Güneş Enerjisi Nedir? Kullanım Alanları ve Elektrik Üretilmesi

GÜNEŞ ENERJİSİ

Güneş enerjisi, Güneşin yaydığı ısıl enerjidir.

Güneş Enerjisi Genel Özellikler

Fransa’da güneş enerjisiyle ısınan ev. Güneş ışınlarının şiddetini ölçmeye yarayan ısıölçer.

Kuramsal olarak Güneş ışınlarına dik, 1 m2’lik bir yüzey üstünde toplanabilen Güneş enerjisi deniz düzeyinde, saatte 850 kilokaloriye kadar yükselir (bu enerji, sözgelimi, 85 litre suyun sıcaklığının 10°C yükseltilmesini sağlayabilir. Güneş enerjisi yeryüzüne atmosferde soğurulduktan sonra ulaşır. Dolayısıyla yükseltiyle birlikte artar: 4 000 metrede 1 000 kkal/s/m2, atmosferin en üst bölgelerinde 1 200 kkal/s/m2. Yer’den alınan Güneş enerjisi, enleme göre,kutup dairesinde 2 000 kkal/m2/gün ile tropik bölgelerde 6 000 kkal/m2/gün arasında değişmektedir.
İnsanlar çok eski çağlardan beri Güneş enerjisinden tarım alanında (tuzlalarda tuz üretimi, buğdayın ve otların kurutulması) ve hatta askerlik alanında (İ.Ö. 215 yılında Siraousa kuşatması sırasında Roma donanmalarını yakmak için Arkhimedes tarafından yakıcı aynaların kullanılması) yararlandılar. XVIII. yy’da Lavoisier, içinde platini erittiği ilk Güneş fırınını yaptı. Günümüzde Güneş enerjisi uzay araçlarında ve yüksek sıcaklık isteyen metalürjide (Güneş fırınları) sık sık kullanılır.

Güneş Enerjisinin Yakalanması

Güneş enerjisi, elektrik üretimi için dolaylı yoldan ya da ısı üretimi için doğrudan doğruya yakalanabilir.

Kapalı ve camdan yapılmış bir kabın içine konmuş olan soğurucu bir cisim üstüne Güneş ışığı düşürülse, bu cisim ısınır ve kızılaltı bir ışın yayınlar; ışın, dalga boyu çok büyük olduğu sera olayıyla kabın içindeki havayı ısıttığı için, cam çeperden dışarı çıkamaz. Böylelikle 200°C’a yakın sıcaklıklar oluşur. Daha yüksek sıcaklıklar sağlayabilmek için, Güneş enerjisini bir ısıtıcı madde üstünde toplamak gerekir. Güneş fırınlarında uygulanan yöntem budur. Toplama, ya parabol (paraboloitlerin odağında noktasal toplama) ya da silindir parabol (aynanın odak kuşağı boyunca toplama) biçimli yansıtıcı iç yüzlerle gerçekleştirilir. Böylelikle, sınırlı bir hacim içinde (en çok birkaç yüz litre) 2 000°C’tan 3 500°C’a kadar sıcaklıklar elde edilmiştir.

Güneş Enerjisinden Elektrik Üretimi

Güneş enerjisinden elektrik üretmek için pek çok yöntem kullanılabilir. Termoelektrik etki, farklı sıcaklıklardaki iki lehimin birleştirilmesiyle elde edilir. Sıcaklıklar arasındaki fark ne kadar çoksa, elektromagnetik kuvvet o kadar önemli olur; bu da,Güneş enerjisini sıcak lehimler üstünde toplayacak aynaları gerekli kılar. Yüksek sıcaklıktaki bir metal (tungsten, baryum ya da stronsiyum oksit) ısıtılınca, termoelektrik etki nedeniyle, bir elektrik devresi içinde toplanabilen elektronlar yayınlar. Bununla yanında en dikkat çekici yöntem, yarı-iletken elementlerin Güneş enerjisine tutulmasıdır (fotovolta etkisi). Bu bütün, bir fotopil oluşturur. Fotopiller, yapma uydulardaki, ya da uzay araçlarındaki, ya da güçlükle erişilebilen yörelerdeki elektriğin üretiminde sık sık kullanılır. Günümüzde Güneş bataryalarının verimi yüksek değildir [yüzeyi 1 m2olanbirfotopille sağlanan güç 100-160 watt olup, bu da % 10-15’lik bir verim sağlar). Bu yolla üretilen elektriğin maliyeti, alışılmış yollarla elde edileninkinin 200 katıdır. Güneş enerjisinin özellikle ilginç bir üretimi de, suyu yüksek sıcaklıkta, parçalama ya da fotoliz yoluyla hidrojenle oksijene dönüştürmeye dayanır. Bu iki element daha sonra elektrik üretmek için yakıtlı pillerde kullanılabilir.

Güneş Enerjisinin Diğer Kullanım alanları

Güneş enerjisi doğrudan doğruya konutların ısıtılmasında ve sağlıkla ilgili olarak sıcak su üretiminde kullanılır. Enerji gün boyunca dam üstünde biriktirilmekte, sonrasında kalorilerin biriktirilmesine elverişli bir depo içinde saklanmaktadır; bu da gece boyunca, ya da güneş görmeyen odalarda kalorilerin geri verilmesini sağlar. Yapıların güneş gören cephesine yerleştirilen araçlar, ısıyı Güneş ışığından doğrudan doğruya alırlar. Bu araçların soğurucu yüzeylerinde toplanan ısı, doğal yolla ya da yapay yolla ısı taşınarak yapıların içine aktarılır. Güneş ışınlarından İçme suyu üretme, Güneş ışınlarının, bir kabı örten plastik bir örtüye etkimesi yoluyla deniz suyundan, bitkilerden ya da topraktan üretilebilir. Sera olayıyla üretilen ısı, örtünün iç yüzünde biriken suyun buharlaşmasına sebep olur. Böylelikle yazın günde, buharlaşma yüzeyinin m2’sinde 6 litre su üretilebilir.

Güneş fırınları, Güneş enerjisinin kullanımında şaşırtıcı bir durum oluştururlar. Gücü 1 000 kW’a erişebilen bir Güneş fırını, 3 500°C’lık bir sıcaklığa erişilmesini ve günde yaklaşık 5 ton malzemeyi eritebilir. Uygulama alanları: Alüminden korindon yapımı (ergime sıcaklığı 2 050°C); zirkonyum oksidin kavrulması (2 700°C); toryum oksidin arıtılması (3 050°C); nükleer patlamaların ısıl dalgasına karşı korunma araçlarının incelenmesi; vb.

Güneş enerjisi, yeryüzünde her gün bir milyar ton organik madde ve bir o kadar da fotosentez yoluyla oksijen üreten bitkiler aracılığıyla kullanılır. Doğada % l’e yaklaşan verim kuramsal olarak %25’e kadar çıkarılabilmektedir. Bu şekilde bitkilerin büyüme hızı, özellikle de besin olarak kullanmak ya da metan üretmek için, bazı su yosunlarınınki, artırılabilmektedir.

Hadi Paylaş!