17.2.2014
Yenilenebilir Enerji Kaynakları
İÇERİK…
1. Giriş
YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI
GÜNEŞ ENERJİSİ
2. Güneş Enerjisi Temel Bilgileri
3. Güneş Enerjisinin Temel Kullanım Alanları
a.Güneş Enerjisi Toplayıcıları
*Düzlemsel güneş enerjili toplayıcılar
Sıvılı düzlemsel toplayıcılar
Havalı düzlemsel toplayıcılar
* Vakumlu borulu güneş enerjili toplayıcılar
* Yoğunlaştırıcı güneş enerjili toplayıcılar
Yrd.Doç.Dr. Canan KANDİLLİ
GİRİŞ…
b.Güneş Pilleri
GİRİŞ…
TÜKENİLEBİLİRLİĞİNE GÖRE ENERJİ TÜRLERİ
Üretilemeyen ve ancak mevcut bir formdan
diğerine dönüştürülebilen enerji, Yunanca
"energia" sözcüğünden alınma olup "etkiyen
kuvvet" anlamına gelmektedir.
TÜKENEBİLEN ENERJİ
•Kömür, linyit, petrol, doğal
gaz, atom (uranyum) gibi
kaynaklardan elde edilen
enerji
•Çevreyi
kirletirler
ve
dünyanın varolma sürecinde
tükenirler
TÜKENMEYEN
(YENİLENEBİLİR) ENERJİ
•Su (hidrolik), güneş, rüzgar,
jeotermal, biyokütle, gel-git
olayı gibi kaynaklardan elde
edilen enerji
•Çevre dostudurlar ve dünya
varoldukça tükenmezler
1
17.2.2014
GİRİŞ…
KONVANSİYONEL ENERJİLER…
•
•
•
•
•
Kömür
Petrol
Doğalgaz
Nükleer
Hidroelektrik







DEZAVANTAJLAR
Global ısınma (CO2,CH4)
Asit yağmurları (SO2,NOX vs.)
Doğal hayatı bozma
Doğal afet
Atık madde
Sınırlı rezerv
Homojen olmayan dağılım
Yenilenebilir enerji kaynakları da enerjinin ana
kaynağına göre;
• Güneş kaynaklı,
• Dünya kaynaklı
• Ay kaynaklı
olarak 3 grupta incelenebilmektedir.
YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI
Ana Kaynak
Birincil Enerji
Kaynakları
Doğal Enerji
Dönüşümleri
Su
Rüzgar
GÜNEŞ
Teknik Enerji
Dönüşümü
Kullanım
Enerjisi
Buharlaşma, Yağış
Su Güç
Tesisleri
Elektrik Enerjisi
Atmosferdeki
Hava Hareketi
Rüzgar Enerjisi
Tesisleri
Elektrik ve
Mekanik Enerji
Dalga Hareketi
Dalga Enerjisi
Tesisleri
Elektrik ve
Mekanik Enerji
Yer ve Atmosferin
Isınması
Isı Pompaları
Isı Enerjisi
Toplayıcılar
Isı ve Elektrik
Enerjisi
Güneş Pilleri
Elektrik Enerjisi
Isıl Güç
Tesisleri
Isı ve Elektrik
Enerjisi
Güneş Işınları
Güneş Işınları
Biyokütle
DÜNYA
Yer Merkezi
Isısı
AY
Ay Çekim Gücü
Biyokütle Üretimi
Dönüşüm
Tesisleri
Yakıt Enerjisi
Jeotermal Enerji
Jeotermal Güç
Tesisleri
Isı ve Elektrik
Enerjisi
Gel-Git Olayı
Gel-Git Güç
Tesisleri
Elektrik Enerjisi
GÜNEŞ ENERJİSİ
 Atmosferik koşullar ve yükseklik güneş
ışınımını etkiler,
 Güneş enerjisi meteorolojik koşullara bağlıdır,
 Güneş enerjisi düzenli olmayan bir karaktere
sahiptir.
2
17.2.2014
GİRİŞ…
GÜNEŞ ENERJİSİ
GELEN GÜNEŞ RADYASYONU (23 Ekim 2001)
1000
Bol ve tükenmez,
Düşük işletim maliyetine sahip,
Güç [Watt]
750
Duman, CO, Sülfür ve radyasyon atığı içermez,
250
Çeşitli uygulamalar için farklı çözüm olanakları
sağlayan
Ekonomik ve politik krizlerden etkilenmeyen,
Fiyatı sürekli artmayan bir kaynaktır.
GİRİŞ…
500
0
0:00:00
2:00:00
4:00:00
6:00:00
8:00:00
10:00:00
12:00:00
14:00:00
16:00:00
18:00:00
20:00:00
22:00:00
24:00:00
Zaman [Saat]





