TüRKİYE'de yenilenebiLİr enerji durumu emine siğirtmaç 13370310 mak 402 BİTİrme çalişmasi makine mühendiSLİĞİ BÖLÜMÜ

1.GİRİŞ

Bu tez çalışması Türkiye'de yenilenebilir enerji durumu üzerine hazırlanmıştır.

Sürekli devam eden doğal süreçlerdeki var olan enerji akışından elde edilen enerjiye Yenilenebilir Enerji denir. Bu kaynaklar hidrolik enerji, jeotermal enerji, güneş enerjisi, biokütle enerjisi, rüzgar enerjisi, gel-git enerjisi, dalga enerjisi, hidrojen enerjisidir. Bu kaynakların dünyadaki ve Türkiye'deki yıllara göre kurulu güçleri, üretim ve tüketim miktarları gerekli şekil ve çizelgelerle anlatılmıştır.

Günümüzde Türkiye'deki yenilenebilir enerji kaynakları ülkenin enerji ihtiyacını karşılayabilmek için yeterli kaynaklara sahip olsa da daha iyi seviyelere gelebilmesi için çalışmalar gerekmektedir.

2.ENERJİ VE ENERJİ KAYNAKLARI

2.1.Enerji ve Enerji Çeşitleri

Enerji iş yapabilme yeteneğidir.Toplamda 8 enerji çeşidi vardır.Bunlar; potansiyel,kinetik,ısı,ışık,elektrik,kimyasal,nükleer ve ses enerjisidir.Hiçbir enerji kaybolmaz ancak başka bir tür enerjiye dönüşebilir[1].

a)Potansiyel Enerji: Cisimlerin bulundukları fiziksel durumlardan ötürü depolandığı kabul edilen enerjidir.

b)Kinetik Enerji:Hareketli bir cismin sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir.

c)Isı Enerjisi:Sıcaklığıyüksek olan bir sistemden sıcaklığı düşük olan bir sisteme aktarılan enerjiye ısı enerjisi denir.

d)Elektrik Enerjisi: Elektrik enerjisi elektronların hareket etmesiyle meydana gelen bir enerji çeşididir yani mekanik, ısı ve ışık enerjisinin elektriğe dönüşmesiyle elde edilir.

e)Işık Enerjisi: Işık, yalnızca enerjinin bir başka biçiminin dönüştürülmesiyle elde edilir. Elektrik enerjisi bir elektrik lambasında ya da deşarj tüpünde ışığa dönüştürülür.

f)Kimyasal Enerji:Maddelerin yanma, yakma ve benzeri kimyasal reaksiyonlarda bulunması sonucu ortaya çıkan enerjiye denir.

g)Nükleer Enerji: Ağır radyoaktif (Uranyum gibi) atomların bir nötronun çarpması ile daha küçük atomlara bölünmesi (fisyon) veya hafif radyoaktif atomların birleşerek daha ağır atomları oluşturması (füzyon) sonucu çok büyük bir miktarda enerji açığa çıkar. Bu enerjiye nükleer enerji denir.

h)Ses Enerjisi: Bir maddenin salınımı veya titreşiminden meydana gelen enerji türüne ses enerjisi denir[1,2].

Şekil . Enerji çeşitleri [2]

2.2.Enerji Kaynakları

Enerji kaynakları kullanışlarına göre yenilenemez ve yenilenebilir enerji kaynakları,dönüştürülebilirliklerine göre birincil ve ikincil enerji kaynakları olarak gruplandırılırlar.Birincil enerji kaynakları kömür,petrol,doğalgaz,nükleer,biyokütle,hidrolik,güneş,rüzgar,dalga ve gelgittir.İkincil enerji kaynakları elektrik,benzin,mazot,motorin,ikincilkömür,kok,petrokok,havagazı,sıvılaştırılmış petrol gazı(LPG) 'dır[3].

Şekil . Enerji kaynaklarının sınıflandırılması [3]

2.2.1.Yenilenemez Enerji Kaynakları

Oluşumu çok uzun zaman alan enerji kaynaklarına yenilenemez enerji adı verilmektedir. Kömür,petrol,doğalgaz gibi fosil kaynaklı ve uranyum ve toryum gibi çekirdek kaynaklı olmak üzere iki grupta toplayabiliriz[3].

