Güneş Enerjisi Nedir?

Güneş enerjisinin sağladığı avantajlar şunlardır:

• Temiz, bedava, kolayca ulaşılabilen bir yenilenebilir enerji kaynağıdır

Güneş enerjisi %100 temiz, yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Elektrik üretimi için petrole, kömüre ve doğal gaza olan bağımlılığı azaltır. Fosil yakıtlar hava, su ve toprak kalitesini etkileyen ve küresel ısınmaya neden olan zararlı sera gazları salgılar. 2000 ile 2065 yılları arasında Dünya'nın, önceki 65 milyon yılın toplamından daha fazla bitki ve hayvan türünü yok olacağı tahmin ediliyor. Bu şaşırtıcı bir istatistik ve önemli ölçüde fosil yakıtların kullanımıyla açığa çıkan sera gazlarının etkilerinden kaynaklanır.

Fosil yakıtların aksine, güneş enerjisi kirlilik yaratmaz. Güneşin gücü, çevreye zarar vermeyen sınırsız bir enerji kaynağı sunar. Güneş enerjisi bedavadır ve herkes kolayca ulaşabilir.

• Bir defa yapılan yatırımla yıllar boyunca elektrik faturasından tasarruf edilebilir

Güneş enerjisi teknolojileri hızla gelişmekte ve ucuzlamaktadır. Güneş her gün doğar ve tüm gün kolayca erişilebilir ve bedava enerji kaynağı doğal olarak evlerin kapısına kadar gelir. Güneş panellerinin ve güneş enerji sistemlerinin uzun ömürlü (yaklaşık 20-25 yıl), çok az bakım gerektiren teknolojiler ile üretilmiş olmasından dolayı ve de en önemlisi yakıt maliyetinin olmamasından dolayı kurulum maliyetinin dışında kullanım sırasında ek bir maliyet oluşturmaz. Bir kere yatırım yapılarak uzun yıllar boyunca evlerde ve iş yerlerinde güneş enerjisi santrali kurulabilir ve bu sayede yıllar boyunca elektrik ihtiyacı kısmen ya da tamamen güneş enerjisinden sağlanarak elektrik faturalarından tasarruf edilebilir. Bunun yanında kullanım fazlası elektrik şebekeye verilerek satılabilir ve bu yolla ek gelir kazanılabilir.

• Farklı Uygulamalarla Güneş Enerjisinden Faydalanabilir

Güneş enerjisi çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Elektrik (fotovoltaik) veya ısı (güneş ısısı) üretimi için evlerde kullanılabilir. Güneş enerjisi, enerji şebekesine erişimi olmayan alanlarda elektrik üretmek, temiz su kaynaklarının sınırlı olduğu bölgelerde suyu damıtmak ve uzaydaki uydulara güç sağlamak gibi geniş bir yelpazede kullanılmaktadır.

Güneş enerjisinden faydalanmak için farklı uygulamalara en güzel örneklerden biri Tesla tarafından hayata geçirilen ve ev tüketicilerinin güneş enerjisi kaynaklarından faydalanmasını sağlayan Tesla Solar Roof sistemidir. Bu sistemde kiremit yerine Tesla tarafından geliştirilen “solar şingıllar”, evin tasarımını değiştirmeden ve hatta dışarıdan anlaşılması mümkün olmayan tasarımdadır ve güneş paneli görevi görerek güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmektedir. Yine aynı sistem içinde bulunan Tesla Powerwall, gündüz üretilen elektriğin fazlasını biriktiren özel bir pildir ve bu sayede gece de güneş enerjisi kullanılarak üretilen elektrik kullanılabilir.

• Teknolojik Geliştirmeler

Güneş enerjisi endüstrisindeki teknoloji sürekli gelişmektedir ve her geçen gün teknolojiler ilerlemekte, verimlilik artmaktadır. Kuantum fiziği ve nanoteknolojideki gelişmelerin güneş panellerinin etkinliğini artırmasıyla güneş enerjisi sistemlerinin elektrik üretim kapasitesini üç kat artıracağı öngörülmektedir.

