Güneş, dünyanın en önemli enerji kaynaklarından bir tanesi, hatta belki de birincisidir. Güneş enerjisi hem bol hem sürekli ve yenilenebilir hem de bedava bir enerji kaynağıdır.

Fosil kaynaklar olarak bilinen petrol, doğalgaz ve kömür rezervlerinin kıt kaynaklar olmaları nedeniyle zaman içerisinde tükeneceği tahmin edilmektedir. Bilindiği üzere dünyada fosil yakıtların bu denli yoğun kullanılması ise küresel çevre sorunlarını da beraberinde getirmiştir. Sanayileşme sonucunda atmosfere yayılan karbondiokst gibi zararlı gazlar küresel ısınma ve iklim değişikliğine neden olmaktadır. Kısacası günümüzde fosil yakıtların hızla tükenmekte olması, sera gazı etkisi ve Kyoto Protokolü gibi uluslararası tedbirler güneş, rüzgâr, hidroelektrik ve biyoenerji gibi yenilenebilir ve temiz enerji kaynaklarına geçişi tüm ülkeler için zorunlu kılmaktadır.

Atmosferdeki karbondiokstin neden olduğu sera etkisi, son yüzyıl içinde dünyanın ortalama sıcaklığını 0,7°C artırmıştır. Bu sıcaklığın 1°C yükselmesi, dünya iklim kuşaklarında görünür değişimlere, 3°C düzeyinde yükselmesi ise, kutuplardaki buzulların erimesine, denizlerin yükselmesine, göllerde kurumasına ve tarımsal kuraklığa neden olabilecektir. Bu durumda enerji kullanımından vazgeçilemeyeceğine göre, güneş gibi doğal ve alternatif olabilecek kaynaklara yönelmek bir zorunluluk olarak ortaya çıkmaktadır.

Yakıt sorununun olmaması, işletme kolaylığı, mekanik yıpranma olmaması, modüler olması, çok kısa zamanda devreye alınabilmesi (azami bir yıl), uzun yıllar sorunsuz olarak çalışması, temiz bir enerji kaynağı olması vb. gibi nedenlerle dünya genelinde fotovoltaik elektrik enerjisi kullanımı sürekli artmaktadır.

Türkiye ise, coğrafi konumu nedeniyle yüksek güneş enerjisi potansiyeline sahiptir.

Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından hazırlanan, Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlasına (GEPA) göre, ülkemizde yıllık toplam güneşlenme süresi 2.741 saat (günlük ortalama 7,5 saat), yıllık toplam gelen güneş enerjisi yıllık 1.527 kWh/m² (günlük ortalama 4,18 kWh/m²) değerlerindedir.

GES teknolojileri

Güneş 1,4 milyon km çapıyla Dünya’nın 110 katı büyüklüğünde ve Dünya’dan 1,5×1011 m uzaklıkta yüksek basınçlı ve yüksek sıcaklıklı bir yıldızdır. Yüzey sıcaklığı yaklaşık 6.000°K olup iç bölgelerindeki sıcaklığın 8×106°K ile 40×106°K arasında değiştiği tahmin edilmektedir.

Doğal ve sürekli bir füzyon reaktörü olan güneşin enerji kaynağı 4 Hidrojen atomunun 1 Helyum atomuna dönüşmesinde gizlidir. 4 hidrojen atomu 4,032 birim ağırlıkta, buna karşılık 1 Helyum atomu 4,003 birim ağırlıktadır. Bu olay sonucu 0,029 birim ağırlık Einstein’ın madde-enerji bağıntısı sonucu enerjiye dönüşmektedir. Yani güneşte her saniyede 564 milyon ton hidrojen, 560 milyon ton helyuma dönüşmekte ve kaybolan 4 milyon ton kütle karşılığı 3,86×1026 J enerji açığa çıkmakta, bu enerji ısınım şeklinde uzaya yayılmaktadır. Toplam enerji rezervi 1,785×1047 J olan bu yıldız daha milyonlarca yıl ışımasını sürdüreceğinden Dünya için sonsuz bir enerji kaynağıdır. Dünya’nın çapına eşit bir dairesel alan üzerine çarpan güneş gücü, 178 trilyon kW düzeyindedir. Güneş enerjisi uzaya ve gezegenlere elektromanyetik ısınım (radyasyon) biçiminde yayılır. Dünya’ya Güneş’ten gelen enerji, dünyada bir yılda kullanılan enerjinin 20 bin katıdır.

