GÜNEŞ TERMAL ENERJİSİ

Günümüzde şüphesiz ki enerji kaynağı olarak en çok petrol ürünlerini kullanıyoruz.

Herkesin bildiği gibi kullandığımız bu petrollerin bir gün biteceği öngörülüyor ve alternatif

enerji kaynakları için çalışmalar hızla devam ediyor.

Petrolün yerine ne kullanabiliriz diye şöyle bir çevremize baktığımızda güneşi görüp de

akıllara onu kullanmamak gelmez herhâlde. Bilim insanlarının hesaplamalarına göre güneş çok

uzun bir süre daha (yaklaşık 5 milyar yıl) dünyamızı aydınlatacak ve en büyük enerji kaynağı

olmaya devam edecek. Günümüzde çeşitli yollarla da biz bu devasa kaynaktan yararlanıyoruz

fakat henüz tamamıyla petrolün yerini alacak bir sistem geliştirilemedi.

Ben, son yıllarda kullanılan bir güneş teknolojisinden sizlere bahsetmek istiyorum. Bu

teknolojinin adı “Güneş termal enerjisi” (solar thermal power) denilen bir teknoloji. Burada

amaç güneş ışığının yaydığı ısıyı kullanarak elektrik üretmektir.

Öncelikle güneş termal teknolojisinin güneş panelleri ile aynı şey olmadığını

söylemeliyim. Güneş panelleri güneş ışıklarını direk olarak elektrik enerjisine dönüştüren bir

sistemdir. Güneş termal teknolojisinde güneş ışıklarının ısı enerjisinden yararlanılır.[8]

Ayrıca güneş panelleri ile elektrik üretmek için direk olarak güneşe ihtiyaç vardır yani

gece olunca elektrik üretemezsiniz. Güneş termal teknolojisi ise gündüzleri güneşten aldığı ısı

enerjisini depolayarak geceleri de elektrik üretilebiliyor. [8]

Çalışma Prensibi

Güneş termal teknolojisi ile elektrik üretim sistemi nükleer ve kömür santrallerindeki

ile aynı, tek fark ısı kaynağıdır. Güneş termal tesislerinde aynalar güneşten gelen ışığı toplar,

konsantre hale getirerek kuleye yansıtır. Burada kullanılan akışkan buhar haline getirilerek

jeneratöre gönderilir. Jeneratör de buharın ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür.

Güneş ışığını toplamak için kullanılan 3 ayna çeşidi var.

Parabolik Aynalar

Parabolik aynalar güneş ışığını konsantre bir şekilde aynanın odağından geçen borulara

yansıtır. Bu boruların içinde ısı transfer akışkanı ( sentetik termal yağ ) sürekli dolaşım

halindedir. Sentetik termal yağ 400 ℃’ye ısıtılarak bir dizi ısı değiştiriciye kızgın buhar üretmek

amacıyla gönderilir. Jeneratöre gelen buhar burada elektrik enerjisine dönüştürülür. [3]

Amerika 1981-84 seneleri arasında California’nın

Mojave çölünde 9 tane güneş termal sistemi inşa etti.

2008’deki verilere göre elektrik üretim kapasiteleri

14-80 MW arasında değişen bu tesisler toplamda

yaklaşık 354 MW enerji üretimi ile 500.000

California evinin enerji ihtiyacını sağlamaktadır.[6]

( parabolik aynalar ile elektrik üretim proses şeması )

Heliostat Aynalar ( Güneş Kuleleri )

Güneş kulelerinde kullanılan aynalara heliostat adı verilir. Heliostatlar güneşten gelen

ışığı içinde ısı transfer sıvısı bulunan kuleye gönderir. Tüm heliostatların odaklandığı bu

kuledeki ısı transfer sıvısı buharlaştırılarak sisteme gönderilir ve elektrik üretilir. [3]

Heliostatların her biri ayrı

olarak güneşin yön değiştirmesi ile

kendi açılarını ayarlayacak şekilde

tasarlanmıştır. Böylece güneş

ışınlarını en verimli şekilde

yansıtabiliyorlar. Günümüzde

üretilen Heliostat çeşitlerinin

fiyatları biraz pahalı (>$250/𝑚2).