2.2.2.Yenilenebilir Enerji Kaynakları

Sürekli devam eden doğal süreçlerdeki var olan enerji akışından elde edilen enerjiye Yenilenebilir Enerji denir. Bu kaynaklar güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, jeotermal enerji, hidrolik enerjisi, biyokütleenerjisi,dalga,gel-git enerjisi ve hidrojen enerjisi olarak sıralanabilir[3].

Güneş Enerjisi Rüzgar Enerjisi

Jeotermal Enerji Hidrolik Enerji

Biyokütle Enerjisi Dalga Enerjisi

Gelgit Enerjisi Hidrojen Enerjisi

Şekil . Yenilenebilir enerji kaynakları [11, 18-24]

3.YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Bu enerji kaynakları ya güneş ve rüzgar gibi kendiliğinden yenilenebilmekte veya bitkisel enerji kaynakları gibi her zaman insan yardımı ile kurulabilmektedir. Her ülkede az veya çok miktarda bulunmaktadır. Yenilebilir enerji kaynakları, geleneksel enerji kaynaklarına göre çevre kirlenmesi bakımından ya hiç, yada çok az zararlı olmaktadır.

3.1.Hidrolik Enerji

Belli bir miktar yükseklik kazandırılan suyun (sıvının) sahip olduğu potansiyel enerjiye, hidrolik enerjidenir.Hidrolik enerji, ilk olarak bir takım düzeneklerin yardımı ile mekanik enerjiye çevrilir. Oluşturulan mekanik enerji,elektrik enerjisine dönüştürülür. Sahip olunan bu enerjiye, hidroelektrik enerji denir[4].

Günümüzde artan nüfus ve gelişen teknoloji ile birlikte, günlük hayatın devamlılığını sağlamak için gerek duyulan enerji ihtiyacı hızla artmaktadır. Ancak tükenen yakıtlar dünyamızı enerji dar boğazına sürüklerken, enerji kaynaklarının çevre üzerinde oluşturduğu olumsuz etkiler, bu tür kaynaklardan mümkün mertebede uzak durulmasına neden olmaktadır. Hidrolik enerji dünya üzerinde yenilenebilir enerji türlerinin en yaygını olmakla beraber, çevre üzerinde oluşturduğu olumlu etkilerde göz ardı edilmemelidir. Hidroelektrik enerji temiz enerji elde etme yöntemlerinden biridir[5].

Uygun planlama evresinden geçirilip, çevresel, sosyal, ekonomik verimleri en iyi şekilde hesaplanarak kurulan Hidroelektrik Santrallerin doğal yaşama etkisi oldukça düşüktür. Ancak yanlış uygulama yöntemi ve eksik planlama verileri ile kurulan bazı yapıların çevreye geri döndürülemez büyüklükte zarar verebildikleri de bilinmektedir[6].

Hidroelektrik santraller, hidroelektrik enerji üreten tesislerdir. Doğal ya da suni şekilde, belli bir yükseklik kazanmış olan su, kendisinden daha düşük seviyedeki türbinlere iletilmektedir. Alt seviyedeki türbin çarklarına, çok hızlı halde çarpan su, türbin milini döndürmektedir. Buna bağlı olarak, jeneratör çalışmaktadır ve elektrik enerjisi üretilmiş olmaktadır[4].

Şekil . Hidroelektrik santral [4]

Hidroelektrik santral çeşitleri kaynağına göre rezervuarlıvekanal tipi olarak ikiye ayrılır:

1)RezervuarlıSantraller:Rezervuarlı santrallarda öncelikle bir baraj yapılacağından suyun kullanımı enerji gereksinimine göre ayarlanabileceğinden verimleri yüksektir.

2)Kanal Tipi Santraller:Rezervuarlara göre daha ucuza mal olmalarına karşın su biriktirme olanağı olmadığından gelen su debisine göre çalışmak zorundadırlar[7].

Hidroelektrik santralin temel bileşenleri şunlardır:

Set:Büyük bir su rezervuarı oluşturmak amacıyla beton ve beton benzeri kompozit malzemelerden oluşan ve suyu tutmaya yarayan büyük bloklardır[8].

Cebri basınçlı borular: Baraj gölü ile türbinler, yükleme odası ile türbinler veya denge bacası ile türbinler arasındaki basınçlı borulara cebri boru denir. Akışkanın iletilmesine olanak sağlar. Akışkan (su) cebri borulardan geçerek türbin çarkının dönmesini sağlar[8].

