevirme kayb›yla çal›flarak çok de¤erli
olan günefl elektri¤inin bir k›sm›n›n ziyan olmas›na
yol açacakt›r.
Bu nedenle eviriciyi büyütmek yerine, önce
elektrikli ve elektronik aletlerin daha tasarruflu
olan tipleri ile de¤ifltirilmesi (örne¤in tungsten
lambalar›n yerine LED armatürlerin, tüplü
televizyonun yerine LCD televizyonun ve tasarruflu
beyaz eflyalar›n kullan›lmas›), su ve ortam ›s›tma /
so¤utmada elektrik yerine, solar termal
yöntemlerin ve ›s› pompalar›n›n tercih edilmesi
daha etkin bir yoldur.
Fransa’da 2007 y›l›nda PV hücre ve modül üretim ve kurulumunda 3000 tam zamanl› çal›flana do¤rudan, 500 kifliye de dolayl› olarak istihdam olana¤› sa¤land›.
66
fiebeke Ba¤lant›l› Sistemler
Yazan: Fatih Kavaslar
1- Fotovoltaik Paneller,
2- fiebeke Ba¤lant›l› Evirici,
3- Elektrikli Ev Aletleri,
4-Elektrik Sayaçlar›
fi
Tipik fiebeke Ba¤lant›l› Fotovoltaik Elektrik Üretim Sistemi
ekilde görüldü¤ü gibi, dünyada en popüler
fotovoltaik elektrik üretimi uygulamas›
binalar›n çat›lar›ndaki ve cephelerindeki PV
panellerden elde edilen gücün elektrik flebekesine
aktar›lmas›d›r. Bu uygulamada fotovoltaik elektrik
üretim sistemi adeta bir mini elektrik santrali gibi
çal›fl›r. Fotovoltaik panellerden üretilen elektrik ayr›
bir sayaç üzerinden ayr› bir tarifeden flebekeye
sat›l›r. Bu uygulamaya flebeke ba¤lant›l› fotovoltaik
elektrik üretim sistemi uygulamas› ad› verilir. Her
ne kadar baz› ada sistemlerinde de flebeke
ba¤lant›s› olsa da, bu ba¤lant› flebekeden al›nan
güç ile akülerin flarj edilmesi amac›yla
kullan›lmaktad›r. Burada bahsedilen flebeke
ba¤lant›l› sistem, ada sisteminden farkl› olarak
fotovoltaik gücü flebekeye aktarmakta ve flebeke
ba¤lant›s› terimi, flebekeye do¤ru bir güç ak›fl›
oldu¤unu anlatmak için kullan›lmaktad›r. Bu
flekilde da¤›lm›fl yap›da mini günefl elektri¤i
santralleri kurman›n ana avantajlar›, elektri¤in
tüketildi¤i yere yak›n olarak üretilmesi sonucunda
enerji iletim kay›plar›n›n azalmas› ve özellikle
güneflli bölgelerde iklimlendirme cihazlar›n›n yol
açt›¤› tepe güç ihtiyac›n› telafi etmesidir. Son
y›llarda petrol fiyatlar›ndaki art›fl ve yaflanan
küresel ›s›nma, ülkeleri bu sorunlara çözümler
üretme yolunda yeni aray›fllara yöneltmifltir. Bunlar
aras›nda, yenilenebilir enerjilere do¤ru bir yönelim
art›fl› öne ç›kmaktad›r. Yenilenebilir enerjilerin ilk
yat›r›m maliyetlerinin yüksek olmas› yüzünden, bu
sistemlerin yayg›nlaflt›r›lmas› için çeflitli yasal
düzenlemeler yap›lmaktad›r. fiebeke ba¤lant›l›
günefl enerjisi sistemlerinin dünya pazar›n›n % 85’i
oran›nda yayg›nlaflmas›n›n temel nedeni baz›
geliflmifl ülkelerde uygulanan yüksek fiyatl› günefl
elektri¤i sat›n alma tarifeleri ve garantileridir. Özet
olarak flu an Almanya, ‹spanya ve Amerika gibi
ülkelerde bu flebeke ba¤lant›l› fotovoltaik
elektrik üretim sistemlerini kuran kifliler, güneflten
ürettikleri elektri¤i varolan alçak gerilim (AG)
flebekesi üzerinden, üstelik de elektri¤i sat›n
ald›klar› fiyattan daha yüksek fiyatlarda
Fransa pazar›n›n 2012 y›l›nda 2,4 milyar Euro’luk hacme ulaflmas› ve 13,000 kifliye do¤rudan, 6,000 kifliye dolayl› olarak istihdam olana¤› sa¤lamas› bekleniyor.
67
satmaktad›r. Bir fotovoltaik elektrik üretim
sisteminin yirmidört saatlik enerji üretim profili
afla¤›daki flekilde görüldü¤ü gibi süreksiz bir
karakterdedir. Günefl enerjisi depolanarak sürekli
bir hale getirilebilse de, elektrik flebekesinin
bulundu¤u yerlerde enerji depolama sisteminin
yat›r›m ve yaflatma maliyetlerinden kaç›n›larak
daha ucuz ve güvenilir olan flebeke ba¤lant›l›
tipteki fotovoltaik elektrik üretim sistemleri
kullan›lmaktad›r.
gölge miktar›n›n belirlenmesi ve hesaplanmas›.
5- Evirici (invertör) konseptinin belirlenmesi
6- Evirici (invertör) gücünün hesaplanmas›.
7- Evirici geriliminin hesaplanmas›.
8- Paralel PV dizi gruplar›n›n say›s›n›n belirlenmesi.
9- Kablolama altyap›s›n›n oluflturulmas›.
fiimdi biz de ad›m ad›m ilerleyerek birlikte bir
sistem tasar›m örne¤i yapal›m ve flebeke ba¤lant›l›
sistemleri daha yak›ndan tan›yal›m.
fiebeke ba¤lant›l› sistem için ay›rd›¤›m›z bütçenin
30.000 Euro oldu¤unu ve PV panellerin kurulumu
için 250 m2 serbest alan›m›z oldu¤unu varsayal›m.
Küçük sistemler için Watt bafl›na sistem maliyetini
6 Euro kabul edersek kabaca 5 kW gücünde bir
sistem kurabilece¤imiz ortaya ç›kar.
fiebekeye ba¤l› bir konutun tipik fotovoltaik enerji
üretim ve tüketim profilleri
fiebeke ba¤lant›l› sistem tasar›m›
1- Sistemin gücü ihtiyaçla de¤il, PV panellerin
kurulabilece¤i alan büyüklü¤ü ile ya da bu
sistemin kurulmas› için ayr›lm›fl bütçe ile
s›n›rl›d›r. Üretilen elektrik yüksek fiyatl› bir tarife
ile sat›laca¤› için mümkün mertebe büyük bir
sistem kurulmaya çal›fl›l›r.
2- PV Modül teknolojisinin seçilmesi: Farkl› PV
teknolojilerinin verimleri, s›cakl›k kay›plar› ve
düflük ›fl›n›m flartlar›ndaki verimleri farkl›d›r.
Tüm parametrelerin de¤erlendirilmesi gereklidir.
3- Sistemin montaj yerinin ve buna uygun
montaj konstrüksiyonunun seçilmesi (Çat›
montaj›, sabit aç›l› aç›k alan montaj›, cephe
montaj›, günefl izleme sistemi kullan›lmas› vb.).
4- Montaj alan›n›n etraf›nda gün içerisinde gölge
yapmas› muhtemel yap›lar›n ve günün ilgili
saatlerindeki güneflin hareketinden kaynaklanan
Kurulumu Antalya ilimizde yapt›¤›m›z› varsayal›m,
ideal panel aç›s› 33 ° olmal› ve panellerin
birbirini gölgelememesi için paneller aras›nda
yeterli miktarda boflluk b›rak›lmal›d›r.
250 m2 alan›m›z bütün PV teknolojilerinde 5kWp
PV Teknolojisi
1 kWp için
gerekli
PV yüzeyi
5 kWp için
gerekli
kurulum alan›
Monokristal
6-9 m2
60-90 m2
Polikristal
7-10 m2
70-100 m2
CIS
9-11 m2
90-110 m2
CdTe
12-17 m2
120-170 m2
Amorf Silisyum
14-20 m2
140-200 m2
güç kurulumu için yeterlidir. Antalya ilimizde
s›cakl›¤›n yüksek olmas› yüzünden düflük s›cakl›k
kayb› ve maliyeti nedeniyle ayn› fiyata
5 kWp yerine 6 kWp Amorf Silisyum PV panel
kurulumu yapmaya karar vererek yola devam
edelim.
Fransa’da 2012 y›l›nda günefl enerjisinden elde edilecek elektri¤in 1 TWh de¤erine ulaflaca¤› hesaplan›yor.
68
Fotovoltaik Sistem Konsepti
Araflt›rmalar ayn› fabrika taraf›ndan üretilen PV
panellerin birarada kullan›lmas›nda dahi % 5’e
varan eflleflme kay›plar› oluflabilece¤ini
göstermektedir. Bu panellerin farkl› aç›larda
yerlefltirilmesi, farkl› derecede kirli olmalar›, farkl›
s›cakl›klarda olmalar› ve bir bölümünün k›smen
gölge alt›nda kalmas› gibi durumlarda eflleflme
kay›plar› artmaktad›r. PV panel eflleflme kay›plar›
göz önünde tutuldu¤unda afla¤›da verilen evirici
yap›lar›n›n herbirinin di¤erine göre avantajlar› ve
dezavantajlar› vard›r:
a. Merkezî (Central) Evirici
b. Dizi (String) Evirici
c. Çoklu Dizi (Multi-String) Evirici
d. Modül Tümleflik (Module Integrated) Evirici
Merkezî Evirici
Büyük güçlü fotovoltaik elektrik üretim
sistemlerinde (>10 kW) örne¤in GES*’lerde, çok
say›da günefl modülü dizi fleklinde ve bu dizi
gruplar› birbirine paralel ba¤lanarak merkezî bir
eviricinin girifline beslenmektedir.
Yandaki flekilde merkezî evirici ile fotovoltaik
elektrik üretim sistemi yap›s› görülmektedir.
Merkezî evirici devresi yüksek verimli ve en düflük
maliyete sahiptir. Bununla birlikte PV panel
eflleflme uyumsuzluklar›na karfl› en duyarl› evirici
tipi merkezî eviricidir.
Merkezî eviricide tüm fotovoltaik modül
dizileri tek bir eviriciye ba¤l› oldu¤u için bu
eviricinin ar›zalanmas› tüm sistemin devre d›fl›
kalmas›na yol açar. Bu nedenle sistemin
güvenilirli¤i ve sürdürülebilirli¤i s›n›rl›d›r. Merkezî
eviricinin ç›k›fl›ndan AG flebekeye olan kablo
uzunlu¤u düflük oldu¤u için, AC kablo kay›plar›
azd›r. Buna karfl›l›k e¤er fotovoltaik dizi gerilimi
yüksekse, DC kablo kay›plar› da azal›r. Toplam
kablo kay›plar› en düflük evirici yap›s›n›n, yüksek
DC girifl gerilimli merkezî evirici oldu¤u söylenebilir.
Evirici
Merkezî evirici yap›s›
Dizi Evirici
Dizi eviricide, merkezî evirici tipinde oldu¤u gibi
fotovoltaik modüller dizilere bölünmektedir. Her
bir fotovoltaik dizi flekilde görüldü¤ü gibi kendine
ait bir eviriciye ba¤lanmaktad›r. Böylece her bir
fotovoltaik modül dizisinin kendine ait bir
maksimum güç izleme devresi olur. Dizi evirici
teknolojisi, diziler aras›ndaki yanl›fl eflleflmeyi
azaltmakla birlikte, ayn› dizi içerisinde oluflabilecek
eflleflme hatalar›na karfl› bir çözüm getiremez.
Bu nedenle dizi içerisinde uyumsuzluk olmas›n›
engelleyecek tüm önlem al›nmal›d›r. Buna karfl›l›k
bu teknolojide diziler aras› uyumsuzluklar fazla
önemli de de¤ildir.
Evirici
Dizi evirici yap›s›
* GES Fotovoltaik Uygulamalar Bölümü’nde inceleyece¤iniz Günefl Enerjisi Santralleri’nin k›saltmas›d›r.
69
Dizi eviricide, merkezî eviriciye göre DC kablo boyu
k›sal›r ve AC kablo boyu uzar. Fotovoltaik modül
geriliminin yüksek oldu¤u uygulamalarda kablo
kay›plar› merkezî eviriciye oranla daha fazlad›r.
Yerleflim genellikle merkezî bir iç mekân yerine
da¤›lm›fl d›fl mekânlarda yap›l›r. Bu özellikler dizi
eviriciyi kurulu gücün fotovoltaik modül dizisi
gücünden olufltu¤u uygulamalarda tercih nedeni
haline getirir. GES uygulamalar›nda dizi evirici
kullan›m› da¤›lm›fl yap› nedeniyle bak›m ve izleme
maliyetlerini art›rmaktad›r. Buna karfl›l›k
dizi eviricilerden birisinin devre d›fl› kalmas›, tüm
sistemin devre d›fl› kalmas›na yol açmad›¤› için
tekrarl›l›k (redundancy) artmakta fakat dizi evirici
genellikle d›fl mekân flartlar›na maruz kald›¤› için
tek tek eviricilerin güvenilirli¤i azalmaktad›r. Dizi
evirici gücü dizinin gücü ile üstten s›n›rl›d›r.
Genellikle 1-5 kW aras› güçlerde kullan›l›r.
Çoklu Dizi Evirici
fiekilde görülen çoklu dizi evirici teknolojisi, çok
say›da dizinin ayr› ayr› MPPT (Maksimum Peak
Power Tracking), Maksimum Güç Noktas› ‹zleme
sistemiyle DC-DC dönüfltürücü devreleri üzerinden
tek bir ortak eviriciye ba¤lanmas› yoluyla daha
kompakt ve ucuz bir çözüm sunmaktad›r. Böylece
merkezî ve dizi eviricinin tek parça ve düflük
maliyetli çözüm avantajlar› sa¤lanmaktad›r. Bu
yap›da farkl› dizi teknolojileri ve farkl› aç›larda
yerlefltirilmifl fotovoltaik elektrik üretim sistemleri
birbirine entegre edilebilmektedir. Çoklu dizi
eviriciler 3-10 kW aras› güçlerde s›kl›kla kullan›l›r.
MPPT 1
MPPT 2
MPPT 3
Çoklu dizi evirici yap›s›
Ortak Evirici
Modül Tümleflik Evirici
fiekilde görülen modül tümleflik evirici devresinde
her bir modül için bir devre kullan›lmaktad›r.
Her bir modülün kendine ait MPPT devresi olmas›
sayesinde bu tipte eviricinin PV karakteristi¤ine
uyumu optimize edilmektedir. Bu evirici yap›s›
enerji kazan›m›n› optimize etmekle birlikte dizi
eviriciye göre daha düflük verimlidir. Ayr›ca daha
yüksek maliyetli ve bak›m gereksinimi de fazlad›r.
Bu yap› daha çok 200 – 400 W tepe güçlerde
uygulama alan› bulmufltur.
Evirici
Evirici
Evirici
Modül tümleflik evirici yap›s›
Sistem konseptini belirlemek için yukar›daki
tabloyu göz önünde tutarak 100 Wp 175 V
Amorf Silisyum PV panellerin kullanmaya karar
verelim. Bu durumda, paneller ile üç panelden
oluflan diziler oluflturuldu¤unda 20 paralel
grup, 2 panelden oluflan diziler
oluflturuldu¤unda 30 paralel grup ve
1 panelden oluflan diziler oluflturuldu¤unda
60 paralel grup olmas› gerekmektedir. Her
durumda paralel grup say›s› çok yüksek, paralel
gruplar›n gücü çok düflüktür. E¤er tüm PV paneller
ayn› aç›da ayn› yöne do¤ru yerlefltirilecekse ve
k›smi gölge sorunu olmayacaksa merkezî evirici ya
da dizi evirici yap›s› kullan›labilir. E¤er paneller evin
3 cephesine farkl› yönlere bakacak flekilde
10 kW’l›k akü destekli bir PV sisteminin ilk yat›r›m maliyeti yaklafl›k 70.000 Euro civar›ndad›r.
70
da¤›t›lacaksa, üç giriflli çoklu dizi evirici yap›s›
seçilmelidir. E¤er paneller üzerinde gün boyu yer
de¤ifltiren k›smi ve tam gölgelenmeler söz konusu
ise modül tümleflik evirici yap›s› düflünülmelidir.
Evirici (invertör) Say›s›n›n Tespit Edilmesi
Faz bafl›na 16 A üzerindeki güçlerde üç fazl›
eviricilerin kullan›lmas›n› ya da tek fazl› eviricilerin
üç faza paylaflt›r›lmas›n› düflünmek gereklidir. PV
panel gücü 6 kW oldu¤u için bu güç bir fazl›
sistemde 27 A ak›m de¤erine karfl›l›k
gelmektedir. Bu de¤er tek fazl› sistem için çok
yüksektir. Üç fazl› bir evirici seçilmesi durumunda
faz bafl›na 9 A düflmektedir. Alternatif olarak
üç küçük evirici seçilip fazlara da¤›t›labilir.
Evirici Gücünün Tespit Edilmesi:
Evirici gücünün tespitinde evirici boyutland›rma
katsay›s› göz önünde bulundurulur.
Evirici Boyutland›rma Katsay›s› =
PV Gücü / Evirici AC Gücü
katalo¤undan maksimum evirici gerilimini 800
VDC okudu¤umuzu kabul edelim.
En Çok Modül Say›s› =
Maksimum Evirici Gerilimi / Panel
Aç›k Devre Gerilimi (-10 ºC)
= 800 VDC / 241 VDC = 3,32
Modül say›s› afla¤›ya yuvarlanarak 3 adet bulunur.
Eviricinin minimum MPPT gerilimini 250 VDC ve
70 °C MPPT gerilimini 155 VDC okudu¤umuzu
kabul edelim. Bu durumda
En Az Modül Say›s› = Evirici
Minimum MPPT Gerilimi / Panel
MPPT Gerilimi (70 ºC)
= 250 VDC / 155 VDC = 1,61
en az modül say›s› yukar› yuvarlanarak 2 bulunur.
Evirici boyutland›rma katsay›s›n›n 0,83 ile 1,25
aras› de¤erler almas› istenir. Evirici ortam
s›cakl›¤›n›n çok yüksek oldu¤u bir yere kurulduysa
katsay› birden küçük seçilir. Katsay› büyüdükçe
evirici verimi yükselir. Burada eviricinin
iklimlendirilmifl bir iç mekânda bulundu¤unu ve
verimi art›rmak için katsay›n›n 1,2 seçildi¤ini
varsayal›m. Bu durumda evirici gücü afla¤›daki gibidir.
Evirici AC Gücü = PV Gücü / Katsay› =
6000 W / 1,2 = 5000 W
Panellerin Maksimum ve Minimum Geriliminin
Tespit Edilmesi:
Panel dizisi içerisinde yer alabilecek maksimum
panel say›s›n›n hesaplanmas›nda -10 °C s›cakl›kta
PV panelin aç›k devre gerilimi göz önüne al›n›r.
Panel katalo¤undan bu gerilimi 241 VDC
okudu¤umuzu kabul edelim ve evirici
PV Optimum Geriliminin Tespit Edilmesi:
Modül say›s›n›n en az iki en çok üç olaca¤› daha
önce bulunmufltu. ‹ki modül olmas› durumunda
evirici girifl gerilimi de¤iflik s›cakl›klarda . 310 Vmpp
ile 375 Vmpp de¤erleri aras›nda yeral›r.
Üç modül olmas› durumunda ise 465 Vmpp ile
563 Vmpp de¤erleri aras›nda yeral›r. Eviricinin
gerilim verim grafi¤ine bak›larak 500 V üzeri
gerilimlerde verimin % 1 yükseldi¤i görülebilir
ve dizi bafl›na üç modüllü sisteme karar verilir.
Paralel PV Grup Say›s›n›n Tespiti:
Öncelikle
Paralel Kol Say›s› = Toplam PV
Gücü / (Dizi Modül Say›s› x
Modül Gücü)
10 kW’l›k akü destekli bir PV sisteminin y›ll›k bak›m maliyeti 1500 Euro civar›ndad›r.
71
gücünde ince film panellerin elektrik
üretimi afla¤›daki tabloda verilmifltir.
Bilindi¤i gibi s›cakl›k kay›plar›n›n yan›s›ra yaklafl›k
% 2 kirlilik, % 2 gölgelenme, % 2 modül eflleflme
kayb›, % 1 DC kablo kayb›, % 1 MPPT kayb›, % 5
evirici kayb›, % 3 AC kablo kayb› oldu¤u
varsay›l›rsa toplam kay›plar % 15 olur. (toplam
kay›p, toplama de¤il çarp›m ifllemi ile bulunur)
Söz konusu kay›plar›n etkisi göz önüne al›narak
hesaplanan AC elektrik üretimi afla¤›daki tabloda
en sa¤daki sütunda yeralmaktad›r. Toplam AC
elektrik üretimi 9338 kWh gerçekleflmektedir.
=6000 W / 300 W = 20 adet
hesaplan›r.
PV Sistem Ak›m› = Paralel Kol
Say›s› x PV Panel Ak›m›
Daha sonra sistem ak›m›n›n evirici maksimum
ak›m›n› afl›p aflmad›¤› kontrol edilir.
= 20 x 0,57 A = 11,4 A
E¤er evirici maksimum ak›m› 11,4 A’den yüksek
ise tasar›m onaylan›r.
Tasar›m›n Y›ll›k Elektrik Üretiminin Tahmini
Daha önce ada sistemlerinin anlat›ld›¤› bölümde
Antalya’da PV panellerin en verimli yerlefltirme
aç›s›n›n 33 ° oldu¤u söylenmiflti. Buna göre 33 °
e¤imli yüzeye düflen ›fl›n›m miktar› ve s›cakl›k
kay›plar› göz önünde tutularak 1 kW ve 6 kW
Ayr›ca panellerin üretim performanslar›
kullan›ld›kça azalmaktad›r. Panel üreticileri
10 sene için etiket güç de¤erinin % 90’›n›, 20
sene için % 80’ini garanti etmektedir. Panellerin
20-25 sene boyunca güvenilirli¤i ve performans›n›
güvence alt›na almak için IEC 61215 ya da IEC
61646 standartlar›na göre onay sertifikalar› olup
olmad›¤› araflt›r›lmal›d›r.
Antalya, 6kW ince film PV elektrik üretim sisteminin y›ll›k üretimi
AYLAR
Yüzeye düflen
›fl›n›m miktar›
günlük kWh/m2
1 kW ince film
6 kW ince film PV
PV elektrik
elektrik üretimi
üretimi kWh/gün
kWh/gün
AC elektrik
üretimi
kWh/gün
OCAK
3,76
3,63
21,78
18,51
fiUBAT
4,39
4,21
25,26
21,47
MART
5,45
5,19
31,14
26,47
N‹SAN
5,79
5,49
32,94
28,00
MAYIS
6,14
5,75
34,5
29,33
HAZ‹RAN
6,43
5,98
35,88
30,50
TEMMUZ
6,39
5,93
35,58
30,24
A⁄USTOS
6,37
5,91
35,46
30,14
EYLÜL
6,30
5,88
35,28
29,99
EK‹M
5,37
5,06
30,36
25,80
KASIM
4,10
3,91
23,46
19,94
ARALIK
3,34
3,22
19,32
16,42
TOPLAM YILLIK AC ELEKTR‹K ÜRET‹M‹ = 9338 kWh
10 kW’l›k flebeke ba¤lant›l› bir sistemin ilk yat›r›m maliyeti 50.000 Euro civar›ndad›r.
72
Evirici konseptlerinin karfl›laflt›r›lmas›
Özellikler
MERKEZ‹ EV‹R‹C‹
D‹Z‹ EV‹R‹C‹
ÇOKLU D‹Z‹
EV‹R‹C‹
MODÜL
TÜMLEfi‹K EV‹R‹C‹
Tipik Sistem
Gücü
10 kW-500kW
1-5 kW
3-10 kW
200-400 W
Tipik Uygulama
Verimi
Günefl Elektri¤i
Santralleri
Maliyet
En Yüksek
Çok Yüksek
Yüksek
Düflük
Fotovoltaik
Diziler Aras›
Uyuflmazl›k
Sorunlar›na
Karfl› Ba¤›fl›kl›k
En Düflük
Düflük
Çok Düflük
Yüksek-
Yok
Tüm diziler ayn›
tip ve toleransta
modüllerden
oluflmal›, s›cakl›k,
k›smi gölge, aç›
farklar›
olmamal›d›r.
Eviriciye
tek bir dizi
ba¤lanabilir.
Var
Diziler aras›ndaki
farklar
önemsizdir.
Fotovoltaik
Modüller Aras›
Uyuflmazl›k
Sorunlar›na
Karfl› Ba¤›fl›kl›k
Yok
Yok
Yok
Var
Modüller aras›ndaki
farklar önemsizdir.
Bak›m ve ‹zleme
Kolayl›¤› ve
Maliyeti
Büyük güçlerde
bak›m ve izleme
daha kolay ve
ucuzdur. Evirici
say›s› azd›r.
Güç art›fl› evirici
say›s›n› art›rarak
yap›ld›¤› için
bak›m ve izleme
daha zor ve
maliyetlidir.
Merkezî eviriciden
daha pahal›, dizi
evriciden daha
ucuzdur.
Yüksek güçlerde
evirici say›s› çok
artt›¤› için bak›m ve
izleme çok zor ve
pahal›d›r.
Güvenilirlik
Yüksek
Evirici genellikle iç
mekânlarda
bulunur, d›fl
ortam koflullar›n›n
iklimsel stresleriyle
karfl›laflmaz.
Kurulum da¤›lm›fl
yap›da d›fl
mekânlarda
yap›l›rsa iklimsel
stres nedeniyle
güvenilirlik düfler.
Kurulum da¤›lm›fl
yap›da d›fl
mekânlarda
yap›l›rsa iklimsel
stres nedeniyle
güvenilirlik düfler.
Kurulum modül
üzerinde
d›fl mekânda
yap›lmak
zorundad›r. ‹klimsel
stres nedeniyle
düflük.
Tekrarl›l›k
Kötü
Merkezî evirici
bozulursa, girifline
ba¤l› tüm diziler
devre d›fl› kal›r
Tek bir dizi evirici
varsa merkezî
evirici ile ayn›,
birden fazla dizi
evirici varsa
merkezî eviriciden
daha iyidir.
Tek bir çoklu dizi
evirici varsa
merkezî evirici ile
ayn›, birden fazla
çoklu dizi evirici
varsa merkezî
eviriciden
daha iyidir.
fiebekeye ba¤l› ve Güç Kalitesi sorunlar› bulunmayan
evler ve iflyerleri
En iyi
Her modüle ba¤l›
bir evirici
mevcuttur.
10 kW’l›k flebeke ba¤lant›l› bir sistemin y›ll›k bak›m maliyeti 250 Euro civar›ndad›r.
73
fi
ebeke ba¤lant›l› eviriciler (invertörler), daha
önce ele al›nan ada sistemlerinde kullan›lan
tek bafl›na eviricilerle kar›flt›r›lmamal›d›r.
Ada sistemlerinde kullan›lan eviricilerin baz›
tiplerinde akü flarj devresi vard›r ve bu tip eviriciler
de flebekeye ba¤lanabilmektedir. Fakat ada
sistemlerinde eviricilerde güç ak›fl› daima
flebekeden eviriciye do¤ru gerçekleflir. Buna karfl›l›k
bu bölümün konusu olan flebeke ba¤lant›l›
eviricilerin görevi panellerden gelen gücü ba¤l›
bulunduklar› AC flebekeye aktarmakt›r. Bu sayede
güç ak›fl› daima eviriciden flebekeye do¤ru
gerçekleflmektedir. Paneller ve flebeke ba¤lant›l›
eviriciden oluflan fotovoltaik elektrik üretim sistemi
adeta bir mini elektrik santrali gibi çal›flmaktad›r.
fiebeke ba¤lant›l› eviricinin AC flebekeye aktard›¤›
güç öncelikle lokal yükler taraf›ndan tüketilmektedir.
Artan güç elektrik flebekesine verilir ve daha
uzaklarda bulunan yükler taraf›ndan tüketilir.
Genellikle 5 kW alt›ndaki güçlerde tek fazl› flebeke
ba¤lant›l› eviriciler, daha yüksek güçlerde ise üç
fazl› flebeke ba¤lant›l› eviriciler kullan›l›r. Çok
say›da tek fazl› eviricinin üç fazl› flebekede
eflit say›da fazlara bölüfltürülerek kullan›lmas› da
oldukça yayg›n bir uygulamad›r.
fiebekeye olabilecek en yüksek günefl gücünü
aktarmak için eviriciler MPPT (Maksimum Power
Point Tracking- En yüksek Güç Noktas› ‹zleme)
modunda çal›fl›r. Bu mod, mevcut s›cakl›k ve ›fl›n›m
koflullar›nda en yüksek gücün elde edildi¤i panel
gerilimi ve ak›m›n› saptayarak eviricinin panel
dizisinden ayn› gerilim ve ak›m de¤erlerini
çekmesini sa¤lar. Eviriciler bu flekilde elde ettikleri
gücü alternatif ak›ma (AC) çevirerek minimum
harmonik bozulma ve faz kaymas› ile AC
flebekeye aktar›r. fiebekeye aktar›lan ak›m›n
harmonik bozulumunun düflük olmas› ve faz
kaymas› olmamas›n›n göstergesi, eviricinin ç›k›fl
güç faktörünün 0,99 de¤erine yak›n bir de¤erde
bulunmas›d›r.
Modern bir flebeke ba¤lant›l› evirici afla¤›daki
niteliklere sahiptir:
• Do¤ru ak›m panel gücünün alternatif ak›ma
çevrilerek flebekeye aktar›lmas›.
• Evirici çal›flma noktas›n›n panel dizisinin MPP
noktas›na ayarlanmas›.
• Afl›r› gerilim, ters gerilim, afl›r› ak›m gibi koruma
ifllevleri.
• fiebeke kesintisi durumunda eviricinin çal›flmay›
durdurarak flebekeden yal›t›lmas›.