Kesikli ve değişken (Bulutlanma, gölgeleme).
Süreksiz (Gece güneş yok).
Kapalı günler.
Kesintisiz enerji için depolama gerekli.
Hammadde maliyeti sıfır ve rezerv sonsuz.
Güneş: Enerji Kaynağımız..
TÜRKİYE AÇISINDAN GÜNEŞ ENERJİSİ
•
•
•
•
Türkiye coğrafi konumu açısından 36-42 °N enlemleri arasında yer
almakta ve güneş kuşağı içerisinde bulunmaktadır.
Yıllık ortalama güneşlenme süresi 2609 saat olup, yılın % 29.8'ini
oluşturmaktadır.
Güneşlenme süresinin aylık dağılımında Türkiye ortalaması
maksimum değer 362 saat ile Temmuz, minimum değer 98 saat ile
Aralık ayına aittir.
Güneşlenme süresi yönünden en zengin bölge 3016 saat ile
Güneydoğu Anadolu’dur, bunu sırasıyla
Akdeniz
Ege
İç Anadolu
Doğu Anadolu
Marmara
Karadeniz
2923
2726
2712
2693
2528
1966
saat
saat
saat
saat
saat
saat
bölgeleri izler
3
17.2.2014
Temel bilgiler..
Güneş: Enerji Kaynağımız..
Güneş
Dünya
1.39 109 m
~0.53°
1.27 107 m
L?m
L  1.495 1011 m
Önemli Açılar…
Temel bilgiler..
 sin   sin   cos 



  sin   cos   sin   cos 



cos    cos   cos   cos   cos 


  cos   sin   sin   cos   cos 
  cos   sin   sin   sin 



 sin   sin   cos 

Yüzeyin normali
  sin   cos   sin   cos
Eğik Düzlem
cos     cos
  cos   cos   co

  cos   sin   sin   cos
β
  cos   sin   sin   sin
4
17.2.2014
Güneş ışınımı ve Dünya atmosferi arasındaki etkileşim..
Güneş ışınımının ölçümü (Pyronometer)..
Gök koşullarına bağlı olarak yeryüzüne ulaşan güneş ışınımı..
Temel bilgiler..
%100
Yansıyan (%34)
Güneşten Gelen
Absorblanan (%19)
Yayılı
Yeryüzüne Ulaşan
Yayılı (%28)
Direkt(%19)
Toplam (%47)
5
17.2.2014
Temel bilgiler..
Gelen güneş enerjisi
Rb 
Egimli yüzeydeki direkt güneş radyasyonu I bT

Yatay yüzeydeki direkt güneş radyasyonu I b
Rb 
cos
cos z
 1  cos  
 1  cos  
I T  I b Rb  I d 
  I b  I d Ru 

2
2




Temel bilgiler..
:
:
Deklinasyon açısı, güneş öğlesinde
ekvator düzlemine göre güneşin açısal
yüksekliğini ifade etmektedir.
23.45°    -23.45° arasında değerler
alır.
284  n 

  23.45 sin 360

365 

“n” değeri yıl içerisindeki gün sayısını
ifade etmektedir.
Temel bilgiler..
 : Saat açısı olarak tanımlanır, her 15° bir
Eğik düzlemin yatay ile yaptığı açıdır ve
saate eşdeğerdir. Yerkürenin kendi ekseni
180°0° değerlerini alabilir.
etrafında
dönmesinden
kaynaklanır.
>90°’nin anlamı eğik düzlemin normali
Güneş
öğlesinde