Salyangoz: Cebri boruların bitimine yerleştirilir. Çevresel olarak sabit kanatçıkları suya yön verir, açılıp-kapanabilir kanatçıkları ise çarka verilen suyun debisini ayarlar. Burada su belirli bir ivme kazanarak eşit debide çarka gelir ve her noktadan sabit bir akış meydana getirerek daha verimli bir çalışma sağlar[8].

Hava giriş kısmı: Setin kapağı açıldığında yerçekimi kuvvetinin etkisiyle su cebri borulardan geçerek türbine ulaşır. Bu borulardan geçen suyun basıncı ve hızı oldukça fazladır[8].

Türbin:Hidrolik türbinler, suyun hidrolik enerjisini döner çarklar (rotorlar) yardımı ile mekanik enerjiye çeviren hidrolik makinelerdir [6].Türbin çarkı, türbin şaftı, türbin kapağı, hız regülatör sistemi, basınçlı yağ sistemi, türbin yatağı, soğutma sistemi, kumanda panosu ve yardımcı teçhizattan oluşur. Su, türbinin geniş pervanelerine vurduğunda pervaneler dönmeye başlar. Bu türbinin mili aynı zamanda generatörebağlıdır.Hidroelektrik santrallerinde 3 çeşit türbin kullanılır. Hes santrallerinde kullanılan türbinler sırasıyla Kaplan, Francis ve Pelton türbinleridir[8].

Jeneratör: Jeneratör rotoru, statoru, yatağı, ikaz (uyartım), soğutma sistemi, koruma sistemi, kumanda ve işletim sistemi, doğru akım sistemi, kesici ve ayırıcılar ile yardımcı organlardan oluşur. Türbin pervaneleri döndüğünde, türbin miline bağlı jeneratörün dev mıknatıslarıda dönmeye başlayacaktır. Dönen bu dev mıknatıslar bakır bobinlerde alternatif akım üretilmesine sebep olacaktır[8].

Transformatör (Dönüştürücü): Ana gövde, soğutma sistemi, yangın sistemi, koruma sistemi bölümlerinden oluşur. Elde edilen gerilimi düşürmeyi veya yükseltmeyi sağlar. Hidroelektrik santrallerinde genelde düşük gerilimi yükseltmek amacıyla tasarlanmışlarıdır. Tek fazlı veya üç fazlı olabilirler[8].

Şalt sahası: Transformatörlerde oluşan yüksek gerilimin elektrik iletim hatlarına bağlandığı bölgedir.Kesiciler, ayırıcılar, topraklama sistemi, koruma sistemi, basınç sistemi, ölçü sistemi, iletim hatları üzerinden haberleşme sistemi kısımları vardır[8].

Şekil . Hidroelektrik santralin çalışma prensibi ( şematik görünüm ) [8]

Hidroelektrik santrallerin başlıca avantajlarını şöyle sıralayabiliriz:

-Bir baraj inşa edildikten sonra, elektrik sabit bir oranda üretilebilir.

-Su savakları enerjiye ihtiyaç duyulmadığı zamanlarda kapatılabilir. Elektrik talebinin fazla olduğu bir zaman tekrar devreye girebilir.

-Kurulan barajların 30 40 yıl gibi uzun süre çalışma süreleri vardır yani oldukça uzun ömürlüdür.

-Baraj arkasında oluşturan göl su sporları ve eğlence faaliyetleri için kullanılabilir.

-Genel olarak barajlar yardımıyla kurulduğu için; yerleşim yerlerinin suyunu karşılar,sel ve taşkınları önler,tarım arazilerinin sulanmasını sağlar,iklimde yumuşamaya sebep olur.

-Yakıtlı bir santral olmadığı için hava ve çevre kirliliğine yol açmaz[8].

