Kafamdaki Baloncuklar
Soru : Güneş enerjisinden nasıl elektrik elde edilebiliyor?
Cevap: Bilindiği üzere her geçen gün enerji ihtiyacı inanılmaz hızla artarken bunun yanında nüfusta kısa bir sürede 3 katına çıkmış durumda (30 yıl içerisinde). Modern aletlerin enerji ihtiyacı da işin içine girince çevre kirliliğini en çok tetikleyen fosil yakıtlar baş düşman konumuna geldi. Bundan kurtulmak için tabiki yenilenebilir enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmaya başlandı.
1839 yılında A. C. Becquerel’in fotoelektrik deneyi sayesinde elektromanyetik ışını elektirik enerjisine çevirmiş fakat ondan 1940’lara kadar pek bir ilerleme elde edilememiştir. 1940’larda ise sonuçlar alınmaya başlanmıştır. Aslında bitkiler yaratıldıkları günden bu güne güneş enerjisini kullanmaktalar fakat insanoğlu bunu çevirmenin yolunu yeni yeni keşfetmiş durumda.
Güneşten gelen ışınların ancak %75 kadarı atmosferin üst yüzeyine ulaştığını düşünürsek 4 te 1’i daha bize ulaşmadan çeşitli yollarla kaybolmakta. Bize ulaşan güneş enerjisi ise direkt elektrik enerjisine çevrilmenin yanı sıra birçok dolaylı yolla zaten enerjiye çevrilmekte. Bunlar neler mi?
- Yeryüzüne ulaşan ışık enerjisi ilk olarak havayı ısıtır. Isınan havada yoğunluk ve nem oranı değişir ve böylece rüzgarlar ortaya çıkar. Rüzgarlar yardımıyla önceleri yel değirmenleri ile mekanik enerji elde edilirken günümüzde rüzgar santrallerinden elektrik elde edilmektedir. Kuzeye yakın ülkelerin bir çoğunda rüzgar enerjisinden çok faydalanılmakta.
- Güneşten gelen ısı ile okyanuslar ısınır. Isınan su buharlaşır ve rüzgarlar yardımıyla uzaklara taşınarak yağmur suyuna dönüşür. Yağan yağmuru barajlar yardımıyla hidroelektrik santrellerine iletiriz. Ve buradan elektirik enerjisi elde ederiz.
- Ekvatora yaklaştıkça genelde ülkelerdeki evlerin çatılarında görülen “güneş ısısı toplayıcıları”nı hatılamak gerek. Isısı artan su ile evin birçok ihtiyacı görülmekte.
- “Güneş ısısı toplayıcıları” yardımıyla Kaliforniya’da 1990’lı yıllarda kurulan bir üretim birimi bulunmaktaydı. Şimdilerde ise Amerika’nın elektrik ihtiyacının %30’unu tek başına karşılayacak büyüklükte yenileri çöllere kurulmakta. (>>> bit.ly/1T0mvNr) Kurulan sistem mercekler yardımıyla genişçe bir alandaki kurulu aynalar güneş ışınını milimetrik denilecek hassasiyette bir noktaya toplamakta. Bu toplanan ışınlar öyle büyük bir ısı meydana getirmektedir ki ısınan su inanılmaz büyüklükte bir dereceye kadar ulaşmakta. Şimdilerde bu sistem ülkemizde de yoğun biçimde kullanıma sokulmakta.
Gelelim güneş enerjisini direkt elektrik enerjisine çeviren sistemlere. Bunlar yarı iletken teknolojisinin gelişmesi ile fotovoltaik olayının meydana gelmesi sayesinde olmaktadır. Çok teknik bir anlatım yapmadan anlatacak olursak. Silisyum gibi bazı maddelerdeki elektronlar ışık etkisiyle harekete geçmekte ve bu harekete geçen elektronların yönlendirilmesi yardımıyla bir akım elde edilmektedir. Akım demek de elektirik demek olduğuna göre güneş enerjisinden direkt elektrik enerjisi elde etmiş oluyoruz. Fakat onlarca çeşit yarı iletken olduğunu unutmayalım.
Bu yarı iletkenlerden verimli ve sağlığa zararlı olmayanı bulmaya çalışan bilim insanları hâlâ denemelere devam etmekte.
Halk arasında bilinen bir yanlışı da yeri gelmişken düzeltmekte fayda var. Üretilen elektrik enerjisinin gelen güneş ışığının çokluğuyla direkt ilgisi bulunmakta. Tabiki açısıyla da. Fakat ışığın çok çok fazla olması demek elektriğinde çok fazla üretileceği anlamına gelmemektedir. Yüksek enerjili fotonların soğurulup kullanılması sistemdeki panel hücrelerinin aşırı ısınıp verimliliklerinin düşmesine neden olabilmekte. Bunun için verimin en iyi olduğu bir aralıktaki güneş ışığı alımları önemlidir.
Ülkemizde yenilenebilir enerji kollarına çok fazla teşvikler verilmektedir. Bu sayede beklenenin üzerinde kurulum talepleri de olmaktadır. Bu teşviklerin önemine binaen Japonya’dan bir örneği anmak güzel olacaktır. Japon hükümeti yıllar öncesinden fosil yakıtlarla alakalı sıkıntıları görmüş olacak ki güneş pilleri ile ilgili araştırmalara büyük bütçeler ayırmış. Güneş pilleri araştırması yapan labaratuarlara teşvikler, verimi artırmaya göre de değişiklik göstermektedir. %3’lerden %40’lara dayanmış olan bulgular sayesinde ilgili labaratuarların gelirlerindeki artışı görmek zor olmasa gerek. Burada sadece bir ufuk turu yapmak istedik. Akıllarda soru işaretleri oluştuysa şimdi onları daha derinlemesine araştımaya diyoruz.
Yetmediyse >>> bit.ly/1VOBd0U
Kaynakça:
- Scientific American, 235, 4, 1976.
- Meinel, A. B., Meinel, M. P., Applied Solar Energy, 1977