• Veri kayd›, verilerin uzaktan ve cihaz üzerindeki
göstergeden sorgulanabilmesi.
fiebeke Ba¤lant›l› Evirici Yap›lar›
50 Hz Trafolu Eviriciler
Bu çeflit eviricilerde panel dizisi gerilimi bir tam
köprü MOSFET ya da IGBT devresini takip eden
trafo üzerinden flebekeye ba¤lan›r. Trafo panel
10 kW’l›k akü destekli bir PV sisteminin kWh bafl›na enerji maliyeti 0,22 Euro’dur.
74
dizisi gerilimini flebeke gerilimine uydurmak ve
flebekeden galvanik yal›t›m sa¤lamak amac›yla
kullan›l›r. Özellikle panel dizisi geriliminin elle
dokunulabilecek kadar düflük (120 Volt alt›)
oldu¤u uygulamalarda tercih edilir. Di¤er yandan
trafolar›n manyetik ve iletim kay›plar›
verimi düflürür. Eviricinin a¤›rl›¤›n›, hacmini ve
maliyetini art›r›r.
Yüksek Frekans Trafolu Eviriciler
Bu çeflit eviricilerde PV panel dizisi gerilimi bir tam
köprü MOSFET ya da IGBT devresini takip eden,
yüksek frekansl› trafo ve do¤rultma devresi
üzerinden geçirilerek DC ara gerilim elde edilir.
Elde edilen DC ara gerilim bir baflka MOSFET ya da
IGBT köprüsü üzerinden AC’ye çevrilerek flebekeye
aktar›l›r.
Buradaki trafo 50 Hz trafoya oranla daha yüksek
frekansta (10 kHz-100 kHz) çal›flt›¤› için boyutlar›,
a¤›rl›¤› ve maliyeti daha düflüktür. Buna karfl›l›k
eklenen tam köprü devresinin maliyeti ço¤u
durumda trafo maliyetindeki tasarrufu ortadan
kald›r›r. Ayn› flekilde panel dizisi geriliminin elle
dokunulabilecek kadar düflük (120 Volt alt›)
oldu¤u uygulamalarda tercih edilir. Di¤er yandan
trafonun ve ekstra köprü devresinin yüksek
frekans ve iletim kay›plar› verimi düflürür. Eviricinin
a¤›rl›¤› ve hacmi 50 Hz trafolu eviriciden daha
düflüktür.
Tek Çevrimli Trafosuz Eviriciler
Bu çeflit eviricilerde panel dizisi gerilimi bir tam
köprü MOSFET ya da IGBT devresi üzerinden
flebekeye ba¤lan›r. Trafo kullan›lmad›¤› için
eviricinin kay›plar›, a¤›rl›¤›, boyutlar› ve maliyeti
azal›r. Buna karfl›l›k sistemin sa¤l›kl› çal›flmas› için,
panel dizisi geriliminin flebekenin tepe
geriliminden daha yüksek olmas› gereklidir. fiebeke
ile panel dizisi aras›nda yal›t›m olmad›¤› için
emniyet ile ilgili ekstra tedbirler al›nmal›, hiçbir
canl› iletkene elle dokunulmamal›d›r.
Çifte Çevrimli Trafosuz Eviriciler
Bu çeflit eviricilerde yukar›da anlat›lan tek çevrimli
trafosuz evirici devresinin girifline gerilimi
yükselten tipte bir DC-DC çevirici eklenerek daha
düflük panel dizisi gerilimlerinin yükseltilerek
flebekeye aktar›labilmesi sa¤lan›r. Böylece tek
çevrimli trafosuz eviricilerde söz konusu olan
flebeke tepe geriliminden daha yüksek PV panel
dizisi gerilimi flart› ortadan kalkar. Buna karfl›l›k
eklenen DC-DC çevirici devresinin yol açt›¤› güç
kay›plar› ve maliyet dezavantajlar› ortaya ç›kar.
Çifte çevrimli trafosuz eviriciler, trafolu eviricilerden
daha hafiftir ve az yer kaplamaktad›r. Ayr›ca daha
yüksek verim de¤erlerine ulafl›rlar. fiebeke ile panel
dizisi aras›nda yal›t›m olmad›¤› için emniyet ile ilgili
ekstra tedbirler al›nmal›, hiçbir canl› iletkene elle
dokunulmamal›d›r.
fiebeke Ba¤lant›l› Eviricilerin Nitelikleri:
Evirici Verimi:
a-Çevirme Verimi:
Çevirme verimi hesaplan›rken sadece DC den AC
çevirme iflleminde ortaya ç›kan kay›plar göz önüne
al›n›r.
Çevirme Verimi = fiebekeye Aktar›lan AC Güç
/ PV Panellerden Çekilen DC Güç
b-MPPT Verimi:
E¤er evirici ideal MPPT noktas›n› bulmada hata
yap›yorsa, bu hatan›n yol açt›¤› güç kay›plar› göz
önünde tutularak MPPT verimi hesaplanabilir.
MPPT Verimi = PV Diziden Çekilen Güç /
PV Diziden Çekilebilecek Maksimum Güç
c-Toplam Verim:
Toplam verim hesab›nda hem çevirme verimi hem
de MPPT veriminin de¤erlendirilmesi daha
gerçekçidir.
Toplam Verim = Çevirme Verimi x MPPT Verimi
10 kW’l›k flebeke ba¤lant›l› bir sistemin kWh bafl›na enerji maliyeti 0,11 Euro’dur.
75
d-Euro Verimi:
Bir evirici düflük ›fl›n›m flartlar›nda daha az güç
üretti¤i gibi, çevirme verimi de anma gücüne göre
daha düflük olmaktad›r. Orta Avrupa ikliminde
eviriciler ço¤unlukla anma gücünün yar› de¤eri
civar›nda çal›flt›¤› için, EURO verim tan›mlamas›nda
afla¤›daki a¤›rl›kl› ortalama formülü
EURO Verimi = 0,03 x Verim (% 5) + 0,06
x Verim (% 10) + 0,13 x Verim (% 20)
+ 0,1 x Verim (% 30) + 0,48 x Verim
(% 50) + 0,2 x Verim (% 100)
Halen üreticiler evirici verimlerini en uygun dizi
geriliminde bildirmektedir. En verimli gerilimden
farkl› dizi gerilimlerinde beyan edilen verim
de¤erlerinden daha düflük verim de¤erlerinin
geçerli olaca¤› göz önünde tutulmal›d›r.
Afl›r› Yüklenme (Overload) Davran›fl›:
Panel dizi gücü standart test koflullar›nda
tan›mlanmaktad›r. Gerçek çal›flma koflullar›nda
panel dizi gücünün daha düflük oldu¤u
varsay›lmaktad›r. Bu nedenle pek çok flebeke
ba¤lant›l› fotovoltaik elektrik üretim sisteminde
panel gücü evirici gücünden daha büyük
seçilmektedir. Bu durum baz› özel koflullarda
eviricinin afl›r› yüklenmesine yol açabilmektedir.
Afl›r› yüklenme durumunda eviriciden beklenen
davran›fl MPPT modunu terkederek PV panel
dizisini maksimum noktadan daha düflük güç elde
etti¤i düzeyde çal›flt›rmas›d›r. Böylece afl›r›
yüklenmenin yol açabilece¤i h›zl› yafllanma ve
güvenilirlik azalmas› sorunlar› ortadan kald›r›labilir.
Afl›r› S›cakl›k Davran›fl›:
Afl›r› s›cakl›klarda evirici ayn› flekilde MPPT modunu
terkederek panel dizisini maksimumdan daha
düflük güç elde etti¤i bir noktada çal›flt›rmal›d›r.
Artan s›cakl›kla birlikte üretilen güç k›s›larak afl›r›
s›cakl›¤›n yol açabilece¤i h›zl› yafllanma ve termal
stres ortadan kald›r›lmal›d›r.
Veri Kayd›:
Veri kayd› genellikle PV gerilimi, PV gücü, flebeke
gerilimi, flebeke gücü, DC ya da AC enerji miktar›,
engellenen CO2 sal›m› miktar›, cihaz durumu ve
alarmlar› kapsamaktad›r. Enerji miktarlar› genellikle
günlük, haftal›k, ayl›k ve y›ll›k olarak kaydedilir.
Veri kayd› eviricinin üzerinde, harici bir veri kay›t
cihaz›nda ya da harici bir bilgisayar üzerinde
tutulabilir.
Eviricinin Güvenilirli¤i:
Eviricinin sahip oldu¤u CE sertifikas›
elektromanyetik yay›n›m ve emniyet konular›nda
ilgili standartlara uygunlu¤u ispatlasa da, saha
deneyimleri sistem ar›zalar›n›n % 60 gibi yüksek
bir oran›n›n evirici ar›zalar›ndan olufltu¤unu ve
eviricilerin sorunsuz çal›flma periyodunun sekiz
y›ldan daha k›sa oldu¤unu göstermektedir.
Genellikle 10 y›ll›k çal›flma periyodunun ard›ndan
eviricinin de¤ifltirilmesi gerekmektedir. Ar›zalar
genellikle evirici boyutunun daha küçük seçilmesi
ya da afl›r› yüksek ortam s›cakl›klar› nedeniyle
elektronik bileflenlerin yo¤un stres alt›nda
çal›flmas›, flebeke dalgalanmalar› ya da y›ld›r›m
düflmesi nedeniyle y›ld›r›m koruma ve afl›r› gerilim
koruma devrelerinin hasar görmesi, sigortalar›n
atmas›, elektrolitik kondansatör ve fanlar›n
ömrünün tükenmesi fleklinde ortaya ç›kmaktad›r.
Ortam koflullar›n›n, evirici daha düflük s›cakl›klarda
çal›flacak flekilde uygun hale getirilmesi güvenilirli¤i
oldukca yükseltmektedir.
Almanya PV pazar›n›n 2012’de 2400 MW’l›k bir kurulu güce sahip olaca¤› beklenmektedir.
76
Fotovoltaik Uygulamalar›
Bir Konutta Ada Sistemi
fi
ebekeye ba¤l› olmayan bir temiz enerji
sistemi temelde iki elemandan oluflur:
Birincil kaynaktan elektri¤i üreten rüzgâr
türbini veya günefl paneli ve bu enerjiyi
depolamaya yarayan akü bankas›. Müstakil bir
konutta veya çiftlik evinde temiz enerji sistemi
kurman›n ekonomik olup olmad›¤›n› anlamak için
öncelikle evin elektrik hatt›na uzakl›¤›n› bilmeliyiz.
Zira temiz enerji sisteminin ekonomik olmas› için
en yak›n flebeke hatt›ndan en az ortalama 800m
uzak bir bölgede kurulmas› iyi olur. Bu flartlarda
flebeke elektri¤i tafl›mak için kurulacak trafo, direk
ve kablolama masraflar› göz önünde tutulursa
temiz enerji sistemi kurmak maliyet, kurulum
süresi ve güvenilirlik aç›s›ndan çok daha
avantajl›d›r. Temiz enerji sistemi tasar›m›nda ikinci
önemli faktör de beslenecek yükün, yani evde
kullan›lacak elektrikli cihazlar›n kurulu gücü ve
günlük kullan›m sürelerinin belirlenmesidir.
Montajda Dikkat Edilmesi Gerekenler:
• Rüzgâr türbini montaj›ndan önce saha fizibilitesi
yap›lmal›, türbinin monte edilece¤i alan›n uygun
olup olmad›¤› araflt›r›lmal›d›r.
• Türbin ve sistem montaj›ndan yaklafl›k bir hafta
önce türbin dire¤i için beton çal›flmas›
yap›lmal›d›r. Bu ifllem bir inflaat ustas›
taraf›ndan, belli kurallar ve basit bir proje
do¤rultusunda kolayl›kla yap›labilir.
• Günefl panelleri iste¤e ba¤l› olarak çat›ya veya
bahçeye monte edilebilir. Ancak panellerden
yüksek verim alabilmek için yaz ve k›fl aç›lar›
Fore Enerji, Assos
ayarlanabilir bir konstrüksiyonda montaj yap›lmas›
en uygunudur. Paneller genellikle güney cepheye
bakacak flekilde monte edilir.
• Günefl panellerinin montaj sahas› seçilirken
çevrede gün boyu gölge yapacak cisim veya
binalar olmamas›na dikkat edilmelidir.
• Temiz enerji sistemlerinde DC ak›m› (voltaja ba¤l›
olarak) yaklafl›k 10 metreden uza¤a tafl›mak
verimi büyük oranda düflürmektedir. Bu yüzden
akü bankas›, flarj kontrol cihazlar› ve eviricinin
(invertörün) monte edilece¤i mekân, türbin veya
panellere uzak olmamal›d›r. Rüzgâr türbini ile ev
aras›ndaki mesafe çok ise arada küçük bir kulübe
yap›larak elektri¤in kay›ps›z flekilde 220 V AC
gerilime ve eve iletilmesi sa¤lanabilir.
• Akü bankas›n›n, flarj kontrol ünitelerinin ve
invertörlerin monte edilece¤i mekân iyi
havaland›r›lmal›, gün içinde çok büyük s›cakl›k
de¤iflimlerine u¤ramamal›d›r. Aksi takdirde
akülerin ömrü k›sal›r ve performanslar› düfler.
Fore Enerji A.fi’nin yapt›¤› uygulamalar ile ilgili detayl› bilgilere www.foresolar.com adresinden ulafl›labilir.
78
Günefl Enerjisi Santralleri
G
ünefl enerjisinin en önemli özelli¤i,
sistemlerin istenilen büyüklükte tasarlan›p
kurulabilmesine olanak tan›mas›d›r. ‹ster
bir evin çat›s›, isterse dönümlerce bir tarla olsun,
bu alanlar panellerle tamamen kaplanabilir.
Daha önceden ev tipi uygulamalardan
bahsedilmiflti. Bu bölümde ise çok büyük günefl
enerjisi sistemlerini inceleyece¤iz. Asl›nda kurulan
büyük ölçekli bu sistemlerle, evlerde kurulan küçük
sistemler aras›nda çok büyük fark yoktur. Örne¤in
1 kW’l›k bir çat› uygulamas› ile 1 MW’l›k bir
PV Modül Dizileri
DC
PV Modül Dizileri
GES Evirici
DC
Transformatör
AC
GES Evirici
AC Da¤›t›m
PV Modül Dizileri
Orta Gerilim
fiebekesi
DC
GES Evirici
Tipik Günefl Elektri¤i Santrali Uygulamas›
santral uygulamas›n› karfl›laflt›ral›m. Kullan›lacak
temel ekipmanlar her ikisinde de günefl panelleri
ve evirici (invertör) lerdir. Bir ev uygulamas›nda 8
adet 120 Wp gücünde günefl paneli kullan›l›rken,
santral uygulamas›nda ayn› panelden 8.000 adet
kullan›l›r. Ba¤lant› flekillerinde de hiçbir fark
yoktur. Ayn› flekilde evirici için de bu geçerlidir.
1 kW’l›k bir sisteme 1 kW’l›k evirici yerlefltiriliyorsa;
1 MW (1000 kW)’l›k sisteme de 1 MW’l›k evirici
yerlefltirilecektir. Büyük sistemlerin tek fark› enerji
arz güvenli¤ini sa¤lamak aç›s›ndan evirici say›s›n›n
daha çok olmas›d›r.
1 MW kurulu gücünde bir PV sistemi için, 1 adet
1000 kW’l›k evirici (invertör) kullanmak yerine,
10 adet 100 kWp’l›k evirici (invertör) kullanmak bu
aç›dan daha uygun olur. Böylece eviricinin
ar›zalanmas› ya da PV ba¤lant›lar›nda bir sorun
olmas› durumunda, sadece o eviriciye ba¤l›
panellerden üretilen enerji flebekeye aktar›lamaz.
Yani 900 kW’l›k enerji flebekeyi beslemeye devam
eder. Bu da toplam sistem % 90 verimle çal›fl›yor
anlam›na gelir. Di¤er durumda ise yani tek bir
evirici kullan›ld›¤›nda ise, sistem tamamen
çal›flmaz hale gelir.
Dünyada büyük ölçekli PV uygulamalar› giderek
artmaktad›r. 2007 y›l› sonu itibar›yla dünya
çap›nda büyük ölçekli PV sistemlerinin
kurulu gücü 955 MWp’› bulmufltur. Ortalama
santral kurulu gücü ise 1,24 MWp civar›ndad›r.
Bu konuda bafl› çeken ülkeler Almanya, Amerika
ve ‹spanya’d›r.
Günefl enerjisi santralleri uygulaman›n yap›ld›¤›
yere göre çeflitli tiplere ayr›lmaktad›r. 2007 sonuna
kadar yap›lan büyük ölçekli uygulamalar›n % 70’i
60 MW’l›k kurulu gücüyle en büyük fotovoltaik santral olan Parque Fotovoltaico Olmedilla de Alarcon ‹spanya’dad›r ve 2008’de tamamlanm›flt›r.
79
Beneixama Power Plant
Dünyan›n en büyük
fotovoltaik enerji
santrallerinden birisi de
‹spanya’n›n Beneixama
kasabas›nda kurulmufltur.
Alicante eyaletinin iç
kesimlerinde yer alan
kasabadaki her biri 100 kWp gücünde
200 ba¤›ms›z fotovoltaik sistemden oluflan
bu santralin yap›m›na A¤ustos 2006’da
bafllanm›flt›r ve 2007 y›l›n›n yaz aylar›
sonunda santral kurulumu gerçekleflmifltir.
500.000 metrekarelik bir alan üzerine
kurulan bu santral, 71 futbol sahas›
büyüklü¤ünde yer kaplamaktad›r.
Santralde 200 Wp gücündeki City-Solar
polikristal günefl panellerinden 100.000
adet kullan›lm›flt›r. Santralde üretilen enerji
(30 GWh / y›l), 12.000 ailenin enerji
ihtiyac›n› karfl›layacak miktardad›r.
Panellerin kurulmufl oldu¤u alanda birim
panel bafl›na düflen yaklafl›k y›ll›k radyasyon
miktar› 1.934 kWh / m2’dir. Toplam modül
yüzey alan› 160.000 m2’dir. Senelik
engellenen CO2 sal›m de¤eri ise 30.000
ton civar›ndad›r.
Beneixama Power Plant, ‹spanya
yere monte edilmifl uygulamalard›r. Geriye
kalanlar›n % 29’u çat› uygulamas› iken % 1’lik
k›s›m ise binaya entegre sistemler, ses bariyerleri
olarak kurulan sistemler gibi uygulamalardan
oluflmaktad›r.
Büyük ölçekli günefl enerjisi sistemleri panellerin
yerlefltirildi¤i konstrüksiyonlar aç›s›ndan, tek ya da
çift eksenli günefli takip eden sistemler ve sabit
aç›l› sistemler olarak ikiye ayr›l›r. Tek eksenli
sistemler günefli sadece do¤u-bat› yönünde takip
ederken çift eksenli sistemler ise do¤u-bat› ve
kuzey-güney do¤rultusunda takip özelli¤ine
sahiptir. Bu sistemlerin % 73’ü sabit sistemlerden
oluflurken; % 27’si ise günefl takip etme özelli¤ine
sahiptir.
Yap›lan santrallerin kuruldu¤u alanlara
bak›ld›¤›nda, sistemlerin % 81’inin Avrupa’da
oldu¤u gözlenmektedir. Avrupa’daki toplam
kurulu güç 770 MWp’d›r. Avrupa’y› % 14 ile
Amerika (148 MWp) ve % 4’den az bir de¤er ile
Asya (34 MWp) izlemektedir.
Ülkeler baz›nda kurulu güçler göz önüne al›n›nca
hemen hemen dünyadaki günefl enerjisi
santrallerinin yar›s› Almanya’da kurulmufltur.
‹spanya ise en dinamik pazar özelli¤i tafl›maktad›r.
Amerika ve Almanya pazarlar› son on y›l içerisinde
her sene sabit de¤erlerde bir art›fl gösterirken,
‹spanya pazar› son üç sene içerisinde afl›r› h›zl› bir
flekilde büyümüfltür.
2008 y›l› bafl› itibar›yla Avrupa’da kurulu olan
büyük ölçekli günefl enerjisi santrali
uygulamalar›n›n hemen hemen % 60’›
Almanya’dad›r. 451 MWp’l›k Almanya kurulu
gücünü % 35 ile ‹spanya (266 MWp) ve % 2,3 ile
‹talya (18 MWp) izlemektedir. Ayn› h›zl› büyümenin
‹talya, Fransa, Yunanistan ve Kore’de de yaflanaca¤›
beklenir. Yukar›da bahsedilen ülkeler haricinde
kalan yerler (Afrika, Güney Amerika, Avustralya)
ise kurulu güç olarak % 1’lik bir paya sahiptir.
Bir invertör için verimlilik de¤eri kadar, bekleme modunda tüketti¤i enerji miktar› da çok önemlidir.
80
Çat› ve Cephe Kaplama
G
ünefl enerjisi ile ilgili elefltirilerden biri de,
panellerin kaplad›¤› alandan kaynaklanan
arazi veya yer problemi olmufltur. Geliflen
teknolojilerle beraber yap›lar›n çat›lar›na ve
cephelerine uygulanan çeflitli entegre ya da
portatif PV modülleri sayesinde, bu sorun da uzun
vadede çözüme kavuflmufltur. Merkezî olmayan bu
sistemler uzun mesafeli iletimlerde ortaya ç›kan
enerji kay›plar›n› en aza indirerek önemli avantaj
sa¤lar.
Avrupa’da binaya entegre fotovoltaik sistemlerin
(BIPV) popülaritesi gittikçe artmaktad›r. Bu
sistemler ayn› zamanda daha yarat›c› tasar›mlara
da olanak sa¤lamaktad›r. Birçok mimar, entegre
cephe sistemlerini tasarlad›klar› yap›larda
kullanmaya bafllam›flt›r. Halihaz›rda bireysel
uygulamalarda ve hatta kamusal alanda bu
sisteme örnek gösterilecek pek çok yarat›c› tasar›m
öne ç›kmaktad›r.
Mimari cephe tasar›mlar›nda kullan›lan saydam
modüller ve çeflitli teknolojiler kendi pazar›n›
flimdiden yaratt›. fieffaf kristal hücreler ve siyah
yüzeyli standart kristal modüller cephelerde yayg›n
olarak kullan›lmaya bafllad›. Di¤er ilginç bir çözüm
ise fleffaf ince film modülleriyle yap›lan
uygulamalard›r. Saydam modüller pencerelere,
cam bölmelere, günefl gören alanlara ve çat›, yan
cephe gibi yüzeylere kaplanmaktad›r. Ayn›
zamanda “shadow-voltaic” olarak adland›r›lan bu
CIS Tower, Manchester
gölgeleme sistemleri sayesinde, kullan›c›lar hem
güneflin rahats›z edici etkilerinden korunur, hem
de kendi enerjilerini üreterek yapt›klar› yat›r›m›n
geri dönüflünü h›zl› bir flekilde sa¤lar.
Renkli arka yüzeylerle yap›lan çözümler, ayn›
zamanda tarihi ve kültürel miraslar›n korunmas›na
da olanak tan›yan ilginç görsel mimari ö¤elerdir.
Bu yap›larda fotovoltaikler, çat› ve yüzey kaplama
malzemesi olarak kullan›labilmekte, hatta ince film
modüller çeflitli form ve ölçülerde tasarlanarak
yap›n›n özgünlü¤ünü bozmayacak flekilde yap›yla
bütünleflebilmektedir.
Bu amaçla üretilen 1500 Watt’l›k güce sahip bir
Bu yaz› www.epia.org adresinde Publications- Yay›nlar bölümünde yeralan BIPV broflüründen derlenmifltir.
81
TOYOTA Türkiye
Toyota Türkiye Sakarya Fabrikas› giriflinde
kurulan 14 kW flebeke ba¤lant›l› sistemde
176 adet 80 W yüksek verimli günefl
paneli kullan›ld›. fiebeke ile paralel
çal›flan sistemde özel cephe entegrasyonu
yap›larak bina estetik bir görünüme de
kavufltu. Özel bir Türkçe yaz›l›m ile
internete ba¤lant› sa¤land› ve anl›k üretim
de¤erleri, engellenen CO2 miktar› gibi
veriler LCD ekranlara aktar›ld›.
Ayn› zamanda yine 80 W günefl panelleri
ve özel regülatörler kullan›larak, binan›n
önündeki otopark alan›n›n günefl enerjili
ayd›nlatma direkleri ile gece ayd›nlat›lmas›
sa¤land›.
Fore Enerji, Adapazar›
modül 2005 Haziran ay›nda düzenlenen
Uluslararas› ‹ntersolar Fuar›’nda görücüye
ç›kar›lm›flt›r. Avusturyal› Ertex Solar GmbH firmas›
taraf›ndan üretilen üst üste yerleflmifl cam plakalar
fleklindeki bu entegre cephe modülü, gölgelik ve
avlularda kullan›ma uygun olarak tasarlanm›flt›r.
Gölgeleme sistemleri karma ve portatif olarak
kurgulanabilir. Gölge amaçl› günefl panelleri,
kullan›c›n›n iste¤ine göre manüel ya da otomatik
takip sistemleri sayesinde kullan›m özgürlü¤ü
sa¤lar. Ayn› zamanda yatay ve dikey olarak
güneflliklerde, panjur ve storlarda da pratik
biçimde kullan›l›r.
Tekli veya çiftli (düflük U de¤erli) kristal yal›t›m
camlar›n›n yan›s›ra, çeflitli saydam modüller de
yap›larda tercih edilmektedir. Saydam entegre
modüller ve birlefltirilmifl cam fleklindeki tasar›mlar
ayn› zamanda çerçevesiz kullan›m imkân›n› da
beraberinde getirir. "Makrolon®" gibi özel
malzemelerden haz›rlanm›fl e¤imli plastik
camdan tasar›mlar kullan›c›lara farkl› seçenekler
sunmaktad›r.
Türkiye’de silikon kristal panel cephe
tasar›mlar›yla bu alanda hizmet veren birçok firma
bulunmaktad›r. ‘Sinerji cephe ve çat›’ olarak
adland›r›lan bu uygulamalarda ilk olarak evin
elektrik ihtiyac› ilgili firma taraf›ndan hesaplan›r.
Daha sonra konutun özgün tasar›m›n› bozmayacak
biçimde özel konstrüksiyon ve c›vatalarla cephe
sistemi montaj› gerçeklefltirilir.
E¤imli çat›larda da rahatça uygulanabilen montaj,
çat› üzeri sistemi ve çat› içi entegre sistemler
fleklinde iki farkl› kategoriye ayr›lmaktad›r.
Çat› üzeri sistemler, alüminyum gibi güçlü
malzemelerden yap›lm›flt›r ve her türlü çat›
kaplama malzemesinin üzerine monte
edilebilmektedir. Çat› içi entegre sistemler ise,
çeflitli çat› yüzeylerine estetik bir biçimde
rahatl›kla uygulanabilen sistemlerdir.
Bu sistemler, çat› ve cephe kaplaman›n d›fl›nda
teras çat›lara da kolayca yerlefltirilebilir. Teras gibi
düz yüzeylerde panel montaj› çelikten veya
alüminyumdan yap›lan e¤imli tafl›y›c› sehpalarla
yap›lmaktad›r ve çeflitli s›zd›rmazl›k uygulamalar›yla
birlefltirilmektedir. Firmalar, günefl kolektörleri ile
bütünleflik ve ayn› zamanda bir konutun ›s›nma ile
elektrik ihtiyac›n›n tamam›n› karfl›layacak hibrit
Farkl› hücre ve modülleri test edebilmek ve karfl›laflt›rmak için IEC 60904 / DIN EN 60904 standartlar› kullan›l›r.
82
Mu¤la Üniversitesi’nde Günefl Enerjisi
Türkiye’nin günefl enerjisinden elektrik üreten binaya entegre ilk fotovoltaik cephe
kaplamas› olma özelli¤ini tafl›yan uygulama Mu¤la Üniversitesi Rektörlü¤ü Bilimsel
Araflt›rma Projeleri Birimi ve Sunset Energietechnik GmbH Innovative Energy System
ortakl›¤›nda hayata geçirildi.
Toplam 40 kWp gücündeki sistemde binan›n iki yan›ndaki kulelerde toplam 136 m2.
alanda, 160 adet amorf silisyum panel ile bina cephesinde 541 m2. alanda 220 adet 3
eklemli amorf silisyum panel kullan›ld›. Bina cephesinde kullan›lan panellerin 210 adeti
140 Wp, 10 adeti ise 75 Wp güce sahip ve 4 adet 6 kW kapasiteli invertör ile flebekeye
entegre edildi. Kulelerde kullan›lan paneller ise 64 Wp gücünde ve 2 adet 5 kW kapasiteli
invertörle flebeke entegrasyonu sa¤land›. Sistemin 48 bin KW/h elektrik enerjisi üretmesi
bekleniyor.
Türkiye’de binaya entegre en büyük flebeke
ba¤lant›l› PV sistem uygulamas› olan bu çal›flma
Mu¤la Üniversitesi Rektörlük binas› cephe kaplamas›
olarak gerçeklefltirildi. Mu¤la Üniversitesi Yerleflkesi
toplam 94 kWp fotovoltaik enerjisi gücüyle
Türkiye’deki en büyük fotovoltaik park durumundad›r
ve elektrik enerjisi ihtiyac›n›n % 3,5’luk k›sm›n›
Mu¤la Üniversitesi Rektörlük Binas›
fotovoltaik sistemlerden karfl›lamaktad›r.
çözümler de sunar. Çat› uygulamalar› bir yandan
›s› izolasyonu sa¤larken, di¤er yandan da her y›l
bak›m gerektiren çat› sistemlerine s›f›r bak›m
avantaj› getiren uygun bir alternatiftir.
Mimaride estetik çözümler sunan PV sistemleri,
dünyan›n çeflitli yerlerindeki birçok ifl merkezinde
yan yüzeylerde kaplama malzemesi olarak
kullan›lmaktad›r. Bu uygulaman›n ilk örneklerinden
biri de ‹ngiltere Manchester’daki CIS Tower
binas›d›r. Yan üç yüzeyinde bulunan 7244 günefl
paneliyle yap›, ayn› zamanda Avrupa’n›n en uzun
dikey fotovoltaik sistemi olma özelli¤ini
kazanm›flt›r.