=
0°’dir.
aşağıya doğru bakar ve yatay düzlemi
   sin   cos 
 sin

gösterir.  sin   sin   cos
t= 12


t= 6 
t= ?

 sin
 cos
 cos
   sin   cos 

  sin   cos  sin



Eğik Düzlem
Güneş
Gün
  cos
cos
cos
cos   cos
 Öğlesi 
cos    cos
cos
 cos
  cos
 Doğumu



 = 0° 
 = -90°
 cos
 sin
 sin
 cos
 cos
  cos   cos 
  cos  βsin  sin
 = (t-12)*15°
β
sin

  sin

cos


sin


sin



cos


sin




sin





Gün Batımı
=?
6
17.2.2014
Temel bilgiler..
Temel bilgiler..
 : Coğrafi anlamda, enlem açısıdır.
Yatay Bir YüzeydeToplam Işınım
 t   d   y   yy
Afyon için enlem açısı
= 35,73°
Direkt Işınım
Yayılı Işınım
Yerden yansıyan yayılı Işınım
Temel bilgiler..
Eğik Bir Yüzeyde Direkt Işınım
Temel bilgiler..
Yerden Yansıyan Yayılı Işınım
 d   dz  Rd
Rd  cos() / cos(z )
 dz   tz   yz
 yy  ( cd   cy )    ((1 cos) / 2)
: eğik düzlemin çevresinin toplam güneş
ışınımı için yansıtma katsayısıdır.
Genelde yerküre yüzeyi için =0.2 alınır.
Eğer, zemin kar ile kaplıysa =0.7 alınabilir
7
17.2.2014
Güneş enerjisi toplayıcıları..
Güneş enerjisi uygulamalarını düşük sıcaklık (20-100°C), orta sıcaklık (100300°C) ve yüksek sıcaklık (>300°C) olmak üzere üç grupta toplayabiliriz.
Düşük Sıcaklık Uygulamaları
Kullanım sıcak suyu eldesi
Konut ısıtılması-soğutulması
Sera ısıtılması
Tarım ürünlerinin kurutulması
Yüzme havuzu ısıtılması
Güneş ocakları ve fırınları
Deniz suyundan tatlı su eldesi
Tuz üretimi
Sulama
Toprak solarizasyonu
PV sistemler
Orta Sıcaklık Uygulamaları
Endüstriyel kullanım için buhar üretimi
Büyük ısıtma-soğutma sistemleri
Yüksek Sıcaklık Uygulamaları
Güneş fırınları
Güneş enerjisi toplayıcıları..
Güneş enerjisi toplayıcıları..
Düzlemsel Toplayıcılar
•Sıvılı Düzlemsel Toplayıcılar
•Havalı Düzlemsel Toplayıcılar
Yoğunlaştırıcılı Toplayıcılar
•Çizgisel Odaklı
•Noktasal Odaklı
Vakum Tüplü
Isı Borulu
Güneş enerjisi toplayıcıları..
Toplayıcıların optimum koşullarda ısı transferi için
idealize edilmiş gereksinimleri
•Fiziksel sağlamlık
•Düşük yatırım maliyeti
•Yüksek ısı tutuculuğu
•Yüksek ısı iletimi
•Sağlığa uygunluğu
•Düşük viskozite
•Korozyona dayanıklılık
•Düşük enerji yoğunluğunda çalışma
•Yanmazlık
8
17.2.2014
Güneş enerjisinin toplanması..
Seçici geçirgenlik (sera etkisi)..
Soğurulma-yayma seçiciliği..
Güneş enerjisi toplayıcıları..
Yoğunlaştırıcılı Toplayıcılar
Çizgisel Odaklı Toplayıcılar
Odaklı toplayıcılar güneş enerjisini yoğunlaştırmak ve
daha yüksek sıcaklıklarda çalışma akışkan sıcaklığı
elde etmek için kullanılır.
Çizgisel Odaklı (Parabolik) toplayıcıların iki türü
vardır:
Oluk tipi (Parabolic-Trough Concentrating)
Birleşik tipi (Compound Parabolic Concentrating)
9
17.2.2014
