Güneş Enerjisinde Gelinen Son Nokta

Güneş ve çevresinde dolanan gezegenlerden oluşan güneş sistemi dünya için, temel bir enerji kaynağıdır. Güneş yarıçapı 700.000 km (dünya yarıçapının yaklaşık 109 katı),kütlesi 2×1030 kg (dünya kütlesinin yaklaşık 330.000 katı)olan bir yıldızdır. Güneşin yaydığı ve dünyamıza da ulaşan enerji, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışınım enerjisidir. Çeşitli dalga boylarındaki ışınımlar güneş-dünya arasını yaklaşık 8 dakikada aşarak dünyaya ulaşır.(ışınımlar saniyede 300.000 km’lik bir hızla, yani ışık hızıyla yol alırlar). Güneşin yaklaşık % 90’ı hidrojendir ve temelde hidrojen çekirdeklerinin kaynaşmasıyla füzyon reaksiyonu meydana gelir. Bu reaksiyon, güneşin merkezinde ve yaklaşık 15-16 milyon derecedir. Güneşin toplam ışıması ise 3.8×1026 J/saniye olduğundan, güneşte bir saniyede yaklaşık 600 milyon ton proton, yani hidrojen tüketilmektedir. Bu sayı ilk bakışta ürkütücü gibi gelse de, güneşin kütlesi ve bu kütlenin %90’ına yakın kısmının protonlar olduğu düşünülürse, güneşteki hidrojen yakıtının tüketilmesi için daha, yaklaşık 5 milyar yıllık bir süre olduğu ortaya çıkar. Bu yönüyle güneş, insanlık için tükenmez bir enerji kaynağıdır.

    Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir.

Güneş Enerjisinin Üstünlükleri ve Dezavantajları

Güneş enerjisinin üstünlükleri şu şekilde sıralanabilir:

• Güneş enerjisi tükenmeyen bir enerji kaynağıdır.
• Güneş enerjisi, arı bir enerji türüdür. Gaz, duman, toz, karbon veya kükürt gibi zararlı maddeleri yoktur.
• Güneş, tüm dünya ülkelerinin yararlanabileceği bir enerji kaynağıdır. Bu sayede ülkelerin enerji açısından bağımlılıkları ortadan kalkacaktır.
• Güneş enerjisinin bir diğer özelliği, hiçbir ulaştırma harcaması olmaksızın her yerde sağlanabilmesidir.
• Güneşi az veya çok gören yerlerde biraz verim farkı olmakla birlikte, dağların tepelerinde vadiler ya da ovalarda da bu enerjiden yararlanmak mümkündür.
• Güneş enerjisi doğabilecek her türlü bunalımın etkisi dışındadır. Örneğin, ulaşım şebekelerinde yapacakları bir değişiklik bu enerji tümünü etkilemeyecektir.
• Güneş enerjisi hiçbir karmaşık teknoloji gerektirmemektedir. Hemen hemen bütün ülkeler, yerel sanayi kuruluşları sayesinde bu enerjiden kolaylıkla yararlanabilirler.

Bugünkü bu enerjinin karşılaştığı sorunlar ise şöyledir:

• Güneş enerjisinin yoğunluğu azdır ve sürekli değildir. İstenilen anda istenilen yoğunlukta bulunamayabilir.
• Güneş enerjisinden yararlanmak için yapılması gereken düzeneklerin yatırım giderleri bugünkü teknolojik aşamada yüksektir.
• Güneşten gelen enerji miktarı bizim isteğimize bağlı değildir ve kontrol edilemez.
• Bir çok kullanım alanının, enerji arzı ile talebi arasındaki zaman farkı ile karşılaşılmaktadır.
• Güneş enerjisinden elde edilen ışınım talebinin yoğun olduğu zamanlarda kullanılmak üzere depolanmasını gerektirir. Enerji depolaması ise birçok sorun yaratmaktadır.

Güneş Enerjisinin Kullanım Alanları

    Güneş enerjisinin depolanabilmesi ve diğer enerji çeşitlerine dönüşebilmesi ısıl ,mekanik, kimyasal ve elektrik yöntemlerle olur.

• Isı depolama veya çevrimde; Özgül ısı kapasitesi yüksek ve kolay bulunur ucuz maddeler kullanılır.Su , yağ, çakıl taşı yatakları bunlar arasındadır.
• Mekanik depolamada; güneşle çalıştırılan bir pompa yada kompresör tarafından basılan yüksek basınçlı akışkan, uygun bir ortamda toplanır.
• Kimyasal depolamada; hidrat tuzlarından yararlanılır.
• Elektrik depolamada ise; enerji depolaması bataryalarla (akü) yapılır.