3.2.Jeotermal Enerji

Yerkabuğunun merkezine indikçe ısı artar.Yere birkaç kilometre uzaklıktaki sıcak bölgelerin jeotermal enerji açısından daha verimlidir. Jeotermal rezervlere suyun ulaşması kayaçların arasındaki çatlaklar sayesinde olur. (kayaç: mineral topluluklarıdır Çeşitli minerallerden,taş parçacıklarından veya tek bir mineralin çoksayıda birikiminden meydana gelir.) Yeryüzünden bu çatlaklarla yer altına doğru inen su, ısınmaya başlar. Bu arada yer altındaki yüksek basınç sebebiyle 100 derece ısıda dahi sıvı halde kalabilen suyun 3000 metre derinlikteki kaynama noktası 600 derecedir.Sondaj yapıldığında bu su yeryüzüne doğru yükselir. Basınç azaldıkça kaynama noktası düşer ve bir süre sonra su kaynamaya başlar. Kaynama ile açığa çıkan buhar genleşir ve kalan suyu yüzeye doğru çeker. Bu sebeple de sondajda genellikle pompalama tesisatına gerek duyulmaz[9].

Jeotermal enerji yerin derinliklerindeki kayaçlar içinde birikmiş olan ısının akışkanlarca taşınarak rezervuarlarda depolanmasından oluşan sıcak su, buhar ve kuru buhar ile kızgın kuru kayalardan yapay yollarla elde edilen ısı enerjisidir.Jeotermal enerji yerkürenin derinliklerindeki magmadan vekayaçlardakiradyoaktiflikle oluşan sıcaklıktan elde edilenbir enerji türüdür.Yerküreden iç derinliklere doğru inildikçe sıcaklık oldukça yükselmektedir. Eğer jeotermal alanlarda sıcak kayaç ve yüksek sıcaklıklardaki yer altı suları diğer yerlere oranla daha sığ kısımlarda bulunuyorsa bu bölge jeotermal alan olarak tanımlanır[10].

Jeotermal sistem, jeotermal alan oluşumunu gerçekleştiren;beslenme alanı, akışkan, ısı kaynağı, rezervuar ve/veya bölgesi,örtü kaya ve boşaltım alanının tümünü içeren, jeotermalkaynak ve/veya doğal mineralli suların çıkarıldığı veyaüretildiği, özel jeolojik yapısı, hidrojeolojik ve kimyasal özellikleriolan sisteme verilen isimdir. Isınan suların yer içindebulundukları geçirimli kayaç alanı ise jeotermal rezervuarolarak tanımlanır. Jeotermal rezervuar, sıcaklık ve jeokimyasalaçıdan doğal bir denge içindedir ve değişik şekillerdedışarıdan beslenen yarı açık veya kapalı sıcak su vebuharüretim ortamlarının tamamından oluşur[10].

Yeraltından çıkan sıcak sudan ve onun buharından sağlanan enerjiye,yerkürenin iç ısısına jeotermal enerji denir.Bu enerji, elektrik enerjisi üretimi ya da ısıtma amacıyla kullanılmaktadır. Jeotermal enerji yeni, yenilenebilir, sürdürülebilir, tükenmez, ucuz, güvenilir, çevre dostu, yerli ve yeşil bir birincil enerji kaynağıdır. İçinde su bulunmayan sıcak kuru kayalar da jeotermal enerji kaynağıdır[11].

Şekil .Jeotermal sistem ve unsurları [11]

Jeotermal enerji yeni, yenilenebilir, sürdürülebilir, tükenmez, ucuz, güvenilir, çevre dostu, yerli ve yeşil dostu yani doğa dost bir enerji türüdür.Türkiye jeotermal enerji açısından oldukça verimli ve şanslı sayılacak ülkeler arasındadır. Jeotermal enerji kullanmanın birçok avantajı vardır:

1)Temiz bir enerjidir, bundan dolayı doğa dostudur.

2)Yanma ve yakılma teknolojileri kullanılmadığı için sıfıra yakın emisyona sahiptir. (Emisyon; Yakıt ve benzerlerinin yakılmasıyla; sentez, ayrışma, buharlaşma ve benzeri işlemlerle; maddelerin yığılması, ayrılması, taşınması ve diğer mekanik işlemler sonucu bir tesisten atmosfere yayılan hava kirleticileri olarak tanımlanır[12].)

3)Tarımda, endüstride, konutlarda, sera ısıtmasında ve benzeri alanlarda çok amaçlı ısıtma uygulamaları için ideal şartlar ve koşullar sunar.

4)Rüzgar, yağmur, güneş gibi meteoroloji şartlarından tamamen bağımsız olarak bulunmaktadır.

5)Kullanıma hazır nitelik taşır.