Güneş enerjisi toplayıcıları..
Parabolik toplayıcı güç santrali..
Yoğunlaştırıcılı Toplayıcılar
Çizgisel Odaklı Toplayıcılar
Çizgisel odaklı toplayıcılardan yalak tipi odaklı
toplayıcının yansıtıcısı sabit olup borusu hareketlidir
(yada borusu sabit yansıtıcı yüzeyi hareketlidir). Boru
ekseni doğur-batı doğrultusunda yerleştirilmiştir ve
tek yönlü hareket mevcuttur.
Birleşik tip odaklı toplayıcı ise düz toplayıcı tipinde
olup, içinde bir dizi parabolik yalak vardır. Bu
toplayıcıya düz ve odaklı toplayıcı nitelikleri birleştiği
için “Birleşik” adı verilmiştir.
10
17.2.2014
PARABOLIC TROUGH COLLECTORS
SOLAR COLLECTORS
•Low Temperature Application (20-100°C)
•Medium Temperature Application (100-300°C)
50-400 °C
Proses ısısı
•High Temperature Application (>300°C)
PARABOLIC TROUGH COLLECTORS
•One axis solar tracking
•Working fluid with high
temperature
•High receiver efficiency
with selective surface
and evacuated tubes
•Basic components
determining the system
cost are structure,
absorbers and reflectors
•Efficiency of systems
can be increased by
cleaning reflectors
PARABOLIC TROUGH COLLECTORS
•354 MWe installed
power
•7000 GWh operation
•%110 peak usage
•1.25 billion $
investment
•Low cost advanced
technology
Kramer Junction,
California
Current energy cost
0.11 $/kWh
11
17.2.2014
Technology Development Prospects and
Economic Potential
Various new concepts have been developed from the
basis of the parabolic trough technology:
•Integrated Solar Combined Cycle Systems
DESIGN CRITERIA
•Direct solar steam
 Choosing the locations,
•Linear Fresnel reflectors
 evaluation of solar energy,
•Molten salts use in trough field
 climate conditions
are important parameters which must be considered in
designing solar concentrating systems. It is necessary that
the location which planned to found the system on should
have 2000 hour/year shinning period and 1500 kWh/m2y
solar radiation. Besides it should have more than 150
days/year which have 4 hours shinning period.
YÜKSEK SICAKLIK GÜNEŞ ENERJİSİ
TERMAL SİSTEMLERİ
•Absorption Cooling Systems
DÜNYADAKİ UYGULAMALAR
Güç Kuleleri (İki eksende güneşi izleme)
Max Güç 10 MWe (12,4 - 13,5 c€/kWh)
California - SOLAR 1 10 MWe – 1982
California - SOLAR 2 10 MWe – 1997
ALMERIA - 7,3 + 2,7 MWe
Parabolik çanaklar (İki eksende güneşi izleme)
Max güç: birim 25 kW 12 m çap (18 c€/KWh)
ALMERIA - 10 KWe - Çap. 7 m
Parabolik oluklar (tek eksende güneşi izleme)
Max güç: 80 MWe (8,2 -12,4 c€/KWh)
California - 9 santral (13 - 80 MWe) -1984
California - 160 MWe (planlanmış)
CRETA (Yunanistan) - planned 50 MWe
(planlanmış)
Hindistan - planned135 MWe (planlanmış)
