Doğal Enerji Güneş Pili-Manyetik Motor

Tanımı ve Uygulama Alanları Güneş enerjisi yeni ve yenilenebilir bir enerji kaynağı oluşu yanında, insanlık için önemli bir sorun olan çevreyi kirletici artıkların bulunmayışı, yerel olarak uygulanabilmesi ve karmaşık bir teknoloji gerektirmemesi gibi üstünlükleri sebebiyle son yıllarda üzerinde yoğun çalışmaların yapıldığı bir konu olmuştur. Binalarin ısıtılması, soğutulması, endüstriyel, bitkilerin kurutulması ve elektrik üretimi güneş enerjisinin yaygın olarak kullanıldığı alanlardır. Güneşin ışınım enerjisi, yer ve atmosfer sistemindeki fiziksel oluşumları etkileyen başlıca enerji kaynağıdır. Dünyadan ortalama 1.496×108 km. uzaklıkta, 1.392×108 km. çapında ve 1.99×1030 kg. kütlesinde sıcak bir gaz küresi olan güneşin yüzey sıcaklığı yaklaşık 6.000 °K olup, iç bölgesindeki sıcaklığın 8×106 °K ile 40×106 °K arasında değiştiği tahmin edilmektedir.

Sürekli bir füzyon reaktörü olan güneşin enerji kaynağı, hidrojenin helyuma dönüşmesi esnasında, saniyede 4 milyon ton kütle enerjiye dönüşerek, yaklaşık 3.5×1026 değerindeki enerjinin ışınım şeklinde uzaya yayılmasıdır. Güneş daha milyonlarca yıl ışımasını sürdüreceğinden, dünyamız için sonsuz bir enerji kaynağıdır. Güneşten gelen güç insanlığın yıllık ticari gereksiniminin 16.000 katından çoktur. Dünyadaki tüm elektrik santrallerinin toplam gücü; güneşten gelen gücün 61.000′de birinden azdır. Güneşten gelen güç dünyadaki tüm nükleer santrallerin ürettiği toplam gücün 527.000 katıdır.

Güneş enerjisi geniş bir coğrafi dağılıma sahip bir enerji kaynağıdır. Coğrafi olarak 36-42° kuzey enlemleri arasında bulunan Türkiye, güneş kuşağı içindedir. Şu an için güneş enerjisinin kullanımı oldukça azdır, ancak geleceğin dünyasının enerji gereksiniminin karşılanmasında, geleneksel enerji kaynaklarının yanında en önemli seçeneklerden biri olacağı düşünülmektedir.

Başlıca Güneş Enerji Sistemleri ve Kullanımları Farklı gelişme aşamalarında, çeşitli güneş enerjisi elde etme teknikleri mevcuttur. Bunlardan bazıları, araştırmalarının ilk aşamalarında, bazıları ise daha ilerlemiş seviyelere ulaşmıştır. Fakat henüz bitkiler üzerinde test edilmektedirler ve son olarak da bir grup, tam olarak gelişmiş bir seviyededir. Her teknolojinin kullanım ve uygulamalarına bağlı olarak avantaj ve dezavantajları vardır.

Güneş enerjisi sistemlerinin başlıca tipleri şunlardır :

a- Termodinamik sistemler

b- Fotovoltaik sistemler

A-TERMODİNAMİK SİSTEMLER

1. Pasif güneş sistemleri – Direk toplama – Termal depolama duvarı – Güneş uzayı (sun space)

2. Aktif güneş sistemleri – Termal stasyoner (duragan) sistemler – Termal güneş tarayıcı sistemler

1. Pasif günes sistemleri Pasif güneş sistemleri, güneş enerjisi kullanımı için geliştirilen en eski sistemlerden biridir. Başlıca, binaların ısıtma ve soğutması için dizayn ve mimarisinde kullanılmaktadır. Güneş mimarisinde, güneş enerjisi yoğunluk ve süresinin ısı, ışık ve sağlığa yararlı, istenilen etkilerini elde edebilmek, buna karşın yüksek sıcaklık, aşırı aydınlık ve kişilere ve malzemelere zarar verecek, istenmeyen etkilerinden ise korunulacak şekilde kontrol edilmesi ve kullanılması çok önemlidir.

Uygulama Alanları :

Pasif güneş sistemlerinin başlıca kullanıldığı yerler şunlardır : Binaların, kışın ısıtılmasında, yazın ise ısınmayı önleyecek koşulların sağlanmasında Seraların ısıtılmasında Zirai ürünlerin kurutulmasında

Teknik Gereçler : Güneş enerjisi binalarda, herhangi bir elektromekanik gereç kullanılmadan (normal olarak) ısıya dönüştürülür. Isı transferi ve sıcak akışkanın çevrimi doğal yolla olur. Pasif güneş ısı sistemleri, pencereler gibi enerji kollektör elemanları veya bina duvarları gibi depolama elemanlarını da içermektedir.