Türkiye’de bu konudaki çal›flmalar Mu¤la
Üniversitesi Temiz Enerji Kaynaklar› AR&GE
Merkezi ile Ege Üniversitesi Günefl Enerjisi
Enstitüsü liderli¤inde sürdürülmektedir. Ege
Üniversitesi Günefl Enerjisi Enstitüsü’nde
55.000TL’lik elektrik faturas›n› çok bulan bilim
adamlar› halihaz›rda varolan fotovoltaik
çal›flmalar›n› daha da geniflleterek binalar›n›n
günefl alan her cephesinden elektrik üretebilmek
amac›yla yola koyuldu. Enstitü, organik günefl
hücrelerinden yap›lacak olan ve gelecekte
gökdelenlerin yüzey kaplamas›nda kullan›lmas›
beklenen cam›n üretimi için, cam üreticileri ile
protokol imzalayarak rasyonel çal›flmalar› bafllatm›fl
oldu. Üretilmesi planlanan 50 ve 100 cm’lik
organik plakalarla befl y›l içerisinde seri üretime
geçilmesi planlanmakta.
Mu¤la Üniversitesi’ndeki uygulamalarla ilgili daha detayl› bilgilere http://mutek.mu.edu.tr adresinden ulafl›labilir.
83
Su Pompalama
G
ünefl enerjili su pompalama sistemleri,
günefl enerjisinin en verimli ve anlaml›
kullan›ld›¤› alanlardan biridir. Kuyu ve
di¤er su kaynaklar›n›n merkeze uzak, k›rsal
bölgelerde bulunduklar› düflünülürse, geleneksel
enerji kaynaklar›n› kullanman›n ya oldukça uzun
kablolama ya da sahada benzinli jeneratör
kullan›m› gerektirece¤i bilinmektedir. Bu metotlar
hem pahal› ekipman ve bak›m, hem de sürekli artan
yak›t maliyetleri içerir. Günefl enerjisi ise
genellikle hem daha ekonomik hem de daha
verimli sonuçlar vermektedir.
Solar su pompalar› pek çok tar›msal amaçla
kullan›labilir: Örne¤in Amerika, Avustralya ve
Güney Afrika’daki pek çok besici, kablolaman›n
zor ve maliyetli oldu¤u arazilerde hem kolayca
tafl›nabilir hem de kendi enerjisini üreten bu
sistemleri hayvanlar›na su temini amac›yla
kullanmaktad›r. Küçük çiftliklerde, seralarda,
bahçelerde sulama amaçl› olarak, yine çiftlik
evlerinde su temini için son derece uygunlard›r.
Bu sistemde kullan›lan pompalar, normal dalg›ç
pompalama sistemleridir. Farklar› ise motor için
gereken enerjinin, paneller taraf›ndan do¤ru ak›m
(DC) olarak sa¤lanmas›d›r. Dolay›s›yla da bu
pompalar›n do¤ru ak›mla çal›flmalar› gerekmektedir.
AC motorlu pompalarda DC’yi AC’ye çevirmek için
bir evirici (invertör) gerekir. Bu ekstra maliyet ve
dönüflümden kaynakl› güç kayb› demektir. Bu
yüzden günefl enerjili pompalama sistemlerinde
DC motorlu pompalar kullan›l›r.
Bir solar su pompalama sistemi 4 ana parçadan
oluflur: Pompa, pompa konrol ünitesi, solar
paneller ve (iste¤e ba¤l› olarak) depolama ünitesi,
yani akü. Sistem, su kayna¤›n›n (depo ya da kuyu)
derinli¤ine ve gereken su miktar›na ba¤l› olarak
tasarlan›r. Pompa, gücünü günefl panellerinden
elde edilen enerjiyle sa¤lar. Kullan›lacak günefl
paneli say›s› gereken güce (yani yüksekli¤e) ba¤l›
olarak de¤iflmektedir. Örne¤in, basit bir sistem ile,
2 adet 12 Watt’l›k günefl paneli sayesinde 20 m’ye
kadar olan yüksekliklerde (çekilecek olan suyun
derinli¤iyle depo yüksekli¤i toplam›), derinli¤e
ba¤l› olarak saatte 44 ila 106 m3 debi elde etmek
mümkündür. Daha güçlü bir sistem ile, 70 m’ye
kadar olan yüksekliklerde saatte 310 ila 445 m3
debi elde etmek mümkündür. Baz› günefl enerjili
dalg›ç pompalar› ise 240 metreye varan
derinliklerden bile su çekebilmektedir.
Paneller ve pompa aras›ndaki ak›m bir “kontrol
ünitesi” arac›l›¤›yla kontrol edilir. Kontrol ünitesi,
kuyuda/depoda su kalmad›¤› zaman pompay›
kapatarak yanmas›n› engeller.
Peki hava kapal›ysa ne olur? Tüm günefl enerjisi
sistemleri en iyi sonucu elbette güneflli havalarda
verir. Kapal› havalarda sistem çal›flmaya devam
etmekle beraber, çekilen su verimi azalacakt›r.
1974 petrol krizinin ard›ndan kurulan Uluslararas› Enerji Ajans›, Fotovolatik Güç Sistemleri Program›yla (IEA-PVPS) araflt›rma ve gelifltirme çal›flmalar›na bafllam›flt›r.
84
Kurulumlar› kolay olan bu
sistemler, kullan›c› taraf›ndan
PV Modüller
da rahatça monte edilebilir.
Bununla birlikte sat›n ald›¤›n›z
ürünün, sistemin çal›flmas› için
Kuyu A¤z›ndan
Depo Taban›na
gereken tüm parçalar› ve
‹nvertör
Transfer Boru Çap›
ba¤lant› flemalar›n›, kurulum ve
Kablo Uzunlu¤u
Transfer Boru Uzunlu¤u
çal›flt›rma k›lavuzlar›n›
Statik
içerdi¤inden emin olmakta
Seviye
Su Çekim Boru Çap›
yarar vard›r. Sat›n ald›¤›n›z
Eksiltme
paneller için kuvvetli rüzgârlara
Pompa Çekme
Derinli¤i
dayan›kl› montaj ayaklar›
gerekecektir, çünkü bu paneller
güneflten en iyi verimi almalar›
Kuyu Çap›
Kuyu Derinli¤i
için belirli bir aç›yla ve güneye
bakar flekilde kurulur. “Solar
Su pompalama sistemi
tracker” denen sistemler kullanarak panellerin gün
Bu nedenle de günefl enerjili pompalama
boyunca günefli takip etmelerini sa¤lamak, böylece
sistemlerinde iki farkl› aç›dan depolama yap›labilir.
% 15–20 daha fazla verim elde etmek
En ekonomik ve güvenilir metot, rezervuar görevi
mümkündür. Ancak elbette bu da ekstra maliyet
yapacak olan genifl bir su deposu kurmakt›r.
anlam›na gelir.
Gündüz depoya dolacak olan ihtiyaç fazlas› su,
geceleri yahut günefl ›fl›¤›n›n az oldu¤u günlerde
Türkiye’de günefl enerjili su pompalama sistemi
su temininde s›k›nt› çekilmemesini sa¤layacakt›r.
kullan›m› Akdeniz Bölgesi’nde yayg›nlaflmakta,
Bu yüzden de depolu bir sistem kuracaksan›z,
Ege Bölgesi’nden gelen taleplerse
deponuz günlük ihtiyac›n›zdan biraz fazlas›n›
yo¤unlaflmaktad›r. Bu sistemin ilk
karfl›layacak büyüklükte olmal›d›r. Di¤er bir
uygulamalar›ndan biri de Ankara Elmada¤’da
alternatif ise, günefl panellerinin gündüz üretti¤i
yap›lm›fl, bir köyün ortak su deposuna kaynaktan
enerjiyi akülerde depolayarak, gece veya havan›n
su getirilmesi sa¤lanm›flt›r. Di¤er bir proje ise
kapal› oldu¤u günlerde suyu çekmek için rezerv
Diyarbak›r’da Dicle Üniversitesi Kampüsü’nde
olarak kullanmakt›r. Bu sistem güvenilir olmakla
damla sulama sistemine destek amaçl› olarak
birlikte fazladan maliyet ve bak›m gerektirecektir.
hayata geçirilmifltir.
Tank Yüksekli¤i
Su Depolama
Tank›
Solar su pompalama sistemlerinin en önemli
avantajlar›ndan biri de kullan›m› basit ve dayan›kl›
olmalar›d›r. Buradaki hareketli tek parça olan
pompalar, (günefl panellerine göre) toplam
maliyetin daha küçük bir k›sm›n› oluflturur. Sistem
çok tozlu bir bölgede kurulmad›¤› sürece,
kablolar›n ve ba¤lant›lar›n ara s›ra kontrol edilmesi ve
panellerin tozunun al›nmas› yetecektir.
Bu sayfadaki foto¤raflar Lange Twins Ba¤lar› ve IEA Fotovoltaik Enerji Sistemleri Program› web sitelerinden al›nm›flt›r.
85
Emirler Köyü’nde Sulama
Diyarbak›r’da Damla Sulama
Mersin’in Emirler Köyü’nde 25 dönüm
zeytinli¤i sulamak için, 90 metre
derinlikteki kuyuda 70 metreye indirilen
solar pompa ve 4 adet 180 Wp gücünde
24 V’luk panel kullan›lm›flt›r. Bu projedeki
dinamik su seviyesi 46 metredir. Ç›kar›lan
su 135 metre yatayda tafl›narak 85 ton
kapasitesindeki su deposunda toplanm›flt›r.
Yurdumuzdaki ilk “Günefl Enerjisi ile
Damla Sulama Projesi” Diyarbak›r’da
Dicle Üniversitesi Ziraat Fakültesi’nde
uygulanm›flt›r.
Bu projede elektri¤i akülerde depolamak
yerine su depolamas› yapmak tercih
edilmifltir. Günlük sulama için yaklafl›k
18-20 ton su kullan›lmaktad›r. Bu tarlan›n
sahibi alana elektrik enerjisi getirmek için
da¤›t›m flirketinin 70.000 TL civar›nda katk›
pay› istemesi üzerine jeneratör de dahil
olmak üzere tüm alternatifleri incelemifltir.
Bu karfl›laflt›rma sonras›nda her ay
ödenecek fatura ile hatlar ve trafoda
yaflanacak kay›plar› da hesaba kat›nca,
günefl enerjisinin en uygunu olaca¤›na
karar vermifltir. Sistem yaklafl›k 7500
Euro’luk maliyetle tamamlanm›flt›r.
Öztunç Mühendislik, Mersin
10 dekarl›k bir alan›n damla sulama sistemi
için 12 adet 80 Wp gücünde polikristal
günefl paneli, bir adet günefl enerjisi ile
çal›flan pompa sistemi, flarj regülatörü ve
bir adet otomatik damla sulama sistemi ile
boru a¤lar› kullan›lm›flt›r.
Bu sistem 6 metre dikey ve 150 metre
yatay mesafeden günde 45 m3 su
pompalamakta olup, sadece panel gücü
art›r›ld›¤›nda günlük debinin 60 m3
mertebesine kadar ç›kmas› mümkündür.
Tarlaya ilk olarak ekilen m›s›rda çok verimli
bir ürün al›nm›flt›r. Almanya Federal
Cumhuriyeti Büyükelçisi, Dicle Üniversitesi
Rektörü ve çok say›da davetlinin kat›l›m›yla
21 Ekim 2008 tarihinde gerçeklefltirilen
aç›l›fl töreninde, bu tarlan›n ürünü olan
m›s›rlar “günefl oca¤›nda” hafllanarak
davetlilere sunulmufltur.
TEMEV ve Ekosolar, Diyarbak›r
UEA’na üye ülkeler: Avustralya, Avuturya, Kanada, Danimarka, Fransa, Almanya, ‹srail, ‹talya, Japonya, Kore, Meksika
86
Günefl Enerjisiyle Ayd›nlatma
G
enel olarak kullan›lan elektri¤in % 20’si
ayd›nlatma için harcanmaktad›r ve
ayd›nlatman›n toplam elektrik tüketimi
içindeki oran› da her y›l artmaktad›r. Günefl enerjili
ayd›nlatma sistemleri günefl panellerinin en çok
kullan›ld›¤› alanlardan biridir. Günefl enerjili
ayd›nlatma uygulamalar›n›n dünya üzerinde on
binlerce örne¤i bulunmakta ve her geçen gün de
bunlar yayg›nlaflmaktad›r.
Günefl enerjili sistem ilke olarak hayat›m›z›n en
önemli enerji kullan›m alanlar›ndan olan
ayd›nlatma ihtiyaçlar›m›z için temiz, sürekli, verimli
ve sonsuz bir çözümdür. Elektrik flebekesinin uzak
oldu¤u bölgelerde vazgeçilmez olmas›n›n yan› s›ra,
yüksek elektrik maliyeti getiren flebekeye ba¤l›
sistemler yerine, s›f›r tüketim harcamas› olan bir
sistem olarak tercih edilmektedir. Bu sistemlerde
gündüz günefl enerjisi ile flarj olan aküler gece
otomatik olarak 12 Volt’luk özel kompakt
flüoresan günefl ampüllerini veya LED’li ampülleri
çal›flt›rarak ayd›nlatma sa¤lamaktad›r. Bu basit
ama etkili sistemler enerjinin oldu¤u yerlerde kaz›
ve kablo hatt› gerektirmedi¤i için, enerjinin
olmad›¤› yerlerde ise en acil, uygun ve kesin
çözüm olmalar› nedeniyle tercih edilmektedir.
Sistemin ayd›nlatma de¤erleri park, bahçe ve
sokak ayd›nlatmas›nda gerekli olan uluslararas›
standart lüks de¤erlerini sa¤lad›¤›ndan bu
alanlarda da kullan›ma uygundur. fiebekeye
ba¤lant› içermedi¤inden kablo çürümesi, kablo
ar›zalar›, elektrik kesintisi gibi sorunlar oluflmaz.
Portatif günefl enerjili ayd›nlatma ünitelerinde
üniteye ba¤l› günefl panelleri kullan›lmaktad›r.
Merkezî günefl enerjili ayd›nlatma sisteminde ise
oluflturulan merkezî bir sistemden çok say›da
ayd›nlatma dire¤inin elektrik ihtiyac›
karfl›lanmaktad›r.
Daha özel projelerde ise günefl ve rüzgâr enerjisi
(hibrit sistemler) birlikte kullan›lmaktad›r. Günefl
enerjili güvenlik ayd›nlatmas› da son zamanlarda
çok ra¤bet görmektedir. Genelde ayd›nlatma
sistemleri ile kompakt bir flekilde tasarlanan bu
cihazlar iflletmeye haz›r flekilde pazarlanmaktad›r.
Gündüz günefl panelinin üretti¤i elektrik özel
akülerde bir flarj kontrol ünitesi (regülatör)
sayesinde depolanmakta, akflam oldu¤unda ise
özel otomasyon sistemiyle sokak lambas› istenilen
saatte aç›l›p, istenilen saatte kapat›labilmektedir.
Türkiye’de çeflitli ölçekte yap›lm›fl olan günefl
enerjili ayd›nlatma örneklerine Toyota, Kent, ve
fiiflecam fabrikalar›nda, Isparta, Etimesgut, Esenler
ve Avc›lar Belediyelerinde tasarlanan ve kullan›lan
uygulamalar verilebilir.
Bafll›ca Uygulama Alanlar›
• Belediye park ve bahçe ayd›nlatmalar›,
• Tatil köyleri ve otellerin d›fl mekân
ayd›nlatmalar›,
• Site çevre ayd›nlatmalar›,
• Organize sanayi bölgeleri d›fl ayd›nlatmalar›,
UEA’na üye ülkeler: Hollanda, Norveç, Portekiz, ‹spanya ‹sveç, ‹sviçre, ‹ngiltere ve Amerika Birleflik Devletleri
87
•
•
•
•
•
•
Üniversitelere ait çevre ayd›nlatmalar›,
Genifl arazi ayd›nlatmas›,
Benzin istasyonlar› ayd›nlatmas›,
Fabrika ve iflyeri çevre ayd›nlatmas›,
Totem, reklam panolar› ve flantiye ayd›nlatmas›
Sinyalizasyon, güvenlik sistemleri v.b.
uygulamalar›.
Sistemi Oluflturan Temel Cihazlar
Günefl paneli (PV=fotovoltaik modül)
Ayd›nlatma direklerinde elektrik ihtiyac›n›
karfl›layacak 20-120 Watt’l›k paneller
fiarj kontrol ünitesi
Günefl panelinin üretti¤i elektrikle aküleri kontrollü
bir flekilde flarj eden ve akülerin deflarj durumunu
kontrol eden cihazd›r.
Armatür
‹stenen ›fl›k de¤erinde ayd›nlatma veren ürünlerdir.
Armatürler istenen peyzaja göre özel çözümler
olabilir. Dire¤in yüksekli¤ine ve istenen ›fl›k
de¤erine göre üretilmektedir.
Akümülatör
Üretilen enerjiyi depolayan ve ihtiyaç
duyuldu¤unda sisteme veren cihazd›r. ‹htiyaca
göre 12-24 Volt, 24-125 Amper aras›nda aküler
Evirici (‹nvertör)
Alternatif ak›mla çal›flan armatürler kullan›ld›¤›nda
Do¤ru Ak›m› (DC) Alternatif Ak›ma (AC) çeviren
elektronik devredir.
Ampuller
Özel tip AC ampuller, solar sisteme uygun DC
ampuller ve uzun ömürlü LED ampuller
Avantajlar›
• Montaj ve tafl›ma kolayl›¤› sa¤lar.
• Panel ömrü yaklafl›k 25 y›ld›r.
• ‹flletme maliyeti di¤er sistemlerle
karfl›laflt›r›ld›¤›nda neredeyse s›f›rd›r.
• ‹flletme aç›s›ndan fosil kaynaklara göre d›fla
ba¤›ml›l›k yoktur.
• Mobilize olabilir, ba¤lant›s›zd›r.
• En uzun ömürlü kaynaktan beslenir.
• Çevreye, atmosfere ve insana zararl› etkisi yoktur.
• Faturas›zd›r.
• 220 Volt 50 Hz tam sinüs ç›k›fl stabilizasyon
sa¤lar.
Bahçeflehir Üniversitesi’nde günefl
enerjili ayd›nlatma
TemizDünya Ekoloji
Derne¤i’nin temiz enerji
odakl› projelerinden biri de
‘Günefl Enerjili Ayd›nlatma
Dire¤i’dir. Bu dire¤in
üzerinde, nas›l çal›flt›¤›na ve
enerjiyi nereden elde etti¤ine
dair aç›klay›c› bir afifl ve plaket
bulunur. Bunlar sayesinde
direk, kamuoyunu bilinçlendirme amac›n› yerine
getirir. Tasar›m› Bahçeflehir Üniversitesi Mimarl›k ve
Tasar›m Fakültesi ö¤retim üyesi Yrd. Doç. Dr.
Mehmet Bengü Uluengin taraf›ndan derne¤imiz
ad›na yap›lan ayd›nlatma dire¤i malzeme kullan›m›yla
oldukça dikkat çekicidir. Ayr›ca gövdesinde 50 x 70
cm boyutlar›nda tan›t›c› bir pano içermektedir.
Direkte kullan›lan ana malzemeler, gövdede sertifikal›
ahflap ve paslanmaz çelik, panoda ise pleksiglas
olarak say›labilir. Boyu 380 cm olan direk 25 cm x 25
cm’lik bir taban alan›na oturtulmufltur. Enerjisini
80 W gücünde bir fotovoltaik günefl panelinden alan
direk, 14 W yüksek verimli LED ayd›nlatma eleman›n›
kullan›r. Üretilen enerji 75 Ah bak›ms›z aküde
depolan›r.
Türkiye’deki toplam kurulu fotovoltaik sistem gücü 2007 y›l› itibar›yla 3 MWp civar›ndayd›.
88
Telekom Uygulamalar›
G
ünefl enerjisi, uzak ve eriflilmesi zor
alanlarda güvenilirli¤i, az bak›m ihtiyac› ve
rüzgâr enerjisiyle birlikte kesintisiz enerji
sa¤layabilme potansiyeli sayesinde her tip ve
büyüklükteki telekomünikasyon sistemi için
vazgeçilmez bir kaynakt›r. Elektrik hatt›n›n
olmad›¤› yerlerde, elektrik flebekesine ba¤l›
vericilere alternatif olarak do¤ru konumda kurulan
bir verici sistemi, ço¤unlukla daha düflük bir
maliyet ve daha genifl bir kapsama alan›
sa¤lamaktad›r. Ülkemizde de elektrik flebekesinden
uzak ücra bölgelerde, telekomünikasyon
firmalar›na ait pek çok GSM baz istasyonu ya da
verici istasyon bulunmaktad›r.
Telekomünikasyon sistemlerinin, günümüzde
günefl panellerinin en s›k kullan›ld›¤› alanlardan biri
olmas›n›n nedenleri afla¤›daki gibidir:
• Fotovoltaik sistemler tam bak›ms›zd›r. Y›ll›k rutin
bak›m d›fl›nda hiçbir bak›m ihtiyaçlar› yoktur.
• Fotovoltaik sistemler modülerdir. ‹htiyaca göre
ekleme veya eksiltme yap›l›r.
• Fotovoltaik sistemlerde inflaat süresi k›sad›r.
2-3 hafta içinde elektrik üretimine bafllanabilir.
• Fotovoltaik sistemleri tercih etmek, elektrik hatt›
çekmekten çok daha ekonomiktir ve süreci
h›zland›r›r.
• Fotovoltaik sistemler çok uzun ömürlüdür.
• Fotovoltaik sistemlerin mazot, benzin gibi hiçbir
hammadde ihtiyac› yoktur.
• Fotovoltaik sistemler kullan›ld›¤›nda devlet
bürokrasisi ile u¤raflmak zorunda kal›nmaz.
• Fotovoltaik sistemler, telekom vericilerine giden
elektrik hatt›ndaki k›sa devrelerden kaynaklanan
orman yang›n› ihtimalini ortadan kald›r›r.
Genelde telekom enerji sistemleri ‘Yedekleme
Türkiye’de flebekeye ba¤l› en büyük sistem, Mu¤la Üniversitesi’ndedir ve 54 kW p kurulu güce sahiptir.
89
Gerektirmeyen Fotovoltaik Sistemler’ ve ‘Dizel
Jeneratör ve/veya Rüzgâr Türbin Destekli
Fotovoltaik Sistemler’ olarak ikiye ayr›lmaktad›r.
Yaln›zca panellerden oluflan sistemlerde enerji
üreten baflka bir kaynak yoktur. Gündüz vericilerin
elektrik ihtiyac› günefl panellerinden sa¤lan›rken,
kapal› havalarda ve akflamlar› günefl panellerinin
flarj etti¤i aküler üzerinden karfl›lan›r. Enerjinin
depolanmas› için bu sistemlere uygun olarak
seçilmifl aküler kullan›l›r. Akü dizisinin gerilim
de¤eri telekomünikasyon sektöründeki standart
olan 24 veya 48 Volt’tur.
En az günefl alan ay›n meteorolojik verilerine göre
tasarlanan sistemlerde yaz›n üretim fazlas› oluflur.
Buna ra¤men bu sistemler, kullan›m süreci
boyunca tüm di¤er fosil yak›t çözümlerinden daha
ucuza gelir. Üretim, benzer güce sahip termal
elektrik sistemlerinden daha ekonomiktir. Ayr›ca
konvansiyonel elektrik sistemleri devaml› olarak
yak›t tüketmektedir ve afl›nan birçok mekanik
aksam› oldu¤u için sürekli bak›m masraf›
ç›karmaktad›r.
Günlük tüketimin fazla oldu¤u verici sistemlerinde
ve k›fll›k günefllenme süresinin k›sa oldu¤u
bölgelerde sadece günefl panelleri, enerji kayna¤›
olarak çok pahal›ya gelebilir. Bu flartlar alt›nda
sisteme entegre edilecek ek enerji kaynaklar›yla
oluflturulan hibrit sistemlerin hem maliyeti azalacak
hem de iflletme masraf›n›n düflük olmas›na paralel
teknik güvenilirlik katsay›s› da artacakt›r.
Günefl panellerinin kapasitesi, bir dizel jeneratörün
veya rüzgâr türbininin sisteme entegrasyonu
durumunda, genelde k›fl›n bir bölümünde, di¤er
mevsimlerin ise hemen hemen tamam›nda tüm
elektrik ihtiyac›n› sa¤layacak flekilde boyutland›r›l›r.
Uzun süren bulutlu günlerin ard›ndan fotovoltaik
sistemlerin yetersiz gelmesi durumunda, dizel
jeneratör/rüzgâr türbini gerekli elektri¤i üreterek,
aküleri flarj edecektir. Havan›n açmas› ve akülerin
dolmas› ile birlikte dizel jeneratör tekrar otomatik
olarak kapan›r. Bu sayede hibrit sistemin içinde,
rüzgâr türbini ve günefl panellerinin optimum
kullan›m› sa¤lanabilir. Telekom sistemlerinde son
geliflmeler, dizel jeneratörlerin ve özellikle de
rüzgâr enerjisi gibi di¤er yenilenebilir kaynaklar›n
optimum kullan›m›, uzaktan kontrolü, otomasyonu
ve sistem optimizasyonu üzerinde yo¤unlafl›r.
Bu tip teknolojik geliflmelerin adapte edildi¤i hibrit
sistemlerde günefl panellerinin say›s› ve gerekli akü
bankas› büyüklü¤ü de minimumda tutularak
ekonomik avantaj sa¤lan›r. ‹yi tasarlanm›fl bir hibrit
sistemde dizel jeneratör günde ortalama bir
saatten fazla çal›flmamal›d›r. Bu kadar az bir
çal›flma yükü alt›nda kaliteli bir dizel jeneratör
ancak y›lda bir kez yak›t eklemesi ve bak›m ihtiyac›
duyacakt›r. Böyle bir sistemin çal›flma ömrü ise
10-20 y›l aras›ndad›r. Ek günefl panelleri sisteme
her zaman rahatl›kla ilave edilebilir ve böylece dizel
jeneratörün çal›flma süresi daha da azalt›labilir.
Türkiye’de toplam 300 kW gücündeki günefl
enerjili sistemler, 28 de¤iflik ildeki, 324 ayr› SDH
merkezine Türk Telekom için kurulmufltur. Bu
sistemler flebekeye ba¤l› olup, güneflin oldu¤u
durumlarda yükü beslemektedir ve aküleri
doldurmaktad›r. fiebekenin kesildi¤i durumlarda
da yük aküden beslenir.
Dünya üzerindeki örneklerden biri ise Arjantin
Telecom’un Tucuman Eyaleti’nde kurdu¤u günefl
enerjili verici istasyonudur. ‹stasyonun
yüksekli¤i deniz seviyesine göre 4200 m’dir ve San
Miguel flehrine 140 km. uzakl›kta bulunmaktad›r.
Bölgede s›cakl›k -20 ºC'nin alt›ndad›r ve rüzgâr h›z›
120 km/saate ulaflmaktad›r. Sistem 188 adet
50 W’l›k günefl paneli ve uzun süreli güneflsiz
havalara karfl› tedbir olarak yerlefltirilmifl 3 adet
dizel jeneratörü ile Calchaquies vadisindeki 10’dan
Ege Üniversitesi Günefl Enstitüsü, üniversite bünyesindeki 22,4 kWp kurulu gücünde flebekeye ba¤l› sistemi 2005 y›l›nda kurmufltur.
90
fazla yerleflim biriminin iletiflimini sa¤lamakta ve
Salto Eyaleti’nden Tucuman Eyaleti’ne kadar tüm
iletiflim trafi¤ini tafl›maktad›r.
Network Planlama Avantajlar›
Günefl ve rüzgâr enerjili telekom sistemlerinin en
büyük avantajlar›ndan biri de, verici sistemlerini,
elektrik kayna¤›n›n (flebekenin) fiziksel veya
ekonomik olarak ulafl›labilir olup olmad›¤›n›
düflünmeksizin en uygun yere kurma özgürlü¤ünü
getirmesidir.
Rüzgâr› kesen özel bir engel veya gölgeleme
yaratacak çok a¤açl› bir ortam olmad›¤› takdirde
optimum flekillerde tasarlanacak rüzgâr/günefl
hibrit sistemi her güçteki vericiye kesintisiz
elektrik sa¤layacakt›r.
Böylece da¤l›k bölgelerde veya çok girintili ç›k›nt›l›
deniz kenarlar›nda, koyluk mevkilerde flebekeye
ba¤l› birçok verici yerine günefl ve rüzgâr
enerjisinden elektri¤ini üreten tek ve daha büyük
kapasitede bir verici ile söz konusu bölgeyi
kapsama alan› içine almak mümkün olur. Ayr›ca
bahsi geçen yerler genelde ormanl›k alanlar
oldu¤u için, telekom vericilerine flebeke hatt›ndan
çekilen elektrik kablolar›nda veya ba¤lant›
noktalar›nda meydana gelen k›sa devreler
nedeniyle ortaya ç›kan orman yang›n› riski de s›f›ra
indirilmifl olacakt›r.
Çeflme’de GSM ‹stasyonu
Çeflme Özpamir Sitesi, Çeflme Yar›madas›’nda, dolay›s›yla hem rüzgâr hem de günefl bak›m›ndan
oldukça flansl› bir co¤rafyada yer almaktad›r. Önde gelen bir mobil operatör firmas› burada bir
GSM baz istasyonu kurmak istedi. Bu istek üzerine bölgenin günefllenme süreleri, rüzgâr h›zlar›
ve sistemin güç ihtiyac› belirlenerek projelendirme safhas›na geçildi
Yukar›daki veriler ›fl›¤›nda hibrit sistemin kurulu gücü, 6400 Wp’l›k k›sm› PV sistemden ve
2000 W rüzgâr türbininden karfl›lanmak üzere toplam 8400 W olarak hesapland›. Bu de¤erleri
sa¤layabilmek için 32 adet 200 Wp monokristal tip panel ile 2 adet 1 kW güçte 7 metre direk
üzerine kurulu, donmaya karfl› korumal› bir türbin seçildi. 180 cm çaptaki bu türbin,
17,5 kg a¤›rl›¤a ve özel kanat yap›s›na sahip. Enerji depolama çözümü olarak özellikle günefl
enerjisinden elektrik üreten sistemlerde kullan›lan OPzS tipi 2400 Ah ak›ma sahip aküler ve
akülerin flarj›nda verimi art›rmak amac›yla MPPT’li flarj kontrol üniteleri tercih edildi.