6)Arama kuyuları doğrudan üretim tesislerine ve bazen de reenjeksiyon alanlarına dönüştürülebilmektedir. (Reenjeksiyon: jeotermal rezervuarlardan yapılan sondajlı üretimlerde jeotermal akışkanın çevreye atılmaması ve rezervuarı beslemesi bakımından, işlevi tamamlandıktan sonra tekrar yer altına gönderilmesi işlemidir. Reenjeksiyon birçok ülkede yasalarla zorunlu hale getirilmiştir.)

7)Yangın, patlama, zehirleme gibi maddi, manevi ve hayati risk faktörleri taşımadığından güvenilirdir.

8)% 95’in üzerinde enerji verimliliği sağlar.

9)Diğer enerji türleri üretiminin (hidroelektrik enerji, güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, fosil enerji) aksine tesis alanı ihtiyacı maddi anlamda asgari düzeylerdedir.

10)Yerel niteliği nedeniyle ithali ve ihracı uluslararası konjonktür, krizler, savaşlar gibi faktörlerden etkilenmez.

11)Mazot, kömür, odun gibi taşınması problem içermediği için yerleşim alanlarında kullanımı rahattır.

12)Yağmur, kar, deniz, göl ve magma sularının yer altındaki gözenekli ve çatlaklı kayaç kütlelerini besleyerek oluşturdukları jeotermal yeraltı su rezervleri, yeraltı ve reenjeksiyon koşulları devam ettiği müddetçe yenilenebilir, kullanılabilir ve sürdürülebilir özelliklerini korurlar. Kısa süreli atmosfer koşullarından etkilenmezler[13].

Jeotermal kaynaklar ile;

• 
  Mineraller içeren içme suyu (maden suyu vs.) üretimi,
  
• 
  Merkezi ısıtma, merkezi soğutma, sera ısıtması vb. ısıtma/soğutma uygulamaları,
  
• 
  Termal turizm’de kaplıca amaçlı kullanımı,
  
• 
  Karbondioksit, gübre, lityum, ağır su, hidrojen gibi kimyasal maddelerin ve minerallerin üretimi,
  
• 
  Proses ısısı temini, kurutma işlemleri gibi endüstriyel amaçlı kullanımları,
  
• 
  Düşük sıcaklıklarda (30 °C’ye kadar) kültür balıkçılığı,
  
• 
  Elektrik enerjisi üretimi,
  

gibi uygulama ve değerlendirme alanlarında kullanımlar gerçekleştirilmektedir[13].

Jeotermal enerji sıcaklıkiçeriğine göre üç gruba ayrılır:

Yer Kabuğu Isı Değerleri

1) Düşük Sıcaklıklı Sahalar; 20°C - 70°C

2) Orta Sıcaklıklı Sahalar; 70°C - 150°C

3)Yüksek Sıcaklıklı Sahalar; >150°C olarak gruplandırılırlar[14].

Düşük ve orta sıcaklıklı sahalardan üretilen jeotermal akışkan doğrudan kullanım olarak: sera, konut, tarımsal kullanımlar gibi ısıtmacılık uygulamasında; yiyecek kurutulması, kerestecilik, kâğıt ve dokuma sanayi, derecilik ve soğutma tesislerinde olmak üzere endüstriyel uygulamalarda ve borik asit, 7/30 amonyum bikarbonat, ağır su ve akışkandaki CO2’den kuru buz elde edilmesi gibi kimyasal madde üretiminde kullanılmaktadır[11].

Çizelge.Jeotermal akışkanın sıcaklığına bağlı olarak jeotermal enerjinin kullanım alanları[15]

Sıcaklık	Jeotermal Akışkanın Kullanım Alanları
180°C	Elektrik enerjisi üretimi, amonyak absorbsiyonu ile soğutma, yüksek konsantrasyonda buharlaştırma, kağıt sanayi
170°C	Elektrik üretimi, ağır su ve hidrojen sülfit prosesleri, diatomik malzeme kurutma
160°C	Konvensiyel güç üretimi, kereste ve balık kurutma
150°C	Konvensiyel güç üretimi, Bayer yöntemi ile alüminyum eldesi
140°C	Konvensiyel güç üretimi, tarım ürünlerinin hızlı kurutulması
130°C	Konvensiyel güç üretimi, şeker rafinasyonunda buharlaştırma
120°C	Distilasyon ile temiz su eldesi, tuz elde edilmesi, şeker sanayi, damıtma prosesler
110°C	Çok yönlü buharlaştırma, yün yıkama ve kurutma, çimento kurutulması
100°C	Meyve, sebze ve küspe kurutma
90°C	Hacim ısıtılması
80°C	Lityum bromür yöntemi ile soğutma
70°C	Endüstri proses suyu
60°C	Sera, ahır, kümes ısıtılması
50°C	Mantar yetiştirme
40°C	Toprak ısıtma
30°C	Yüzme havuzları, turizm, sağlık amaçlı banyolar
20°C	Balık çiftlikler

