Skip to content Skip to navigation

Anti-Güneş Gözeleri: Geceleri de Çalışabilen Fotovoltaik Gözeler

Dr. Mahir E. Ocak
25/03/2020 - 22:23

Sıradan güneş gözeleri ve anti-güneş gözelerinde akım ters yönlerde akar.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının başında güneş enerjisi geliyor. Ancak güneş ışığından aldığı enerjiyi elektriğe dönüştüren geleneksel fotovoltaik gözeler sadece gündüzleri çalışıyor. Gündüzleri elde edilen enerjiyi geceleri kullanabilmek içinse başka enerji biçimlerine dönüştürüp depolamak gerekiyor. ABD’li iki araştırmacı geceleri de çalışabilen fotovoltaik gözeler geliştirilebileceğini öne sürüyor. Tahminlere göre bu anti-güneş gözeleri sıradan güneş gözelerinin dörtte biri kadar güç üretebilir.

Fotovoltaik gözelerin çalışma ilkesini, dıştan yanmalı motorların çalışma ilkesine benzeterek açıklayabiliriz. Isı enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bu motorlarda biri sıcak diğer soğuk olmak üzere iki ısı rezervuarı bulunur. Motor, iki rezervuar arasındaki ısı alışverişine aracılık ederek güç üretir. Söz konusu güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik gözeler olduğunda sıcak ısı rezervuarı Güneş, soğuk ısı rezervuarıysa Dünya’dır. Göze, iki rezervuar arasındaki ısı alışverişine aracılık ederek güç üretir.

Tristan Deppe ve Jeremy Munday tarafından öne sürülen anti-güneş gözelerinin Dünya ile uzay arasındaki ısı alışverişine aracılık ederek güç üretmesi planlanıyor. Bu gözelerde Dünya sıcak rezervuar, uzay ise soğuk rezervuar görevi görecek.

Geleneksel güneş gözeleri güneş ışığını soğurarak çalışır. Elektronların enerji kazanmasıyla sistemin iki ucu arasında bir potansiyel farkı oluşur. Böylece elektronlar bir uçtan diğerine akmaya başlar ve bir elektrik akımı ortaya çıkar.

Anti-güneş gözelerindeyse ısının yayılması sırasında kaybedilen enerji, sistemin iki ucu arasında bir potansiyel farkı oluşmasına yol açar. Böylece diğer uçtaki yüksek enerjili elektronlar ısının yayıldığı bölgeye doğru akmaya başlar ve bir elektrik akımı ortaya çıkar. Sıradan güneş gözeleri ile anti-güneş gözelerindeki akımlar ters yönlüdür.

Sıradan güneş gözesi (solda) ve anti-güneş gözesi (sağda). Sıradan gözeler güneş ışığını soğurarak, anti-güneş gözeleri ise uzaya ısı yayarak çalışır.

Önerilen düşünceyi gerçeğe dönüştürmek için aşılması gereken ilk zorluk, azami güç elde edilmesine imkân verecek malzemelerin tasarlanması ve üretilmesi. Diğer bir zorluk ise üretilecek cihazın, üzerindeki atmosferden etkilenmeden uzay ile Dünya arasındaki ısı alışverişine aracılık edebilmesi.

Dünya’nın atmosferi, ışığın büyük bir kısmını soğurur ve yansıtır. Ancak ışık tayfının kızılötesi kısmında kalan bir bölge için atmosfer tamamen geçirgendir. Dalga boyu 8-13 mikrometre aralığında olan ışık dalgaları soğurulmadan ya da yansıtılmadan atmosferin içinden geçer. Tasarlanan anti-güneş gözelerinin Dünya ile uzay arasındaki ısı alışverişine aracılık ederek güç üretmesi de ışık tayfının bu bölgesinde ışıma yapmalarıyla (ısı yaymalarıyla) mümkün olabilir.

Güneşli bir günde yeryüzünün her bir metrekaresine düşen güneş ışınlarının sağladığı azami güç yaklaşık 1000 Watt, modern güneş gözelerinin büyük çoğunluğunun verimi ise %20 civarındadır. Bu durum bugün bir metrekare büyüklüğünde bir güneş gözesinden elde edilebilen azami gücün 200 Watt civarında olduğu anlamına gelir. Araştırmacıların yaptığı tahminlere göre, ideal koşullar altında çalışacak bir metrekare büyüklüğünde bir anti-güneş gözesi 54 Watt güç üretebilir. Ortalama bir günde ise bu değer 10 Watt’ın üzerinde olacaktır.

Her ne kadar anti-güneş gözelerinin kapasitesi sıradan güneş gözelerininkinden düşük olsa da anti-güneş gözeleri sadece gündüzleri değil geceleri de çalışabilir. Ayrıca hem sıradan güneş gözleri hem de anti-güneş gözeleri içeren sıralı sistemler kurarak elde edilen enerji miktarını artırmak da mümkün olabilir.

İlgili İçerikler

Fizik

İsveç’teki Lund Üniversitesinden Mikkel Brydegaard ve arkadaşları, sıtmaya karşı savaşta lidarlar kullanarak sivrisinek popülasyonlarının davranışlarını anlamaya çalışıyorlar.

Fizik

Okulda Dünya'nın şeklinin geoit olduğunu öğrendik. Peki, bunun sebebi nedir? Bu etkinliğimizde bir gezegenin kendi ekseni etrafındaki dönme hareketinin şeklini nasıl etkilediğini inceliyoruz.

Fizik

Elektrikli su ısıtıcısı, saç kurutma makinesi ya da elektrikli fırınların nasıl çalıştığını hiç merak ettiniz mi?

Fizik

Ses günlük hayatımızın önemli bir parçası olmasına rağmen sesin ardındaki fiziksel süreçler dikkatimizi çekmemiş olabilir. Bu fiziksel süreçleri daha iyi anlayabilmek için sesi “görmeye” ne dersiniz?

Fizik

2014 yılında Türkiye’nin kendi teknolojisini kullanarak fotovoltaik (FV) temelli güneş enerjisi santral ekipmanlarını üretmesi ve ihraç etmesi amacıyla MİLGES (Millî Güneş Enerjisi Santrali Geliştirilmesi) projesi başlatılmıştı.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler ile iletken ve yalıtkan dedektör düzeneği tasarlıyoruz.

Fizik

Deneyler köşesinin yeni etkinliğinde Faraday kafesinin çalışma prensibini ve günlük hayatımızda nerelerde kullanıldığını öğreniyoruz.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler kullanarak sabit makaralar, kaldıraç ve tekerleklerden oluşan ve bir bileşik makine olan “lastik tekerlekli vinç” düzeneği tasarlayacağız.

Fizik

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde basit bir kondansatör tasarlayıp birçok elektrik devresinde kullanılan bu elektronik devre elemanının çalışma prensibini öğreniyoruz.

Fizik

Fren pedalına hafif bir dokunmayla, yüklü bir kamyonun nasıl durduğunu öğrenmek ister misiniz? Sürücü tarafından fren pedalına uygulanan kuvvet, fren hidroliği tarafından balatalara iletilir. Balatalar da tekerleklerle bağlantılı fren disklerini sıkıştırarak aracın yavaşlamasını ve durmasını sağlar.