Güneş Santralleri Nasıl Çalışır ve Avantajları Nelerdir?

Uluslararası anlaşmalarla iklim değişikliğiyle mücadelede yeni hedefler belirleniyor ve eylem planları hazırlanıyor. Sıfır emisyona ulaşma konusunda hassasiyet gösteren ülkeler yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiş için ölçek büyütmeye ve nihayetinde fosil yakıt bağımlılığından kurtulmaya çalışıyor. Bunun için de güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına talep günden güne artıyor.

Çin, güneş enerjisini en çok kullanan ülkeler sıralamasında 710 GW ile ilk sırada yer alıyor. Amerika Birleşik Devletleri 200 GW ile ikinci ve Almanya ise 90 GW ile üçüncü sırada bulunuyor. Güneşin sınırsız ve düşük maliyetli bir enerji kaynağı olması nedeniyle dünyadaki güneş santrallerinin artması iklim değişikliğiyle mücadelede umut vadedici bir gelişme. Gelin, güneş santrallerinin nasıl çalıştığına ve ne gibi avantajlar sağladığına birlikte bakalım.

Güneş Santralleri Nasıl Çalışır?

Güneş enerjisi santralleri; güneşten gelen ışığı, ısıyı ve ultraviyole radyasyondan oluşan güneş radyasyonunu fotovoltaikler gibi doğrudan veya güneş termik santralleri gibi dolaylı olarak elektriğe dönüştürebilen sistemlerdir. Bu iki sistem dışında güneş enerjisi kuleleri ve güneş havuzları gibi yenilikçi yaklaşımlar da güneş santrallerine örnek olarak verilebilir. Güneş santrallerinin çalışma prensipleriyse şöyle açıklanabilir:

Termik Güneş Santralleri

Güneş enerjisini termodinamik çevrim yoluyla elektriğe dönüştürmek üzere tasarlanmış olan tesisler güneş termik santrali olarak adlandırılır. Güneşten gelen radyasyonun kullanıldığı bu sistemde termal olarak iletken özellik taşıyan bir sıvının ısıtılması ve buhara dönüşene dek sıcaklığının yükseltilmesi söz konusudur.

Oluşan buhar genellikle bir türbinle beslenir ve termal enerjinin mekanik enerjiye dönüştürülmesi için bir alternatör kullanılır. Nihayetinde elektrik üretilmiş olur. Bu termodinamik döngü tamamlandığında buharın yeniden sıvı hâlini kazanması bir kondansatör aracılığıyla olur. Bu döngü tekrarlandıkça elektrik üretimi devam eder.

Güneş termik santralleri doğrusal yoğunlaştırma sistemleri, parabolik oluk sistemleri ve güneş çanakları kullanılarak oluşturulabilir. Bu güneş termik santrallerinin detaylarıysa şöyledir:

Doğrusal Yoğunlaştırma Sistemleri

Doğrusal yoğunlaştırma sistemlerini kullanan güneş termik santrallerinde geniş alanlara güneş izleme aynaları yerleştirilir. U şeklindeki aynalar, yani doğrusal yoğunlaştırma sistemleri (fresnel reflektör sistemleri) genellikle kuzey-güney yönünde hizalanır. Bu da güneş ışınlarının en üst düzeyde yakalanmasını sağlar. Üzerine alıcı tüpü yerleştirilmiş olması nedeniyle üst düzey bir hareket kabiliyeti bulunan doğrusal yoğunlaştırma sistemleri, güneşin hareketlerini doğu-batı yönünde takip eder.

Parabolik Reflektörler

Parabolik şekilli reflektörler kullanan bu sistemler, güneş ışığı seviyelerinin 30 ila 100 katını kolektöre odaklayabilir. Güneş ışığı uzun parabolik aynalardan yansıtılır ve aynanın uzunluğu boyunca uzanan alıcı tüplere odaklanır. Yansıtılan güneş ışınları tüplerin içinde sürekli olarak akan sıvıyı ısıtır. Buhar türbini jeneratörüyse suyu kaynatarak elektrik üretmek üzere bir ısı eşanjörüne gönderir. Bu, sistemlerin güneşin açısına göre eğilebilir ve güneşten maksimum enerjiyi alabilir.

Çanak/Motor Sistemleri

Ayna kaplı yüzeyleri bulunan devasa çanaklarla çalışan güneş termik santralleri, parabolik ve doğrusal sistemlerle benzerlikler gösterir. Ayna kaplı yüzey tarafından toplanan güneş ışınları, ısı üretmek üzere çanağın merkez konumunda bulunan bir termal alıcıda toplanır. Bir motor jeneratörüne aktarılan bu ısı pistonlarını hareket ettirerek mekanik bir güç oluşturur ve bir jeneratör ya da alternatör aracılığıyla elektrik üretilmesini sağlar.

Fotovoltaik Güneş Santralleri

Fotonlar ve ışık enerjisi, fotovoltaik sistemlerin çalışmasını sağlayan temel unsurlardır. Fotovoltaik güneş santralleri, fotovoltaik özellik taşıyan veya silikondan üretilmiş güneş pilleri kullanıyor olması nedeniyle kolektörlerin kullanıldığı termal santrallerden ayrışır.

Fotovoltaik hücrelerin dış katmanlarında bulunan elektronlar doğru akım elektrik üretebilmek için güneş ışınlarındaki radyasyonu emer. Fotovoltaik panellerin oluşturulması için hücrelerin seri olarak bağlanması gerekir ve bunun için de tek bir modüle entegre edilmelidir.