Aneltech,
Çeflme
Ege Üniversitesi Günefl Enstitüsü, Türkiye’de üniversiteler aras›nda türünün tek örne¤i olan Fotovoltaik Panel Üretim Laboratuvar›’n› 2006 y›l›nda kurmufltur.
91
Su Ar›tma
A
merika’n›n baz› eyaletleri ve ‹srail,
Hindistan, ‹spanya gibi kurak iklime sahip
ve su s›k›nt›s› çeken birçok ülkede bugün
günefl enerjisinden yararlan›larak, deniz suyundan
kullanma suyu elde edilmektedir. % 60’› körfez
ülkelerinde, % 30’u Suudi Arabistan’da olmak
üzere Ortado¤u ülkelerinde bu amaçla iflletilen
toplam 7500’den fazla tesis bulunmakta ve 48
milyar m3’lük dönüflüm sa¤lanmaktad›r.
Deniz suyundan kullan›m suyu elde etmek için
esas olarak iki yöntem kullan›l›r. Bunlardan
geleneksel olan›nda, tuzlu su aç›k havuzlarda
günefl enerjisiyle buharlaflt›r›l›r, sonra da rüzgâr
enerjisiyle suyun dam›t›lmas› sa¤lan›r. Bu sisteme
alternatif olan di¤er yöntem, kullan›m suyunu
tuzlu su çözeltisinden elektrodiyaliz, ekstraksiyon
ve iyon de¤iflimi gibi kimyasal ifllemlerle ay›ran
sistemleri kullanmakt›r. Sera prensibiyle çal›flan
geleneksel sistemlerden uzun y›llard›r
yararlan›lmaktad›r. Fakat fazla alana ihtiyaç
duymalar› ve pratik olmamalar› nedeniyle daha az
yer kaplayan alternatif modeller gelifltirilmektedir.
Yeni gelifltirilen bu modellerin en büyük
dezavantaj› ise dönüflümün sa¤lanabilmesi için
çok fazla enerjiye ihtiyaç duyulmas›d›r. Temiz su
kaynaklar› bak›m›ndan yeterli olmayan, fakat
zengin petrol kaynaklar›na sahip Arap ülkelerinde
enerji ihtiyac› petrolden karfl›lanabilmektedir.
Yeterli enerji kayna¤›na sahip olmayan ülkeler için
ekonomik bir model olmamas› nedeniyle,
bu sistemin yap›lanmas›nda günefl enerjisinden
yararlan›lmaya bafllam›flt›r.
Asl›na bak›ld›¤›nda günefl enerjisi ile tatl› su elde
etme sistemleri do¤ada var olan döngülerden
esinlenerek oluflturulmufltur. Çeflitli yöntemlerle
dam›t›lan su ters ozmoz yöntemiyle kullan›labilir
duruma getirilir. Ters ozmoz yöntemi, 60 bar
bas›nç alt›nda dam›t›lm›fl deniz suyunun, içindeki
istenmeyen maddelerden ar›nd›r›lmas›n› sa¤layan
membran filtrasyon yöntemidir.
Yeni gelifltirilen birçok uygulamada hem enerjinin
temiz kaynaklardan elde edilmesini sa¤layacak,
hem de arazi problemi yaratmayacak ar›tma
sistemi modelleri kullan›lmaktad›r. Amerika’da
gelifltirilen bir modelde su s›cakl›¤›n› yaln›zca
10-15 °C art›rmak yeterli gelmektedir. Bu sayede,
suyun kaynat›lmas›na gerek kalmad›¤› için, sadece
günefl enerjisiyle çal›flan bir motordan ›s› ihtiyac›n›n
karfl›lanmas› mümkündür.
Maliyetleri nedeniyle tercih edilemeyen deniz
suyundan tatl› su elde etme sistemleri, bugün
maliyetlerin neredeyse tankerle su tafl›ma bedelinin
alt›na inmifl olmas› nedeniyle iflletmeler taraf›ndan
kullan›lmaya bafllam›flt›r. Deniz suyunun tuzluluk
oran›na ba¤l› olarak 1 m3 tatl› suyun maliyeti
yaklafl›k 1 Dolar civar›ndad›r.
Tahmin edilen de¤erlere göre teknolojinin
ilerlemesiyle ve gereken ek maliyetlerin günefl
enerjisi gibi yenilenebilir kaynaklardan
karfl›lanmas›yla, güncel maliyetlerin daha da
düflmesi beklenmektedir. Buna karfl›l›k klasik su
ar›t›m›nda kullan›lan mikrofiltrasyon,
Tübitak taraf›ndan düzenlenen Üniversiteleraras› Formula-G Günefl Arabas› Yar›fllar ilk kez 2005 y›l›nda yap›lm›flt›r.
92
ultrafiltrasyon, ozonlama ile dezenfeksiyon gibi
ileri ar›tma teknolojilerinin maliyetleri
yükselmektedir. Böylece deniz suyu ar›t›m
maliyetleri, nehirlerden su tafl›ma maliyetleri ile
karfl›laflt›r›labilir seviyeye ulaflmaktad›r.
Ülkemizde özellikle Ege ve Akdeniz bölgelerinde
bu teknolojiye yat›r›m yapan turizm iflletmesi say›s›
2008 itibar› ile 60’a ulaflm›fl durumdad›r.
Türkiye’de sistemin litre maliyeti 70 Cent
civar›ndad›r. Bu da tatil köylerinde sat›lan 1 litre
pet flifle su maliyetine neredeyse eflde¤erdir. Ters
ozmoz teknolojisi ile 1 m3 su ar›t›m› için gerekli
olan enerji miktar› ise 22,4 kWh seviyesindedir.
Denizin tuzluluk oran›na göre maliyetlerin de¤iflti¤i
sistemler yak›n gelecekte önemli bir hacme sahip
olacak. Fakat var olan teknolojilerle 45 ton temiz
su elde etmek için 100 ton deniz suyu
kullan›lmaktad›r. Bu nedenle büyük yerleflim yerleri
yerine, yüklü debisi olmayan 100.000-500.000
kiflilik yerleflim alanlar›nda ihtiyac› karfl›layacak
sistemlerin kurulmas› uzmanlar taraf›ndan
önerilmektedir.
Fethiye Hillside Uygulamas›
Türkiye’de bu uygulaman›n ilk örneklerinden biri olan ve 2006 y›l›nda Fethiye Hillside
Tatil Köyü’nde yap›lan model, 5,6 kilowatt’l›k PV sistemi sayesinde, ters ozmoz
yöntemiyle deniz suyundan kullan›m suyu elde etmektedir. Bu sistem günde 2 m3 temiz
su üretecek flekilde tasarlanm›flt›r. Sistem, bölgede plaj yak›n›ndan çekilen ac› suyu
kullanmaktad›r.
Ac› su, ön ar›tmadan sonra ters ozmoz sistemiyle tuzdan ar›nd›r›l›r ve dezenfekte edilir.
Sistemde üretilen temiz su, WHO sa¤l›k
örgütünün içme suyu standartlar›na
uygundur.
PV sistemi 72 adet 80 Wp gücünde
polikristal PV paneli, flarj kontrol ünitesi,
evirici (invertör), aküler ve flebeke
sigortalar› içermektedir. Bütün ar›tma
sistemi PLC taraf›ndan kontrol edilmektedir.
Kontrol ünitesinden toplanan veriler
bilgisayarda görüntülenebilmekte ve
kaydedilmektedir.
Fore Enerji, Fethiye
Türkiye’nin ilk PV, rüzgar ve dizel jeneratöründen oluflan hibrit sistemi, 2007 y›l›nda Fethiye K›z›lada’da Girasolar Ltd. taraf›ndan kurulmufltur.
93
Fotovoltaikler ve Uygulamalar›
Fotovoltaik (PV), iki kelimenin birlefliminden
oluflur. “Foto” yani ›fl›k ve “voltaik” yani
elektrik. Fotovoltaik teknolojiler, günefl
enerjisini (›fl›¤›n›) elektri¤e çevirmekte
kullan›l›r.
G
ünefl ›fl›¤› alt›nda elektronlar› aç›¤a
ç›karmak için özel yar› iletken
malzemeler kullan›l›r. En çok kullan›lan
yar› iletken malzeme silikondur. Silikon,
dünya üzerinde en bol bulunan ikinci
malzemedir. Burada, ›fl›k kullan›larak do¤ru
ak›m (DC) yarat›l›r. Genellikle, bu ak›m,
invertörler yard›m›yla daha yayg›n olarak
kullan›lan alternatif ak›ma (AC) çevrilir.
Fotovoltaik paneller pek çok alanda kullan›labilir.
Genel olarak, kullan›m alanlar›, flebekeye ba¤l› ve
flebekeden ba¤›ms›z uygulamalar olarak ikiye
ayr›l›r.
fiebekeye ba¤l› uygulamalar, ya yaln›zca üretici
taraf›ndan tüketilmeyen fazla elektrik enerjisini ya
da üretilen enerjinin tümünü flebekeye besler.
Tipik flebekeye ba¤l› uygulamalara örnek olarak
konutlar›n çat›lar›ndaki sistemler (ortalama
3 kilowatt büyüklükte) verilebilir. Bu uygulamalar
birkaç megawatt büyüklükteki daha büyük
tesislerde de yap›labilir.
Günefl ›fl›n›m›
Günefl paneli
fiarj kontrol
ünitesi
‹nvertör
Akü
AC yükler
DC yükler
fiebekeden ba¤›ms›z sistemlerin ise elektrik
flebekesiyle ba¤lant›s› yoktur (Bkz. fiekil). Bu
sistemler, geliflmekte olan ülkelerde, k›rsal
bölgelerdeki elektrik üretimine katk›da bulunur.
Fotovoltaikler, ayr›ca flebekeyle ba¤lant›n›n
mümkün olmad›¤› pek çok endüstriyel
uygulamada da (telekomünikasyon vb)
Fotovoltaiklerin kullan›ld›¤› bir di¤er alan da
hesap makineleri gibi tüketici ürünleridir.
E¤risiyle Do¤rusuyla Fotovoltaikler sayfalar›, Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu web sitesinden, gönüllümüz Mercan Uluengin taraf›ndan çevrilmifltir.
94
Fotovoltaik Endüstrisi
2006 y›l›nda, PV endüstrisi yaklafl›k 10 milyar
Euro ciro yapt›. PV hücre üretiminde Japon
flirketleri önde gelse de, Avrupal› flirketler de
giderek pazar pay› kazanmaktad›r.
P
V’nin ömrü boyunca, üretilen her bir
megawatt, 50 ifl imkân› yaratmaktad›r.
Küresel PV endüstrisi bugüne kadar
50.000’den fazla istihdam yaratt› bile.
Endüstride beklenen büyüme göz önüne
al›nd›¤›nda, potansiyel istihdam art›fl›
oldukça çarp›c›d›r.
Halihaz›rda farkl› formlardaki (monokristal, poli
kristal, flerit) kristal silikon (c-Si) günefl
hücrelerinin % 90’l›k bir pazar pay› mevcuttur.
Gerisi ise ince film (TF) teknolojilerine (amorf
Si, Cl(G)S, CdTe) ait. Dünyan›n dört bir taraf›nda,
PV katma de¤er zincirinin her bir halkas›nda
üreticiler (silikon, hücre katman›, hücre, modül)
mevcuttur ve bu endüstriler, ulusal ekonomilere
büyük katk› sa¤lamaktad›r.
Bunlar›n aras›nda, ince film teknolojileri, en h›zl›
geliflenidir. Uzun vadede de belli özelliklere sahip
çeflitli PV teknolojileri farkl› uygulamalar›n ve
ihtiyaçlar›n hizmetinde olacakt›r.
Kaynak: Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu
95
Fotovoltaik Pazar›
Fotovoltaik (PV) pazar, dünya çap›nda en
dinamik sektörlerden biridir. Y›ll›k büyüme
h›z›, son y›llarda % 35’in üzerindedir. 2006
y›l›ndaki silikon k›tl›¤›nda bile, önceki y›ldan
daha çok sistem kurulmufltur.
K
üresel PV pazar›na bugün, her ne kadar
Almanya, ABD ve Japonya hâkim olsa
da potansiyel pazarlar geliflmektedir.
‹talya, ‹spanya, Yunanistan ve Fransa,
PV sektörünü büyütecek ülkelerden baz›lar›.
Son on y›lda PV sektörü pek çok ülkede
önemli bir endüstri haline geldi. PV
endüstrisine bakt›¤›m›zda istihdam art›fl› ve
endüstriyel büyüme önemli göstergelerdir.
Günefl Enerjisi ve 2100’e kadar Enerji Geçifli
Di¤er yenilenebilir
enerji kaynaklar›
[EJ/a]
Termal günefl santralleri
1.600
Fotovoltaikler
1.400
Rüzgâr
1.000
Biyokütle
Hidroelektrik
800
Nükleer enerji
600
Gaz
400
Kömür
200
Petrol
2000
2010
2020
2030
2040
2050
Kaynak: Alman Devleti Küresel Is›nma Bilimsel Dan›flma Kurulu (2003)
Yeterli destek mekanizmalar› oldu¤u takdirde
(üretti¤i elektri¤i flebekeye besleyenlere
uygulanan özel tarifeler, teflvikler) 2010’a kadar
küresel olarak y›ll›k 5-6 GW’l›k bir pazara
ulafl›labilir. PV sistem fiyatlar› önümüzdeki yirmi
y›l boyunca y›lda en az % 5 düflecektir. Bu,
günefl enerjisini daha çekici hale getirip pazar›n
büyümesini teflvik ederken ayn› zamanda
fiyatlardaki düflüfl, önümüzdeki on y›l içinde
PV’nin farkl› sayaç tarifeleriyle rekabet
edebilmesini de sa¤layacakt›r.
96
0
Enerji Dengesi
Kimileri PV sistemlerin enerji dengesinin
negatif oldu¤unu, yani bir PV sistemi
üretmenin, o sistemin ömrü boyunca
üretece¤i enerjiden daha fazlas›n›
harcad›¤›n› iddia ediyor.
‹
flin do¤rusu, fotovoltaik (PV) sistemler de
bütün ürünler gibi üretimleri s›ras›nda
enerji harcamaktad›r. Ancak, PV sistemler,
hücre türlerine ve yerlerine ba¤l› olarak bu
enerjiyi 1 ila 3 y›l içinde amorti ediyor. Bu
nedenle, PV sistemler, tahmini ömürleri
olan 30 y›l içinde üretimlerinde harcanan
enerjinin 10 ila 30 kat›n› üretmifl olmaktad›r.
Birkaç y›l içinde uygulanabilecek yeni teknolojiler
sayesinde, Güney Avrupa’da belli bafll› hücre
türlerinde, bu sistemlerin üretimlerinde harcanan
enerjiyi amorti etme süresi bir y›l›n alt›na
düflecektir.
Bu nedenle flöyle demek daha do¤ru
olur: “PV panellerin enerji dengesi,
bugün bile aç›kça pozitiftir ve
teknoloji ilerledikçe daha da iyiye
gidecektir.
“Bugün kullan›lan PV sistemlerinde enerjiyi
amorti etme süresinin, Güney Avrupa’daki
ortalama bir kurulumda en fazla 2 y›l
oldu¤unu bulduk.”
Erik Alsema, K›demli Araflt›rmac›, Utrecht
Üniversitesi, Hollanda
fiekilde, farkl› hücre teknolojilerini kullanan ve Orta
veya Güney Avrupa’da kurulan PV sistemlerin
üretimlerinde kullan›lan enerjiyi amorti etme süresi
görülmektedir.
97
Fotovoltaikler ve D›fl Maliyetler
Kimileri PV elektri¤in harici maliyetinin di¤er
yenilenebilir kaynaklar›nkinden çok daha
yüksek oldu¤unu iddia ediyor.
‹
flin do¤rusu, fotovoltaik (PV) sistemler,
üretimlerinde hâlâ fosil yak›tlar kullan›ld›¤›
için ömürleri süresince atmosfere bir
miktar sal›mda bulunuyor. Bu sal›mlar›n
sa¤l›k ve çevre üzerindeki etkileri “harici
maliyet” olarak adland›r›labilir. Güney
Avrupa’da halihaz›rdaki sistemlerin harici
maliyeti kWh bafl›na yaklafl›k 0.15 Euro
Cent’tir ve salt fosil yak›t kullanan
teknolojilerin harici maliyetlerinden çok
daha düflüktür.
Birkaç y›l içinde uygulanabilecek yeni teknolojiler
sayesinde, PV teknolojilerin olumsuz etkileri daha
da azalacakt›r.
olur: “PV elektri¤in harici maliyeti,
bugün di¤er yenilenebilir enerjilerin
harici maliyetleriyle ayn› düzeydedir ve
teknoloji ilerledikçe daha da
düflecektir.”
“Bugün kullan›lan PV sistemlerin harici
maliyetinin, yerini ald›klar› teknolojilerin
harici maliyetinden çok daha düflük
oldu¤unu belirledik.”
Prof. Vasilis Fthenakis, Yaflam Döngüsü
Analiz Merkezi, Columbia Üniversitesi ve
Brookhaven Ulusal Laboratuvar›, NY, ABD
fiekilde, Orta veya Güney Avrupa’da kurulan PV
sistemlerin harici maliyeti ve di¤er elektrik üretim
seçenekleri görülmektedir. Yüksek tahminler
polikristal silikona, düflük tahminler de ince film
kadmiyum tellürid PV sistemlere aittir. Fosil yak›tlarla
çal›flan elektrik santrallerinin harici maliyeti ise PV
elektrik santrallerininkinden 10 ila 40 kat fazlad›r.
98
Fotovoltaiklerin Maliyeti
Kimileri, PV elektri¤in maliyetinin di¤er
seçeneklerle rekabet etmeye engel
oldu¤unu iddia ediyor.
‹
flin do¤rusu, fotovoltaik (PV) enerji,
teknolojiden güç alan bir endüstridir.
Fiyat e¤risi, yirmi y›ldan uzun zamand›r
masraflar›n sürekli düfltü¤ünü ve daha da
düflece¤ini göstermektedir. Di¤er yandan,
al›fl›lagelmifl enerji masraflar› çeflitli
nedenlerle sürekli artmaktad›r. Fotovoltaik
enerjinin çeflitli uygulamalarda di¤er
seçeneklerle rekabet etti¤ini bundan sonra
daha da s›k görece¤iz.
Çat›ya yay›lm›fl fotovoltaik bir sistem, enerjiyi tam
ihtiyaç duyulan noktada üretir. Fotovoltaik bir
sistemin üretti¤i elektrik, yaz günleri ö¤leden
sonra tüketilen elektri¤in tepe noktas›yla uyumlu
flekilde örtüflür. Fiyatlar› karfl›laflt›r›rken bunu
dikkate almak gerekir.
olur: “PV elektrik, di¤er seçeneklerle
bütünüyle rekabet edebilecek
duruma gelmek üzeredir.”
Pazar›n bugünkü büyüme h›z›yla, fotovoltaik
elektrik fiyatlar›, Güney Avrupa’da 2015’e kadar
di¤er seçeneklerle rekabet edebilir hale
gelecektir. Orta ve Kuzey Avrupa’da ise bu 5-10
y›l daha sonra olacakt›r. Al›fl›ld›k enerji
kaynaklar›n›n harici maliyetlerinin hesaba
kat›lmas›yla fotovoltaik elektri¤in fiyat
verimlili¤i daha da artacakt›r.
“PV elektrik, konvansiyonel yak›tlarla
rekabet edecek hale geliyor. 2030’da elektrik
ihtiyac›m›z›n büyük bir k›sm›n› PV karfl›l›yor
olacak.”
Dr. Winfried Hoffmann, Uygulamal›
Malzemeler Bafl Teknisyeni, Avrupa
Fotovoltaik Endüstri Derne¤i Baflkan›
99
Fotovoltaiklerin Uygunlu¤u
Kimilerinin güneflten elektrik üretmenin
zengin ülkelerin harc› oldu¤unu, dolay›s›yla
k›rsal uygulamalar için uygun olmad›¤›n›
söyledi¤i kula¤›n›za gelmifltir.
‹
flin do¤rusu, 25 y›l önce fotovoltaik (PV)
enerji üretimine baflland›¤›nda, bu
sistemler ilk olarak flebekeden ba¤›ms›z,
k›rsal alanlarda konvansiyonel sistemlerle
rekabet etmifltir. fiebekeden ba¤›ms›z,
profesyonel ve konutsal PV sistemler dünya
üzerindeki ilk uygulamalard›r.
olur: “Geliflmekte olan pek çok
ülkede fotovoltaikler, temel k›rsal
enerji ihtiyaçlar›n› en düflük
maliyetle karfl›layan seçenektir.”
Japonya, ABD ve Almanya gibi geliflmifl
ülkelerdeki seri üretim ve pazarlar, üretim
masraflar›n›n düflmesini sa¤lamaktad›r. Bunun
sonucunda, geliflmekte olan ülkeler de yak›n bir
gelecekte PV sistemlerin masraflar›n›
karfl›layabilecek hale gelecektir.
“Biz petrol ve su için savafllar yaparken,
dünya nüfusunun giderek büyüyen bir k›sm›
temiz sudan ve elektrikten mahrum. Bu
konudaki sorumlulu¤u üstlenmemiz laz›m.”
Ord. Prof. Dr. Joachim Luther, Fraunhofer
Günefl Enerjisi Sistemleri Enstitüsü (ISE),
Fotovoltaik Alan›nda Üstün Baflar›lar ‹çin
Verilen Becquerel Ödülü Sahibi
fiekilde, PV endüstrisi taraf›ndan beklenen, geliflmekte
olan ülke pazarlar›ndaki trendler görülmektedir. Dünya
nüfusunun üçte biri k›rsal alanlarda, elektriksiz,
dolay›s›yla da temiz sudan yoksun ve modern hayattan
kopuk yaflamaktad›r. PV elektri¤in modüler özelli¤i
sayesinde bu insanlar›n kalk›nmas›, e¤itim ve iletiflim
olanaklar› için temiz elektrik kullan›labilir.
100
Fotovoltaik Teknolojileri
Kimileri fotovoltaiklerin önemli bir
teknolojik bulufl yap›lana dek laboratuvarda
kalmas› gerekti¤ini savunuyor.
‹
flin do¤rusu, fotovoltaik (PV) teknolojisi,
hem laboratuvar araflt›rmalar› hem de
pazardan elde edilen deneyimler
sayesinde sürekli ilerliyor. Bu alandaki
25 y›ll›k araflt›rma geçmifli, teknolojik
bulufllar›n bir anda ortaya ç›kmad›¤›n›
gösteriyor. Sonuçta, pek çok alanda oldu¤u
gibi teknolojik ilerleme de bir süreçtir.
PV teknolojisindeki ilerleme, teknolojiyle pazara
dengeli bir yaklafl›mla mümkündür. Bu iki döngü
aras›ndaki etkileflim, optimal teknoloji ö¤renim
süreci için gereken geri beslemeyi sa¤lar.
olur: “PV teknolojisinin baflar›l› bir
biçimde uygulanmas›, Ar-Ge ile
endüstri stratejilerini iliflkilendirmekle
mümkündür.”
PV modül teknolojisinde 1980’den beri süregelen
geliflme, hem hücre ve malzeme teknolojisinde,
hem geliflmifl üretim yöntemlerinde, hem de
endüstriyel ölçekli seri uygulama alanlar›nda
giderek h›zlanm›flt›r. Bu da verimlilik art›fl›n› ve
fiyatlar›n düflmesini sa¤lar.
“Fotovoltaik teknolojilerdeki ilerleme
evrimseldir, devrimsel de¤il. Sürekli Ar-Ge
çal›flmalar›n›n ve uygulamalar›n sonucudur.”
Dr. Jef Poortmans, IMEC SOLAR+ Stratejik
Program› Yöneticisi
101
fiebeke Entegrasyonu
Kimileri fotovoltaiklerin mevcut elektrik
flebekesine entegre edilemeyece¤ini
iddia ediyor.
‹
flin do¤rusu, Avrupa’daki yaklafl›k
3 GW’l›k fotovoltaik (PV) kapasite
flebekeye ba¤l›d›r. Bugüne kadar edinilen
deneyimlere göre bu teknolojiyi mevcut
elektrik a¤›n›n içinde kullanman›n
hiç de zor olmad›¤› söylenebilir.
Tüm enerji sistemlerinde, elektri¤in üretimi ile
tüketimi daima örtüflmelidir. Araflt›rmalar, rüzgâr
enerjisinde 0,15’lik bir korelasyon ortaya
ç›karm›flt›r. Yani rüzgâr türbinlerinin, enerji
talebinin ancak % 15’ini karfl›lamas› beklenebilir.
Bu oran düflük olmakla birlikte, Danimarka’da
rüzgâr enerjisi, talebin % 32’sini karfl›lamaktad›r.
Ayn› araflt›rmaya göre, PV elektrik üretiminin
korelasyonu 0,21’dir. Yani PV, elektrik talebini
karfl›lamada rüzgârdan daha iyi durumdad›r.
Elektrik üretimi tahminlerine bak›ld›¤›nda,
flebekeli bir elektrik sisteminde veya rüzgâr
enerjisinin hâkim oldu¤u bir sistemde, PV elektrik,
bir güç kayna¤› olarak çekici hale gelecektir.
olur: “PV’nin tan›ml› bir üretim profili
vard›r ve genellikle di¤er flebeke
veya merkezi elektrik kaynaklar›n›
tamamlay›c› niteliktedir.”
Bir PV elektrik santrali, günün ve y›l›n elektrik
talebinin en yo¤un oldu¤u saatlerinde (klimalar›n
sonuna kadar aç›ld›¤› gündüz saatlerinde),
üretimde tepe noktas›n› yapar.
Çat› üzerine yerlefltirilen flebekeye ba¤l› PV
sistemler, kullan›c›n›n gündüz elektrik ihtiyac›n›,
dolay›s›yla da genel elektrik talebini azaltacakt›r.
“fiebeke elektri¤i üreten bir sistem
operatörü için esas sorun üretimin kendisi
de¤il, üretim süreklili¤ine çözüm
getirmektir.”
Lise Nielson, PV Teknoloji Platformu’nun
ayna grubu üyesi ForskEL program›
koordinatörü, Energinet.dk
102
Ba¤›ms›z Uygulamalar
Kimileri flebekeden ba¤›ms›z fotovoltaik
sistemlerin, ticari gereksinimlere cevap
verecek yeterlilikte olmad›¤›n› iddia ediyor.
‹
flin do¤rusu, fotovoltaik (PV) sistemler
ço¤u zaman ba¤›ms›z uygulamalar için en
uygun çözüm oluyor. Ayr›ca, günefl
enerjisi, merkezden uzak noktalarda enerjiye
ihtiyaç duyulan endüstriyel enerji hizmet
uygulamalar› için her geçen gün daha
verimli çözümler sunuyor. Büyük elektrik
yükleri gerekti¤inde, fotovoltaikler baflka
yenilenebilir enerji teknolojileriyle veya
küçük bir dizel jeneratörle bir arada
kullan›larak bir hibrit sistem oluflturulabilir.
Hibrit sistemlerin parças› olan PV sistemler,
merkezden uzak noktalardaki çeflitli uygulamalar
için uygun çözümler sunmaktad›r. PV hibrit
sistemler, konutlar ve atölyeler gibi tek tek
kullan›c›lardan, MW mertebesindeki mini
flebekelere kadar uygulama imkân› bulur. Buralarda
PV, rüzgâr türbini, mikro-hidroelektrik ve di¤er
üretim yöntemleriyle birlefltirilerek kullan›l›r. Böylece
PV sistemler, çiftlik, su pompas›, dükkân, küçük
iflletme ve endüstriyel tesisler ile e¤itim tesisleri gibi
yerlerde gelir elde etmeye katk›da bulunabilir.
olur: “Günefl enerjisi, çeflitli ticari
uygulamalarda tercih edilen elektrik
kayna¤›d›r. Daha büyük elektrik
yükleri gerekti¤inde, PV içeren hibrit
sistemler kurmak, fiyat verimlili¤i
sa¤lar.”
Fotovoltaikler s›kl›kla, di¤er enerji üretim
biçimleriyle en rekabetçi olabildikleri bir alanda,
yani merkezden uzak noktalarda kullan›l›r.
2005’te flebekeden ba¤›ms›z PV uygulamalar›,
96 MW kurulu güçle PV pazar›n›n % 8’ini
oluflturuyordu.
Günefl enerjisinin ticari uygulamalar› aras›nda
flunlar bulunur:
• ‹letiflim sistemleri
• Navigasyon sistemleri
• Katodik koruma
• Sokak ayd›nlatmas›
• Güvenlik uygulamalar›
“fiebekeden ba¤›ms›z uygulamalar pek çok
durumda en rekabetçi çözümlerdir.”
Prof. Jürgen Schmid, ISET-Institut für Solare
Energieversorgungstechnik
103
Ekonomik Etki
Kimilerinin fotovoltaik enerjinin ekonomi
üzerinde bir etkisinin olmad›¤›n› söyledi¤i
kula¤›n›za gelmifltir.
‹
flin do¤rusu, 2006’da 50.000’den fazla
çal›flan›n PV endüstrisinde ifl bulmufl
oldu¤u ve bu sektörde 10 milyar Euro’luk
ciro yap›ld›¤›d›r. Gelece¤i parlak bu yüksek
teknolojili endüstride yeni ifl imkânlar›
yaratmaya devam edilmektedir.
Yüksek teknolojili PV endüstrisi, halihaz›rda
dünya çap›nda yeni üretim kapasitesine yat›r›m
yapmaktad›r. Tesisler MW ölçe¤inden GW
ölçe¤ine geçmektedir. Finans sektöründeki çeflitli
analizlerin de destekledi¤i gibi PV, yat›r›mc›lar
aç›s›ndan ümit vaat eden bir ifl koludur.
olur: “PV elektrik, güçlü bir büyüme
potansiyeli olan stratejik bir ifl
alan›d›r.”