Jeotermal elektrik santrallerininsınıflandırılması:

1) Kuru buhar santralleri:Kuru buhar santralleri jeotermalelektrik santrallerinin en basit olanıdır. Bu santrallerde 1500°C'deki jeotermal buhar, doğrudan türbinleri çevirmek içinkullanılmaktadır.

2) Çürük buhar santralleri: Çürük buhar santrallerinde, çokderinlerden yüksek basınçlı sıcak su, düşük basınçlı tanklaraçekilir. Burada elde edilen buhar da enerji türbinlerini çevirmekiçin kullanılır. Çürük buhar santralleri için minimum1800 °C veya daha yüksek miktarda sıcaklık gerekir. Yaygınolarak kullanılan bir santral çeşididir.

3) İki elemanlı çevrim santralleri: İki elemanlı çevrim santralleri,son zamanlarda gelişen bir santral tipidir. Ortalama 570°C'ye kadar olan düşük sıcaklıklarda çalışabilir. Bu santrallerde,yumuşak sıcak jeotermal su, kaynama sıcaklığı dahadüşük bir akışkanın yanından geçirilmektedir. Bu da türbinleridöndüren ikinci akışkanın buharlaşmasını sağlamaktadır.Bugünkü jeotermal elektrik santrallerinin çoğunluğunda buteknoloji kullanılır. Termal verimliliği % 10 civarındadır[10].

3.3.Güneş Enerjisi

Güneşten elde edilen enerjiye Güneş Enerjisi denir.Güneş enerjisinden birçok şekilde faydalanılabilir.Sıcak su üretimi, buhar üretimi, sera ısıtma, yüzme havuzlarının ısıtılması gibi ısıl uygulamalardan faydalanılabilir.Türkiye'de en yaygın olanı sıcak su üretimi ve sera ısıtmalarıdır[16].

Geçmişte ve günümüzde yararlandığımız tüm enerjilerin kaynağı güneştir. Fosil yakıt olarak bilinen kömür, petrol ve doğal gaz esasında güneş enerjisinin şekil değiştirmiş halleridir. Karaların ısınma ısısı denizlerin ısınma ısısından yüksektir. Bunun sonucu olarak karalar denizlere göre daha çabuk ısınırlar. Karaların üzerindeki hava ısındıkça yükselirken yoğunluğu düşer ve boşluk oluşturur. Denizler karalara göre daha geç ısındığından üzerlerindeki hava, kara üzerinde oluşan boşluğu doldurmak üzere karalara doğru hareket eder ve rüzgar meydana gelir. Anlaşıldığı gibi rüzgarı meydana getiren de güneştir[16].

Güneş’in çeşitli yöntemler ile ölçülen sıcaklığı 5.800 santigrat derecedir. Böylesine sıcak bir cismin gücü, yani bir saniyede yaydığı ışıma enerjisi, yaklaşık 4 x 10²³ kW'tır. Bu 100 watt’lık 400 trilyon çarpı bir trilyon ampul gücüne denktir.Güneş yaklaşık olarak küre şeklindedir ve ısısını her yöne homojen olarak dağıtır[16].

Güneş enerjisinin avantajlarını yakıt masrafı olmadığından işletme maliyetinin düşük olması, proses ısısının istenilen sıcaklıkta doğrudan elde edilmesi, enerji kaynağının tükenmez oluşu ve çevreyi kirletmemesi olarak sıralayabiliriz. Dezavantajları, geniş kullanım alanlarına ihtiyaç duyulması, kullanılabilir enerjileri dönüştürme teknolojisinin henüz tam olarak yaygınlaşmaması, ilk yatırım maliyetinin yüksek olması ve gelen enerjinin kesikli ve değişken olmasıdır[16].

