GÜNEŞ ENERJİLİ SICAK SU SİSTEMLERİ

Engin TOLUNAY2008010612029

Mustafa TOPRAK2008010612061

GÜNEŞ ENERJİSİ

Enerji üretimi ve kullanımı gelişmişliğin en önemli göstergelerinden biridir. Günümüze kadar ve halen, fosil yakıtlar en temel enerji üretimi kaynaklarıdır. Gerek bunların rezervlerinin tükenmekte oluşu ve sürekli artan fiyatları, gerekse kullanımından kaynaklanan çevre sorunları, yeni ve temiz enerji kaynakları arayışını hızlandırmıştır. Güneş enerjisi, güneşten gelen ve hiçbir işletme masrafı olmayan bir enerji kaynağıdır. Tüm dünyada olduğu gibi Türkiye’ye de, kapladığı yeryüzü alanının büyüklüğüne göre güneş ışınımından yararlanmaktadır.

Güneş Enerjisinin Avantajları • Tükenmeyen enerji kaynağı olmasıdır.• Temiz enerji türüdür.• Doğabilecek ekonomik bunalımdan etkilenmez.• Çok sayıdaki ülkede faydalanılabilir.• Karmaşık teknolojiye ihtiyaç duyulmamaktadır.• İşletme masrafları çok azdır.• Güneş enerjisi, saf bir enerji türüdür. Gaz, duman, toz,

karbon veya kükürt gibi zararlı maddeleriyoktur.

• Güneş enerjisinin bir diğer özelliği, hiçbir ulaştırma harcaması olmaksızın her yerdesağlanabilmesidir.

Güneş Enerjisinin Kullanım Alanları

Güneş ışınlarından yararlanmak için pek çok teknoloji geliştirilmiştir. Bu teknolojilerin bir kısmı Güneş enerjisini ışık ya da ısı enerjisi şeklinde direk olarak kullanırken, diğer teknolojiler Güneş enerjisinden elektrik elde etmek şeklinde kullanılmaktadır. Güneş enerjili sıcak su sistemleri, suyu ısıtmak için Güneş ışınlarından yararlanır. Bu sistemler evsel sıcak su ya da bir alanı ısıtmak için kullanılabildiği gibi çoğunlukla bir havuzu ısıtmak için kullanılır. Bu sistemler çoğunlukla bir termal güneş paneli ile bir de depodan oluşur.

Türkiye’de Güneş Enerjisi Kullanımı

Türkiye’de güneş enerjisinin en yaygın kullanımı sıcak su ısıtma sistemleridir. Halen ülkemizde kurulu olan güneş kollektörü miktarı 2009 yılı için 10.15 milyon m2 civarındadır çoğu Akdeniz ve Ege Bölgelerinde kullanılmakta olan bu sistemlerden yılda yaklaşık 385 bin TEP (Ton Eşdeğer Petrol) ısı enerjisi üretilmektedir Sektörde 100′den fazla üretici firmanın bulunduğu ve 2000 kişinin istihdam edildiği tahmin edilmektedir Yıllık üretim hacmi 750 bin m² olup bu üretimin bir miktarı da ihraç edilmektedir. Bu haliyle ülkemiz dünyada kayda değer bir güneş kollektörü üreticisi ve kullanıcısı durumundadır.

Türkiye'nin en fazla güneş alan bölgesi Güneydoğu Anadolu Bölgesi olup, ikinci sırada Akdeniz Bölgesi gelmektedir. Güneydoğu Anadolu Bölgesi ülkemizin enerji bakımından en zengin bölgesidir. Bu bölgeye gelen yıllık toplam güneş enerjisi miktarı 1460 kW/m2 ve yıllık toplam güneşlenme süresi ise 2993 saattir. Bunun yanında Karadeniz Bölgesi Türkiye'nin en az güneş enerjisi potansiyeline sahip bölgesidir.

GÜNEŞ ENERJİLİ SICAK SU SİSTEMLERİ

Güneş kollektörlü sıcak su sistemleri, güneş enerjisini toplayan düzlemsel kollektörler, ısınan suyun toplandığı depo ve bu iki kısım arasında bağlantıyı sağlayan yalıtımlı borular, pompa ve kontrol edici gibi sistemi tamamlayan elemanlardan oluşmaktadır. Güneş kollektörlü sistemler tabii dolaşımlı ve pompalı olmak üzere ikiye ayrılırlar. Her iki sistem de ayrıca açık ve kapalı sistem olarak dizayn edilirler.

Devre tipine göre güneş enerjili su ısıtma sistemleri

• Açık dolaşımlı devre• Kapalı dolaşımlı devre

Açık Sistemler

 Açık sistemler kullanım suyu ile kollektörlerde dolaşan suyun aynı olduğu sistemlerdir. Kapalı sistemlere göre verimleri yüksek ve maliyeti ucuzdur. Suyu kireçsiz ve donma problemlerinin olmadığı bölgelerde kullanılırlar.

