Yenilenebilir Enerji Kaynakları: Güneş Enerjisi Nedir? Nasıl Elde Edilir?

Bombermoon/iStockphoto.com

Günümüz teknolojisi ile elde edilen güneş enerjisi, çevre dostu olması, zararlı atık üretmemesi ve kolay kurulum ve kullanımıyla öne çıkan bir yenilenebilir enerji kaynağıdır ve sürdürülebilir enerji çözümleri arasında giderek daha fazla tercih edilmektedir.  

Güneş Enerjisi Nedir?

Güneş enerjisi, Güneş'in merkezinde gerçekleşen nükleer reaksiyonlar sonucu açığa çıkan bir enerji türüdür. Bu süreçte hidrojen atomları, yüksek basınç ve sıcaklık altında birleşerek helyum atomlarına dönüşür. Bu dönüşüm sırasında büyük miktarda enerji üretilir ve bu enerji, ısı ve ışık olarak yayılır. Bu, nükleer füzyon reaksiyonu olarak isimlendirilir. Bu enerji kaynağı, yağmur oluşumundan fotosenteze ve rüzgâr hareketlerine kadar birçok doğal olayın temel kaynağıdır. Bu çok yüksek sınırsız enerji potansiyelini elektrik üretimi ve ısıtma gibi çeşitli alanlarda kullanmak için sürekli yeni teknolojiler geliştirilmektedir.

Güneş Enerjisi Nasıl Elde Edilir?

Güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesinde en yaygın kullanılan yöntemlerden biri fotovoltaik teknolojisidir. Bu teknolojinin temelini güneş ışınlarındaki fotonları soğurarak doğrudan elektrik enerjisine çeviren güneş panelleri oluşturur. Fotovoltaik panellerin çalışma prensibi, yarı iletken malzemelerin ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme yeteneğine dayanır. Bu dönüşümün temelinde, fotovoltaik olay olarak bilinen fiziksel bir olgu yer alır.

Sampaio & Gonzalez, 2017

Sampaioi P.G.V., Gonzalez, M.O.A., Photovoltaic solar energy: Conceptual framework, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 74, 590–601 (2017).

Fotovoltaik hücrenin temel yapısı

İlk kez 1839 yılında Fransız bilim insanı Edmond Becquerel tarafından keşfedilen bu olgu, iletken bir sıvı içerisindeki elektrotların ışığa maruz kaldığında elektrik üretmesiyle gözlemlenmiştir. Becquerel'in çalışmaları, günümüzde kullandığımız fotovoltaik teknolojilerin geliştirilmesine ilham kaynağı olmuştur.

Zhongguo/iStockphoto.com

Fotovoltaik enerji üretimi

Güneş enerjisinden yararlanmak için yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (CSP) sistemleri de kullanılır. Bu sistemler, aynalar veya mercekler aracılığıyla güneş ışığını tek bir noktada yoğunlaştırarak ısı enerjisi üretir. Elde edilen ısı, buhar oluşturmak ve bu buharı elektrik üretiminde kullanmak için bir türbin sistemine aktarılır. Özellikle çöl alanlarında kurulan büyük CSP tesisleri, yoğun ısı ve ışık birikiminden faydalanılarak şehirlerin enerji ihtiyacını önemli oranda karşılayabilmektedir.

VectorMine/iStockphoto.com

Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (CSP) sistemi anahat şeması

Güneş Enerjisi Türkiye'de ve Dünya'da Nerelerde Kullanılıyor?

2019 The World Bank Source: Global Solar Atlas 2.0 Solar Resource Data: Solargis https://globalsolaratlas.info/map?c=11.609193,8.4375,3

Dünya üzerindeki farklı bölgelere doğrudan ulaşan güneş enerjisi miktarı

Dünya genelinde güneş enerjisi kullanımı, çevre dostu enerji alternatiflerine ihtiyacın artmasıyla giderek yaygınlaştı. Almanya, Çin, İspanya ve Amerika Birleşik Devletleri, güneş enerjisinden elektrik üretiminde en fazla yararlanan ülkeler arasındadır. Örneğin İspanya'daki Sevilla CSP tesisi, güneş enerjisini elektrik üretimi için kullanan en önemli şebeke bağlantılı tesislerden biridir.

Zhongguo/iStockphoto.com

Sevilla’daki güneş enerjisi santralinin havadan görünümü

Türkiye, coğrafi konumu sayesinde yüksek bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir. Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası'na (GEPA) göre ülkemizde yıllık ortalama güneşlenme süresi yaklaşık 2.741 saat olarak hesaplanmıştır.

Enerji İşleri Genel Müdürlüğü https://gepa.enerji.gov.tr

Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası (GEPA

Konya Karapınar Güneş Enerjisi Santrali, ülkemizdeki en büyük projelerden biridir ve dünyanın önde gelen güneş enerjisi sahalarından biri olarak kabul edilmektedir. Akdeniz bölgesi, yoğun güneş alma kapasitesiyle Türkiye'yi güneş enerjisi kullanımında avantajlı bir konuma getirmektedir. Ayrıca güneş panelleri, evlerin çatılarına kurularak elektrik üretimi ve su ısıtma amacıyla yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Durum böyle olunca, Güneş enerjisi kurulu gücü Türkiye'de yenilenebilir enerji içinde %11'i aştı.

temizyurek/iStockphoto.com

Konya’daki güneş enerjisi santrallerinin havadan görünümü

Güneş Enerjisinin Avantajları ve Dezavantajları Nelerdir?

Güneş enerjisinin en önemli avantajı, yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağı olmasıdır. Fosil yakıtlara bağımlılığı azaltarak karbon salımını düşürme potansiyeline sahiptir. Örneğin çatılarında güneş paneli kullanılan evler, kendi elektriğini üretebilmekte ve enerji faturalarında tasarruf edebilmektedir. Ayrıca güneş enerjisi sistemleri, özellikle şebekeye uzak bölgelerde elektrik kullanımını mümkün kılmaktadır.

Lari Bat/iStockphoto.com

Diğer taraftan güneş enerjisi sistemlerinin kurulumu genellikle yüksek bir ilk maliyet gerektirir. Bunun yanı sıra güneş panellerinin üretimi ve geri dönüşümü, doğru bir şekilde yönetilmediğinde çevresel sorunlara yol açabilir. Ayrıca güneş enerjisi üretimi hava koşullarına bağlı olduğundan kesintisiz enerji ihtiyacını tam olarak karşılayamayabilir. Örneğin kış aylarında ve bulutlu havalarda üretim miktarı önemli ölçüde azalır.

Güneş enerjisi, potansiyelinin giderek daha fazla fark edildiği günümüzde geleceğin en önemli enerji kaynaklarından biri olarak görülmektedir. Özellikle, 1970’lerden sonra güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar hız kazanmış, teknolojik ilerlemeler ve maliyet düşüşleri sayesinde güneş enerjisi sistemleri yaygınlaşmıştır. Gelecekte doğru yönetim ve yenilikçi teknolojilerle bu temiz enerji kaynağından maksimum verim elde edilebilir.

Sözlük:

Foton: Foton, kütlesi ve elektriksel yükü olmayan temel bir parçacıktır.

Kaynaklar:

• https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-gunes
• https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/suns-energy
• https://education.nationalgeographic.org/resource/power-sun/
• https://www.popsci.com/energy/solar-power-history/
• https://education.nationalgeographic.org/resource/solar-energy/
• https://enerji.gov.tr/haber-detay?id=21270
• https://bilimteknik.tubitak.gov.tr/system/files/makale/gunes_0.pdf
• https://gepa.enerji.gov.tr