Güneş enerjisini çok çeşitli alanlarda kullanabiliriz: Su ısıtma, kurutma, damıtma, soğutma, pişirme ve yüksek sıcaklık uygulamaları gibi alanlarda kullanabiliriz.

Güneş enerjili su ısıtma sistemlerinde genellikle doğal dolaşımlı sistemler kullanılır.Doğal dolaşımlı sistemlerde, kolektörde güneş radyasyonunun yutulması sonucunda yutucuplaka kanallarında dolaşan su ısıtılır. Isınan suyun yoğunluğu azalarak, kendiliğindenyükselir ve depolama tankının üst kısmından içeriye girer. Depolama tankının alt kısmındakisoğuk su yer çekimi kuvveti ile dışarı çıkar ve kolektörün alt kısmına ulaşır.Bu dolaşım kolektör ve depolama tankı sıcaklıkları eşit oluncaya kadar devam eder[16].

Güneş enerjisi ile kurutma; özellikle gıda, kimya, seramik, kağıt, tekstil ve deri sanayilerinde kullanılır. Meyve ve sebzelerin besin değerini kaybetmeden uzun süre saklanabilmesi ve korunabilmesi için kurutma işlemi büyük önem arz etmektedir. Güneş enerjisi ile kurutmada ısı, kurutulacakmalzemeyi direkt güneş radyasyonu etkisinde bırakarak veya güneşle ısıtılan havayıdoğal veya zorlanmış dolaşımla malzemenin üzerinden veya içinden geçirerek sağlanır. Bu sistemlerde güneş ışınımının yanı sıra dış hava sıcaklığı bağıl nem ve havadolaşımı da göz önüne alınarak özel bir hacimde kurutma yapılmaktadır[16].

Güneş enerjisi ile damıtma işleminde güneş enerjili damıtıcılar kullanılır. Deniz suyundan tatlı su üretiminde faydalanılır. Enerji işletme maliyetlerininyüksek oluşu, hava kirliliğine yol açmaları, pahalı ve hassas cihazlar kullanmazorunluluğu gibi olumsuz yönleri olmasına rağmen deniz suyunun içilebilir hale getirilmesi birçok yer için büyük avantajdır. Deniz suyundan tatlı su üretiminde iki çeşit yöntem kullanılabilir: Bunlardanbirincisisuyu çözeltiden ayıran buharlaştırma, dondurma, kristalleşme ve filtreleme, ikincisi ise suyu çözeltiden ayıran elektrodiyaliz, ekstraksiyon, iyon değişimi ve difüzyonsistemleridir.Güneş enerjisi ile suyun damıtılmasında yaygın olarak basit sera tipi damıtıcı kullanılır. Bu tip damıtıcıda tuzlu suyun bulunduğu bölümün,güneş ışığını absorplaması için, tabanı siyaha boyanmıştır. Üstte ise hava sızdırmazgeçirgen bir kapak mevcuttur. Cam kapak, toplama kanalına doğru eğimlidir. Cam kapaktangeçen güneş ışınları, su ve siyah yüzey tarafından yutulur. Bu enerji, tabandakituzlu suyu ısıtır ve bir kısım tuzlu suyun buharlaşmasına neden olur. Su yüzeyine yakınbölgelerde nem artar, dolayısıyla kapalı sistemde konveksiyon akımları oluşur. Dahaılık nemli hava, daha soğuk cama doğru yükselir, burada su buharının bir kısmı camyüzeyindeyoğuşur, aşağıya doğru kayarak toplama kabına damlar ve temiz su alınır.Damıtıcıdaki soğuk su güneş radyasyonuna bağlı olarak ısınır. Su sıcaklığı yükseldikçe damıtma işlemi hızlanır. Damıtma gün boyunca yavaş yavaş ilerlemesine karşılık,güneş batımından sonra çevre sıcaklığının düşmesine bağlı olarak camsıcaklığınındüşmesiyle artar[16].

Şekil . Basit sera tipi güneş enerjili damıtma sistemi [16]

Güneş enerjisinden faydalanarak soğutma işleminde de yararlanabiliriz.Soğutma işlemleri için güneş enerjisi; Rankineçevrimli mekanik buhar türbinli sistem, absorbsiyonlu sistem, termoelektrik sistem,ejektörlü sistem, adsorbsiyonlu sistem, Brayton çevrimli mekanik sistem, gece ışınımetkili sistemler ile fotovoltaik ünitelerde enerji kaynağı olarak kullanılabilmektedir[16].