Açık Dolaşımlı Sistem

Kapalı Sistemler

Kullanım suyu ile ısıtma suyunun farklı olduğu sistemlerdir. Kollektörlerde ısınan su bir eşanjör vasıtasıyla ısısını kullanım suyuna aktarır. Donma, kireçlenme ve korozyona karşı çözüm olarak kullanılırlar. Maliyeti açık sistemlere göre daha yüksek verimleri ise eşanjör nedeniyle daha düşüktür.

Kapalı Dolaşımlı Sistem

İşletme türüne göre güneş enerjisiyle su ısıtma

sistemleri

• Tabii (doğal) dolaşımlı sistemler• Pompalı (zorlamalı dolaşımlı) sistemler

Tabii Dolaşımlı SistemlerTabii dolaşımlı sistemler ısı transfer akışkanının kendiliğinden dolaştığı sistemlerdir. Kollektörlerde ısınan suyun yoğunluğunun azalması ve yükselmesi özelliğine dayanmaktadır. Bu tür sistemlerde depo kollektörün üst seviyesinden en az 30 cm yukarıda olması gerekmektedir. Deponun alt seviyesinden alınan soğuk (ağır) su kollektörlerde ısınarak hafifler ve deponun üst seviyesine yükselir. Gün boyu devam eden bu olay sonunda depodaki su ısınmış olur. Tabii dolaşımlı sistemler daha çok küçük miktarda su ihtiyaçları için uygulanır. Deponun yukarıda bulunması zorunluluğu nedeniyle büyük sistemlerde uygulanamazlar. Pompa ve otomatik kontrol devresi gerektirmediği için pompalı sistemlere göre biraz daha ucuzdur.

Pompalı SistemlerIsı transfer akışkanının sistemde pompa ile dolaştırıldığı sistemlerdir. Deposunun yukarıda olma zorunluluğu yoktur. Büyük sistemlerde su hatlarındaki direncin artması sonucu tabii dolaşımın olmaması ve büyük bir deponun yukarıda tutulmasının zorluğu nedeniyle pompa kullanma zorunluluğu doğmuştur.Pompalı sistemler otomatik kontrol devresi yardımı ile çalışırlar. Depo tabanına ve kollektör çıkışına yerleştirilen diferansiyel termostatın sensörleri; kollektörlerdeki suyun depodaki sudan 10˚C daha sıcak olması durumunda pompayı çalıştırarak sıcak suyu depoya alır, bu fark 3˚C olduğunda ise pompayı durdurur. Pompa ve otomatik kontrol devresinin zaman zaman arızalanması nedeniyle işletilmesi tabii dolaşımlı sistemlere göre daha zordur.

GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİGüneş kollektörleri, ülkemizde en çok su ısıtmada kullanılan, güneş ışığını ısıl enerjiye dönüştüren toplayıcılardır. Güneş kollektörleri güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan, ısı ve elektrik enerjisini doğal kaynaklardan üretmeyi sağlayan yapılardır.Bu kollektörler su ısıtma sistemlerinde ve güneş panellerinde kullanılırlar. Uygulanan sistemde kollektörler tarafından güneş ışığı yatay bir düzlem tarafından emilir ve bir akışkana aktarılarak akışkanın iç enerjisi arttırılır. İç enerjinin artışıyla suyun sıcaklığı artar ve kullanıma verilir.

Sıcak su üretimi için kullanılan kolektörler birbirinden oldukça farklı özelliklere sahiptir. Son yıllarda gelişen kaplama teknikleri ile yüksek verimli emici yüzeyler üretilmekte ve yine cam üretiminde yaşanan gelişmeler sonucunda güneş ışığını yansıtmayan ve mekanik zorlanmalara son derece dayanıklı olan camlar üretilmektedir. Kolektörün en önemli iki elemanı olan emici yüzey ve camdaki bu gelişmeler kolektörlerin veriminde de ciddi artışlar sağlamıştır. Bunun yanı sıra ultrasonik kaynak yöntemindeki gelişmelerde kolektör verimlerindeki artışa önemli etkiler yapmıştır. Ancak ülkemizde üretim yapan firmaların çok az kısmı bu gelişmelere ayak uydurmuştur. Birçok firma eski üretim yöntemi olan boyalı alüminyum yüzeyden vazgeçmemiştir.

Kollektör Çeşitleri

• Düzlemsel yüzeyli güneş kollektörleri• Vakumlu güneş kollektörleri

• Odaklamalı (yoğunlaştırıcı) tip güneş kollektörleri

Düzlemsel yüzeyli güneş kollektörleri

Düzlemsel güneş kollektörleri, güneş enerjisinin toplandığı ve herhangi bir akışkana aktardığı (sıvı ya da hava) çeşitli tür ve biçimlerdeki aygıtlardır. En çok evlerde sıcak su ısıtma amacıyla kullanılmaktadır. Ulaştıkları sıcaklık 70 oC civarındadır. Düzlemsel güneş kollektörleri, üsten alta doğru, camdan yapılan üst örtü, cam ile absorban plaka arasında yeterince boşluk, metal veya plastik absorban plaka, arka ve yan yalıtım ve bu bölümleri içine alan bir kasadan oluşmuştur. Kollektörler, yörenin enlemine bağlı olarak güneşi maksimum alacak şekilde, sabit bir açıyla yerleştirilirler.