[2]

Tabi fiyatların bu yönde

kalacağını düşünmüyorum.

Üretilen her üründe gelişen

teknoloji ile beraber gelişmekte ve

fiyatları bu gelişme doğrultusunda azalmaktadır. Heliostatların fiyatları da güneş enerjisi

teknolojisi talebinin artması ile beraber yapılan çalışmalar doğrultusunda düşürülecektir.

Böylece ilk kurulum masraflarının azaltılması sağlanarak yavaş yavaş fosil kaynaklı

sistemlerinin yerini alacağı düşünülmektedir.

Yeni yapılan güneş kulelerinde akışkan olarak erimiş tuz - molten salt - ( 40% potasyum

nitrat, 60% sodyum nitrat ) kullanılmasına rağmen eski sistemde farklı çalışma akışkanları (su,

yağ, hava, nitrojen, helyum, erimiş tuz ) ve farklı makine tipleri ( buhar makinası, gaz türbini,

stirling motoru ) kullanılabiliyor. Bu makinaları kullanılarak %30-40 arasında bir verimlilik

elde etmek mümkün. Bu sistemle üretilen elektrik 10’lar ile 100’lerce MW’a kadar

varabiliyor.[8]

Güneş Termal Tesisler

[2]

Güneş Termal Tesisler

Tesis Adı Kapasitesi

(MW)

Yıllık

Üretimi

(GW)

Ülke Geliştiricisi Tamamlanma

Tarihi

PS10 Solar Power

Tower 11 24 İspanya Abengoa 2006

Jülich Solar Tower 1,5 Almanya 2008

Sierra SunTower 5 Amerika eSolar 2009

PS20 Solar Power

Tower 20 44 İspanya Abengoa 2009

Gemasolar 17 100 İspanya Sener 2011

Mersin Solar Plant 5 Türkiye 2013

Ivanpah Solar

Power Facility 392 420 Amerika

BrightSource

Energy 2013

Crescent Dunes

Solar Energy

Project

110 500 Amerika SolarReserve 2013

[1]

Proje adı Ülke Güç Çıkışı

(MWe)

Isı Transfer

Akışkanı

Depolama

Ortamı

İşletilmeye

Başlangıç

Tarihi

SSPS İspanya 0,5 Sıvı Sodyum Sodyum 1981

EUROLIOS İtalya 1 Buhar Nitrat

Tuzu/Su 1981

SUNSHINE Japonya 1 Buhar Nitrat

Tuzu/Su 1981

Solar One Amerika 10 Buhar Yağ/Kaya 1982

CESA-1 İspanya 1 Buhar Nitrat Tuzu 1983

MSEE/Cat B Amerika 1 Erimiş Nitrat Nitrat Tuzu 1984

THEMIS Fransa 2,5 Hi-Tec Tuzu Hi-Tec Tuzu 1984

SPP-5 Rusya 5 Buhar Su/Buhar 1986

TSA İspanya 1 Hava Seramik 1993

Solar Two Amerika 10 Erimiş Nitrat

Tuzu Nitrat Tuzu 1996

Ivanpah Solar Power Facility, 2013 yılında tamamlanmış olup dünyanın en büyük güneş

termal enerji tesisi olma özelliğine sahiptir. 392 MW enerji üreten bu tesis 140.000 California

evinin enerji ihtiyacını giderdiği gibi yıllık 400.000 ton 𝐶𝑂2’in atmosfere karışmasının önüne

geçiyor. 3.500 dönümlük tesisi saran tam 300.000 heliostat var ve 3 tane 139.9 m’lik kuleye

sahip bu tesis Google, NRG Energy, BrightSource Energy ve Bechtel gibi önemli şirketlerin

desteğine sahiptir.[7]