    Güneş enerjisi bu çevrimlerle veya doğrudan : Kullanım suyu ısıtılması, yüzme havuzu ve limonluk ısıtılması ; kaynatma ve pişirme ; bitkisel ürünlerin kurutulması , su damıtılması , yapıların ısıtılması ve soğutulması (iklimlendirilmesi) ; soğutma, toplam enerji sistemleri ile ısı ve elektriğin birlikte üretilmesi ; sulama suyu pompalanması endüstriyel işlem ısısı üretilmesi , elektrik üretilmesi ve fotokimyasal ve fotosentetik çevrimlerin gerçekleştirilmesi amacıyla kullanılır.Bu çevrimlerden en çok kullanılanları ise;

               * Güneş Enerjisinden Doğrudan Isı Enerjisi ,

               * Güneş Enerjisinden Doğrudan Elektrik Enerjisi ,

               * Güneş Enerjisinden Hidrojen Enerjisi elde edilmesi.

 
    Sanayi, konutlar veya bireysel amaçlı kullanımlar için gerek duyulan enerji ihtiyacını, bitkilerde olduğu gibi doğrudan güneşten sağlamak mümkün değildir. Bu sebeple güneş enerjisi çeşitli şekillerde dönüştürülerek kullanılabilir. Birçok farklı güneş teknolojisi olsa da bu dönüşüm prensipte iki şekilde gerçekleştirilmektedir.

          Güneş ışınlarının ısıtıcı etkisinden yararlanarak oluşturulan ısıl sistemler bunlardan birincisidir. Bu sistemlerde genellikle güneş ışığı bazı özel yapılarla(kolektör) çeşitli sıvıların ısıtılmasını sağlar. Bu yöntem daha çok evlerimizdeki sıcak su ihtiyacını karşılamakta kullanılır. Bazı ısıl sistemler güneş ışığını tek bir noktada yoğunlaştırarak sıcak su buharı oluşturmakta, bu sayede elektrik üretmektedir.

          İkinci yöntem ise bazı yarı iletkenlerin yardımıyla üretilen ve elektrik üretilmesini sağlayan güneş pilleridir. Fotovoltaik sistemler olarak da adlandırılan bu sistemler şimdilik büyük çaplı enerji çözümleri sunamamaktadır. Fakat deniz feneri, cep telefonu baz istasyonları, çiftlik evleri gibi şebekeden uzak alanlarda pratik bir çözüm olarak kullanılmaktadır. Bir evin elektrik ihtiyacını büyük oranda karşılayabilen güneş pili sistemleri giderek yaygınlık kazanmaktadır.

    Örneğin 120m²'lik iyi yalıtılmış bir konutun bir yıllık enerji ihtiyacı yaklaşık 12.500kwh'dir. Aynı büyüklükte bir evin uygun iklim şartlarında yüzeyine düşen güneş enerjisi miktarı ise 120.000 kwh civarındadır. Bu rakamlar göstermektedir ki güneş enerjisi tek başına dünya için yeterlidir. Fakat dünyaya ulaşan güneş enerjisinin tamamı günlük hayatta kullandığımız enerji türlerine dönüştürülemez. Örneğin güneş pillerinde dönüştürme verimi ancak % 15 - 20'lerdedir. 

    Güneş enerjisinin konveksiyonel enerji türlerine oranla ne denli yaygınlık kazanacağı hala bir tartışma konusudur. AB ülkeleri başta olmak üzere dünyada çevreci enerji kaynaklarına ilgi giderek artmaktadır. Ülkeler temiz enerji kaynaklarını desteklemekte, enerji üretim kapasitelerinin belirli bir kısmını güneş teknolojileinden sağlamayı taahhüt etmektedir. Güneş enerjisinin geleceği teknolojik gelişmeleri de dikkate aldığığımızda oldukça parlak görülmektedir. Geçmiş birkaç yüzyılda fosil yakıtların sahip olduğu krallık güneş enerjisi gibi temiz enerji türleri karşısında giderek sarsılmaktadır. 

    Güneş enerjisinin uzayda üretilebileceğini ve böylece gece etkisinin ortadan kaldırıp devasa santrallerle 5000-10.000MW gücünde enerji sağlamanın mümkün olduğunu savunan görüşler de mevcuttur. NASA tarafından bile dikkate alınan bu proje 1968'de P.E Galeser tarafından ortaya atılmış(2007'de tekrar tartışılmaya başlanmıştır) ve üretilen enerjinin dünya'ya elektromanyetik dalgalar şeklinde gönderilmesini içermektedir.