Vakumlu güneş kollektörleri

Cam vakum tüpler, güneşli su ısıtıcıların ve kollektörlerin esas parçasıdır. Her vakum tüp iki cam tüpten oluşur. Vakum tüplü güneş enerjisi ile su ısıtma sistemleri bulutlu havalarda oldukça avantajlıdırlar, çünkü bu vakum tüpler bulutlardan gelen zayıf yoğunluktaki ışınımı emebilmektedir. Düzlemsel güneş kollektörleri ile kıyaslandığında rüzgarlı ve sıcaklığın az olduğu günlerde bile vakum tüplü güneş kollektörleri vakum izolasyonundan dolayı daha verimlidirler.

Odaklamalı tip güneş kollektörleriDoğrusal yoğunlaştırıcı termal sistemlerin en yaygınıdır. Kollektörler, kesiti parabolik olan yoğunlaştırıcı dizilerden oluşur. Kollektörün iç kısmındaki yansıtıcı yüzeyler, güneş enerjisini, kollektörün odağında yer alan ve boydan boya uzanan siyah bir absorban boruya odaklarlar. Kollektörler genellikle, güneşin doğudan batıya hareketini izleyen tek eksenli bir izleme sistemi üzerine yerleştirilirler. Enerjiyi toplamak için absorban boruda bir sıvı dolaştırılır. Toplanan ısı, elektrik üretimi için enerji santraline gönderilir. Bu sistemler yoğunlaştırma yaptıkları için daha yüksek sıcaklığa ulaşabilirler (350-400 ˚C).

GÜNEŞ ENERJİSİ İLE SICAK SU ÜRETİMİ VE GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ ÜRETİMİNDE TÜRKİYE’NİN YERİ

Dünya genelinde ısıl uygulamalar için güneş kolektörlerinin kullanımı, güneş kuşağı olarak adlandırılan bölgede yer alan ülkelerde (Yunanistan, İspanya, Portekiz, Kıbrıs, İsrail, Türkiye, Hindistan, Çin, Japonya, ABD, Avusturalya, Yeni Zelanda, Güney Afrika gibi) kullanımı en uygundur.

Türkiye’nin doğu Karadeniz sahil bölgesi dışındaki bölümü, çok yüksek oranda güneş ışınımı almaktadır. Dünya genelinde güneş kolektörü üretiminde Çin en büyük üretici ve kullanıcı durumundadır. Çin’den sonra ikinci büyük kullanıcı ABD dir. Türkiye üçüncü sıradadır. Türkiye’nin üretiminin tümüne yakını düzlemsel güneş kolektörleri oluşmaktadır. Dünya genelinde en büyük güneş enerjisi kullanıcıları nüfusu çok olan ülkeler gibi görülmekle birlikte, kişi başına güneş enerjisi sistemlerine sahip olma oranına bakıldığında, İsrail, Yunanistan, Avusturya gibi ülkeler ön plana çıkmaktadır.

GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMİNİN FAYDALARI

Orman köylerinde halen temizlik amacıyla kullanılan su, ocak ve sobalarda ısıtılmaktadır. Bir aile banyo, çamaşır, bulaşık ve ev temizliği için günde ortalama 150 lt sıcak su kullanmaktadır. Ocak ve sobada yakıt olarak ormandan elde edilen odun kullanılmaktadır. Bir aile bu amaçla yılda ortalama 5 ster odun yakmaktadır. Yakılan odundan elde edilen enerjinin %87 si bacadan çıkmakta, ancak %13’ü değerlendirilmektedir.

 

Güneydoğu'da yüzde 50'yi aşan kaçak elektrik kullanımı ve ağaç kesiminin güneş enerjisi sisteminin devreye girmesiyle büyük oranda azaldığı belirlenmiştir.Orman Köyleri Kalkınma Genel Müdürlüğü'nün, orman kesimini önlemek amacıyla 2007 yılında hayata geçirdiği 'Güneş Enerjili Su Isıtma Sistemi Kredisi Projesi' kapsamında bugüne kadar 70'e yakın ilde köylere güneş enerjisi sistemi kuruldu. 1 yıl geri ödemesiz, 3 yıl vadeli, 3 taksit halinde faizsiz verilen 1200TL kredi ile köylülere ödeme konusunda kolaylık sağlanıyor. Bu sistem sayesinde ülke genelinde her yıl yaklaşık 5 bin hektar ağaç kesilmekten kurtarılmıştır.

Mardin Çevre Ve Orman Müdürlüğü tarafından 2008 yılında başlatılan proje kapsamında şu ana kadar 32 köyde 1219 aileye 'Güneş Enerjili Su Isıtma Sistemi kuruldu. Sistem sayesinde Mardin'de kaçak elektrik ve ağaç kesiminde yüzde 30 azalma yaşanmıştır.

TEŞEKKÜR EDERİZ