Güneş pili nedir? Güneş pili santrali hakkında bilgiler .


Almanya’nın Bavyera eyaletindeki en büyük güneş pili elektrik santralında elektrik üretimine başlandı. 4 büyük binanın çatısını kaplayan 12 futbol sahası büyüklüğündeki güneş panelleri toplam 82 bin m2 alana sahip. Bu tesiste yılda 3,6 milyon kWh elektrik üretilecek ve havaya verilen karbon dioksit miktarında 2500 tonluk bir azalma sağlanacak. BP Solar tarafından gerçekleştirilen bu projenin 16 milyon Euro’ya malolacağı bildiriliyor. 354 ton ağırlığa sahip güneş panellerini güvenli bir şekilde yerleştirmek için maliyeti arttırıcı harcamalar yapıldı. Elektrik iletim hatlarını yeraltına döşemek için 3,5 km uzunlukta hendek açıldı. 3,7 MW gücündeki bu tesis 40 kişilik bir ekip ile 16 hafta gibi çok kısa bir sürede tamamlandı. Diğer deyişle 1 ayda yeklaşık 1 MW’lık kapasite hayata geçirilmiş oldu. Almanya’da güneş santralına yatırımı teşvik etmek için Alman hükümeti, bu yolla üretilen elektriğin kWh’ını 54 cent’e satın almaktadır. Güneş Pili Sistemleri Nerelerde Kullanılır? Güneş pili sistemleri şebekeden bağımsız olarak bir çok yerin elektrik ihtiyacının karşılanmasında kullanılabilmektedir. Örneğin haberleşme istasyonlarında, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemlerinde, petrol boru hatlarının katodik korumasında, metal yapıların, köprülerin ve kulelerin korozyondan korunmasında, elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümlerde, hava gözlem istasyonlarında, bina içi ya da dışı aydınlatmada, dağ evleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılmasında, tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajında, orman gözetleme kulelerinde, deniz fenerlerinde, ilkyardım, alarm ve güvenlik sistemlerinde, deprem ve hava gözlem istasyonlarında, ilaç ve aşı soğutmada güneş pilleri yaygın olarak uygulanmaktadır. Güneş Pili Nedir? Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan e lektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır. Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar. Yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Güneş pilinde mekanik olarak elektrik üreten cihazların aksine hareketli parçalar olmadığından teorik ömürleri sonsuzdur. Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir. Bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt’tan megaWatt’lara kadar sistem oluşturulur. Güneş pilleri, hali hazırda elektrik şebekesinin olmadığı, yerleşim yerlerinden uzak yerlerde ekonomik yönden uygun olarak kullanılabilmektedir. Bu nedenle ve istenen güçte kurulabilmeleri nedeniyle genellikle sinyalizasyon, kırsal kesimin elektrik ihtiyacının karşılanması vb. uygulamalarda kullanılmaktadır. Ülkemizde halen Telekom istasyonları, Orman Genel Müdürlüğü yangın gözetleme istasyonları, deniz fenerleri ve otoyol aydınlatmasında kullanılan güneş pili kurulu gücü 300kW civarındadır. Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Güneşli bir yaz gününde yeryüzüne saatte metrekare başına 8-10 kW güneş enerjisi düşmektedir.Türkiye’de her m² yüzeye yıllık ortalama 1300 kWh (yaklaşık 130 lt sıvı yakıtın enerjisine eşit) güneş enerjisi düşmektedir. Anamur’da bu değer 1510 kWh/m² , Rize’de ise yaklaşık 990 kWh/m² olmaktadır. Güneş Pillerinin Yapımında Hangi Malzemeler Kullanılır? Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır: Kristal Silisyum: Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halinde dilimlenen tek-kristal silisyum bloklardan üretilen güneş pillerinde laboratuvar şartlarında % 24, ticari modüllerde ise % 15’in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyum bloklardan dilimlenerek elde edilen çok-kristal silisyum güneş pilleri ise daha ucuza üretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında % 18, ticari modüllerde ise % 14 civarındadır. Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında % 25 ve % 28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli GaAs pillerde % 30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır. Amorf Silisyum: Kristal yapı özelliği göstermeyen bu silisyum pillerden elde edilen verim % 10 dolayında, ticari modüllerde ise % 5-7 düzeyindedir. Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka önemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydam cam yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir. Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çok-kristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde % 16, ticari tip modüllerde ise % 7 civarında verim elde edilmektedir. Bakır Indiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çok-kristal pilde laboratuvar şartlarında % 17,7, enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise % 10,2 verim elde edilmiştir.

Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler: Gelen ışığı 10-500 kat oranlarda yoğunlaştıran mercekli veya yansıtıcılı araçlarla modül verimi % 17’nin, pil verimi ise % 30’un üzerine çıkarılabilmektedir. Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden yapılmaktadır. Güneş Pili Sistemleri Hangi Elemanlardan Oluşur? Güneş pili modülleri uygulamaya bağlı olarak, akümülatörler, dönüştürücü, akü şarj denetim aygıtları ve çeşitli elektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak bir güneş pili sistemi (fotovoltaik sistem) oluştururlar. Bu sistemler, özellikle yerleşim yerlerinden uzak, elektrik şebekesi olmayan yörelerde, jeneratöre yakıt taşımanın zor ve pahalı olduğu durumlarda kullanılırlar. Bunun dışında dizel jeneratörler ya da başka güç sistemleri ile birlikte karma olarak kullanılmaları da mümkündür. Bu sistemlerde yeterli sayıda güneş pili modülü, enerji kaynağı olarak kullanılır. Güneşin yetersiz olduğu zamanlarda ya da özellikle gece süresince kullanılmak üzere genellikle sistemde akümülatör bulundurulur. Güneş pili modülleri gün boyunca elektrik enerjisi üreterek bunu akümülatörde depolar, yüke gerekli olan enerji akümülatörden alınır. Akünün aşırı şarj ve deşarj olarak zarar görmesini engellemek için kullanılan denetim birimi ise akünün durumuna göre, ya güneş pillerinden gelen akımı ya da yükün çektiği akımı keser. Şebeke uyumlu alternatif akım elektriğinin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir dönüştürücü eklenerek akümülatördeki DC gerilim, 220 V, 50 Hz.lik sinüs dalgasına dönüştürülür. Benzer şekilde, uygulamanın şekline göre çeşitli destek elektronik devreler sisteme katılabilir. Bazı sistemlerde, güneş pillerinin maksimum güç noktasında çalışmasını sağlayan maksimum güç noktası izleyici cihazı bulunur. Şebeke bağlantılı güneş pili sistemleri yüksek güçte-santral boyutunda- sistemler şeklinde olabileceği gibi daha çok görülen uygulaması binalarda küçük güçlü kullanım şeklindedir. Bu sistemlerde örneğin bir konutun elektrik gereksinimi karşılanırken, üretilen fazla enerji elektrik şebekesine satılır; yeterli enerjinin üretilemediği durumlarda ise şebekeden enerji alınır. Böyle bir sistemde enerji depolaması yapmaya gerek yoktur. Yalnızca üretilen DC elektriğin, AC elektriğe çevrilmesi ve şebeke uyumlu olması yeterlidir.

 

Kaynaklar: 1. Umwelt Magazin, Ocak - Şubat 2006. 
                2. Elektrik Işleri Etüt Idaresi, eie.gov.tr/turkce/gunes/gunespv.html (Alınan Kaynak: Ekoloji Magazin - Doğa, çevre ve kültür dergisi / ekolojimagazin.com)