Güneş panelleri paralel olarak bağlanır ve bir akım invertörüne bağlı olan diziler, fotovoltaik hücrelerin yönlendirdiği akımı alternatif enerjiye dönüştürür. Eğer üretilen elektriğin tüketim noktalarına taşınabilmesi için şebeke hatlarını kullanması gerekiyorsa bir transformatör aracılığıyla voltajın ve yoğunluğun kontrol edilmesi gerekir.

Fotovoltaik güneş santralleri, kristal güneş panelleri ve ince film güneş panelleri kullanılarak kurulabilir:

• Kristal güneş panelleri kristal silikonlardan oluşur. Monokristal ve polikristal olmak üzere iki farklı türü bulunur. Monokristal versiyonları yaklaşık %20 daha iyi performans gösteriyor olsa da biraz daha pahalıdır.
• İnce film güneş panelleri adından da anlaşılabileceği üzere ışığı emen filmlerden oluşur. Bu panel tipi çatı kiremitleri gibi yüzeylerin üzerine uygulanmak için idealdir. Bu paneller aracılığıyla üretilen elektrik hem şebekelere aktarılabilir hem bataryalarda depolanabilir.

Güneş Santrallerinin Avantajları Nelerdir?

Güneş enerjisi, fosil yakıtlar gibi yenilenemeyen enerji kaynaklarından üretilen enerjiye kıyasla çok daha çevre dostudur ve uzun vadede sürdürülebilir bir enerji üretim modelidir. Güneş santrallerinin öne çıkan avantajlarından bazıları şunlardır:

Sınırsız, Yenilenebilir ve Sürdürülebilir

Dünya’nın pek çok bölgesinin belirli oranda güneş ışığı alması, güneş enerjisinin her yerde kullanılabileceği anlamına gelir. Kırsal alanlarda veya kent merkezlerinde kullanılabilen bir enerji türüdür. Çatılara ya da balkonlara kurulabilen güneş panelleriyle bireysel enerji ihtiyacı karşılanabilir veya devasa alanlara kurulan solar tarlalarla milyonlarca kişiye enerji ulaştırılabilir. Üstelik güneş enerjisi elektriğe dönüştürüldükten sonra dağıtımı oldukça kolaydır.

Verimliliği Artan Bir Enerji Kaynağı

Güneş panellerinin ve batarya depolama sistemlerinin verimliliği ve genel dayanıklılığı geçmiş yıllara oranla çok daha iyi durumda. Ayrıca bugüne dek yapılan araştırmalar, güneş enerjisinin fosil yakıtlara oranla çok daha küçük bir karbon ayak izine sahip olduğunu gösteriyor.

Güneş panellerinin fotovoltaik modülleri ve benzeri bileşenleri madencilik faaliyetleriyle çıkarılan işlenmiş malzemelerden yapılıyor olsa da güneş enerjisinin yaşam boyu emisyonları kömür ve doğal gazla karşılaştırıldığında önemsiz denebilecek kadar az.

Örneğin bir kömür termik santrali, bir güneş enerjisi santralinin ürettiğinden ortalama 25 kat daha fazla emisyon üretir. Bir doğal gaz santrali tarafından üretilen emisyonsa güneş santrallerinin ürettiği emisyon miktarının 10 katıdır.

Çevre Dostu ve Yeşil Enerji

Güneş panelleri sadece kurulum aşamasında değil, aynı zamanda sökülme veya değiştirilme sürecinde de son derece pratiktir. Güneş panellerinde genellikle geri dönüştürülebilen ve yeniden kullanılabilen malzemeler kullanılır, bu da panellerin çevresel etkisini azaltır.

Evler için mini güneş panelleri, büyük tesisler veya yaşam alanları içinse devasa güneş santralleri kurulabilir. Yerel ve genel ihtiyaçlara veya belirli özelliklere göre farklı boyutlarda tesisler inşa edilebilir. Özellikle fosil yakıtların çıkarılma süreci göz önünde bulundurulduğunda güneş santrallerinin hem inşa sürecinde hem kullanım aşamasında atık yönetimi çok daha kolaydır.

Kurumsal Karbon Emisyonunu QuickCarbon ile Azaltın!

Güneş enerjisi santralleri; çevreye duyarlı, yenilenebilir, sınırsız, sürdürülebilir ve giderek ulaşılabilir hâle gelen enerji üretim sistemleri olarak geleceğin enerji ihtiyaçlarını karşılayabilir. Teknolojinin her gün yeni olanaklar sağlamasıyla daha da verimli hâle gelen güneş panelleri, enerji üretim maliyetlerini düşürerek küresel ısınmanın etkilerini azaltabilir. Fosil yakıtlar gibi dünyamıza zarar veren ve hepimizin geleceğini tehdit eden karbon emisyonlarını üretmez.

Siz de karbon ayak izini küçültmek için yeni stratejiler belirlemek istiyor ancak nereden başlamanız gerektiğini bilmiyorsanız QuickCarbon yazılımımızı kullanabilirsiniz. QuickCarbon ile herhangi bir danışmanlık hizmetine gerek kalmadan ISO 14064-1:2018 Standardı ve GHG Protokolü’ne göre hesaplama ve raporlama yapabilirsiniz. Karbon ayak izi hesaplamaları yapmak ve bu hesaplamalar üzerinden sürdürülebilirlik hedefleri belirlemek için bizimle iletişime geçerek demo talebinde bulunabilirsiniz.