• Maliyet

Güneş enerji sistemlerinin ilk kurulum maliyeti oldukça yüksektir. Maliyet kalemlerine güneş panelleri, inverter, bataryalar, kablolama ve kurulum için ödeme dahildir. Bununla birlikte, güneş enerjisi teknolojileri sürekli olarak gelişmektedir, bu nedenle güneş enerji sistemlerinin fiyatları

• Hava Koşullarına Bağlılık

Güneşin direkt olarak görülmediği bulutlu ve yağmurlu günlerde güneş enerjisi hala toplanabilse de, güneş sisteminin verimliliği düşer. Güneş panelleri, güneş enerjisini etkin bir şekilde toplamak için güneş ışığına bağımlıdır. Bu nedenle, parçalı bulutlu ya da yağmurlu günlerde enerji sistemlerinin verimliliği üzerinde gözle görülür bir etkiye yaratır. Gece boyunca güneş enerjisinin toplanamaması da güneş enerji sistemlerinin dezavantajları arasındadır.

• Güneş Enerjisini Depolamak Maliyetlidir

Güneş enerjisi ya hemen kullanılmalıdır ya da büyük pillerde saklanmalıdır. Şebekeden bağımsız güneş sistemlerinde kullanılan bu güneş aküleri, enerjinin gece kullanılması için gündüz şarj edilebilir. Bu, gün boyu güneş enerjisini kullanmak için iyi bir çözüm ama aynı zamanda oldukça maliyetli.

Güneş enerji santrali kurulan tüketim yerlerinde sadece gündüzleri güneş enerjisini kullanmak ve geceleri şebekeden enerji almak daha caziptir. Ancak unutmamak gerekir ki enerji ihtiyacı gün içinde genellikle daha yüksektir ve elektrik fiyatları geceye göre gündüzleri çok daha pahalıdır, bu yüzden enerji ihtiyacının çoğunluğu güneş enerjisi ile karşılanabilir.

• Fazla Alan Gerektirir

Elektrik üretimi gereksinimine yetecek kadar güneş paneli kullanılması gereklidir ve tek bir solar paneli yalnızca birkaç ampulü çalıştırabilecek kadar elektrik üretir. Bu yüzden birden fazla güneş paneli kurulması ile elektrik ihtiyacı karşılanabilir. Güneş panelleri çok fazla alan gerektirir ve bazı çatılar elektrik ihtiyacını karşılayacak güneş paneli sayısına uyacak kadar büyük değildir.

Bir alternatif, bazı panelleri bahçeye kurmaktır, ancak panellerin güneş ışığına erişmeleri şarttır. Eğer yeterli alan yoksa tek çözüm sistemin kurulu gücünü düşürerek daha az elektrik üreten bir güneş enerji sistemi kurmaktır.
​​​​​​

Güneş enerjisi santrali, güneş enerjisini elektrik enerjisine çeviren santraldir. Güneş enerjisi santralinde güneş ışınları paneller ile toplanarak sistemin diğer elementlerine aktarılır ve elektrik enerjisi üretimi gerçekleştirilir. Güneş santralleri, güneş ışınlarını direkt elektrik enerjisine dönüştüren ve güneş ışınlarının ısısı kullanılarak dolaylı olarak elektrik enerjisine dönüştüren santraller olarak ikiye ayrılır.

Güneş ışınlarını direkt olarak elektrik enerjisine dönüştüren güneş santrallerine fotovoltaik güneş santrali denir. Fotovoltaik güneş santrallerinin ana ekipmanları güneş ışınlarını toplayıp elektrik enerjisine (direkt akım) dönüştüren solar paneller ve oluşan direkt akım elektrik enerjisini kullanıma uygun hale (alternatif akım) getiren inventerdır. Fotovoltaik panellerde oluşan direkt akım elektrik, inverter vasıtasıyla alternatif akıma dönüştürülür. Güneş panelleri ile inverter arasında gerekli durumlarda akımı kesmek için direkt akım izolatörü bulunur. Aynı şekilde inverterdan sonra gerekli durumlarda akımı kesmek için alternatif akım izolatörü bulunur.