Doğrusal yoğunlaştırıcı termal sistemler ticari ortama girmiş olup, bu
sistemlerin en büyük ve en tanınmış olanı 350 MW gücündeki şimdiki
Kramer&Junction eski Luz International santrallarıdır.
Bu tip toplayıcıların diğer bir önemli uygulaması ise daha çok deneysel
amaçlı olarak Güney İspanya’da kurulan Plataforma Solar de Almeria (PSA)
dır. Bu sistemin toplam kapasitesi 1.2 MW tır.
12
17.2.2014
•354 MWe kurulu güç
•7000 GWh işletim
•%110 peak kullanımı
•1.25 Milyar $ yatırım
•Düşürülen maliyet ve
teknik ilerleme
Kramer Junction, California
Günümüz enerji maliyeti
0.11 $/kWh
GÜNEŞ PİLİ TARİHÇESİ
•
Henry Bequerel, 1839’ da bir elektrolit içindeki çinko elektrot’a
ışık verdiğinde;çinko elektrottan elektrolit içinde ışık almayan
diğer elektrot’ a doğru akım aktığını gözlemledi.
•
1883 yılında Selenyum kullanılarak %1verimli ilk katı PV eleman
yapıldı.
•
Pearson, Fuller ve Chaplin'in Silisyum PV elemanlarda %5
verim elde ettiler. 1957'de %8 verim gerçekleştirildi.
•
1958'de güneş pilleri’nin uydularda kullanılmasına başlanması
ile güneş pili çalışmaları hız kazandı.
• 1973 birinci petrol krizi ile büyük petrol şirketleri güneş pili
çalışmalarına destek vermeye başladı.
•
90’lı yıllara gelindiğinde verimi %25 güneş pilleri elde
edilebilmiştir.
GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER)
Güneş pilleri, yüzeylerine
gelen
güneş
ışığını
doğrudan elektrik enerjisine
dönüştüren
yarıiletken
maddelerdir.
Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde
biçimlendirilen güneş pillerinin alanları 100 cm2
civarında, kalınlıkları ise özellikle en yaygın olan
silisyum güneş pillerinde 0.2-0.4 mm arasındadır.
13
17.2.2014
Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak
çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman
uçlarında elektrik gerilimi oluşur.
Siemens, SP140, Tekkristal
Modül
Tek
kristal
Çok
kristal
Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı,
yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Deniz
seviyesinde, parlak bulutsuz bir gündeki güneş
ışınımının şiddeti, 1000 W/m2 civarındadır,
yöreye bağlı olarak 1 m2'ye düşen güneş
enerjisi miktarı yılda 800 ile 2600 kWh
arasında değişir. Bu enerji, güneş pilinin
yapısına bağlı olarak % 7 ile % 25 arasında bir
verimle elektrik enerjisine çevrilebilir.
Güneş Pili (Solar Cell)
• Güneş pili, iç fotoelektrik
olayı kullanarak foton
enerjisini doğrudan
elektrik enerjisine
dönüştürür.
• Verim (uygulamada).
– Tek kristal ~%12-15.
– Çok kristal ~%11-14.
– Amorf ~%6-7.
Kaynak: Photovoltaics systems
Workshop, SOLAR ENERGY 2000,
Austria
Hücre, Modül, Dizi
1622 mm
1000 W/m2 ışınım, 25°C sıcaklıkta;