10 y›ld›r y›ll›k ortalama % 35’lik büyüme oran›yla,
PV en h›zl› büyüyen endüstrilerden biridir.
Temkinli davran›p y›lda % 25’lik bir büyüme
oran› varsayd›¤›m›zda bile, 2030’da PV ifl kolu,
dünya çap›nda 175 milyar Euro’yla yar› iletken
endüstrisini geçmifl olacakt›r.
“Alman EEG, PV endüstrisine yat›r›m alan›nda
olumlu bir yol açt›. Bu sayede, binlerce yeni ifl
yarat›ld›.”
Gerhard Stryi-Hipp, Alman PV ‹flletmeler
Derne¤i Yöneticisi, Bundesverband
Solarwirtschaft (BSW)
104
Yo¤unlaflt›r›c› Sistemler
B
Yazan: Bartu Bugatur
ugüne kadar günefl enerjisi ile elektrik
üretiminde bafll›ca iki sistem kullan›lm›flt›r.
Birincisi, günefl enerjisini do¤rudan elektrik
enerjisine dönüfltüren fotovoltaik sistemlerdir.
‹kinci sistem ise, günefl enerjisinin yo¤unlaflt›r›c›
sistemler kullan›larak odaklanmas› sonucunda
elde edilen k›zg›n buhardan, konvansiyonel
yöntemlerle elektrik üretimidir.
Termal günefl enerjisi sistemleri, birincil enerji
kayna¤› olarak günefl enerjisini kullanan elektrik
üretim sistemleridir. Bu sistemler temelde ayn›
yöntemle çal›flmakla birlikte, günefl enerjisini
toplama yöntemleri yani kullan›lan kolektörler
bak›m›ndan farkl›l›k gösterir. Günefl enerjisi
uygulamalar›nda, düzlemsel günefl kolektör
sistemlerinin yan› s›ra, daha yüksek s›cakl›klara
ulaflmak için yo¤unlaflt›r›c› kolektör sistemleri
kullan›lmaktad›r. Günlük s›cak su temininde
kullan›lan termal günefl enerjisi sistemlerinden
elde edilen s›cakl›k göreceli olarak düflüktür.
Bu sistemlerin tasarlanma amac›, 200 ºC alt›ndaki
uygulamalarda en düflük fiyat/performans oran›n›
yakalamakt›r. Öte yandan, proses ›s› veya
genifl çapta elektrik üretimi gibi endüstriyel
uygulamalar için bu s›cakl›klar›n üzerinde s›cakl›klara ulaflman›n gereklili¤i, yo¤unlaflt›r›c› günefl
enerjisi sistemlerinin gelifltirilmesini sa¤lam›flt›r.
Düzlemsel günefl kolektörleri için kullan›lan
kavram ve tarifler, yo¤unlaflt›r›c› kolektörler için
de geçerlidir. Bununla birlikte, yo¤unlaflt›r›c›
kolektör teknolojisinin daha karmafl›k olmas›
nedeniyle, yeni tariflerin yap›lmas› gereklidir.
Kolektörlerde günefl enerjisinin düfltü¤ü net alana
“aç›kl›k alan›” ve günefl enerjisinin yutularak ›s›
enerjisine dönüfltürüldü¤ü yüzeye de “al›c›
yüzey” denir. Düzlemsel günefl kolektörlerinde
aç›kl›k alan› ile al›c› yüzey alan› birbirine eflittir.
Yo¤unlaflt›r›c› kolektörlerde ise günefl enerjisi,
al›c› yüzeye gelmeden önce optik olarak
yo¤unlaflt›r›ld›¤› için al›c› yüzey, aç›kl›k alan›ndan
daha küçük olmaktad›r.
Günefl enerjisini yo¤unlaflt›ran kolektörlerde en
önemli kavramlardan biri “yo¤unlaflt›rma
oran›”d›r. Yo¤unlaflt›rma oran›, aç›kl›k alan›n›n
al›c› yüzey alan›na oran› fleklinde tarif edilir.
Yo¤unlaflt›rma oran›, iki boyutlu yo¤unlaflt›r›c›larda
(parabolik oluk) 300, üç boyutlu olanlarda ise
(parabolik çanak) 40.000 mertebesindedir. Bu tür
kolektörlerde günefl enerjisi, yans›t›c› veya ›fl›n
k›r›c› yüzeyler yard›m› ile do¤rusal ya da noktasal
olarak yo¤unlaflt›r›labilir.
Bu sistemlerde günefl ›fl›¤›, tek veya iki aksl› takip
sistemlerine monte edilmifl yüksek yans›tma
özelli¤ine sahip yüzeyler taraf›ndan yo¤unlaflt›r›larak
odaklan›r ve odaklanan enerji bir so¤urucu
taraf›ndan so¤urularak verimli termal enerjiye
dönüfltürülür.
Avrupa’da termal günefl santralleri için en uygun ve en çok günefl ›fl›n›m›na sahip olan ülke ‹spanya’d›r.
106
Absorban boru
Heliostat
Merkezî Al›c›
Yans›t›c›
Günefl tarlas›
boru hatt›
Parabolik Oluk Kolektör
Günefl Kulesi
Toplama eleman› olarak parabolik oluk
kolektörlerin kullan›ld›¤› güç santrallerinde,
çal›flma s›v›s› kolektörlerin odaklar›na yerlefltirilmifl
olan absorban boru içerisinde dolaflt›r›l›r. Daha
sonra, ›s›nan bu s›v›dan eflanjörler yard›m› ile
k›zg›n buhar elde edilir. Parabolik çanak
kolektörler kullan›lan sistemlerde de, ya ayn›
yöntem kullan›l›r ya da merkeze yerlefltirilen bir
motor (Stirling) yard›m› ile do¤rudan elektrik
›s›t›lan çal›flma s›v›s›ndan konvansiyonel yollarla
elektrik elde edilir. Teorik olarak, 46.211
konsantrasyon ölçe¤ine ve güneflin yüzey ›s›s›
olan 5500 ºC’ye ulaflmak mümkün olmakla
birlikte, pratikte bu de¤erlere ulafl›lmas› ne
mümkündür ne de gereklidir. Birçok uygulama
250 – 1500 ºC aral›¤›nda seyretmektedir.
Al›c› / Motor
Yans›t›c›
Çanak/Stirling
üretilir. Merkezî al›c›l› sistemlerde ise, günefl
›fl›nlar› düzlemsel aynalar (heliostat) yard›m›yla
al›c› denilen ›s› eflanjörüne yans›t›l›r. Al›c›da
Tipik olarak kimya, ka¤›t, tekstil, g›da iflleme,
yüzey iflleme, kurutma gibi birçok endüstri
80-250 ºC aral›¤›nda enerji tüketmektedir.
Bu aral›kta kullan›lan en yayg›n kolektör tipi
“Parabolik Oluk Kolektör (POK)”lerdir.
Bu kolektörlerde yans›t›lan ›fl›n›m, odakta
bulunan ve içinde termal transfer ortam› olarak
su, hava veya termal ya¤ içeren, üzeri özel
so¤urucu bir madde ile kapl› ve tercihen ikinci bir
zarf içerisinde muhafaza edilen bir boru üzerine
yo¤unlaflt›r›l›r. So¤urulan enerji ya bir ›s› eflanjörü
arac›l›¤› ile do¤rudan proses taraf›ndan kullan›l›r
ya da daha sonra kullan›lmak üzere depolan›r.
Elektrik üretimi amac› ile kurulan termal günefl
enerjisi sistemlerinden farkl› olarak, proses ›s›
üretmek amac›yla kurulan POK sistemleri, ›s›
kay›plar›n› minimize etmek için prosese yak›n
olarak kurulmal›d›rlar. Dolay›s›yla, sadece uygun
‹spanyol Ibereólica firmas›, Andalucia, Castilla-La Mancha ve Castilla y León bölgelerinde toplam 1000 MW kurulu güce sahip termal günefl santralleri infla etmektedir.
107
Ayr›ca termal günefl sistemlerinin maliyetini
düflürmek amac›yla oluflturulmufl ‘Yo¤unlaflt›r›c›
Günefl Enerjisi Küresel Pazar ‹nisiyatifi (GMI), bu
pazar›n kapasitesini 2015 y›l›na kadar 5000 MW
düzeyinde art›rmay› hedeflemektedir.
Halihaz›rda, Nevada, Kaliforniya, Hindistan ve
Fas’ta yeni santral projeleri planlanmaktad›r.
Emerging Energy Research firmas›n›n raporuna
göre, 2012 y›l›n›n sonuna kadar toplam 7010
MW kurulu gücünde yeni projeler aç›klanacakt›r.
Bu projelerin % 85’i, dünyadaki iki ana
pazarda yani ‹spanya (% 41) ve Amerika
(% 44)’da planlanm›flt›r. Geri kalanlar›n ise
% 10’u M›s›r’da, % 3’ü Afrika’da ve %2’si de
Asya Pasifik bölgesinde gerçeklefltirilecektir.
Parabolik Oluk Kolektör
Termal Günefl Santralleri ‹lkeleri
Termal günefl güç santrallerinin tasar›m›nda
dikkate al›nmas› gereken en önemli parametreler
flunlard›r;
›fl›n›m fliddetlerinin ve yeterince alan›n bir arada
bulunabildi¤i lokasyonlar için uygun olabilirler.
1000 m2 ve üzerindeki kurulumlarda toplam
sistem yat›r›m›n›n yaklafl›k % 80’ini POK’lar ve
bileflenleri oluflturmaktad›r. Proses ›s›
sistemlerinde, arazi hariç toplam kurulum
maliyetleri 250-1000 Euro/ kWth (kilowatttermal)
aral›¤›nda de¤iflebilmektedir. Böylesi bir sistemin
düflük s›cakl›k enerji üretim maliyeti 0,02-0,05
Euro, orta s›cakl›k enerji üretim maliyeti ise 0,05
– 0,15 Euro/ kWth aras›nda de¤iflebilmektedir.
Termal günefl sistemleri yak›n gelecekte enerji
üretiminde önemli bir rol oynayacakt›r. Çanak/
Stirling sistemleri, 10 kW’l›k güç mertebelerinde
flebekeden ba¤›ms›z ada sistemleri için çok
uygunken, parabolik oluk kolektörlü santraller
günümüzde bile 50-200 MW mertebelerinde ve
elektrik flebekelerinde tüketimin yo¤un oldu¤u
yüklerde maliyet aç›s›ndan rekabet edebilir
flekilde kullan›lmaktad›r.
• Bölge seçimi
• Günefl enerjisi ve iklim de¤erlendirmesi
• Parametrelerin optimizasyonu
Bölge Seçimi
Santralin tesis edilece¤i ideal bölge seçilirken
afla¤›daki kriterler göz önünde bulundurulmal›d›r.
•
•
•
•
•
Y›ll›k ya¤›fl miktar›n›n düflük olmas›,
Bulutsuz ve sissiz bir atmosfere sahip olmas›,
Hava kirlili¤in olmamas›,
Ormanl›k ve a¤açl›k bölgelerden uzak olmas›,
Rüzgâr h›z›n›n düflük olmas›,
Günefl Enerjisi ve ‹klim De¤erlendirmesi.
Santralin tesis edilece¤i bölgenin, y›lda en az
2000 saat günefllenme süresine ve metrekare
bafl›na y›ll›k 1500 kWh'l›k bir günefl enerjisi
de¤erine sahip olmas› gereklidir. Ayr›ca, 4 saatlik
günefllenme süresine sahip gün say›s›n›n da
‹spanyol Ibereólica firmas› toplam 400 MW kurulu gücündeki ilk 8 termal günefl santralini 2011 y›l›n›n ortas›nda tamamlamay› planl›yor.
108
150’den az olmamas› gereklidir. Yukar›daki flartlar›
sa¤layan bir bölgede santral tasar›m› için afla¤›daki
çal›flmalar yap›lmal›d›r.
Uzun Dönem Performans De¤erlendirmesi
Yo¤unlaflt›r›c› kolektörlerin uzun dönem
performans de¤erlendirmesi için saatlik do¤rudan
günefl enerjisi de¤erleri kullan›l›r. Bu de¤erler,
ölçümlerden elde edilemedi¤i zaman, bir model
yard›m› ile günlük toplam günefl enerjisi
de¤erlerinden elde edilmelidir. Co¤rafi bölge ve
kolektör seçiminin yap›lmas›nda uzun dönem
y›ll›k günefl enerjisi de¤erlerinden faydalan›l›r. Bu
de¤erler, ayn› zamanda ekonomik analiz için de
gereklidir.
‹zleme Modülünün Seçimi
Do¤rusal yo¤unlaflt›r›c› kolektörler, Kuzey-Güney
veya Do¤u-Bat› do¤rultusunda yerlefltirilebilir.
Yön seçilirken, maksimum günefl enerjisinin
hangi do¤rultuda al›nd›¤› göz önünde
bulundurularak yerlefltirme yap›l›r. Genelde
Kuzey-Güney do¤rultusunda yerlefltirmekle en iyi
sonuç elde edilir.
Parametrelerin Optimizasyonu
Do¤rusal yo¤unlaflt›rma yapan ve ›s› transfer
ak›flkan› olarak termal ya¤ kullan›lan sistemlerde,
çal›flma parametrelerinin optimizasyonu için
afla¤›daki kriterler dikkate al›nmal›d›r.
Is› Transfer Ya¤›n›n Seçimi: Günefl termal güç
santralinin verimli çal›flmas› büyük ölçüde, uygun
›s› transfer ak›flkan›n›n seçimine ba¤l›d›r. Bu
ak›flkan›n dolaflt›¤› sistem parçalar›, 0 ºC ile 300
ºC aras›nda de¤iflen s›cakl›k dalgalanmalar›na
maruz kal›r. Bu nedenle, güç santrallerinde
kullan›lan ›s› transfer ak›flkan›nda, yüksek yanma
noktas› (500 °C'›n üstünde), düflük buharlaflma
bas›nc›, düflük s›cakl›klarda yüksek ak›flkanl›k,
yüksek yo¤unluk, yüksek s›cakl›klarda (300 °C)
sürekli çal›flabilme gibi özellikler aran›r.
Bu kriterlerin hepsini sa¤layan bir ya¤da ayr›ca
0 °C ve 300 °C aras›nda bas›nç düflmesinin
minimum olmas› gerekir.
Bas›nç Düflmesi: ‹flletme bas›nc›, santralin
önemli çal›flma parametrelerinden biridir. ‹flletme
bas›nc›n›n maksimum ve minimum de¤erleri,
iflletme s›cakl›¤›n›n maksimum ve minimum
de¤erleri ile s›n›rlan›r. Bu bas›nc›n alt limiti ›s›
transfer ak›flkan›n›n buharlaflmas›n› engelleyecek
bir de¤erde olmal›d›r.
Boru Boyutland›rmas›: Sistemdeki s›v›n›n
sirkülasyonu için kullan›lan boru flebekesi,
absorban borulardan ve esnek hortumlardan
oluflur. Kolektörlerdeki absorban borular sabittir.
Fakat kolektörler aras›ndaki ba¤lant›y› sa¤layan
esnek hortumlar hareketli oldu¤u için, uygun
olarak boyutland›r›lmas› önem tafl›r. Borular›n
çap›n›n art›r›lmas›, ak›flkan h›z›n› ve bas›nc›n›
düflürür. H›z›n düflmesi ile artan ›s› kay›plar›
maliyeti olumsuz yönde etkiler. Bunun için, boru
çap› belirlenirken, sistem bas›nç düflüflünün
minimum olmas›na ve çal›flma bas›nc›n›n iflletme
maliyetini minimum seviyeye getirmesine dikkat
edilmelidir.
Kapasite Seçimi: Kolektör girifl ve ç›k›fl
s›cakl›klar› aras›ndaki fark maksimum olmal›d›r.
Bu durumu sa¤lamak için, ›s› transfer ak›flkan›,
günefl tarlas›ndan ald›¤› enerjiyi mümkün
oldu¤unca buhar üretim sistemine b›rak›p,
minimum s›cakl›kta geri dönmelidir. Ayr›ca ›s›
eflanjörü, buhar üreteci gibi ekipmanlar›n
verimlili¤i art›r›lmal›d›r.
Korozyon: Sistemin ›s› kay›plar›n› minimum
seviyeye getirirken prosesin oldu¤u k›s›mlar ve
kolektörler korozyondan korunmal›d›r. Örne¤in,
ekipman içinde yo¤unlaflmas›na izin verilen
buhar›n, eflanjörde ›slak buhar korozyonuna
neden olmamas› için, süper ›s›t›c›larda k›zg›n
buhar haline getirilir.
Bu sayfadaki termal günefl santrallerinin tasar›m ilkeleriyle ilgili bilgiler, Elektrik ‹flleri Etüt ‹daresi web sitesinden derlenmifltir.
109
Parabolik Oluk Santralleri (POS)
‹
lki, 1906 y›l›nda ABD’de gelifltirilen parabolik
oluk santraller, I. ve II. Dünya Savafllar› gibi
kesintiler nedeniyle 1968 petrol krizine dek
yayg›nl›k göstermedi. ‹lk defa Güney Kaliforniya
Edison (SCE) Elektrik Firmas›’n›n flebekeye
beslenen elektri¤i sübvanse ederek sat›n almas›,
POS’lar› ticari olarak ilginç hale dönüfltürdü. Ticari
olarak iflletilebilen ilk santral, 1984 y›l›nda LUZ
firmas› taraf›ndan kuruldu. 1984 ve 1991
aras›nda Mojave Çölü’ne kurulu toplam 6 km2’lik
alana yay›lm›fl, 2,3 milyon m2’lik yans›t›c› alan›
bulunan, 354 MW kapasitede, 9 adet POS
kuruldu. 800 milyon kWh y›ll›k üretimi bulunan
bu santrallerde 0,26 USD / kWh ile bafllayan
birim maliyet, 0,12-0,14 USD aral›¤›na kadar
düflürüldü.
POS’lar›n kuruluflu ve iflletimi karmafl›k olmakla
birlikte iflleyifl prensipleri oldukça basittir.
Parabolik biçimli yans›t›c›lar, ›fl›n›m›, odak
noktas›nda bulunan ve içerisinde ›s› transfer
ortam› bulunan bir tüpe yans›t›rlar. Bu tüp günefl
enerjisini yüksek oranda so¤urabilen ve etraf›
Kaynak:E‹E
2008’de üretime bafllayan Andasol 1, ‹spanya Granada’dad›r ve 50 MW kurulu güce sahiptir.
110
Parabolik Oluklu Santral Çal›flma Prensibi
ikinci bir cam zarf ile kapl› bir tüptür. Tüpün
içerisinde yaklafl›k 400 ºC‘lere ›s›t›lan ortam
(termal ya¤) enerjisi, eflanjörler arac›l›¤› ile
su/buhar çevrimine aktar›l›r. Bas›nc› art›r›lan
besleme suyu, ön ›s›t›c›lar taraf›ndan ›s›t›l›r,
buharlaflt›r›l›r ve tüp içerisindeki yüksek
s›cakl›ktaki ortam arac›l›¤› ile yüksek s›cakl›klara
ulaflt›r›l›r. Yüksek bas›nç ve s›cakl›ktaki buhar,
geleneksel buhar türbinlerine aktar›larak elektrik
enerjisi elde edilir. Fosil yak›tlar ile birlikte de
kullan›labilen POS’lar, tutarl› elektrik enerjisi
üretiminde PV sistemlere bir alternatif
olabilmektedir.
maliyetlerinin düflürülmesine çal›fl›lmaktad›r.
Hedef, 0,05 Euro / kWh mertebeleridir. ‹nflas›
2011 y›l›nda tamamlanacak, 7,7 km2’lik alana
toplam 285 MW kapasite ile kurulacak olan ve
bitti¤inde bugün için bilinen münferit en büyük
PO santrali olacak “Solana” santralinde bu
rakamlar›n elde edilmesi mümkün olabilecektir.
Maliyetleri daha da düflürebilmek aç›s›ndan,
“Do¤rudan Buhar Eldesi” prensipli santraller
konusunda araflt›rmalar sürmektedir. Bu
sistemlerde, POK’lar taraf›ndan oluflturulan
yüksek bas›nç ve s›cakl›ktaki buhar, do¤rudan
türbinlere aktar›lmakta ve eflanjör gibi
bileflenlerde tasarrufa gidilerek birim üretim
Yine ‹spanya’da 2008 y›l›nda tamamlanm›fl olan PS10 termal günefl santrali dünyada ticari boyuttaki ilk günefl kulesi uygulamas›d›r.
111
Günefl Kuleleri
T
ermal günefl enerjisi sistemlerine bir
alternatif de günefl kuleleridir. Bu
sistemlerde yüzlerce hatta binlerce yans›t›c›
günefli takip ederek, ›fl›n›m› bir kule üzerine
yerlefltirilen merkezî so¤urucuya yans›t›r.
1000 ºC mertebelerine kadar ›s›t›lan hava veya
eriyik tuz kar›fl›m› taraf›ndan so¤urulan ›s›, gaz
veya buhar türbinlerine aktar›larak elektrik elde
edilir.
Aç›k hacimsel al›c› sistemlerde, bir fan yard›m› ile
so¤urucuya çekilen d›fl ortam havas›, seramik
köpü¤ü veya pete¤i gibi yüksek s›cakl›k
dayan›kl›l›¤› bulunan so¤uruculara yans›t›lan
›fl›n›m taraf›ndan ›s›t›l›r. D›fl ortam havas›,
so¤urucuyu ayn› zamanda so¤uturken, arka
Abengoa Firmas› 2008 fiubat’›nda, Arizona’n›n önde gelen da¤›t›m flirketi APS Co. ile 280 MW’l›k Solana santralini kurmak ve iflletmek için bir anlaflma imzalad›.
112
Günefl Kulesinin Çal›flma Prensibi
bölümde oluflan yüksek s›cakl›klar nedeniyle
radyasyona ba¤l› kay›plar› da minimize eder.
650 ºC ile 850 ºC aral›¤›nda ›s›t›lan hava, kapal›
eflanjörlü bir boyler içerisinde bulunan suyun
buharlaflt›r›larak, yüksek s›cakl›klara ulaflt›r›lmas›n›
sa¤lar. Bu buhar da bir buhar türbinine
aktar›larak elektrik üretimi gerçeklefltirilebilir.
% 15’i aras›nda do¤al gaz da kullan›labilir. Y›lda
üretilen 24,3 GWh‘lik temiz enerji, 5.500 evin
ihtiyac›n› karfl›layabilecek yeterliliktedir.
Dünyan›n ilk ticari günefl kulesi PS10, Abengoa
Solar firmas›n›n y›llar süren araflt›rma ve
gelifltirme faaliyetleri sonras›nda 11 MW güç ile
‹spanya’n›n Sanlúcar la Mayor, Sevilla flehrinde
kurulmufltur. Ticari olarak flebekeyi besleyen ilk
günefl kulesidir. Bu günefl santralinde, günefl
olmad›¤›nda 30 dakika boyunca üretime tam
verimle devam etmeyi sa¤layacak bir ›s›
depolama sistemi de projeye dahil edilmifltir. Bu
›s› depolama sistemi ayn› zamanda düflük ›fl›n›m
koflullar›nda güç üretimini destekler. Ek olarak,
PS10 santralinde, elektrik üretiminin % 12 ila
2011’de bitmesi hedeflenen Solana Santrali, Arizona Phoenix’in güneybat›s›ndad›r
113
Çanak/Stirling Sistemleri
Ç
anak/Stirling sistemleri, nispeten daha
düflük kapasiteli ve flebeke elektri¤inin
ulaflt›r›lamad›¤› veya ulaflt›rma
maliyetlerinin yüksek oldu¤u segmentler için
önerilebilir. Bu sistemlerde, günefl ›fl›n›m›, iki
eksende takip sistemi üzerine kurulu yans›t›c›
çanak taraf›ndan odakta bulunan özel bir motor
olan Stirling motorlar›na yönlendirilir. Bu
motorlar, kapal› devre gazlar›n s›cakl›k ve bas›nç
de¤iflimlerine göre faz de¤ifltirme prensibiyle
çal›flan, ›s›n›n mekanik enerjiye dönüfltürülebildi¤i
motorlard›r. Bu motor taraf›ndan üretilen kinetik
enerji do¤rudan elektrik üretebilen kinetik bir
jeneratöre aktar›l›r. Sistem, at›k ›s› üretebilen
baflka enerji kaynaklar›yla da beraber çal›flt›r›labilir.
Parabolik çanak kolektörler ile elde edilen
elektrik, di¤er yöntemlerle elektrik üreten
santrallere destek amac›yla ve maden ocaklar›,
radar istasyonlar› ya da uzak köylerin elektrik
ihtiyac›n›n karfl›lanmas›nda kullan›l›r. Ayr›ca,
endüstride buhar üretimi, yer alt› enjeksiyonu,
petrol ç›kart›lmas› gibi ifllemler için de kullan›l›r.
Di¤er termal günefl enerjisi ile elektrik üretebilen
teknolojilere nazaran birim maliyetleri hala
oldukça yüksek olan bu sistemler ile ilgili Ar-Ge
çal›flmalar› devam etmektedir. NASA’ya ba¤l›
Ulusal Sandia Laboratuvarlar›’nda % 31 oran› ile
güneflten flebekeye verimlilik seviyesi elde
edilebilmifltir.
Solana Santrali’nde üretilen elektrik 30 y›l boyunca toplam yaklafl›k 4 milyar dolar gelir beklentisiyle APS flirketine sat›lacak.
114
Günefl Kolektörleriyle Is›tma
G
ünefl kolektörlü ›s›tma sistemleri, günefl
enerjisini ›s› enerjisine dönüfltüren s›cak
su veya hava üretme sistemleridir. Bu
sistemler günefl enerjisini toplayan düzlemsel
kolektörlerden, ›s›nan suyun topland›¤› depo ve
boyleyler ile iki k›s›m aras›nda ba¤lant›y› sa¤layan
yal›t›ml› borulardan, pompa ve kontrol cihaz› gibi
sistemi tamamlayan elemanlardan oluflmaktad›r.
Bugün ticari olarak pazarlanan termal günefl
enerjisi sistemleri, kolektör matrisine düflen enerji
miktar›n›n % 30 ila % 60’›n› termal enerjiye
dönüfltürebilmektedirler. ‹yi tasarlanm›fl ve kaliteli
bileflenlere sahip sistemlerin kullan›m ömürleri
20-25 y›l, ilk yat›r›m geri dönüflleri ise 3-5 y›l
aras›ndad›r. Dolay›s›yla termal günefl enerjisi
sistemleri oldukça uygun alternatif enerji
yat›r›mlar› olarak konumlanabilir.
2005 y›l›nda AEE Intec taraf›ndan yap›lan bir
çal›flmada, dünyada toplam 111 GWth eflde¤er
kolektör kapasitesi oldu¤u belirlendi. 52 GWth
kapasite ile Çin birinci, 22 GWth kapasite ile ABD
ikinci ve yaklafl›k 7 GWth kapasite ile Türkiye
üçüncü olarak konumland›. Ülkemiz 3,5-4 milyon
yerleflkesinde, yaklafl›k 17 milyon m2 kurulu
kolektör alan› ile Avrupa ölçe¤inde en büyük
kuruluma sahip ülkelerden biri olmas›na ra¤men,
maalesef kullan›lan bileflenlerin belirli bir kalite ve
standard›n alt›nda olmas› dolay›s› ile ciddi
istatistiklerde yer almamaktad›r. Örne¤in
Avusturya, Almanya ve Yunanistan gibi ülkeler,
ülkemizin yar›s› kadar kurulu kolektör alan› ile
ayn› seviyede termal enerji kapasitesine sahiptirler.
Ülkelerin Kolektör Kapasitesi
Temel Termal Günefl Enerjisi Sistemleri:
Genel olarak termal s›v› ve mekân ›s›tma destekli
günefl enerjisi sistemleri iki ana tipten oluflur;
• Do¤al Sirkülasyonlu Termosifon Sistemler (Aç›k
veya Kapal› Devre),
• Cebri Sirkülasyonlu Sistemler (Kapal› Devre).
Do¤al sirkülasyonlu sistemler, kolektör tafl›y›c›
borular› içerisindeki termal s›v›n›n, kolektör
kanatlar› ile so¤urularak transfer edilen ›s›
sonucu genleflmesi ve yükselmesi esas›na dayal›
sistemlerdir. Bu sistemlerde kullan›m suyu boyleri
Mart 2007’de Pamukkale Üniversitesi’nde 5 kWp’l›k PV sisteme sahip Temiz Enerji Evi Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanl›¤› taraf›ndan törenle aç›ld›.
116
veya su tank›, kolektör üst seviyesinin daha
üzerinde bir noktaya yerlefltirilir. Genleflen termal
s›v›, kolektör matrisinin üst bölümünden matrisi
terkederek bünyesindeki ›s›y›, boyler içerisindeki
kullan›m suyuna aktar›r ve yer çekimi marifeti ile
tekrar kolektörün alt k›sm›ndan matrise geri
döner. Bu sistemler saatte 15 lt mertebesinde
düflük ak›ml› ve düflük bas›nçl› sistemler olarak,
sirkülasyonlar›n› tamamlamak için belirli bir enerji
seviyesine ihtiyaç duyar. Bu nedenle kullan›m
alanlar› k›s›tl›, verimlilikleri nispeten düflük ve
dönemsellikleri daha k›sad›r. Geliflmifl termosifon
sistemlerde, termal s›v› kullan›m suyu ile asla
kar›flmaz. Bu tip devrelere kapal› devre ad› verilir.
Ülkemizde, özellikle evsel kullan›mda aç›k veya
kapal› devre do¤al sirkülasyonlu termosifon
sistemler kullan›lmaktad›r. Bu yüzden kurulu
kolektör alan› büyüklü¤üne k›yasla elde edilen
termal enerji, özellikle ülkemiz potansiyeli göz
önüne al›nd›¤›nda oldukça düflüktür. Geliflmifl
ülkelerde bu sistemler, hem estetik hem de verim
k›s›tlar› dolay›s› ile kullan›lmamaktad›r. fiekilde
basit bir do¤al sirkülasyonlu sistem flemas›
görülmektedir.
