"Enerji" kelimesi iş yapma yeteneği anlamına gelir. Dünyadaki enerji ihtiyacı, doğal büyüme ve yeni teknolojinin kullanılması nedeniyle çok yüksek boyutlara ulaşmaktadır. Kömür, gaz ve petrol gibi bağımlı olduğumuz yanıcı yakıtların kaynağı sınırlıdır. Yakıtların artan şekilde yakılması, küresel ısınma ve hava kirliliği ile ilgili endişeleri artırmaktadır. Fosil yakıtların enerjiye aşırı bağımlılığı nedeniyle tükeniyor, alternatif enerji kaynakları bulmak gerekiyor ve alternatif bir kaynak da güneş .
Güneş enerjisi, güneş ısıtması, güneş termal enerjisi, güneş mimarisi ve yapay fotosentez gibi sürekli gelişen teknolojiler kullanılarak yararlanılan güneşten yayılan ışık ve ısıdır.
Aynı zamanda temel bir yenilenebilir enerji kaynağıdır ve teknolojileri, güneş enerjisini nasıl yakalayıp dağıttıklarına veya güneş enerjisine nasıl dönüştürdüklerine bağlı olarak, genel olarak pasif güneş enerjisi veya aktif güneş enerjisi olarak karakterize edilir.
Öğrenme hedefleri
Bu dersin sonunda, şunları yapabilmelisiniz:
Güneş son derece güçlü bir enerji kaynağıdır ve güneş ışığı, Dünya tarafından alınan en büyük enerji kaynağıdır. Yere ulaşan güneş radyasyonu veya güneş ışığı, yaklaşık yüzde 50 görünür ışık, yüzde 45 kızılötesi radyasyon ve daha küçük miktarlarda ultraviyole ve diğer elektromanyetik radyasyon biçimlerinden oluşur. Güneş enerjisi, basitçe güneşten gelen ışık ve ısıdır. Güneş enerjisi, mevcut en temiz ve en bol yenilenebilir enerji kaynağıdır.
güneş enerjisi formları
Yukarıda gösterildiği gibi, güneş paneli güneş ışığını veya güneş radyasyonunu toplamaktan ve elektrik enerjisine dönüştürmekten sorumludur. Solar şarj regülatörü, güneş panelinden aküye giden akımı düzenler. Kontrolör, pilin voltajını izler ve pil tamamen şarj olduğunda akımı azaltır. Pil, daha sonra kullanmak üzere enerjiyi depolar. Bir invertör, doğru akımı (güneşin ürettiği) alternatif akıma (elektrik şebekesinde kullanılan) dönüştürür. Sayaç, buzdolabı, ampul ve televizyon gibi ev aletleri tarafından kullanılan enerji miktarını ölçer.
Güneş enerjisi aşağıdaki şekillerden herhangi birinde olabilir;
Güneş radyasyonu termal enerjiye veya elektrik enerjisine dönüştürülebilir.
Termal enerji
Güneş enerjisini yakalamak ve termal enerjiye dönüştürmek için kullanılan en yaygın cihazlar, güneş enerjisi uygulamaları için kullanılan düz plaka kollektörlerdir. Dünya yüzeyindeki güneş radyasyonunun yoğunluğunun düşük olması nedeniyle, bu toplayıcıların alan olarak geniş olması gerekir. Örneğin, bir kişi için gereken yeterli enerjiyi toplamak için bir toplayıcının yaklaşık 40 metrekarelik (430 fit kare) bir yüzey alanına sahip olması gerekir.
En yaygın kullanılan düz levha toplayıcılar, üzerine düşen güneş ışığı ile ısıtılan bir veya iki cam levha ile kaplanmış karartılmış bir metal levhadan oluşur. Güneş ışığının ısısı daha sonra plakanın arkasından akan taşıyıcı sıvılar adı verilen havaya veya suya aktarılır. Bu ısı doğrudan kullanılabilir veya başka bir depolama ortamına aktarılabilir. Gece veya bulutlu günlerde kullanılmak üzere ısının depolanması, güneşli dönemlerde ısıtılan suyun depolanması için yalıtımlı tanklar kullanılarak gerçekleştirilir. Düz plaka toplayıcılar tipik olarak taşıyıcı sıvıyı 66 ila 93 santigrat derece arasında değişen sıcaklıklara kadar ısıtır. Bu tür kollektörlerin verimi, kolektörün tasarımına bağlı olarak yüzde 20 ila 80 arasında değişmektedir.