Güneş enerjisi günümüzde konut ve işyerlerinin iklimlendirilmesi (ısıtma-soğutma), yemek pişirme, sıcak su temin edilmesi ve yüzme havuzu ısıtılmasında; tarımsal teknolojide, sera ısıtması ve tarım ürünlerinin kurutulmasında; sanayide, güneş ocakları, güneş fırınları, pişiricileri, deniz suyundan tuz ve tatlı su üretilmesi, güneş pompaları, güneş pilleri, güneş havuzları, ısı borusu uygulamalarında; ulaşım-iletişim araçlarında, sinyalizasyon ve otomasyonda, elektrik üretiminde kullanılmaktadır.

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 bu yarı-iletken malzemeler güneş ışığını doğrudan elektriğe çevirirler.

Türkiye’nin GES potansiyeli

Ülkemiz, coğrafi konumu sebebiyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından birçok ülkeye nazaran şanslı durumdadır. Güneşten Dünya’ya saniyede yaklaşık olarak 170 milyon MW enerji gelmektedir. Türkiye’nin yıllık enerji üretiminin 100 milyon MW olduğu düşünülürse bir saniyede dünyaya gelen güneş enerjisi, Türkiye’nin enerji üretiminin 1.700 katıdır.

Türkiye’nin yıllık ortalama toplam güneşlenme süresinin 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ısınım şiddetinin yıllık 1.311 kWh/m² (günlük toplam 3,6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir. Türkiye, 110 gün gibi yüksek bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir ve gerekli yatırımların yapılması halinde yılda birim metrekare başına ortalama olarak 1.100 kWh’lik solar enerji üretilebilir.

Türkiye’nin en fazla güneş enerjisi alan bölgesi Güneydoğu Anadolu Bölgesi olup, bunu Akdeniz Bölgesi izlemektedir.

Buna göre genel olarak Türkiye’de en çok Haziran ayında, en azsa Aralık ayında solar enerjisi üretilebilecektir. Bölgeler arasında ise öncelikle Güneydoğu Anadolu ve Akdeniz bölgeleri gelmektedir potansiyel olarak. Solar enerji üretiminin yok denecek kadar az olduğu Karadeniz bölgesi dışında yılda birim metrekareden 1.100 kWh’lik enerji üretilebilir ve toplam güneşli saat miktarı ise 2.640 saattir. Buna göre Türkiye’de toplam olarak yıllık alınan enerji miktarı ise yaklaşık 1015 kW saat kadardır.

Türkiye’de GES kullanımı

Güneş kolektörleri

Türkiye’de solar enerjinin en yaygın kullanım alanı sıcak su ısıtma sistemleridir. Halen ülkemizde kurulu olan güneş kolektörü miktarı 2001 yılı için 7,5 milyon m2 civarındadır. Çoğu Akdeniz ve Ege bölgelerinde kullanılmakta olan bu sistemlerden yılda yaklaşık 290 bin TEP ısı enerjisi üretilmektedir. Yıllık üretim hacmi 750 bin m² olup, bu üretimin bir miktarı da ihraç edilmektedir. Bu haliyle ülkemiz dünyada kayda değer bir kolektör üreticisi ve kullanıcısı durumundadır.

Güneş pilleri – fotovoltaik sistemler

Güneş pilleri, halen ancak elektrik şebekesinin olmadığı, yerleşim yerlerinden uzak yerlerde ekonomik yönden uygun olarak kullanılabilmektedir. Bu nedenle ve istenen güçte kurulabilmeleri nedeniyle genellikle sinyalizasyon, kırsal elektrik ihtiyacının karşılanması gibi uygulamalarda kullanılmaktadır.

Ülkemizde güneş enerjisi kullanımında kaynak anlamında bir sorun olmamakla beraber elektrik üretiminde uygulanacak yöntem açısından bazı bölgesel farklılıklar bulunmaktadır.

Fotovoltaik sistemler ile bulutlu veya açık her türlü hava şartlarında elektrik üretilebilirken, yoğunlaştırıcı sistemlerde (termik ve mekanik dönüşüm) direkt ısınım yani açık hava gerekli olmaktadır. Bu nedenle, termik ve mekanik dönüşümlü üreteçler için Güneydoğu Anadolu ve Akdeniz bölgelerinin tercih edilmesi gerekirken, fotovoltaik üreteçler için Doğu Karadeniz Bölgesi dışındaki tüm bölgeler uygun olmaktadır.

Kaynakça

– “Türkiye’de Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Bu Potansiyelin Kullanım Derecesi, Yöntemi ve Yaygınlığı Üzerine Bir Araştırma”, Kamil B. Varınca ve M. Talha Gönüllü, Yıldız Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü.

– T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, http://www.enerji.gov.tr/tr-TR/Sayfalar/Gunes