Cebri sirkülasyonlu sistemler, sirkülasyonun
harici bir pompa ile sa¤land›¤› sistemler olarak
kurgulan›r. Bu sistemlerde belirli diferansiyel ›s›
senaryolar›na göre, pompa veya pompalar bir
kontrol cihaz› taraf›ndan yönetilir. Büyük
sistemlerde, su hatlar›ndaki direncin artmas›
sonucu tabii dolafl›m›n olmamas› ve büyük bir
deponun yukar›da tutulmas›n›n zorlu¤u nedeniyle
pompa kullanma gereklili¤i oluflur. Saatte
ortalama 80 ile 100 lt ak›m h›zlar›na ulaflabilen
bu sistemler uygun bileflenler ile tasarland›¤›nda
birim zamanda ayn› kolektör matris alan›ndan
2-3 kat daha fazla enerji üretebilir. Sistem
bileflenlerinin birbirinden ayr› olarak
konumlanabildi¤i bu sistemler daha estetik ve
yüksek verim gerektiren uygulamalarda tercih
edilmektedir. Pompal› sistemler otomatik
kontrol devresi yard›m› ile çal›fl›rlar. Depo
taban›na ve kolektör ç›k›fl›na yerlefltirilen
diferansiyel termostat›n sensörleri, kolektörlerdeki
suyun depodaki sudan yaklafl›k 10 ºC daha s›cak
olmas› durumunda pompay› çal›flt›rarak s›cak
suyu depoya al›r, bu fark yaklafl›k 3 ºC
oldu¤unda ise pompay› durdurur.
Do¤al Dolafl›ml› Sistemler
Pompal› Su Is›tma Sistemleri
TUBITAK-MRC projesiyle PV, rüzgâr ve yak›t hücresi gücünden oluflan yenilenebilir hidrojen demonstrasyon park› 2007’de Gebze’de kuruldu.
117
Pompal› Su Is›tma Sistemleri
Kapal› devreler olarak kurgulanan bu sistemler,
sadece kullan›m suyu ›s›tmas›nda de¤il, klasik
yak›t tiplerine destek olarak mekân ›s›tma
amac› ile de kurgulanabilir. Cebri sirkülasyonlu
sistemlerde, do¤al sirkülasyonlu sistemlere göre
daha küçük kesitli tesisat borular› kullan›labilir.
Temel Termal Günefl Enerjisi Sistem
Bileflenleri:
Termal Günefl Kolektörleri, zincirin ilk halkas›n›
teflkil eder. Kolektörlerin amac› üzerlerine düflen
günefl ›fl›n›m›n› so¤urmak ve ›s› transferinde
kullan›lan termal s›v›ya aktarmakt›r. Dolay›s›yla,
birim alanda so¤urulabilen enerji miktar›, bu
enerjinin termal s›v›ya aktar›m h›z› ve biçimi,
so¤urulan ›s›n›n korunumu için kolektörün
izolasyonu, kullan›lan malzemelerin ekstrem d›fl
ortam koflullar›na dayan›kl›l›¤›, cam›n geçirgenlik
seviyesi gibi kriterler kolektörün ve sistemin
verimi için önemli parametreleri teflkil eder.
Bir kolektörün en önemli bilefleni ve dinamosu ›s›
so¤uran yüzeyidir. Geliflmifl kolektör tipleri
“selektif/seçici” ad› verilen özel yüzey
kaplamalar›ndan oluflan plakalar› bar›nd›r›r. Bu
yüzey tipi, yeryüzüne ulaflan 2,5 nm ve alt›ndaki
dalga boylu günefl enerjisinin maksimumunu
so¤urmak, minimumunu yans›tmak üzere
gelifltirilmifl özel kaplamalard›r. San›lan›n aksine,
birim alanda, yurdumuzda yayg›n olarak
kullan›lan siyah boyal› yüzeylerin 2-3 kat› daha
fazla enerji so¤urabilme yetene¤ine sahip
yüzeylerdir. Yüksek verim gerektiren termal
So¤utma, desalinasyon, proses buhar vb. çok
özel amaçlara hitap eden termal günefl enerjisi
sistemleri haricinde, klasik su ›s›tma ve ›s›nma
destekli sistemlerin ana bileflenleri;
• Termal Günefl Kolektörleri,
• Depo, Akümülasyon Tanklar› ve Boylerler,
• Sirkülasyon ‹stasyonlar› (Pompa /
Primer-Sekonder Devre Vanalar›),
• Kontrol Cihazlar›,
• Termokopl ve Rezistans Is› Duyargalar›,
• Is› Eflanjörleri,
• Genleflme Tanklar›,
• Purjörler
Bak›r plaka
olarak s›n›fland›r›labilir. Bu bileflenlere iliflkin baz›
temel bilgiler ve tasar›m ilkeleri flu flekilde
s›ralanabilir.
Siyaha boyal› yüzey
Siyah krom
Selektif yüzey
Selektif Yüzey
Türkiye’de fotovoltaik sektöründe hizmet veren yaklafl›k 40 civar›nda firma bulunmaktad›r.
118
uygulamalarda bu tip yüzeyleri bar›nd›ran
kolektörler kullan›l›r. Tipik bir selektif yüzey
üzerine düflen günefl ›fl›n›m›n›n % 90-95’ini
so¤urabilme yetene¤ine sahiptir. En az bu kriter
kadar, so¤urulan enerjinin nas›l bir tafl›y›c› kanat
kesidi ile transfer s›v›s›na aktar›ld›¤› da önemlidir.
Çünkü amaç, yüzeyi ›s›tmak de¤il, kolektör
matrisi içerisinde sirküle olan termal s›v›y›
›s›tmakt›r.
Tek Noktadan Is› Transferi= 166 W/m2/s
Kombi
Tek Serpantin
Selektif Yüzey
Lineer Ak›ml›
Tafl›y›c› Boru
Çoklu Yüzeysel Is› Transferi= 343 W/m2/s
Türbülans Ak›ml›
Entegre Tafl›y›c› Boru
Selektif Yüzey
Yüzeye Göre Is› Transferi
Depo, Akümülasyon Tanklar› ve Boylerler,
belirli bir süre güneflsizlik durumuna ve tüketim
miktar›na ba¤l› olarak s›cak su biriktirmek veya
üretmek için kullan›lan kapal› hacimlerdir.
Kullan›m suyu ile do¤rudan temasta olan
hacimler oldu¤u için dayan›kl›, s›hhi
malzemelerden üretilmesi, düflük ›s› kay›p faktörü
ile izolasyonu, yüksek bas›nçlara dayanabilmesi
önemli kriterlerdendir. Yat›k veya dik tipte
olabilirler. Dik olanlar, “stratifikasyon” olarak
Çift Serpantin
Çift Cidarl› Yat›k
tan›mlanan, su s›cakl›klar›n›n tank yüksekli¤ine
ba¤l› olarak de¤iflkenlik gösterdi¤i ve genellikle
yatay tiplere göre üst bölgelerde daha yüksek
s›cakl›klara ulaflabilen tiplerdir. Yatay olanlarda,
ortalama su s›cakl›¤› tank›n farkl› noktalar›nda
birbirine eflit olarak yay›l›r. Her iki tip de
depolama ve dahili serpantin yap›s› ile termal
s›v›n›n enerjisinin kullan›m suyuna aktar›ld›¤›
eflanjörleri bar›nd›rabilir. Küçük uygulamalarda,
depo ve boyler tek bir hacim içerisinde yer al›r.
Büyük uygulamalarda, depo (akümülasyon tank›)
ve boyler hacimleri birbirinden ayr›labilir. Mekan
›s›nma destekli uygulamalarda, birden fazla kapal›
devreyi destekleyecek serpantin boyler yap›s›
bulunabilir.
Türkiye’de fotovoltaik sektöründeki firmalar genellikle distribütör, sistem entegratörü ya da perakende sat›fl yapan kurumlar olarak hizmet verir.
119
pompalar genellikle birkaç güç kademesinden
oluflur ve sistemin gereksinimine göre
ayarlanabilir.
Pompa ve Vanalar
Sirkülasyon ‹stasyonlar› (Pompa / PrimerSekonder Devre Vanalar›), cebri sistemlerde,
diferansiyel ›s› senaryolar›na ba¤l› olarak termal
s›v› ve kullan›m suyunun sirkülasyonunu sa¤layan
pompa, gelifl ve gidifl devresi ›s› ve bas›nç
ölçerleri, güvenlik vanalar›, genleflme tank›
ç›k›fllar› ve debi ölçerlerden oluflan kombine bir
sistemdir. Hareketli parçalardan olufltu¤u ve
kapal› devrelerde termal s›v› ile do¤rudan
temasta oldu¤u için, ›s›, bas›nç ve korozyon
dayan›kl›l›¤› önemlidir. Sistemdeki ani bas›nç
de¤ifliklikleri, istasyona ba¤lanan bir genleflme
tank› arac›l›¤› ile dengelenebilir. ‹stasyonlar, AC
veya DC pompalar bar›nd›rabilir. Alternatif ak›ml›
Kontrol Cihazlar›, diferansiyel ›s› senaryolar›n›n
tan›mlanabildi¤i elektronik veya elektromekanik
kumandalard›r. Basit su ›s›tma devre
senaryolar›n›n tan›mlanabildi¤i tiplerden,
büyük ölçekli, ›s›nma destekli, farkl› kolektör
matrislerinin kumanda edilebildi¤i tiplere kadar
genifl bir ölçekte üretilirler. Senaryo girifl verilerini
ve parametrelerini, kolektör, depo gibi bileflenlere
monte edilen termokopl ›s› duyargalar›ndan
do¤rudan alabilir ve tan›mlanan de¤erlere ba¤l›
olarak pompalar›, vanalar› kontrol edebilirler.
Kontrol cihaz›n›n do¤rudan sirkülasyon
istasyonlar›na entegre modelleri de vard›r.
Termokopl
Kontrol Cihazlar›
Termokopl ve Rezistans Is› Duyargalar›,
termal günefl enerjisi sisteminin belirli yerlerine
yerlefltirilen ve hassas ›s› ölçümü de¤erlerini,
tan›mlanan sirkülasyon senaryolar›n›n
gerçeklefltirilebilmesi için kontrol istasyonuna
yollayan duyargalard›r. Genellikle ›s›ya ba¤l›,
ölçülebilen hassas direnç de¤iflikli¤i gösteren
platin veya nikel esasl› olarak üretilirler.
Duyargalar, koruyucu birkaç kat k›l›f alt›nda
TS 4801, TS 3680 ve TS3817 nolu standartlar günefl enerjisi ile s›cak su üretimi temel al›narak haz›rlanan standartlard›r.
120
bulunur ve özel ba¤lant› aparatlar› ile
kolektör, depo gibi diferansiyel ›s› farklar›n›n
ölçümünün arzuland›¤› noktalara yerlefltirilirler.
Kontrol cihaz› ile duyargalar›n aras›ndaki
mesafelerin uzun oldu¤u uygulamalarda, ölçüm
de¤erlerinin hassasiyeti için özel kablolar
kullan›l›r. Do¤rudan termal s›v› veya kullan›m
suyu ile temas eden uygulamalarda, korozyon ve
›s› dayan›kl›l›¤› yüksek modeller kullan›l›r.
Is› Eflanjörleri, termal s›v›da toplanan enerjinin
kullan›m suyuna aktar›ld›¤› kapal› yap›lard›r.
Genellikle plaka ve serpantin tipli olmak üzere iki
flekilde üretilirler. Plaka tipliler, yüksek verim ve
kapasite gerektiren uygulamalarda haricen
kullan›l›rlar. Serpantin tipliler ise boylerlerin
içerisinde yer al›rlar. Is› eflanjörleri termal s›v› ve
kullan›m suyu ile do¤rudan temasta olduklar› için
korozyon, ›s›, bas›nç ve kimyasal dayan›kl›l›klar›
önem arzeder. Amaç, ›s› transferini maksimize
etmek ve h›zland›rmak için mümkün olan en
büyük yüzey alan›na ulaflan tasar›mlar›
oluflturmakt›r. Dolay›s›yla ince ve birçok plakadan
oluflan yüzeyler olarak tasarlan›rlar. Plakalar
aras›ndaki ›s› ve bas›nç farklar›n›n düflük olmas›
idealdir. Çift cidarl› yat›k depolarda ise ›s›
eflanjörü olarak aradaki geçirgen metal tabaka
kullan›l›r ve emaye, galvaniz veya paslanmaz çelik
gibi malzemeler seçilir. Özellikle havuz
›s›tmas›nda kullan›lan eflanjörlerde plakalar havuz
suyuna dayan›kl› bir yöntem ile birlefltirilmifl
olmal›d›r.
Is› transferi ortam›
Plakal› Tip Harici Eflanjör
Serpantin Tip Dahili Eflanjör
Termal s›v›s›
olmayan bofl
sistem
Ifl›n›m olmayan
dolu sistem
Maksimum
bas›nç ve s›cakl›k
alt›ndaki sistem
Genleflme Tanklar›, termal günefl enerjisi
sistemlerinde oluflan bas›nç de¤iflikliklerini
dengelemek için kullan›l›r. Genellikle ortalama
sistem bas›nc›n›n 0,5 bar kadar üzerinde bas›nç
ile sisteme ba¤lan›rlar. Sistemin afl›r› ›s›narak,
termal s›v›n›n buharlaflt›¤› ve bas›nc›n artt›¤›
durumlarda, fazla bas›nç, tank taraf›ndan
dengelenebilir. Ayr›ca termal s›v›n›n güvenlik
vanalar›ndan kaçmas› önlenerek, sistemin su
Bahsi geçen TSE standartlar› günefl enerjisi toplay›c›lar› ile ilgili ›s› performans› deneylerini, düz toplay›c›larla ilgili bilgileri ve su ›s›t›c›lar› ile ilgili genel kurallar› kapsar.
121
Genleflme Tank›
eksiltmesi bertaraf edilebilir. ‹ki ayr› bölümden
oluflur ve ortada genellikle termal s›v›ya dayan›kl›
bir lastik diyafram bulunur. Genleflme tank› en az
toplam sistem hacmine eflde¤er büyüklükte
seçilmelidir.
Kilitlenebilir Manuel/Otomatik
Pasifizasyonlu Purjör
Purjörler, termal günefl enerjisi sistemlerinde
oluflan havan›n d›flar›ya at›lmas› için gerekli
bileflenlerdir. Genellikle sistemler hava giriflini
engellemek için bulunulan noktadaki atmosferik
bas›nc›n bir miktar üzerinde termal s›v› ile
doldurulur. Yine de operasyon esnas›nda, küçük
kaçaklar veya ›s›nan termal s›v›n›n içerisinde
çözünmüfl durumda bulunan havan›n tekrar
formasyonu gibi sebepler nedeniyle sistemde
zaman içerisinde hava birikebilir.
Bu at›lamad›¤› zaman, sirkülasyonu durduracak
bir noktaya ulaflabilir ve tüm sistemin
durmas›na, kolektörlerin afl›r› ›s›nmas›na yol
açabilir. Bunu önlemek için sistemin en yüksek
noktas›na (kolektörlerin tepesine), otomatik veya
manuel bir hava purjörü eklemek gerekir.
Baz› sirkülasyon istasyonlar› kendi üzerlerinde
otomatik hava tahliyesi purjörü bar›nd›r›r.
Kilitlenebilir Otomatik Purjör
Yukar›da s›n›fland›r›lan bileflenlerin birço¤u,
ülkemizde dünya standartlar›nda üretilmektedir.
Termal günefl enerjisi sistemleri tüm dünyada
kabul görmüfl olan EN12975-76 ve 77
standartlar›na tabiidir. Ülkemizde, belirli bir
kalite ve verimlilik güvencesi ile üretim yapan
kurulufllar bu standartlar›n tan›mlad›¤›
kriterler uyar›nca ba¤›ms›z kurulufllar
taraf›ndan test edilmekte ve yurt d›fl› pazarlar›na
aç›labilmektedir.
Günefl havuzlar› günefl enerjisinin do¤rudan depolan›p korunabildi¤i en basit yöntemlerden biridir.
122
Günefl Enerjisiyle So¤utma
M
ekan ve süreçlerin iklimlendirme
ihtiyac› ve insanlar›n 24 ºC üzerindeki
s›cakl›klarda çal›flma kapasitelerinin
oldukça düflmesi gibi nedenlerden so¤utma
ifllemleri de en az ›s›tma kadar önem
kazanmaktad›r. Günümüzde kullan›lan
kompresyon yöntemiyle so¤utma teknolojilerinin
Aylar baz›nda Ifl›n›m ile Is›tma ve So¤utma
Yüklerini k›yaslama
pahal› ve afl›r› elektrik tüketimleri, kullan›lan
so¤utma gazlar›n›n olumsuz etkileri nedeniyle,
termal so¤urma teknolojileri
kullanarak so¤utma konusunda geliflmeler
kaydedilmifltir. Genellikle, minimum ›fl›n›m
seviyeleri ve mekân ›s›tma destekli projelerin
ölçeklendirilmesinde, ›fl›n›m fliddetlerinin yüksek
oldu¤u aylarda, kullan›lamayan fazla enerji
ortaya ç›kmaktad›r. Ifl›n›m fliddetlerinin en yüksek
oldu¤u aylarda, so¤utma ihtiyac›n›n da yüksek
olmas›, termal günefl enerjisi sistemlerinin belirli
tekniklerle so¤utmada kullan›lmas› için çok
uygun bir senaryo ortaya koymaktad›r.
So¤utma için temel olarak üç ana termal
so¤utma prosesi kullan›l›r;
• Absorbsiyon, 85-110 ºC
• Adsorbsiyon, 55-90 ºC
• Desikant - Kurutucu So¤utma Sistemleri,
45-90 ºC
Her üç yöntemin de birçok varyasyonu
vard›r. Afla¤›da, bu yöntemler ana
ay›r›c› özellikleri bak›m›ndan
incelenmektedir.
Absorbsiyon So¤utma
Absorbsiyon so¤utma, kapal› devre
bir so¤utma sistemidir. So¤utucu
ortam›n çevre ile do¤rudan temas›
yoktur. Çevrimin ç›kt›s› so¤utulmufl
sudur. Bu so¤uk su birçok so¤utma
Günefl enerjisiyle ›s›tma ve so¤utma konular›nda rehberimizde sunulan bilgiler An›tcam - Sunstrip firma katalo¤undan derlenmifltir.
123
Adsorbsiyon So¤utma
Örnek So¤utma Sistemi
sistemi içerisinde de¤erlendirilebilir. Basitçe
çevrim, bir önceki sayfadaki flekille özetlenebilir.
Adsorbsiyon so¤utma da kapal› devre bir
so¤utma sistemidir. Daha yeni ve karmafl›k bir
termal süreç içerir. Kolektör ve jeneratör
bölümleri, çiller (Chiller) taraf›ndan s›ras› ile ›s›t›l›p
so¤utulduklar› için kesintili olarak çal›fl›r.
Dolay›s›yla süreç, çözeltinin kristalleflme limitine
ba¤l› de¤ildir. Süreç daha karmafl›k olmakla
birlikte, daha düflük operasyon s›cakl›klar›nda
çal›flma imkan›, teknolojiyi ilginç hale
getirmektedir. Çevrim, basitçe üstteki flekilde
özetlenebilir.
Desikant - Kurutucu So¤utma Sistemleri,
yukar›da bahsedilen sistemlerin aksine aç›k
Desikant - Kurutucu So¤utma
devreli bir süreçtir. So¤utucu ortam çevre ile
do¤rudan temasta olabildi¤i için, so¤utma
haricinde nem alma ve kondisyonlama özelli¤ine
de sahiptir. So¤utma ortam› olarak su
kullan›ld›¤›ndan çevre aç›s›ndan son derece
uygundur.
Çevrim, basitçe afla¤›daki flekilde özetlenebilir.
Özetle flu söylenebilir; iyi tasarlanm›fl termal
süreçli bir so¤utma sisteminin, kompresyon bazl›
bir so¤utma sisteminden daha az elektrik
enerjisine (veya eflde¤er primer enerjiye) ihtiyaç
duymas› beklenir. Aksi takdirde kurulmamal›d›r.
Üstte, her üç sistemin bir arada kullan›ld›¤› bir
so¤utma sistemi flemas› görülmektedir.
Tüketilen toplam primer enerjiye k›yasla, günefl
enerjisi oran› ne kadar büyük ise, tasarruf edilen
enerji miktar› da o denli büyük olacakt›r. Bu
oran›n, günefl enerjisi
lehine büyük olmas›,
termal sürecin verimlili¤ine
ba¤l›d›r. Bu nedenle,
tasarruf miktar›n›n büyük
olabilmesi için, tüketilen
günefl enerjisi oran› en az
% 50 olmal›d›r. ‹deal
so¤utma sistemlerinin
% 70-80 günefl enerjisi
katk› oran› ile tasarlanmas› tavsiye edilmektedir.
Absorbsiyonlu kapal› so¤utma çevrimlerinde en çok amonyak-su, su-lityum bromür veya amonyum-sodyum tiyosiyonat ak›flkan çiftleri kullan›l›r.
124
G
fiahmuratl› Köyü’nün Güneflli Yemekleri
üneflin oldu¤u yerde yemek
piflirmek ve sebze kurutmak için
baflka bir enerjiye ihtiyac›n›z olur
mu? fiahmuratl› Köyü ve Kerkenes'i
Tan›tma Derne¤i’yle (Yozgat) ODTÜ
Kerkenes Proje Ekibi’nin ortak olarak
gerçeklefltirdikleri projede, günefl
ocaklar› ve günefl kurutma f›r›nlar›n›n
etkinli¤i köyde denendi ve gösterildi.
Günefl ocaklar›n›n çal›flma prensibi,
güneflin tencere üzerine odaklanmas›;
kurutma f›r›nlar›n›n çal›flma prensibi ise
güneflle ›s›nan havan›n ünite içindeki raflar
aras›nda dönmesi olarak özetlenebilir.
ODTÜ ö¤retim görevlisi Güner Mutaf’a ait
ocak ve f›r›n tasar›mlar›nda ilke, kolay
yap›labilirlik ve kullan›labilirlik oldu. Günefl
ocaklar›nda temel malzeme ise, alüminyum
kaplanmak üzere bir hurdac›dan temin
edilen merkez odakl› bir çanak anten.
Günefl oca¤›nda tencere, çana¤›n
hareketinden ba¤›ms›z olarak bir flasi
taraf›ndan tafl›n›yor. Makaralar›n üzerine
kurulan kavisli destek ile güneflin gelifl
aç›s›na göre çana¤›n hareketi sa¤lan›yor.
Günefl ocaklar›nda oldu¤u gibi, kurutma
f›r›nlar›n›n da yap›m› yerel flartlarda
gerçeklefltirildi. Bu sayede, köyde gelifltirilen
uzmanl›k ile hem ifl imkân› yarat›lmas›, hem
de bilginin kolay yay›m› amaçland›.
Kurutma ünitesinin alt girifline ba¤lanan
bir s›cak hava toplay›c› sayesinde, ünite içine
alttan s›cak hava pompalanmas›, ünitenin
üstüne yerlefltirilen bir rüzgâr f›r›lda¤›
yard›m›yla da ünite içindeki havan›n üstten
at›lmas› sa¤lan›yor. Her bir
kurutma ünitesinde 120 x 120 cm
boyutlar›nda raflar ile toplam yaklafl›k
16 m2’lik kurutma alan› temin ediliyor.
Günefl oca¤›nda haz›rlanan reçeller ve
kurutma f›r›n›nda kurutulan sebzeler köyde
çeflitli etkinliklerde pazarlan›yor.
Bu sayfadaki bilgiler UNDP Küresel Çevre Fonu, Küçük Hibeler Program› Türkiye’nin (www.gefsgp.org) web sitesinden derlenmifltir.
125
Pasif Günefl Mimarisi
‘E
Yazan: Yrd. Doç. Dr. Mehmet Bengü Uluengin
Bahçeflehir Üniversitesi
kolojik mimari’, ‘sürdürülebilirlik’,
‘günefl mimarisi’ ve benzeri terimler son
zamanlarda s›kça duyulur oldu. Bu
terimlerin bir anda popülerleflmesi, bir yandan
yeni kavramlar olduklar› izlenimini yarat›rken,
di¤er yandan da kimilerince “gelip geçici bir
moda” fleklinde alg›lanmalar›na yol açt›. Asl›nda
her iki izlenim de yanl›fl.
Genel anlamda ekolojik mimarinin, özellikle de
günefl mimarisinin tarihi binlerce y›l geriye
uzan›yor. Asl›nda, belki de flu flekilde ifade etmek
gerekli: Endüstri Devrimi öncesi yap›lan binalar›n
tümüne yak›n› ekolojik mimari ürünleridir,
bunlar›n büyük ço¤unlu¤unda da pasif günefl
prensipleri uygulanm›flt›r. Özetle, geleneksel
mimari zaten ekolojiktir ve günümüzde yap›lacak
örneklere büyük ölçüde örnek teflkil eder.
Bu konuda kayda geçmifl en erken örneklerden
biri M.Ö. 4. yüzy›la dayan›r. Ünlü Romal› mimar
Vitruvius’a göre, M.Ö. 470-399 y›llar›nda yaflayan
Sokrat, pasif günefl enerjisinden faydalanan bir ev
tasvir eder. Sokrat, tasvirinde, evin as›l cephesinin
güneye bakmas› gerekti¤ini, böylece güneflin
›s›s›ndan faydalan›labilece¤ini yazar. Çat›ya genifl
bir saçak ekleyerek hem yaz güneflinden
korunulabilece¤ini hem de k›fl›n güneflin içeri
al›nabilece¤ini kaydeden Sokrat, ayn› zamanda
da so¤uk rüzgârlardan korunabilmek için kuzey
cephesinin alçak yap›lmas›n› önerir.
1
Afla¤›da detayl› biçimde inceleyece¤imiz gibi,
pasif günefl mimarisi M.Ö. 4. yüzy›ldan bu yana
oldukça geliflti. Ama mimaride güneflten
yararlanman›n temel prensiplerinde önemli bir
de¤ifliklik olmad›. Esas olan, dünyan›n yegâne
yenilenebilir enerji kayna¤› olan günefl enerjisinin1,
kendi arazimize düflen k›sm›n› en verimli flekilde
toplamak, toplanan enerjiyi mümkün oldu¤unca
uzun süre depolamak ve yine mümkün
oldu¤unca verimli kullanmakt›r.
Yukar›daki paragraf›n son cümlesinde, pasif
günefl mimarisinin temel tan›m› yap›lm›fl oldu.
Afla¤›da bu tan›m› geniflletece¤iz. Ancak
öncelikle tan›m›n son k›sm›n›, yani “verimlilik”
maddesini biraz daha derinlemesine ele alal›m.
Pasif günefl mimarisi uygulanacak bir binan›n
öncelikle enerji kay›plar›n›n en aza indirgenmifl
olmas› flartt›r. Çünkü günefl, asl›nda çok bol
miktarda enerji sa¤lamakla birlikte, bu enerjiyi
sürekli olarak sa¤lamaz. Güneflin az oldu¤u
dönemlerde de, eldeki enerjiyi mümkün
oldu¤unca verimli kullanmak, pasif günefl
mimarisi uygulamas›n›n baflar›s›n› belirler.
1 Kas›m 2008 tarihli Binalarda Is› Yal›t›m›
Yönetmeli¤i uyar›nca, ‹stanbul’un da bulundu¤u
2. Bölge’deki bir binan›n d›fl duvarlar› en fazla
0,6 W/m2K’lik bir ›s› iletkenlik (U) de¤erine sahip
olmal›d›r. Bu, bir metrekarelik duvar yüzeyinden,
iç-d›fl s›cakl›k fark› bir derece Kelvin oldu¤unda,
Rüzgâr, nehir ve okyanus, gel-git ak›nt›lar› vs. de kimi zaman yenilenebilir enerji kaynaklar› olarak an›l›r. Gerçekte tüm bu do¤a olaylar› için gereken enerji yine güneflten gelir.
126
0,6 Watt’l›k ›s› kayboldu¤u anlam›na gelir.
Oysa, iyi yal›t›lm›fl bir binada bu de¤er rahatl›kla
0,2 W/m2K mertebelerine indirilebilir.
Bu, yönetmeli¤in öngördü¤ü yal›t›m de¤erinden
3 kat daha fazlad›r! Böyle bir evde, güneflten
elde etti¤imiz de¤erli enerjiyi üç kat fazla süre
koruma flans›na sahip oluruz.
Enerji verimlili¤ini etkileyen di¤er faktörler
aras›nda, binan›n ne denli kompakt oldu¤u
(hacmine k›yasla ne kadar yüzey alan›na sahip
oldu¤u), bina içinde ›s› bölgelemesi (zonlamas›)
uygulan›p uygulanmad›¤› ve ›s› kayb›n›n fazla
oldu¤u cephelerde (genellikle kuzey cephesi) ne
kadar kap› ve pencere oldu¤u say›labilir.
fiimdi s›ras›yla, yap›lan tan›mdaki di¤er iki temel
kavram›, yani günefl enerjisinin nas›l topland›¤›n›
ve toplanan enerjinin nas›l depoland›¤›n›
örneklerle inceleyelim.
hapsederler. Güneye bakan pencerelerin en
önemli dezavantaj›, yaz aylar›nda iç mekân›n
fazla ›s›nmas›na yol açmalar›d›r. Bunu engellemek
için, Sokrat’›n 2.500 y›l önce de belirtti¤i gibi,
saçaklardan faydalan›labilir. Yaz günefli, k›fl
günefline k›yasla daha dik bir aç›yla geldi¤inden,
pencerelerin üzerindeki saçaklar, yaz güneflinin
mekâna giremeyece¤i flekilde boyutland›r›lmal›d›r.
Daha etkili bir yöntem de pencerenin kepenklerle
örtülmesidir. Söz konusu kepenklerin ›s› yal›t›m
de¤erleri yüksek tutulursa, ayn› zamanda k›fl
mevsimi günefl olmayan vakitlerde pencereden ›s›
kaybedilmesini de hat›r› say›l›r derecede
yavafllat›r.