Pmax=140 Wp

Vmpp=33V

Impp=4.25A

72 adet PV hücre (125x125 mm2)

Voc=42.8V => (0.6Vx72=43.2V)

Isc=4.7A =>
(3Ax1252/1002=4.69A)





Nominal voltaj 24V
Max. Voltaj 600V (isolasyon)
17.2 kg/modül
1.32 m2/modül
25 yıl garanti
modül
814 mm
14
17.2.2014
Hücre, Modül, Dizi
PV array
• Seri bağlantıyla gerilim yükseltilebilir. (max.
600V).
• Paralel bağlantıyla akım arttırılabilir.
• Seri ve paralel bağlantılarla istenilen
gerilim, akım ve güçte diziler (array) elde
edilir.
Pv array
Güç çıkışını artırmak amacıyla
çok sayıda güneş pili birbirine
paralel ya da seri bağlanarak
bir yüzey üzerine monte edilir,
bu yapıya güneş pili modülü ya
da fotovoltaik modül adı verilir.
Gerekirse
bu
modüller
birbirlerine seri ya da paralel
bağlanarak, fotovoltaik bir dizi
oluşturulabilir .
15
17.2.2014
Güneş Pilinin Çalışma İlkesi
Güneş pillerinin ana
maddesi olan yarıiletken,
bir yasak enerji aralığı
tarafından ayrılan iki
enerji bandından oluşur. Bu bantlar, valans band ve
iletken band adını alırlar. Bu enerji aralığına eşit veya
daha büyük enerjili bir foton, enerjisini valans
banddaki elektrona vererek elektronun iletken
bandına çıkmasını sağlar. Geride hole denilen pozitif
bir boşluk bırakır. Böylece hole-elektron çifti
oluşturularak güneş pilinin ilk koşulu gerçekleştirilmiş
olur.
Bu çiftlerin bir elektrik alan ile birbirlerinden ayrılması
ise ikinci koşuldur.
Burada bir güneş pilinin çalışması görülüyor. Aradaki
eklem (kavşak=junction) bölgesinde oluşan hole ve
elektron çiftleri elektrik alan yardımıyla ayrılmış ve
akım oluşmuştur.
Güneş Pili Türleri
Yarıiletken özellik gösteren birçok madde
arasında güneş pili yapmak için en elverişli
olanlar, silisyum, kadmiyum sülfür, galyum
arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir.
Güneş pili teknolojisi, kullanılan maddeler ve
yapım türleri bakımından son derece zengindir.
Güneş pili yapımı için şu anda kullanılmakta
olan bir düzineden fazla maddenin yanısıra,
yüzlerce maddenin de üzerinde çalışılmaktadır.
Belli başlı güneş pili türleri aşağıda
verilmektedir.
GÜNEŞ PİLLERİ
ALAN
(cm2)
VERİM(%
)
Si ,Tek kristal
862
21.6
Si , Polikristal
1017
15.3
CIGS(CuInGaSe2),Polikristal, Ince film
938
11.1
CIGS (Büyük Alanlı)
3883
9.7
CdTe (Güneşi Izliyor)
838
8.1
CdTe (Büyük Alanlı)
6838
7.8
a-Si / a-Si Ge / a- SiGe ,Çok Eklemli
903
10.2
Ga As
16
21.0
Ticari Ortama Girmemiş Olanlar
Ticari Ortama Girmiş Olanlar
ALAN
(m2)
Si ,Tek kristal
28
15
Si, Polikristal
35
12
GaAs, Tek kristal
17
25
Amorf Si
53
9
16
17.2.2014
•Güneş pilleri kristaller ve amorflar olmak üzere
ikiye ayrılır.
•Kristal Silisyum Güneş Pilleri ise tek (mono)
kristalli ve çok (poli) kristalli yapılara sahiptir.
Laboratuvar ortamında ulaşılan en yüksek pil
verimleri 1 cm 2 'lik pil alanı için:
Kristal-Si güneş pili için : % 24
Polikristal- Si
: % 19
Amorf-Si
: % 10
Güneş pili sistemi uygulamaları iki ana gruba
ayrılabilir:
Şebekeden bağımsız sistemler
Şebeke bağlantılı sistemler
Burada şebekeden bağımsız bir sistemin şeması
görülmektedir.
Güneş Pili Sistemleri
Güneş pilleri, elektrik enerjisinin gerekli olduğu her
uygulamada kullanılabilir. Güneş pili modülleri
uygulamaya
bağlı
olarak,
akümülatörler,
invertörler, akü şarj kontrol cihazları ve çeşitli
elektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak
bir güneş pili sistemi (fotovoltaik sistem)
oluştururlar. Bu sistemler, özellikle yerleşim