Termal enerji dönüştürmenin başka bir yöntemi, güneş enerjisini toplamak ve depolamak için tasarlanmış tuzlu su kütleleri olan güneş havuzlarında bulunur. Bu göletlerden çıkarılan ısı, kimyasallar, gıda, tekstil, yüzme havuzları ve hayvancılık üretimini sağlar. Güneş havuzlarının kurulumu ve bakımı oldukça pahalıdır ve genellikle sıcak kırsal alanlarla sınırlıdır.
elektrik üretimi
Güneş radyasyonu, güneş pilleri tarafından doğrudan elektriğe dönüştürülebilir. Bu tür hücrelerde, ışık bir metal ile bir yarı iletken (silikon gibi) arasındaki bağlantı noktasına veya iki yarı iletken arasındaki bağlantı noktasına çarptığında küçük bir elektrik voltajı üretilir. Tek bir fotovoltaik hücre tarafından üretilen güç yaklaşık iki watt'tır. Günümüz fotovoltaik hücrelerinin çoğunun enerji verimliliği sadece yaklaşık yüzde 15 ila 20'dir ve güneş radyasyonunun yoğunluğu düşük olduğu için, başlamak için, makul miktarlarda bile güç üretmek için bu tür hücrelerin büyük ve maliyetli düzenekleri gerekir.
Uzak bölgelerdeki su pompalarına ve iletişim sistemlerine ve iletişim uydularına güç sağlamak için daha büyük fotovoltaik hücreler kullanılmıştır.
Binaya entegre fotovoltaikler de dahil olmak üzere ince film güneş pilleri kullanan klasik kristal silikon paneller ve gelişen teknolojiler, geleneksel elektrik kaynağının yerini almak için işletme sahipleri ve ev sahipleri tarafından çatılarına kurulabilir.
Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santralleri, geniş bir alandan alınan güneş ışığını küçük, karartılmış bir alıcıya yoğunlaştırmak için yoğunlaştırıcı veya odaklayıcı toplayıcılar kullanır, böylece daha yüksek sıcaklıklar üretmek için ışığın yoğunluğunu önemli ölçüde artırır. Dikkatle hizalanmış ayna veya mercek dizileri, 2.000 santigrat derece veya daha yüksek bir hedef sıcaklığı ısıtmak için yeterli güneş ışığını odaklayabilir. Bu ısı daha sonra bir buhar türbini elektrik üretim santrali için buhar üreten bir kazanı çalıştırmak için kullanılabilir. Doğrudan buhar üretmek için, hareket edebilen aynalar, içinden suyun sirküle edildiği ve böylece ısıtıldığı karartılmış borular üzerinde büyük miktarda güneş radyasyonu konsantre edecek şekilde düzenlenebilir.
Diğer uygulamalar
Deniz suyundan buharlaşma yoluyla tuz elde etmek için güneş enerjisi kullanılır. Güneş enerjili tuzdan arındırma üniteleri, tuzdan arındırma sürecini yürütmek için doğrudan veya dolaylı olarak Güneş enerjisini ısıya dönüştürerek tuzlu suyu içme suyuna dönüştürür.
Alternatif bir enerji kaynağı olarak hidrojenin temiz ve yenilenebilir üretimi için güneş enerjisi teknolojisi de ortaya çıkmıştır.
Güneş enerjisi sisteminin performansını etkileyen faktörler
1. Hava değişikliği
Isıya maruz kalma, güneş pillerinin günlük üretimini zamanından önce bozabileceğinden, yüksek sıcaklıklar voltajda düşüşe ve genel güçte düşüşe neden olur. Güneş pilleri, sıcak iklimlerden ziyade soğukta daha iyi performans gösterir. Bu nedenle, 25 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda bir artış, güneş paneli çıkışının bozulmasına neden olur.
2. Gölgelendirme
Gölge, güneş panelinin küçük bir kısmına bile düştüğünde, tüm diziden geçen akım azalır. Gölgeli hücreler tüm güneş enerjisi sisteminin akım akışını etkiler.
3. Çatı yönü
Güneş panellerinin eğim açısı mevsim, enlem boylam ve güneşlenme saatlerindeki değişikliklere göre aktif olarak ayarlanmalıdır.
4. Güneş panelinin temizliği
Güneş paneli yüzeyinin temizliği doğrudan fotoelektrik güç dönüşümüne bağlıdır. Kum fırtınaları, kirli ortamlar ve yağış, güneş modüllerinin verimliliğini azaltmada rol oynayabilecek birkaç faktördür.
Güneş enerjisinin avantajları ve dezavantajları
Güneş enerjisinin avantajları ise;
Güneş enerjisinin dezavantajları arasında;
Özet