Güneye bakan pencere say›s›n› art›rd›kça,
güneflten elde edebilece¤imiz enerji miktar› da
artar. Bu yüzden, pasif günefl mimarisi
prensiplerini uygulayan binalar, genellikle uzun
kenarlar›ndan biri güneye bakacak flekilde,
dikdörtgen veya benzeri formlarda tasarlan›rlar.
Günefl Enerjisini Toplama Yöntemleri
Günefl enerjisini toplamak için kullan›lan en
önemli ö¤e camd›r. Cam›n pasif günefl mimarisi
bak›m›ndan en önemli özelliklerinden biri,
görünen ›fl›¤› geçirmesine ra¤men, k›z›l ötesi
›fl›nlar› büyük ölçüde bloke etmesidir.
Güneflten gelen ›fl›nlar, camdan neredeyse hiç
engellenmeden iç mekâna geçerler. Çeflitli
nesnelere çarpan bu ›fl›nlar so¤urulup, farkl› bir
›fl›n›m türü olan k›z›l ötesi ›fl›n›ma dönüflürler.
K›z›l ötesi ›fl›n›m›n bir di¤er ad› “›s›”d›r. ‹çeride
biriken bu k›z›l ötesi ›fl›n›m, yani ›s›, camdan pek
kolay geçmedi¤inden mekân›n içinde hapsolur.
Afla¤›da, cam›n ne tür mimari elemanlar
bünyesinde kullan›ld›¤›n› görece¤iz.
Güneye Bakan Pencere
En basit ›s› toplama eleman›, bildi¤imiz
penceredir. Güneye bakan pencereler, gün boyu
güneflten gelen ›s›y› toplay›p, mekân›n içinde
Günefl Sobas›
Günefl sobas›, temelde güneye bakan pencereye
benzer. Ancak burada günefl ›fl›n›m› daha verimli
biçimde ›s›ya dönüfltürülür. Soba, bir çift cam
katman›n›n arkas›na yerlefltirilmifl koyu renkli bir
metal plakadan ve bu ö¤eleri bar›nd›racak iyi
yal›t›ml› bir kutudan ibarettir. Söz konusu kutu,
binan›n güney cephesine düfley konumda veya
günefl ›fl›nlar›n› dik olarak görecek flekilde e¤imli
yerlefltirilir ve iki adet hava kanal›yla binan›n iç
mekân›na ba¤lan›r. Soban›n içindeki hava,
güneflin etkisiyle ›s›n›r ve yukar›daki hava
kanal›ndan binan›n içine akar. Bu, alttaki hava
kanal›ndan serin havan›n soban›n içine dolmas›n›
sa¤lar. Serin hava ›s›n›r ve tüm ifllem tekrarlan›r.
Yaz aylar›nda günefl sobas›n›n hava kanallar›
kapat›larak binay› gereksizce ›s›tmas›
engellenebilir. Ya da soba, mekân›n
havaland›r›lmas› amac›yla kullan›labilir. Soban›n
üst k›sm›ndaki bir kapak, ›s›nan havan›n mekân
Günefl enerjisini toplamak için kullan›lan en önemli ve basit ö¤e camd›r.
127
Günefl Sobas›
içine de¤il, d›flar› at›lmas›n› sa¤lar. Soba içindeki
havan›n bu yukar› do¤ru hareketi de, alttaki hava
kanal›nda bir negatif bas›nç oluflturur. Bu negatif
bas›nç, binan›n içindeki havan›n emilmesini
sa¤lar. E¤er binaya, nispeten serin bir noktadan
temiz hava girifli sa¤lanabiliyorsa (örne¤in kuzey
cephesindeki bir pencereden) bina serinletilebilir.
K›fl Bahçesi
K›fl bahçesi, yukar›da bahsi geçen ›s› bölgelemesi
kavram›n› içerdi¤inden ve k›smen günefl enerjisini
depolama ifllevini de yerine getirdi¤inden, günefl
enerjisini toplaman›n en etkili yöntemlerinden
biridir. K›fl bahçesinin ›s› toplama özelliklerinden
bahsetmeden önce, ›s› bölgelemesi kavram›n› ele
alal›m. Is› bölgelemesi için anahtar kelime
“tampon bölge”dir. Amaç, binan›n yaflanan
mekânlar›yla d›fl mekân aras›nda bir geçifl
mekân›, yani tampon mekân yaratmakt›r. Her
zaman kullan›lmad›¤›ndan, k›fl bahçesinin içindeki
s›cakl›k, insan konforu için gereken s›n›rlar›n
d›fl›nda kalabilir. Örne¤in, gece d›fl s›cakl›¤›n›n
0 °C’ye düfltü¤ü bir ortam› düflünelim. Bu
durumda, k›fl bahçesinin s›cakl›¤› 10 °C bile
K›fl Bahçesi
kalsa, esas yaflam mekânlar›ndan buraya
“kaçacak” ›s› miktar› daha az olacakt›r.
K›fl bahçeleri, binan›n güney cephesinde infla
edilirler. Yüzeylerinin mümkün oldu¤unca fazlas›
(duvarlar, çat›) ›s› yal›t›ml› camdan (çift cam)
olmal›d›r. K›fl bahçesi, t›pk› güneye bakan
pencerede ya da günefl sobas›nda oldu¤u gibi,
güneflten gelen ›fl›n›m› ›s›ya çevirir ve hacmi
içinde hapseder. Dolay›s›yla bahçenin içindeki
s›cakl›k , özellikle ö¤len saatlerinde, insan
konforu için gereken s›n›rlar›n üstüne ç›kar.
Bu yüzden, k›fl bahçesi binan›n iç mekân›yla
bütünleflik yap›lmamal›, arada muhakkak duvar
ya da en az›ndan pencereler bulunmal›d›r.
Bahçede biriken ›s›, binayla aras›ndaki
pencerelerin ve/veya hava kanallar›n›n aç›lmas›yla
binan›n içine al›nabilir. Fazla ›s›, afla¤›da aç›klanan
depolama yöntemlerinden biriyle depolan›p, daha
sonrada kullan›labilir.
Yaz›n da kullan›lacaksa k›fl bahçesinde mutlaka
gölgeleme elemanlar› ve aç›labilen pencereler
olmal›d›r. Böylece, yaz›n fazla ›s›nmas› önlenmifl
Günefl enerji sistemlerinin kullan›m› için ilk ad›m enerji tasarrufu ve yal›t›md›r.
128
olur. Aç›labilen pencereler ayn› zamanda binan›n
havaland›r›lmas› için de kullan›labilir. Buradaki
prensip, günefl sobas›ndakiyle ayn›d›r (k›fl
bahçesinde ›s›nan hava pencerelerden d›flar› at›l›r,
d›flar› at›lan hava yerine evin içinden hava emilir
ve binaya nispeten serin bir noktadan temiz
hava girifli sa¤lan›r).
Günefl enerjisini depolama yöntemleri
Trombe duvar›, kullan›m›n› yayg›nlaflt›ran
Frans›z mühendis Felix Trombe’un ad›yla an›l›r.
Trombe, mimar Jacques Michel’in 1964’te
Odeillo, Fransa’da tasarlad›¤› bir pasif günefl evinde kulland›¤› ›s› depolama sistemi sayesinde
tasar›m›n› dünya kamuoyuna duyurmufltur. Söz
konusu tasar›m daha sonra, özellikle de 1970’li
y›llarda infla edilen pasif günefl evlerinin “olmazsa
olmaz” ö¤esi haline gelmifltir. En yal›n flekliyle
Trombe duvar›, günefl gören çift caml› bir
pencerenin arkas›na yerlefltirilen, ›s› depolama
kapasitesi yüksek malzemeden infla edilmifl bir
duvardan ibarettir. Söz konusu duvar, özellikle
koyu bir renge boyanm›flsa, gün boyunca
güneflten gelen enerjiyi so¤urur ve depolar.
Akflam, günefl çekildikten sonra da bu ›s›y›
Trombe Wall
yavafl yavafl iç mekâna verir. Bu esnada, bina
cephesindeki cam›n bir ›s› yal›t›m malzemesiyle
örtülmesi, duvardaki ›s›n›n d›flar›ya kaçmas›n›
engeller. Trombe duvar›, malzemesi ve kal›nl›¤›na
ba¤l› olarak farkl› miktarda ›s› depolar ve bu
depolad›¤› ›s›y› belirli bir gecikmeyle (›s›n›n d›fl
yüzeyden iç yüzeye kadar ulaflmas› için gereken
süre) iç mekâna iletir. Afla¤›da, de¤iflik
kal›nl›klardaki tu¤la Trombe duvarlar›n ›s›y› ne
kadar sürede iç mekâna ilettikleri ve duvar iç
yüzey s›cakl›¤›n›n gece-gündüz aras›nda ne kadar
oynad›¤›n› gösteren bir grafik bulunmaktad›r.
Yukar›da aç›klanan flekilde infla edilen Trombe
duvarlar›, gayet etkin ›s›tma sa¤larlar, ancak ufak
bir detayland›rma fark›yla duvar›n etkinli¤i hat›r›
say›l›r biçimde art›r›labilir. T›pk› günefl sobas›nda
oldu¤u gibi, Trombe duvar›na iki adet hava kanal›
aç›l›rsa, mekândaki hava, ›s› yay›m› (konveksiyon)
yoluyla da ›s›t›l›r. Günefl çekildikten sonra hava
ak›fl›n›n tersine dönmemesi için hava kanallar›
kapat›l›r.
Faz de¤iflim maddeleri (FDM)
Faz de¤iflim maddeleri ya da ‹ngilizce karfl›l›¤›yla
phase change materials (PCM) gizli ›s›l enerji
depolama (GIED) ad›yla an›lan ›s› depolama
yönteminin kullan›lmas›na olanak tan›r. Bilindi¤i
gibi, herhangi bir maddeye ›s› enerjisi
verildi¤inde, bu enerji maddede ya hissedilebilir
bir s›cakl›k art›fl›na (örne¤in, 20 °C’deki suya ›s›
uygulad›¤›n›zda, su yavafl yavafl ›s›n›r) ya da
maddenin faz de¤ifltirmesine sebep olur (su 100
°C’ye ulaflt›¤›nda, fazladan uygulayaca¤›n›z ›s›,
suyun s›cakl›¤›n› art›rmaz; suyun buhara
dönüflmesini sa¤lar). Faz de¤iflimi s›ras›nda
madde fazladan enerjiyi depolar, ancak
hissedilebilir s›cakl›¤›nda bir de¤ifliklik olmaz.
‹flte bu faz de¤iflikli¤ini, oda s›cakl›¤›na yak›n
mertebelerde gerçeklefltiren maddeler, bina
ölçe¤inde gizli ›s›l enerji depolama uygulamas›
için elverifllidirler.
Eski Yunan medeniyetinden beri günümüze ulaflan pasif bina yöntemleri kullan›lmadan yap›lacak fotovoltaik sistemler eksik olacakt›r.
129
Söz konusu maddeler aras›nda, örne¤in bir
parafin türü olan oktadekan bulunur. Oktadekan,
27 °C’de kat›lafl›r. Bu s›cakl›¤›n üzerinde, s›v›
haldedir. Dolay›s›yla, s›cakl›¤›n rahatl›kla
27 °C’nin üzerine ç›kt›¤› k›fl bahçelerinde ›s›
depolamak için kullan›labilir. Daha sonra günefl
gitti¤inde oktadekan, bu flekilde depolad›¤› ›s›y›
ortam hep 27 °C’de kalacak flekilde mekâna
yayar. Geliflmifl uygulamalarda FDM’ler,
polimerlerle kapl› küçük kürecikler halinde (çap <
1 mm) s›va ya da alç›pan yap›m›nda kullan›lan
alç›n›n içine kat›l›rlar. Bu flekilde, mekân›n tüm
yüzeylerine uygulanabilir ve çok etkin biçimde ›s›
depolamak için kullan›labilirler.
Günefl Enerjisinin So¤utma Amac›yla
Kullan›lmas›
Pasif günefl mimarisi dendi¤inde öncelikle akla
binan›n günefl ›fl›nlar›yla ›s›t›lmas› gelir ki
do¤rudur da. Ancak günefl, binay› serinletmek
için de kullan›labilir. Bu baflta akla ters gelse de,
günefli ›s› de¤il de enerji kayna¤› olarak
düflünürsek, konuyu kavramak kolaylafl›r. Nas›l
klimalar elektrik enerjisi kullanarak binalar›m›z›
so¤utuyorlarsa, ›s› enerjisi kullanarak da ayn› ifl
yap›labilir. Tabii bunu pasif günefl mimarisi
s›n›rlar› içinde yapmak her zaman kolay
olmayabilir. Ama bu imkâns›z oldu¤u anlam›na
da gelmez.
Günefl Bacas›
Günefl bacas›, binan›n çat›s›na yerlefltirilmifl ufak
bir Trombe duvar›ndan ibarettir. Ancak, söz
konusu duvar ›s›tma için de¤il, salt havaland›rma
için kullan›l›r. T›pk› hava kanall› Trombe
duvar›nda oldu¤u gibi, duvar ›s›n›r ve
çevresindeki havay› ›s›t›r. Is›nan hava yükselir ve
havaland›rma menfezinden d›flar› at›l›r. D›flar›
at›lan havan›n yerine serin bir noktadan temiz
hava girifli sa¤lan›r
Toprak Alt› Hava Kanallar›
(Kanatlar)
Topra¤›n 5-6 m. alt›na inildi¤inde,
s›cakl›k yaz k›fl 12-16 °C civar›nda
kal›r. Bu, yaz›n binalar› serinletmek
için müthifl bir olanakt›r. Söz
konusu serinletme yöntemi o kadar
etkilidir ki, özellikle Mezopotamya’da
bin y›llarca kullan›lm›flt›r. Farkl›
co¤rafyalarda kanat, karez, galeria,
falaj gibi de¤iflik isimlerle an›lan bu
kanallar, bafllang›çta yer alt›
suyunun yer üstüne ç›kart›larak
sulama amaçl› kullan›lmas› için infla
edilmifltir. Ancak zamanla kanada
inen düfley kanallardan (kanad›n
kaz›lmas› s›ras›nda bunlar›n aç›lmas›
zorunludur) serin hava elde
edilebildi¤i fark edilince, kanatlar
binalarda serinletme amac›yla da
kullan›lm›flt›r
‹lk önce enerjiyi kaybetmemek için gerekli önlemleri almal› ve gerekli mimari düzenlemeleri yapt›ktan sonra minimal enerji ile ihtiyaçlar› karfl›lamal›y›z.
130
Gün Ifl›¤› ile Ayd›nlatma
G
Yazan: Hülya Okutan
ün ›fl›¤›, yüzy›llard›r ayd›nlatman›n
temel kayna¤›d›r. Gün ›fl›¤› ile do¤al
ayd›nlatmay› sa¤layan yöntemlerden en
çok bilineni ve kullan›lan› da pencerelerdir.
Pencerelerden gelen ›fl›kla ayd›nlatma, evlerde
yeterli olabilmektedir. Ancak, sanayide ve çok
katl› ya da genifl oturum alanl› binalarda gün ›fl›¤›
pencere bölgesine yak›n k›s›mlarda kalmakta,
odan›n derinliklerine ›fl›k aktar›lamad›¤› için
homojen bir ayd›nlatma sa¤lanamamaktad›r.
Dolay›s›yla, gündüz saatlerinde yapay
ayd›nlatman›n kullan›lmas›na sebep olmaktad›r.
Ayr›ca s›cakl›k sebebiyle de, günefl ›fl›¤› her
mekânda istenmemekte yine depo gibi genifl
hacimli alanlarda yapay ayd›nlatma
Gün ›fl›¤› ayd›nlatma sistemleri, pencereden
gelen ›fl›¤›n homojen olmamas›n›n yan› s›ra
s›cakl›k, kamaflma gibi olumsuz özellikleri de
beraberinde getirmesinden dolay› ‘geliflmifl’ ve
‘yenilikçi’ bir çözüm olarak ortaya ç›km›flt›r. Bu
sistemler, pencerelere ek kombinasyonlarla ve
pencerelerden ba¤›ms›z olarak gün ›fl›¤›n› iç
mekâna al›r. Geliflmifl olarak adland›r›lsa da her
koflulda sistemin olumlu bir flekilde çal›flaca¤›
garanti edilemez. Bu sistemler, karanl›k bir
mekâna gün ›fl›¤›n› tafl›mak, ayd›nlatma seviyesini
homojenlefltirmek, görsel konforu art›rmak,
gölgelendirme kontrolü ve s›cakl›k kontrolü
sa¤lamak, daha az enerji harcayarak enerji ve
maliyet tasarrufu elde etmek amac›yla
uygulanmaktad›r.
Bir yap›da hangi gün ›fl›¤› ayd›nlatma sisteminin
kullan›laca¤› tasar›m aflamas›nda belirlenmelidir.
Sonradan binalara entegre edilen sistemler uygulama zorlu¤u, detay hatalar› ve daha fazla maliyet
getirmektedir. Projenin yap›s›, tasar›m aflamas›nda
veya sonraki aflamalarda hangi sistemin
kullan›laca¤›n› belirler. Bu belirleyiciler afla¤›da
s›ralanm›flt›r.
• Konum: Her binan›n bulundu¤u enlem ve
boylam flartlar›na göre günefllenme süreleri ve
iklimsel flartlar birbirinden farkl›d›r. Baz›
binalarda daha fazla gün ›fl›¤› iç mekâna
aktar›l›rken, baz›lar›nda ise s›cakl›k ve termal
flartlar sebebiyle gölgeleme ön plandad›r.
• Binan›n gün ›fl›¤› alma hali: Yap›laflman›n
do¤al getirisi olarak binalar di¤er binalarla ve
çevresindeki gölge verici flartlarla iliflki içindedir.
• Mimari tasar›m: Tasar›m, bir binan›n d›fl
kabu¤unu dolay›s›yla ayd›nlanma kararlar›n›
etkiler. Manzara, pencerelerin konumu ve
aç›kl›klar› gün ›fl›¤› ayd›nlatma sistemlerinin
seçiminde belirleyicidir.
• ‹fllev: Bina içindeki ifllevler ortamlar›n
ayd›nlanma seviyesini ve tasar›m ilkelerini
belirler. Örne¤in sinema, konferans salonlar›,
müzeler gün ›fl›¤›na az ihtiyaç duyarken ofisler,
marketler, evler daha fazla gün ›fl›¤›na ihtiyaç
duyan mekânlard›r.
Do¤al olarak pasif günefl sistemi uygulamalar› iyi bir mimari tasar›m ile bafllar.
131
sarfiyat›ndaki en önemli kalemlerden biri
ayd›nlatmad›r. Do¤ru bir gün ›fl›¤› ayd›nlatma
sistemi ile enerji tasarrufu sa¤lanabilir.
• Ekonomik flartlar: Geliflmifl gün ›fl›¤›
ayd›nlatma sistemleri standart bir pencere
sistemiyle karfl›laflt›r›ld›¤›nda maliyetli
sistemlerdir. Do¤ru sistem tasar›m aflamas›nda
devreye girmezse, sonradan yap›lacak olan
sistemler bu maliyetleri daha da art›rmaktad›r.
Tesco Kipa Hipermarketi
• Ayd›nlanma: Konutlarda pencerelere yak›n
olan k›s›mlar daha yüksek ayd›nl›k
seviyesindeyken iç k›s›mlar karanl›kta kal›r. Bu
ayd›nlanma fark› ve ortamda pencerelere yak›n
k›s›mlardaki s›cakl›k rahats›z edici olur. Kontrol
gerektirir.
• Binadan beklenilen enerji verimlili¤i: Son
dönemde gündemde önemli bir yer tutmakta
olan enerji verimlili¤i ülkemizde de enerji
verimlili¤i yasa tasar›s›n›n kabulü ile h›z
kazanm›fl ve büyük binalar, iflletmeler bu konu
hakk›nda daha duyarl› hale gelmifltir. Enerji
Gün Ifl›¤› Tüpü Uygulamalar›
Yanda örne¤i görülen geliflmifl gün ›fl›¤›
ayd›nlatma sistemi, gün ›fl›¤› tüpü diye
adland›r›lan ve d›fl mekândaki gün ›fl›¤›n› iletim
katsay›s› çok yüksek bir metal boru ile tafl›y›p
hacme homojen da¤›tan bir sistemdir.
D›fl mekânda bulunan fleffaf fanus üzerindeki
optik k›r›lmalar ile gün ›fl›¤› boru içine
yönlendirilir. Yans›tma katsay›s› % 99’un üzerinde
bulunan özel film tabakas› kapl› borular ile gün
›fl›¤› tafl›narak en alt k›s›mda bulunan ›fl›k yay›c›
kapak ile homojen bir ayd›nlatma sa¤lan›r.
Sistemin en önemli avantajlar›ndan biri de UV’yi
% 99 oran›nda engellemesi ve s›cakl›¤›
iletmemesidir. Bu sayede gün ›fl›¤›ndan
faydalanmak isteyen fakat s›cakl›k sebebiyle
kullan›lamayan mekânlar için uygundur.
Gün ›fl›¤› tüpü boru çap› ve performans özellikleri iliflkisi
BORU ÇAPI
AYDINLATMA ALANI
POTANS‹YEL
MAKS‹MUM UZUNLUK
TOPLANAN IfiIK
AKIfiI (LÜMEN)
Ortalama-max
250 mm
14-19 m2
6m
3.000 – 4.600
350 mm
23-28 m2
9m
6.000 – 9.100
530 mm
38-40 m2
15 m
13.500- 20.850
Do¤al ayd›nlatmada farkl› uygulamalara www.gunisigiaydinlatma.com adresinden ulafl›labilir.
132
Ekler
Ekler
Ekler
Elektrikli Aletler için Enerji Tüketim Tablosu
Cihaz
Su ›s›t›c›
Kahve makinesi
Ekmek k›zartma makinesi
W (Watt)
Cihaz
200
Elektrikli battaniye
800
Saç kurutma makinesi
800-1500
T›rafl makinesi
Patlam›fl m›s›r makinesi
250
WaterPik
Blender
300
Bilgisayar
Mikrodalga f›r›n
W (Watt)
Sarfiyats›z ampullerin denkli¤i
1000-1500
40W dengi
11
15
60W dengi
16
100
75W dengi
20
100W dengi
30
50-75
Tavan pervanesi
10-50
1200
PC
200-600
Masa pervanesi
10-25
Elektrikli ocak
1200
Yaz›c›
100-500
Elektrikli çim biçme makinesi
Fritöz
1200
Sistem (CPU,
monitör, lazer yaz›c›)
Bulafl›k makinesi
1200-1500
450
Otomatik
500
Manuel
300
Elektrikli süpürge
El süpürgesi
Dikifl makinesi
Ütü
200-700
Gazl›
Faks
35
Misinal› çim biçme makinesi
450
DVD oynat›c›
25
1/4” matkap
250
25” renkli
70
9” dairesel z›mpara
1200
3” z›mpara makinesi
1000
40-100
12” elektrikli testere
1100
CD-çalar
35-100
14” flerit testere
1100
100
Stereo
1000
4000
300-400
150-1000
10-100
7 1/4” tepsi testere
900
Radyolu saat
1
8 1/4” tepsi testere
1400
AM/FM araba radyosu
8
Buzdolab›/dondurucuEnergy Star
Uydu çana¤›/‹nternet
30-65
368 m3
540 kWh/y›l
CB radyo
5
320 m3
390 kWh/y›l
Elektrikli saat
3
256 m
370 kWh/y›l
Uydu telefonu
Su yata¤›*
400
Yay›n
100
Ifl›k
300-1000
Klima*
Merkezi sistem
Garaj kap›s› kumandas›
1000
20
Al›m
Oda
750
1” matkap
19” renkli
1500
Brülör fan›
1/2” matkap
150+
12” siyah-beyaz
Tafl›nabilir*
Su deposu*
450
Video oynat›c›
Is›t›c›
Motor bloklu*
1500
Elektrikli budama
makinesi
100
Çamafl›r kurutucu
Elektrikli*
1500’e
kadar
Televizyon
Çamafl›r makinesi
Normal
Dizüstü
2000
Cihaz
Tost makinesi
Çöp ö¤ütücü
600-1700
W (Watt)
1500
2000-5000
350
100W ampul
3
Sun Frost marka buzdolab›
5
256 m3 DC (7)
112
40-150
192 m3 DC (7)
70
Dondurucu-Normal
100
224 m3 (15)
440
350
25W sarfiyats›z ampul
28
224 m (14)
50W DC ampul
50
Sun Frost marka dondurucu
40W DC halojen
40
304 m3 (10)
20W DC sarfiyats›z ampul
22
Daktilo
3
112
80-200
*Elektri¤ini günefl panellerinden elde eden konutlarda, bu cihazlar genellikle elektrik harici enerji kaynaklar› kullan›rlar.
Bu liste Amerika’daki ortalama de¤erlerden oluflturulmufltur.
Kaynak: Solar Living Source Book, Real Goods
134
Ekler
Günlük Elektrik Yükünü Hesaplama
AC Cihaz
Gücü
Watt
x
Günlük kullan›m
(saat)
x
Kullan›lan gün say›s›
(haftal›k)
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
1
2
Ortalama günlük
enerji kullan›m›
Wh
Toplam AC Wh/gün
x 1.1 = Toplam düzeltilmifl DC Wh/gün
DC Cihaz
Gücü
Watt
x
Günlük kullan›m
(saat)
x
Kullan›lan gün
say›s› (haftal›k)
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
x
x
÷
7
=
3
Ortalama günlük
enerji kullan›m›
Wh
Toplam DC Wh/gün
3
Toplam DC Wh/gün
18 Gereken paralel modül say›s› (yukar›da, 14. sat›r)
x
4
Sat›r 2’den toplam düzeltilmifl DC Wh/gün
+
19 Gereken toplam modül say›s›
=
5
Evin toplam DC Wh/gün de¤eri
=
Akü Büyüklü¤ünü Belirleme
6
Sistemin nominal voltaj› (genellikle 12 veya 24)
÷
20 Günlük toplam amper-saat gereksinimi (9. sat›r)
7
Toplam DC amper-saat/gün
=
21 Gün cinsinden rezerv süresi
8
Akü kay›plar›, tesisat kay›plar›, güvenlik faktörü
x 1.2
22
9
Toplam günlük amper-saat gereksinimi
=
23 Amper-saat cinsinden minimum akü kapasitesi
=
10 Sistemin tahmini günefllenme süresi
÷
24 Sist.için bir akü seçin, amper-saat kapasitesini girin
÷
11 PV dizisinin amper cinsinden toplam ak›m›
=
25 Paralel akü say›s›
=
Kullan›labilir akü kapasitesi yüzdesi
x
÷
26 Sistemin nominal voltaj› (6. sat›r)
12 Sisteminiz için bir fotovoltaik modül seçin
13 Modülün nominal amper gücü
÷
27 Seçti¤iniz akünün voltaj› (genellikle 12 veya 24)
÷
14 Gereken paralel modül say›s›
=
28 Seri ba¤lanan akü say›s›
=
29 Paralel akü say›s› (yukar›da, 25. sat›r)
x
15 Sistemin nominal voltaj› (yukar›da, 6. sat›r)
16 Modülün nominal voltaj› (genellikle 12)
÷
30 Gereken toplam akü say›s›
17 Seri ba¤lanmas› gereken modül say›s›
135
Ekler
Ad›m Ad›m Günlük Yükü Hesaplama
1. Sat›r: Yukar›daki sütundaki toplam ortalama
Wh/gün.
2. Sat›r: AC cihazlarda, evirici(invertör) verimsizli¤ini
(genellikle % 90’l›k verim) hesaba katmak için Wh
toplam›n› 1,1’le çarp›n. Bu, aküden çekilecek
olan gerçek DC Wh miktar›n› verir.
3. Sat›r: DC cihazlar do¤rudan toplan›r, düzeltme
gerekmez.
4. Sat›r: Yukar›da, 2. sat›rdaki toplam› girin.
5. Sat›r: Toplam DC Wh/günü bulmak için AC ve DC
Wh toplamlar›n› toplay›n.
6. Sat›r: Akü sisteminin voltaj›n› girin; bu genellikle
12 veya 24 Volttur. Daha yüksek voltajla çal›flacak
kontrol ve izleme donan›mlar›n› bulmak bazen güç
oldu¤undan, yüksek voltajda karar k›lmadan önce
teknik olarak bir yetkiliye dan›fl›n.
7. Sat›r: 5. sat›rdaki toplam› 6. sat›rdaki voltaja bölün.
8. Sat›r: Bu, tesisat ve akülerden kaynaklanan
kay›plar› hesaba katarak ufak bir güvenlik marj›
sa¤layan
yuvarlama faktörümüzdür. 7. sat›r› 1,2’yle çarp›n.
9. Sat›r: Bu, her gün aküye verilmesi gereken
ortalama enerji miktar›d›r.
10. Sat›r: Günde kaç saat günefl göreceksiniz? Aylara
ba¤l› günefllenme süresi, Elekrik ‹flleri Etüt
‹daresi’nin web sitesinde yer alan Günefl Enerjisi
Potansiyeli Atlas›ndan
(http://repa.eie.gov.tr/MyCalculator/Default.aspx)
faydalan›larak elde edilebilir.
Muhtemelen sisteminizi en kötü koflullara göre
tasarlamayacaks›n›z. F›rt›na s›ras›nda enerji
tasarrufu veya yedek bir güç kayna¤›, bu sat›rda
daha yüksek bir rakam›n kullan›labilmesini ve
dolay›s›yla sistemin kurulum masraflar›n›n
azalmas›n› sa¤layabilir.
11. Sat›r: 9. sat›r› 10. sat›ra bölün; bu, gereken toplam
PV ak›m›n› verir.
12. Sat›r: Sisteminizde hangi günefl panelini kullanmak
istedi¤inize karar verin. Bu hesaplar› farkl› panellerle
yapman›z iyi olur. ‹htiyaçlar›n›z› karfl›lamak için
yukar› m›, afla¤› m› yuvarlaman›z gerekti¤ine bak›n.
13. Sat›r: Seçti¤iniz panelin nominal gücüne göre
amper ç›kt›s›n› girin.
14. Sat›r: 11. sat›r› 13. sat›ra bölüp, gereken paralel
modül say›s›n› bulun. Mutlaka bir küsurat kalacak.