yerlerinden uzak, elektrik şebekesi olmayan
yörelerde, jeneratöre yakıt taşımanın zor ve pahalı
olduğu durumlarda kullanılırlar.
Güç gereksinimine göre, enerji kaynağı olarak,
güneş pili modülleri, kullanılır. Güneşin yetersiz
olduğu zamanlarda ya da özellikle gece süresince
kullanılmak üzere devrede akü bulundurulur. Gün
boyunca güneş pili modüllerinden üretilen
elektirik enerjisi aküde depolanır ve yüke gerekli
olan enerji aküden alınır. Akünün aşırı şarj ve
deşarja karşı zarar görmesini engellemek için
kontrol birimi kullanılır. Alternatif akımın gerekli
olduğu uygulamalarda, sisteme bir invertör
eklenerek aküdeki DC gerilim, 220 V, 50 Hz.lik
sinüs dalgasına dönüştürülür.
17
17.2.2014
Bağımsız güneş pili sistemlerinin kullanıldığı tipik
uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır.
Radyolink istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve
telefon sistemlerinde
Petrol boru hatlarının katodik koruması, metal
yapıların (köprüler, kuleler vb) korozyondan
korumasında
Otomatik istasyonlarda güç kaynağı olarak
kullanılmasında
Bina içi ya da dışı aydınlatmasında
Güneş pili sistemleri en çok iletişim alanında
kullanılmaktadır.
Radyolink
istasyonlarının
çoğunlukla elektiriği bulunmayan yüksek ve ulaşım
sorunu olan yörelerde kurulu olması nedeniyle, bu
tesislerde güneş pili modülleri kullanmak uygun bir
çözüm olmuştur. Bu alanı, su pompajı ve aşı-ilaç
koruma izlemektedir.
Dağ evleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki
evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektirikli
aygıtların çalıştırılmasında
Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla
su pompajında
Orman gözetleme kulelerinde
Deniz fenerlerinde
İmdat telefonlarında
Askeriyede pillerin şarj edilmesinde
İlaç ve aşı soğutmada kullanılmaktadır.
Bugün dünyanın çeşitli yerlerinde, binlerce
bağımsız güneş pili sistemi kullanılmaktadır.
Yapılan araştırmalarda, kullanıcıların bu
sistemlerden, güvenilirlik, yakıt gerektirmeme
ve çok az bakım isteme gibi özellikler
nedeniyle memnun oldukları gözlenmiştir.
18
17.2.2014
Şebeke Bağlantılı Güneş Pili Sistemleri
Ülkemizde olduğu gibi elektirik ağını büyük oranda
tamamlamış olan ülkelerde şebeke bağlantılı güneş
pili sistemleri önem kazanmıştır. Öte yandan
bağımsız sistemlerde enerjinin depolanmasının
zorluğu ve maliyetin artması, şebeke bağlantılı
sistemlere geçiş nedenlerinden biridir. Şebeke
bağlantılı güneş pili sistemlerinin gücü, birkaç kW
dan birkaç MW'a kadar değişebilmektedir.
Bu tür sistemler, iki ana gruba ayrılır. İlk tür
sistem, temelde bir yerleşim biriminin örneğin, bir
konutun elektirik gereksinimini karşılar. Bu
sistemlerde, üretilen fazla enerji elektirik
şebekesine satılır, yeterli enerjinin üretilmediği
durumlarda ise şebekeden enerji alınır. Böyle bir
sistemde enerji depolaması yapmaya gerek yoktur,
yalnızca üretilen DC elektiriğin, AC elektriğe
çevrilmesi ve şebeke uyumlu olması yeterlidir.
İkinci tür şebekeye bağlı güneş pili
sistemleri kendi başına elektirik üretip,
bunu şebekeye satan büyük güç üretim
merkezleri şeklindedir. Bunların büyüklüğü
600-700 kW'dan megawattlara kadar
değişir.
Bağımsız ve şebeke bağlantılı sistemlerin dışında,
güneş pilleri, uzay uygulamaları ve tüketim
ürünlerinde kullanılmaktadır. Uzayda l958 yılından
bu yana, uyduların ve uzay araçlarının elektirik