Pasif Güneş Tekniklerinin Başlıcaları:

Direk Toplayıcı : Bu sistemlerde, güneş enerjisi kuzey yarım küre için, güneye bakan yönde düşey bir pencere yardımıyla toplanır. Gün boyunca gelen güneş enerjisi gece kullanılmak üzere, taban, tavan ve duvarlar gibi bina elemanları tarafından emilir.

Termal Depolama Duvarları (Trombe house) : Bu sistemlerde güneye bakan bir pencerenin arkasında, ısı kollektörü vazifesi gören bir duvar vardır. Bu sistemlerin avantaji, içerisini ekstrem şartlardan izole etmesi, duvar arkasındaki odanın sıcaklık değişimlerinden etkilenmemesi, istenmeyen veya malzemelere zarar verebilecek direk ışıktan da korumasıdır. Trombe wall, özellikle güneşli fakat soğuk kışların görüldüğü iklim kuşakları için çok uygundur.

Güneş Uzayı (Boşluğu) : Bu sistem direk toplayan ve Trombe wall sistemlerinin bir kombinasyonu gibidir. Pencere ile güney yönündeki duvar arasında bir sera olusturulmuş şeklidir.

Gereken İklim Bilgileri : Pasif güneş sistemlerini dizayn eden kişilerin, global güneş radyasyonu, uzun dalga terrestrial ve atmosferik radyasyon, güneşlenme süresi ve hareketli güneş datası (polar data) gibi bilgilere, sistemin optimizasyonunun ve performansının hesaplanabilmesi için gereksinimleri vardır. Bunların yanında, sıcaklık, rüzgar yönü ve şiddeti, nem ve evaporasyonun da bilinmesini gerekmektedir.

2. Aktif güneş sistemleri Isı, pek çok uygulama alanında, farklı sıcaklıklarda gereklidir ve faydalı enerji tiplerinin büyük bir bölümünü temsil eder. Güneş radyasyonunu ısıya dönüştüren sistemler çok çeşitlidir. En basit güneş kollektörleri ile bir kaç yüz watt, güneş güç istasyonlarıyla birkaç yüz megawatt’a kadar enerji elde edilebilir. Aktif sistemler, ısıtma, soğutma ve elektrik üretimi gibi amaçlarla kullanılabilir. Aktif termal sistemler, stasyoner veya sun-tracking (güneş tarayıcı) sistemler olabilir. Termal Stasyoner Sistemler : Bu sistemlerde güneş enerjisi stasyoner bir toplayıcı (kollektör) ile toplanır, daha sonra ısıya dönüştürülerek bir akışkana transfer edilir. Bunlar kollektör tiplerine göre sınıflandırılır. – flat-plate kollektör ; (Düz plakalı kollektörler) – tubular kollektör ; (Boru şeklindeki kollektörler) – concentrating kollektör ; – solar ponds ; (güneş havuzları) Flat-plate kollektörler : Bu tip kollektörler çok yaygın olarak kullanılan ve teknik olarak da en gelişmiş olanlardır, ayni zamanda güneş enerjisi kullanımının en eski teknolojilerinden birisidir.

Bunlar aşağıdaki amaçlarla kullanılırlar : Düşük sıcaklıklarda su ısıtılmasıBinaların ısıtılması ve soğutulması Dondurulma Organik maddelerin kurutulması Tubular (boru şeklindeki) kollektörler : Bu kollektörler, plate kollektörlerin bazı eksikliklerinin giderilmesi için geliştirilmişlerdir.

B- FOTOVOLTAİK SİSTEMLER Bu sistemlerdeki voltaik toplayıcılarda, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürmek için Cd S ya da silikon maddelerinden güneş pili imal edilir bu maddeler üzerine gelen güneş ışınları anında elektrik enerjisine dönüştürülerek kullanılır. Bu sistemlerde güneş izleme düzeni ile her an mümkün olan en yüksek güneş enerjisinden yararlanılır. Güneş izleme düzeni pahalı olduğundan bu tip toplayıcılardan, izleme düzeni olmadan da yararlanılmaktadır. Yapay uyduların elektrik enerjisi fotovoltaik toplayıcılardan sağlanmaktadır. Fotovoltaik toplayıcıların çok yüksek maliyeti kadar, sadece %10 mertebesinde verimli çalışmaları nedeniyle yaygın olarak kullanılmamaktadır. Buna rağmen uydularda zorunlu olarak kullanılmakta ve radyo vs. gibi ev aletlerini çalıştırmaktadır.

Avantajları ve Dezavantajları Güneş enerjisi temiz, yenilenebilir ve sürekli bir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisi ile çalışan sistemler, kolayca taşınıp kurulabilen gerektiğinde enerji ihtiyacına bağlı olarak basitçe değiştirilebilen sistemlerdir. Düşük verimlidir (%15); başlangıç maliyeti çok yüksektir, piller gibi depolama malzemeleri için uygun değildir. Tüketiciler için maliyeti yüksektir.

Kaynak:www.kandilli.boun.edu.tr