12 Volt’luk bir sisteminiz varsa, burada durup 14.
sat›rdaki yan›t›n›z› 19. sat›ra geçirebilirsiniz.
Nominal sistem voltaj›n›z 12 volttan yüksekse,
devam edin.
136
15. Sat›r: Sistemin akü voltaj›n› girin. Bu, genellikle
12 veya 24’tür.
16. Sat›r: Modülün nominal voltaj›n› girin. Bu, özel
durumlar haricinde 12 olacakt›r.
17. Sat›r: 15. sat›r› 16. sat›ra bölün. Bu, akülerinizi flarj
etmek için kaç modülü seri ba¤laman›z gerekti¤ini
gösterir.
18.Sat›r: 14. sat›rdaki rakam› girip 17. sat›rdakiyle
çarp›n.
19. Sat›r: Bu, elektrik ihtiyac›n›z› karfl›lamak için
gereken toplam günefl paneli say›s›d›r. Çok mu
yüksek? Ya elektrik tüketiminizi azalt›n, ya da
rüzgâr veya su gibi ikincil bir enerji kayna¤› ekleyin.
Bunu pek önermesek de bir alternatif de gürültülü,
bafla bela, fosil yak›t içen bir jeneratörün sisteme
eklenmesidir.
Akü Büyüklü¤ünü Belirleme
20. Sat›r: 9. sat›rdaki toplam günlük amper-saat
de¤erini girin.
21. Sat›r: Gün cinsinden rezerv akü kapasitesi. Biz
genellikle üç ila yedi günlük yedek kapasite tavsiye
ediyoruz. Daha az rezerv, aküyü her gün doldurup
boflaltman›za neden olacak, bu da akünün ömrünü
k›saltacakt›r. Yedi günden fazla kapasite de
pahal›ya mal olaca¤›ndan yedek bir güç kayna¤›
aranmal›d›r.
22. Sat›r: Akü kapasitesinin % 100’ünü
kullanamazs›n›z (yeni akü al›rsan›z, o baflka).
Bunun maksimumu, % 80’dir. Biz de genellikle
% 50-60 tavsiye ederiz. Bu, akülerinizin ömrünü
uzatt›¤› gibi, ufak bir acil durum rezervi de b›rak›r.
Bu sat›ra 0,5 ile 0,8 aras›nda bir de¤er girin.
23. Sat›r: 20. sat›r› 21. sat›rla çarp›p 22. sat›ra bölün.
Bu, size gereken minimum akü kapasitesidir.
24. Sat›r: Bir akü türü seçin. Evde kullan›lan
sistemlerde en s›k jel tipi aküler kullan›l›r. Daha
fazla ayr›nt› için Aküler bölümüne bak›n. Seçti¤iniz
akünün amper-saat kapasitesini bu sat›ra girin.
25. Sat›r: 23. sat›r› 24. sat›ra bölün; bu, size gereken
paralel akü say›s›d›r.
26. Sat›r: Sisteminizin 6. sat›rdaki nominal voltaj›n›
girin.
27. Sat›r: Seçti¤iniz akü türünün voltaj›n› girin.
28. Sat›r: 26. sat›r› 27. sat›ra bölün; bu, istenen sistem
voltaj› için kaç aküyü seri ba¤laman›z gerekti¤ini
gösterir.
29. Sat›r: 25. sat›rdaki paralel akü say›s›n› girin.
30. Sat›r: 28. sat›r› 29. sat›rla çarp›n. Bu, sisteminize
gereken toplam akü say›s›d›r.
Ekler
Evsel Kullan›m için Pratik Formüller:
Günlük Üretilen Enerji
Fotovoltaik Panel Büyüklü¤ü (W) x Günefllenme Süresi
(saat/gün) x Sistem Verimi = Sistem Üretimi (Wh/gün)
Ada Sistemi:
Ortalama Günlük Elektrik Tüketimi (Wh/gün) ÷
Günefllenme Süresi (saat/gün) ÷ % 55 Sistem Verimi =
Gerekli PV Gücü (W)
Elektrik Üretiminin Toptan Sat›fl›
(Dünya Genelindeki Ortalama Rakamlar):
Kömür = 4 Euro / kWh
Do¤al Gaz = 6 Euro / kWh
Rüzgar = 7 Euro / kWh
PV = 14 Euro / kWh (Bireysel üretim)
Hidroelektrik = 11 Euro / kWh
Jeotermal = 11 Euro / kWh
Nükleer = 14 Euro / kWh
Merkezi PV Santralleri = 15 Euro / kWh
Tahmini Hesaplama:
PV Panel Büyüklü¤ü (W) x 3 = Üretim Miktar› (Wh/gün)
Üretim Miktar› (Wh/gün) x (1/3) = PV Panel Büyüklü¤ü (W)
fiebeke Ba¤lant›l› Sistem:
Ortalama Günlük Elektrik Kullan›m› (kW-saat/gün) ÷
Günefllenme Süresi (saat/gün) ÷ % 70 Sistem Verimi =
Gerekli PV gücü kW olarak
Tahmini Hesaplama:
PV Panel Büyüklü¤ü (W) x 4 = Üretim Miktar›
(kWh/gün)
Üretim Miktar› (Wh/gün) x (1/4) = PV Panel
Büyüklü¤ü (kW)
Ülkemizde yo¤unluklu kullan›lan enerji
çeflitlerinin maliyetleri ise 2008 sonu itibariyle;
• 1 m3 do¤al gaz›n her fley dahil tüketiciye sat›fl fiyat›:
107, 87 kr’tur.
(4 kiflilik bir ailenin y›ll›k ortalama do¤al gaz tüketimi:
1500 m3’tür.)
• 1 kWh elektri¤in konutlardaki sat›fl fiyat› her fley
dahil 24,9 kr’dir.
Batarya Boyutu:
kWh/gün ÷ 3-5 Depolama Günü x 3 = Gerekli kWh
Batarya Boyutu
1 kW’l›k güç = 75 m2 PV Panel alan›
fiarj Kontrol Ünitesi Boyutu:
1 MW’l›k kurulu PV Sistemi, Amerika Birleflik
Devletleri’nde 31 kWh/gün’lük tüketime sahip yaklafl›k
130 konutun ihtiyac›n› karfl›layabilmektedir. Türkiye’de
dört kiflilik bir ailenin ayl›k ortalama elektrik tüketimi
230 kWh civar›ndad›r. 1 MW’l›k kurulum, ülkemizde
yaklafl›k 520 evin ayl›k ihtiyac›n› karfl›layabilir.
PV Devre Ak›m›, amp x 1,56 = Toplam Amper Boyutu
fialter Boyutu:
Devre Ak›m›, amp x 1,56 = fialter Amper Boyutu
137
Ekler
Bina Etüdü
Bu bölümde, tek veya iki ailenin yaflad›¤› bir binan›n
çat›s›na konacak bir PV sistem için bir liste sunuyoruz.
‹nflaat belgelerinin kopyalar› (zemin plan›, kesit, çat›
plan› ve vaziyet plan›) mevcutsa müflteriden al›nmal›d›r.
Daha büyük PV sistemlerde daha ayr›nt›l› bir
incelemeye ihtiyaç vard›r. Gerekirse, bu modele
dayanarak kendi listenizi oluflturabilirsiniz. Sistem
k›smen gölgeli olacaksa, ilave listeler de kullan›labilir.
Etiketler (gerekiyorsa yükseklikleriyle):
PV için kullan›labilir alan = PV
Çat› penceresi =
Anten =
Baca =
Kozalakl› a¤aç=
Yaprak döken a¤aç=
Gölge unsurlar›n›n PV sistem üzerindeki etkisini
de¤erlendirmek için, fiekil 3.14’teki gibi kaba bir eskiz
yapmak iyi olur. Bu, listenin üzerine, yönleri gösteren
alana veya vaziyet plan›n›n üstüne yap›labilir. Yeni bir
binada, etrafta baflka bina ve a¤açland›rma yap›l›p
yap›lmayaca¤› ve a¤açlar›n büyümesi de göz önüne
al›nmal›d›r.
Eskizin veya vaziyet plan›n›n üzerine afla¤›dakiler
iflaretlenmelidir (gerekti¤i takdirde foto¤raflar da
eklenmelidir).
•
•
•
•
•
Çat› alan› (yönler de dikkate al›narak).
PV sistem için kullan›labilecek alan.
Baca, anten, uydu çanaklar›.
Civardaki binalar (yaklafl›k mesafe ve yükseklik).
A¤açlar (yaklafl›k mesafe ve yükseklik, yapraklar›n›
döken ve kozalakl› a¤açlar iflaretlenir).
• PV sistemi gölgeleyeceklerse, tepeden geçen hatlar
(elektrik, telefon).
• Di¤er gölge unsurlar›: Binalar›n düflen gölgeleri, çat›
pencereleri vs.
Gölge silüetleri, ilgili günefl yolu diyagram›n›n üzerine
iflaretlenebilir. Bu, ilk alan ziyaretinde yap›l›rsa,
gölgeleme konusunda müflteriye bir ön
tahmin verilebilir.
Bina ‹ncelemesi Örnek Eskizi (fiekil 3-14)
Çat› geniflli¤i
Çat› uzunlu¤u
Çat› e¤imi
Tepe yüksekli¤i
Saçak yüksekli¤i
PV Sistem Listesi – Gerekli Ölçüler (fiekil 3.15)
138
Ekler
PV Sistem Listesi
Müflterinin ismi: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sokak, numara:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Posta kodu, flehir: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Telefon (özel): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Telefon (ifl): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
fiu saatler aras›nda:....................... -.............................
Faks: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
‹nflaat alan›n›n adresi (Farkl› bir adres ise): . . . . . . . . . .
..........................................
Mimar: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Elektrikçi: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Çat› ustas›: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Müsait çat› alan›:
Uzunluk =................... m x genifllik=
.................................... m = .................................. m2
Di¤er çat› elemanlar›:
Baca
Tepe penceresi
Paratoner
Çat› penceresi
Di¤er
Faydal› Belgeler
‹nflaat planlar›:
Vaziyet plan›
Cepheler
Foto¤raflar:
Çat›
Saatin yeri
Zemin plan›
Kesitler
Çat› plan›
Binan›n tan›m›
Evin seçilen çat› alan›yla görünüflü
Gölgeleme: Gölge durumu
Müflterinin ‹stekleri ve Beklentileri
PV modül türü:
Çat›ya monte
Çat›ya entegre
Di¤er
Monokristal
Amorf
Polikristal
‹nce film
PV güç (yaklafl›k) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kWp
Maksimum yat›r›m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
‹stenen enerji üretimi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kWh/y›l
Maksimum alan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m2
Di¤er. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Çat›
Çat› flekli:
Beflik çat›
Düz çat›
Tek e¤imli çat›
K›rma çat›
Topuz çat›
Mansart çat›s›
Testeredifli çat›
Beflik-topuz karma çat›
Di¤er. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Çat› kaplamas›:
Arduvaz
Oluklu Eterni
Bitümlü membran
Kiremit
Çak›l
Zift
Alaturka (oluklu) kiremit
Düz kiremit
Marsilya kiremidi
Di¤er. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Çat› inflaat›:
Is› yal›t›m›?
Evet
Hay›r
Çat› alt strüktürü. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kirifllerin aras›ndaki mesafe= . . . . . . . . . . . . . . . . . . m
Çat›n›n eriflilebilirlik durumu:
Vinç gerekli
‹skele gerekli
Araç eriflimi
Evet
Hay›r
Kablo döflerken kullan›labilecek çat› aç›kl›klar›
Evet
Hay›r
Havaland›rma kiremitleri
Di¤er çat› aç›kl›klar›
PV jeneratör, invertör ve elektrik saati
PV jeneratörün yönü:
Güney yönü 0° kabul edilerek (-90° (do¤u) +90° (bat›)):
.........................................°
PV jeneratörün e¤ilme aç›s› 0°den (yatay) 90°ye (dikey):
.........................................°
Paratoner var m›?
Evet
Hay›r
PV jeneratör nerede topraklanabilir? . . . . . . . . . . . . .
..........................................
Jeneratör buat›n›n yeri? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..........................................
Elektrik saati nerede?
Bodrum
Koridor
Salon
Depo
Binan›n d›fl›nda: Mesafe...........m
Di¤er . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
139
Ekler
Saat ba¤lant›s›?
Saate yer kal›yor mu?
Di¤er
Evet
Hay›r
‹nvertöre de yer var m›?
Evet
Hay›r
‹nvertörün yeri?
DC ana anahtar›n›n yeri? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hatlar ve kurulum
Yaklafl›k kablo uzunlu¤u:
PV jeneratörle buat aras›ndaki mesafe:. . . . . . . . . . . m
PV jeneratörle eflgerilimli da¤›t›m hatt› aras›ndaki
mesafe: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m
Jeneratör buat›yla invertör aras›ndaki mesafe: . . . . . . .
........................................m
‹nvertörle flebeke ba¤lant›s› aras›ndaki mesafe: . . . . m
DC ana kablosunun yeri ve tesisat türü: . . . . . . . . . . m
AC ba¤lant› kablosunun yeri ve tesisat türü: . . . . . . m
Çat› k›r›lmal› m›?
Evet
Hay›r
Kaç kez?: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
140
Y›ll›k elektrik tüketimi? kWh / y›l
Yeni binada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Civardaki a¤açland›rma ve yeni bina projelerini araflt›r.
Gölgeleme için . . . . . . . . . . gölgeleme listesini kullan!
Ev tescilli mi ya da sit alan›nda m›?
Evet
Hay›r
Gölgeleme listesi
Çizin (ya da gerekiyorsa foto¤raf çekin)
• Çat› alan› (yönünü belirtin)
• PV sistemi için kullan›labilecek alan (PV sistemin
merkezini koordinatlar›n orijinine yerlefltirin)
• Baca, anten, uydu çanaklar›
• Civardaki binalar (yaklafl›k mesafe ve yükseklik)
• A¤açlar (yaklafl›k mesafe ve yükseklik). Yapraklar›n› .
döken a¤açlarla kozalakl› a¤açlar› iflaretleyin
• Tepeden geçen hatlar (elektrik, telefon)
• Di¤er gölge unsurlar›: Binalar›n düflen gölgeleri
Ekler
Elektrikli Aletlerde Enerji Verimlili¤i
Çamafl›r ve Bulafl›k Makinesi:
Tam dolu çal›flt›r›larak en ekonomik y›kama program›
tercih edilmelidir. Daha az deterjan kullan›lmal›d›r ve
kullan›lan deterjana göre en düflük s›cakl›kta y›kama
sa¤layan program tercih edilmelidir. Bulafl›k makinas›
için 55° y›kama s›cakl›¤› yeterli olmaktad›r. Bulafl›klar,
bulafl›k makinas›na yerlefltirilmeden önce s›yr›larak
temizlenmelidir. Çamafl›rlar›n kurutmas›, makine ile
de¤il rüzgar, günefl gibi do¤al enerji kaynaklar›ndan
sa¤lanmal›d›r.
Enerji S›n›f› Etiketi:
Ürünün ne kadar enerji tüketece¤i bilgisini vermekte
ve harflendirme sistemi ile enerji s›n›fland›rmas›
yapmaktad›r. Tüketicilerin dikkat etmesi gereken,
A++’ya do¤ru s›ralanmakta olan yüksek enerji
verimlili¤ine sahip ürünleri tercih etmek olmal›d›r.
Enerji performans etiketi d›fl›nda, tüketicinin elektrikli
ev aleti al›rken dikkat etmesi gereken ikinci bir nokta
ise ihtiyaçtan büyük hacimde cihaz tercih etmemesi
olmal›d›r.
Elektrikli alet sat›n al›rken ve kullan›m› esnas›nda
dikkat edilmesi gereken, enerjinin etkin kullan›m›n›
sa¤layan yöntemler flöyle s›ralanmaktad›r.
Buzdolab›:
Günün yirmidört saati çal›flt›¤› ve günlük tüketilen
enerjinin üçte birini tüketti¤i için buzdolab› seçiminde
daha fazla dikkat etmek gereklidir. Sat›n al›rken kap›
s›zd›rmazl›¤›, çal›flma s›cakl›¤›n›n ayarlanabilir olmas›,
yal›t›m ve enerji s›n›f›na dikkat edilmelidir. F›r›n, günefl
›fl›¤› gibi ›s› kaynaklar›ndan uzak tutulmal›d›r. Hava
sirkülasyonunu önleyecek tozlanmalar engellenmelidir.
Fazla enerji tüketimine neden olan afl›r› buzlanma
önlenmelidir.
Klima:
Do¤rudan günefl ›fl›¤›na maruz kalmamal› ve hatta
a¤aç, tente, cam filmleri gibi pasif gölge sistemleri ile
desteklenmelidir.
Ocak ve F›r›nlar:
Küçük kapasiteli f›r›nlar tercih edilmeli ve ön ›s›tma
gerekli olmad›¤› sürece yap›lmamal›d›r. Donmufl
yiyecekler f›r›na do¤rudan yerlefltirilmeden d›flarda
çözünmesi sa¤lanmal› ve piflirmeden birkaç dakika
önce kapat›lmal›d›r. Mikrodalga f›r›nlar piflirme
ifllemini 2-10 dk, ›s›tma ifllemini 10-30 sn’de
gerçekleflti¤i için % 66 tasarruf sa¤lar.
Di¤er Ev Aletleri:
Bu aletlerin ço¤u k›sa süreli çal›flma gerektirmelerine
ra¤men fazla enerji tüketimine neden olmaktad›r.
Örne¤in bir saç kurutma makinas›n›n 10 dakika
çal›flmas› ile harcad›¤› enerji, 60 W’l›k bir lamban›n
3 saatte harcad›¤› enerjiye efl de¤erdir.
Elektronik birçok alet stand-by (uyku) modunda
bekletilmemeli, kullan›lmad›¤› durumlarda fiflleri
mümkün oldu¤u kadar prizden çekilmelidir. Büyük
ekranlar yerine daha az enerji tüketen küçük ekran
televizyonlar ya da bilgisayarlar tercih edilmelidir.
Elektronik cihazlarda ses düzeyinin düflüklü¤ü de yine
enerji tüketimini azaltmaktad›r.
S›cak Su Üretimi:
Mümkün oldu¤u kadar günefl enerjisi ile su ›s›tma
sistemleri kullan›lmal›d›r. En yüksek 45-50° ’lere kadar
›s›tma sa¤lanmal›d›r. S›cak suyu depolayan üreteçler
(termosifon vb.) yerine anl›k su ›s›t›c›lar (flofben, kombi
vb.) kullan›lmal›d›r. Is› kayb›n› önlemek için depolar ve
tesisat›n yal›t›m› yap›lmal›d›r.
Ak›ll› sayaçlar kullan›larak, elektrik tüketimi mümkün
oldu¤unca indirimli saatlere göre yo¤unlaflt›r›lmal›d›r.
141
Kurumlar ve Firmalar
Sponsor Firmalar
BMD SOLAR
Faaliyet Alan›: Günefl enerjisinden elektrik üretimi ile ilgili proje ve uygulamalar askeri ve resmi kurumlara elektronik,
makine, techizat, malzeme tedari¤i
‹letiflim Bilgileri: G.M.K. Bulvar› 53/3 Maltepe/Ankara
Tel: 312 232 3437 Fax: 312 232 6597 www.bmdsolar.com, www.solarmarketim.com, [email protected]
EKOGÜNEfi Yenilenebilir Enerji Sistemleri
Faaliyet Alan›: Günefl ve rüzgar enerjisinden elektrik üretimi, LED ayd›nlatma
‹letiflim Bilgileri: Ihlamur Sokak No: 12 / 9 Göztepe/‹stanbul
Tel: 216 467 4157 Fax:212 310 2459 www.ekogunes.com, [email protected]
EKOSOLAR
Faaliyet Alan›: Günefl ve rüzgar enerjisinden elektrik üretimi, LED ayd›nlatma
‹letiflim Bilgileri: ‹lkbahar (Sancak) Mahallesi, 600. Sokak, No: 7 Çankaya/Ankara
Tel: 312 491 6453 - 54 Faks: 312 491 6455 www.ekosolar.com, [email protected]
FORE SOLAR
Faaliyet Alan›: Günefl ve rüzgar enerjisinden elektrik üretimi, günefl santralleri, profesyonel telekom
uygulamalar›, enerji üreten çat› modelleri, kendi enerjisini kendi üreten ekolojik binalar
‹letiflim Bilgileri: Suyan› Sokak. Yal› Apt. No: 17 / 1 Suadiye/‹stanbul
Tel: 216 372 0380 Fax: 216 372 0688 www.foresolar.com, [email protected]
MEKAN‹K TASARIM
Faaliyet Alan›: Günefl enerjisi entegreli yap› projeleri, çevre dostu mekanik sistemler, her tür iklimlendirme çözümleri
‹letiflim Bilgileri: Dereboyu Caddesi, Musahip Sokak, No: 21 Ortaköy/‹stanbul
Tel: 212 259 3825 Fax: 212 259 4736 www.halukderya.com, [email protected]
ONTEK Endüstriyel Mutfak ve Temiz Enerji Sistemleri
Faaliyet Alan›: Klima, havaland›rma, ›s›tma, so¤utma sistemleri, günefl ve rüzgar enerjisi, LED ayd›nlatmalar
‹letiflim Bilgileri: Uzun Çay›r Caddesi, Küme Sokak No: 5/1 Hasanpafla Kad›köy/‹stanbul
Tel: 216 340 2663 Fax: 216 327 1569 www.ontekklima.com, www.gunespil.net; [email protected], [email protected]
Kurumlar
Bilkent Üniversitesi Ulusal Nanoteknoloji Enstitüsü
www.nano.org.tr
D›fliflleri Bakanl›¤› Enerji, Su ve Çevre Genel Müdürlü¤ü
www.mfa.gov.tr
Dicle Üniversitesi Günefl Enerjisi Uygulama ve Araflt›rma
Merkezi www.dicle.edu.tr
Diyarbak›r Günefl Evi
www.gunesevi.org
Ege Üniversitesi Günefl Enerjisi Enstitüsü
www.eusolar.ege.edu.tr
Elektrik Mühendisleri Odas›
www.emo.org.tr
Enerji ‹flleri Etüt ‹daresi
www.eie.gov.tr
Enerji Piyasas› Denetleme Kurulu
www.epdk.gov.tr
Eurosolar Türkiye, Avrupa Yenilenebilir Enerji Birli¤i Türkiye
www.eurosolar.org.tr
Gazi Üniversitesi TEMENAR
www.temenar.gazi.edu.tr
Hacettepe Üniversitesi YETAM
www.yetam.hacettepe.edu.tr
‹TÜ AR‹BA Ekibi
www.ariba.itu.edu.tr
142
‹TÜ Enerji Enstitüsü
www.energy.itu.edu.tr
Makine Mühendisleri Odas›
www.mmo.org.tr
Mu¤la Üniversitesi Temiz Enerji Kaynaklar› Ar-Ge Merkezi
http://mutek.mu.edu.tr
ODTU Fizik Bölömö
www.physics.metu.edu.tr
ODTU-Günefl Enerjisi Araflt›rma Merkezi
Kurulum aflamas›nda.
ODTU-MEMS
www.microsystems.metu.edu.tr
ODTU-MATPUM
http://matpum.metu.edu.tr
Pamukkale Üniversitesi Temiz Enerji Evi
http://tee.pau.edu.tr
Sakarya Üniversitesi
www.entek.sakarya.edu.tr
Süleyman Demirel Üniversitesi
http://yekarum.sdu.edu.tr
Tübitak-MAM Enerji Enstitüsü
www.mam.gov.tr
Tübitak Ulusal Metroloji Enstitüsü
http://www.ume.tubitak.gov.tr
Ulusal Fotovoltaik Teknoloji Platformu
http://www.trpvplatform.org
Kurumlar ve Firmalar
Dernekler
Enerji Ekonomisi Derne¤i
www.traee.org
GÜNDER- (Uluslararas› Günefl Enerjisi Derne¤i-Türkiye)
www.gunder.org.tr
Günefle Derne¤i
www.gunese.org
GETSID - Günefl Enerjisi Tekno. Sanayici ve ‹fladamlar› Derne¤i
www.getsid.com
TemizDünya Ekoloji Derne¤i
www.temizdunya.org
Temiz Enerji Vakf›
www.temev.org.tr
...
Firmalar
Enisolar / ‹stanbul
✆ 0212 291 13 73
www.enisolar.com
Merk Solar / ‹stanbul
✆ 0212 233 82 91
www.merkenerji.com
Acer Enerji / Kayseri
✆ 0352 691 47 00
www.acerenerji.com
Eren Solar Grup / Ankara
✆ 0312 354 09 92
www.eren-solar.com
Net Enerji Ltd. fiti. / Diyarbak›r
✆ 0412 257 16 61
www.netenerji.net
Al Enerji / ‹stanbul
✆ 0212 219 98 94
www.alenerji.com.tr
Anel / ‹stanbul
✆ 0216 528 50 00
www.anel.com.tr
Erk Solar / Adana
✆ 0256 316 27 27
www.erksolar.com
Norm Enerji / ‹stanbul
✆ 0212 231 47 99
www.normenerji.com.tr
Euro Solar / ‹stanbul
✆ 0216 680 44 50
www.eurosolar.com.tr
Ostim Enerjik / Ankara
✆ 0312 385 50 90
www.ostimenerjik.com
An›tcam-SunStrip / Konya
✆ 0332 239 01 78
www.anitcam.com
Ezinç Metal / Kayseri
✆ 0352 321 13 21
www.ezincmetal.com
Ouraset Solar / Adana
✆ 0322 346 49 00
www.ouraset.com
BMD Group / Ankara
✆ 0312 232 34 37
www.bmdgroup.net
Ferhat Elektronik / Ankara
✆ 0312 309 16 11
www.ferhat.com.tr
Öztunç Mühendislik / Mersin
✆ 0324 320 38 39
Da¤san Solar / Konya
✆ 0332 239 09 06
www.dagsan.com.tr
DCD Enerji / ‹stanbul
✆ 0216 330 87 13
www.dcdenergy.com
Fore Enerji / ‹stanbul
✆ 0216 372 03 80
www.foresolar.com
Semai Günefl Enerji Sistemleri / ‹stanbul
✆ 0212 699 88 93
www.semai.com.tr
Form Endüstri Ürünleri / ‹stanbul
✆ 0212 286 18 38
www.formgroup.com
Ser-Gün Günefl Enerji Sistemleri / Antalya
✆ 0242 444 07 01
www.sergun.com
Demir Solar / Denizli
✆ 0258 263 76 80
www.demirsolar.com.tr
Ges Enerji / ‹stanbul
✆ 0212 438 45 92
www.gesenerji.com
Schüco / ‹stanbul
✆ 0212 465 68 80
www.schueco.com.tr
Denba Telecom / ‹stanbul
✆ 0242 324 39 61
www.denba.com
Gira Solar / Mu¤la
✆ 0252 613 41 38
www.girasolar.com.tr
Solen / ‹stanbul
✆ 0216 302 33 73
www.solenenerji.com.tr
Depar Solar / Ankara
✆ 0312 397 72 36
www.deparsolar.com
Günefl Pili / Konya
✆ 0332 342 73 43
www.gunes-pili.com
Solis Enerji / ‹stanbul
✆ 0212 264 17 17
www.hizmark.com
e Sistem / ‹stanbul
✆ 0216 528 50 00
www.esistem.com.tr
Gün›fl›¤› Ayd›nlatma / ‹stanbul
✆ 0212 356 45 03
www.gunisigiaydinlatma.com
Sunset Enerji / Antalya
✆ 0242 323 11 95
www.sunsetenerji.com.tr
Efsun Solar / Antalya
✆ 0242 258 11 53
www.efsunsolar.com
‹nform A.fi. / ‹stanbul
✆ 0216 622 58 00
www.inform.com.tr
Sunstrip / Konya
✆ 0332 239 01 78
www.sunstrip.com.tr
Ekogünefl / ‹stanbul
✆ 0216 467 41 57
www.ekogunes.com
IPC / ‹stanbul
✆ 0216 317 4142
www.ipc.com.tr
Tunçmatik / ‹stanbul
✆ 0216 314 51 51
www.tuncmatik.com
Ekosolar / Ankara
✆ 0312 491 64 54
www.ekosolar.com
Kuzey Makina / Mersin
✆ 0324 444 44 88
www.kuzeymak.com
Yesa Enerji / ‹stanbul
✆ 0212 855 36 98
www.yesaenerji.com
Eksen Enerji / Bal›kesir
✆ 0266 385 07 14
www.eksenenerji.com
Laterna / ‹stanbul
✆ 0212 293 88 78
www.laek.com.tr
...
143
Kaynaklar
Kitaplar:
PHOTOVOLTAICS Design and Installation Manual, SOLAR ENERGY INTERNATIONAL
Planning and Installing Photovoltaic Systems, The German Solar Energy Society, Ecofys 2005
Photovoltaics & Solar Thermal Power Plants, Dena German Energy Agency
Solar Living Source Book, Real Goods
Enerji Verimlili¤i Fark›ndal›k Broflürü, Heinrich Böll Stiftung Derne¤i
‹nternet Kaynaklar›:
T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanl›¤›, www.enerji.gov.tr
T.C. Enerji Piyasas› Denetleme Kurulu, www.epdk.gov.tr
Elektrik ‹flleri Etüt ‹daresi, www.eie.gov.tr
Avrupa Birli¤i Enerji Portal›, www.energy.eu
Avrupa Fotovoltaik Teknoloji Platformu, www.epia.org
Hükümetleraras› ‹klim De¤iflikli¤i Paneli, www.ipcc.ch
Real Goods, www.realgoods.com
Uluslararas› Enerji Ajans› Fotovoltaik Güç Sistemleri Program›, www.iea-pvps.org
Sharp, www.sharpusa.com
Dünya Yenilenebilir Enerji Dergisi, www.renewableenergyworld.com
Fotovoltaik Teknolojiler ve Uygulamalar, www.pvresources.com
www.thesolarguide.com
144

Günefl Enerjisi

Transkript

Benzer belgeler

PE Körkasa Bandı

ButylSeal (TDS)

kapak.fh11

kapak.fh11

HABER tığ TEBER

Çekomastik 888

kapak.fh11

Aquarium

kapak