Güneş enerjisi ile pişirme işlemlerinde güneş ocakları kullanılır. Genellikle güneş enerjisi potansiyeli yüksek olan Hindistan, Pakistan veÇin gibi ülkelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Güneş ocaklarının gereken ısının depolanmaması,güneş ışınımının düşük olduğu saatlerde kullanılmaması gibi dezavantajlarıvardır[16].

Güneş enerjisinden 350°C ve daha yüksek sıcaklıklar elde edilmesinde, iki eksendegüneşi izleyen çok sayıda aynalardan oluşan güneş fırınları ya da merkezi toplayıcıgüneş kuleleri kullanılmaktadır. Tek tek yönlendirilmiş “heliostat” adı verilen aynalar güneş enerjisini bir kule üzerindeki sabit noktaya toplamaktadır. Güneş fırınları ve kulelerimadenlerin ergitilmesinde ve elektrik üretiminde kullanılır[16].

Güneş enerjisinden elektrik üretimi;

- Şebekeden bağımsız sistemler (pv + akü)

- ≤ 1000 kW olan şebeke bağlantılı küçük sistemler (lisanssız pv sistemleri)

- Şebeke bağlantılı lisanslı büyük ölçekli güneş santralleri (pv santralleri, termal güneş elektriksantralleri (parabolik oluk, parabolik çanak, merkezi alıcılar vb.) ile yapılabilir[17].

Pv sistemleri kullanarak ya da ısıl yöntemlerle elektrik enerjisi de üretilebilmektedir.Isıl uygulamalarda güneş kollektörleri kullanılır. Güneş ışınları ile bir akışkanın sıcaklığının artmasını sağlayan gereçlere güneş toplayıcıları (kollektörü) adı verilir.

Güneş enerjisinden günümüzde en çok kullanılan elektrik üretiminde de yararlanılır.Güneş enerjisinden ısıl yoldan elektrik enerjisi üretimi iki yöntemle yapılmaktadır.Bunlar;

a)Işınım Odaklı Sistemler:Bu sistemler çizgisel ve noktasal odaklamalı sistemlerdir.Çizgisel odaklamalı sistemin şeması Şekil 8'te görülmektedir[18].

Şekil . Çizgisel odaklı silindirik güneş elektriği üretim sisteminin görünüşü [18]

b)Işınım Yansıtmalı Sistemler:Bu sistemler iki türlüdür.Bunlar Şekil 9'da prensip şeması,Şekil 10'da uygulaması verilen normal aynalı sistem ve Fresnel aynalı sistemdir.Fresnel aynalı sistemde, geniş yüzeye gelen ışınım, yüzeyin gerisindeki bir noktaya odaklanmaktadır.Böylece yüksek sıcaklık elde edilir.Isıl sistemlerle güneşten elektrik enerjisi üretimi, günümüzde büyük kapasiteler için uygundur[18].

Şekil . Işınım yansıtan sistemin şeması [18]

Şekil . Işınım yansıtan sistemin görünümü [18]

Güneş enerjisinden fotovoltaik sistemler (Pv) kullanılarak da elektrik enerjisi üretilebilir.Güneş pilleri (fotovoltaik diyotlar ) üzerine ışınım geldiğinde, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çeviren cihazlardır. Pilin verdiği elektriğin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir.GünümüzdePv sistemlerden üretilen elektrik enerjisi, ısıl sistemlerden üretilene göre daha ucuz olduğu için Pv sistemler ön plandadır[18].

Şekil . Sabit pv sistemler [18]

Güneş enerjisi teknolojileri yöntem, malzeme ve teknolojik düzey açısından çok çeşitlilik göstermekle birlikte iki ana gruba ayrılabilir:

-Isıl Güneş Teknolojileri:Bu sistemlerde öncelikle güneş enerjisinden ısı elde edilir. Bu ısı doğrudan kullanılabileceği gibi elektrik üretiminde de kullanılabilir.

-Güneş Pilleri: Fotovoltaik piller de denen yarı iletken malzemeler güneş ışığını doğrudan elektriğe çevirirler[17].