gereksinimini karşılamak için güneş pilleri
kullanılmaktadır.
19
17.2.2014
Tüketiciye yönelik ürünlerin ise en tipik örneği,
yıllardır ticari ortama kabul edilmiş olan güneş
pili ile çalışan hesap makineleridir. Bunun
dışında, güneş piliyle çalışan bahçe aydınlatma
setleri, taşınabilir lambalar, güvenlik ve alarm
ürünleri, kapı zilleri,mobil havalandırma
sistemleri, oto akü şarj cihazları gibi bir çok
ürün de son yılarda tüketicilere sunulmuştur.
Güneş Pillerinin dünyadaki kurulu güç 1000
MW’ın üzerindedir. Türkiye’de ise çoğunluğu
Orman Bakanlığı Orman Gözetleme Kulelerinde ve
Türk Telekom’da olmak üzere 200 kW’ın üzerinde
bir kullanım bulunmaktadır.
Ayrıca Amerika’da 1 milyon çatı, Almanya’da 100
bin çatı ve Japonya’da 70 bin çatı adıyla değişik
programlar desteklenmektedir. Bu programlar ile
çatılara 0.5-2.5 kW’lık güneş pili sistemlerinin
kurulması amaçlanmaktadır.
Çatıda şebeke bağlantılı güneş pili uygulaması
20
17.2.2014
Bağımsız sisteme
örnek; sokak
aydınlatması
Şebeke bağlantılı güneş pili enerji santralı
Güneş Pillerinin Teknolojik Gelişiminin
Geldiği Son Durum
İlk güneş pillerinin piyasayla tanışması 40 yıl
öncesine dayanır. Ticari anlamda bu noktaya
gelene kadar geçen süre ve araştırmaların
başlangıcı ise 100 yıl öncesine kadar gider.
Günümüze kadar üretilmiş ve çeşitli kullanım
alanları bularak ticari ortama girmiş olan
güneş pilleri, Si (silicon), GaAs (gallium
arsenide), CIS (copper indium diselenide) ve
CdTe (cadmium telloride) ‘katı hal’ teknolojisi
tabanlıdır.
Son yıllarda ticari ortama girmiş olan
geleneksel katıhal teknolojisi tabanlı güneş
pillerinin yerini alabilecek verimleri aynı
ama üretim teknolojileri daha kolay ve daha
ucuz olan güneş pilleri üzerinde de çalışmalar
yoğunlaştırılmıştır.
Bu
teknolojiler,
fotoelektrokimyasal çok kristalli Titanyum
Dioksit piller, polimer yapılı Plastik piller,
organik güneş pilleri ve güneş spektrumunun
çeşitli dalgaboylarına uyum sağlayacak
şekilde üretilebilen enerji band aralığına
sahip Kuantum güneş pilleri olarak
sayılabilir.
21
17.2.2014
GÜNEŞ PİLİ UYGULAMA ÇEŞİTLERİ
• Şebekeye bağlı sistemler
- Güneş pili santralleri
- Bina uygulamaları
• Şebekeden bağımsız sistemler
- Basit d.a. Sistemleri
- Şebekeden uzak konut uygulamaları
ŞEBEKEYE BAĞLI SİSTEMLER
Güneş Pili Santralleri
•Bu sistemlerde üretilen elektrik doğrudan şebekeye verilir.
•Üretilen elektriğin birim enerji maliyeti 0,3-0,6 $/kwh aralığında
değişmektedir.
ŞEBEKEYE BAĞLI SİSTEMLER
ŞEBEKEYE BAĞLI SİSTEMLER
Bina uygulamaları
Bina uygulamaları
• Bu sistemler de 2
sayaç bulunmaktadır.
S1 şebekeye verilen
S2 şebekeden çekilen
enerjileri ölçer.
• Sisteme batarya
eklenmesi ile
yedeklemede
yapılabilir.
22
17.2.2014
ŞEBEKEDEN BAĞIMSIZ SİSTEMLER
Basit d.a. Sistemleri
• Genellikle yol ve kırsal
kesim aydınlatmasında ve
trafik ışıklarında kullanılır.
• Sistemde inventör yoktur.
Basit bir şarj regülatörü ve
batarya ile düşük fiyatlara
alınabilir.
•Şebeke elektriğinin
ulaşmadığı tarım alanları
ve konutlar.
•Sistem bina çatısına, dış
cepheye veya bahçeye
monte edilebilir.
PV yardımcı sistemler
•
•
•
•
Güneşi İzleme
ŞEBEKEDEN BAĞIMSIZ SİSTEMLER
Şebekeden uzak konut uygulamaları
PV yardımcı sistemler
Mevsimlik izleme
Aylık izleme
Tek eksende izleme
İki eksende izleme
Güneşi İzleme
23
17.2.2014
24
Download

dosyayı indir - 3rd Renewable Energy Systems Winter School