Parabolik Çanak Aynalar

Parabolik çanak şeklindeki aynalar güneş ışığını aynaların odak noktasında duran

alıcılara yansıtırlar. Diğer aynalarda olduğu gibi alıcılar ısıyı toplayarak ısı transfer akışkanına

iletir. Yaklaşık 750 ℃’ye kadar akışkan ısıtılır. Parabolik çanak aynalarda çanaktaki alıcı aynı

zamanda bir stirling motoru ya da mikro motor içerir. Bu motor ısı transfer akışkanı yardımıyla

elektrik üretir. Parabolik çanak aynalar diğer solar termal sistemlere göre nispeten daha

küçüktür. [3]

Mersin Güneş Termal Kulesi

Türkiye’nin ilk güneş termal kulesi Mersin Toroslar’da kuruldu(2013). Greenway

tarafından 50 milyon dolarlık yatırımla kurulan tesis 1500 evin enerji ihtiyacını karşılayabilecek

5 MW’lık güce sahip. AR-GE çalışmalarına 2005 yılında başlanan, kurulumuna ise 2012

yılında başlanan tesis tamamen türk mühendislerinden oluşan ekip tarafından tasarlandı.[4]

Ülkemizde de böyle bir tesisin kurulması bence çok güzel. Ülke olarak enerji

ihtiyacımızın büyük bir kısmında (%74) dışa bağımlı olmamızın önüne bu tarz yatırımlarla

geçilebileceğini düşünüyorum.[5]

Güneş termal teknolojisi büyük ölçekteki en etkili güneş teknolojidir. Sistemin ilk

kurulum maliyet açısından diğer fosil yakıtlı sistemlere göre daha pahalıdır fakat ileriki yıllarda

bu maliyetlerin gelişen teknoloji ile beraber düşürülmesi planlanıyor. Ayrıca güneş termal

tesisleri ile fosil kaynaklı (kömür, doğal gaz vb.) termal santrallerin çalışma prensipleri aynı

olduğundan bu 2 sistemin hibrid olarak kullanmak da mümkündür. Böylece güneşin olduğu

zamanlarda güneş enerjisi diğer zamanlarda da fosil kaynaklı yakıtlar kullanılarak elektrik

üretilebilir bu sayede de fosil kaynakların kullanımını azaltabiliriz.

Temiz Enerji

Bu teknolojinin yararlarından biride elbette çevreye 𝐶𝑂2 salınımı yapmıyor olması.

Greenpeace’in raporuna göre bu teknoloji ile 354 MW enerji elde ederek 424.800 ton 𝐶𝑂2

salınımı önlenmiş. 2020 yılında hedefin 21.540 MW enerji üreterek 32.749.800 ton 𝐶𝑂2

salınımını önlemek olduğu belirtiliyor. Böylece 2000 yılından 2020 yılına kadar bu teknoloji

ile atmosfere 154.003.500 ton 𝐶𝑂2 salınımı engellenmiş olacak.[3]

KAYNAKLAR

1) http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_power_tower

2) http://www.solarpaces.org/CSP_Technology/docs/solar_tower.pdf

3) http://www.greenpeace.org/international/PageFiles/24870/SolarThermalPower.pdf

4) http://www.sabah.com.tr/Ekonomi/2013/04/17/turkiyenin-ilk-yerli-gunes-santrali

5)http://www.emo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=87885&tipi=&sube=0&yeri=5#.UtEOJPRdVc

4

6)http://science.howstuffworks.com/environmental/green-tech/energy-production/solar-thermal-

power.htm

7)http://inhabitat.com/ivanpah-worlds-largest-solar-thermal-energy-plant-starts-production-in-

california/

8) http://www.solar-thermal.com/solar-thermal.pdf

GÖRSELLERİN KAYNALARI

http://www.daviddarling.info/encyclopedia/S/AE_solar_power_system.html

http://www.nrel.gov/csp/troughnet/images/illustration_trough_sunlight.gif

http://www.greenpeace.org/international/PageFiles/24870/SolarThermalPower.pdf

http://www.solarpaces.org/CSP_Technology/docs/solar_dish.pdf