Güneş enerjisi potansiyeli, bir bölgenin sahip olduğu güneş enerjisi kapasitesinin toplamıdır. Tüm dünyanın güneş enerji potansiyeli yılda 1600 ila 49800 Egza Joule’dür.

Işınım şiddeti, bir ışınım kaynağından birim katıaçı içerisinde yayılan ışık akısının ölçüsüdür. Işınım şiddeti Candela ölçü birimi ile ölçülür ve Lumen (lm) veya Candela (cd) olarak gösterilir.

Bir bölgede güneşin gökyüzünde göründüğü ortalama süreye güneşlenme süresi denir. Bir bölgenin güneşlenme süresi arttıkça ortalama sıcaklığı ve güneş enerjisi potansiyeli artar. Güneşlenme süresi mevsim, bakı ve enleme göre değişir; bulutluluk oranı ile ters orantılıdır.

PV, Photovoltaic kelimesinin kısaltmasıdır ve fotovoltaik enerji sistemlerini tanımlamak için kullanılır.

Fotovoltaik enerji sistemleri şu şekildedir:

• Monokristalin Silikon PV Paneller: Tek bir silindirik silikon kristalin dilimlerinden oluşan hücreler barındırır. Monokristalin silikon PV panellerin güneş enerjisini elektriğe dönüştürme oranı %15’tir. En verimli güneş enerjisi sistemleridir.
• Polikristalin Silikon PV Paneller: Çok kristalli hücreler olarak da bilinen polokristalin silikon PV paneller, eritilen ve yeniden şekillendirilen silikon kristalin kesilmesiyle üretilen hücrelerden oluşur. Güneş enerjisini elektriğe dönüştürme oranı %12’dir.
• İnce Film PV Paneller: Güneşten gelen enerjiyi emme oranı yüksek olmasına karşın enerjiye dönüşüm oranı ve verimliliği düşük olan bir panel türüdür.
• Amorf Silikon PV Paneller: Kristal olmayan silikon hücrelerden oluşan Amorf silikon (a-Si) PV paneller, kurşun gibi toksik ağır metaller içermediği için en çevreci panel türü olarak kabul edilir.

Dünya’nın güneş enerjisi potansiyeli nedir? sorusunun cevabı, Dünya’ya ulaşan güneş ışınlarının toplam enerjisini hesaplayarak verilebilir. Anlık olarak Dünya’ya ulaşan güneş ışınlarının enerjisi 173.000 terawatt’tır (trilyon watt) ve bu rakam teorik güneş enerjisi potansiyelidir. Bu potansiyel, Dünya’nın toplam enerji tüketiminin 10,000 katıdır.

Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü (şimdiki adıyla Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü) ölçümlerine göre Türkiye'nin ortalama yıllık güneşlenme süresi 2640 saat (günlük 7,2 saat), metrekare başına düşen ortalama ışınım şiddeti 1.311 kWh’dir (günlük toplam 3,6 kWh/m²). Bu verilere göre yıllık elektrik tüketimi yaklaşık 300.000 GWh olan Türkiye’nin güneş enerjisi potansiyeli 450.000 GWh’dir.

Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası (GEPA) haritası, Türkiye'nin güneş enerjisi aracılığıyla enerji üretebileceği alanların tespit edilmesine yardımcı olan ve yıllık güneşlenme verileri sunan haritadır. Meteoroloji Genel Müdürlüğü tarafından hazırlanır. GEPA haritasına göre Türkiye’nin, güneş enerjisi potansiyeli en yüksek olan kentleri şunlardır:

• Muğla
• Antalya
• Mersin
• Şanlıurfa
• Burdur
• Konya
• Gaziantep
• Mardin

Güneş Sistemi’nin merkezinde yer alan ve sistemin %99,8’ini oluşturan Güneş, orta büyüklükte bir yıldızdır. Güneş, Samanyolu Galaksi’sindeki 200 milyar yıldızdan biridir ve merkezindeki çekim sayesinde bir arada bulunan bir gaz bulutudur. Güneşin yüzey sıcaklığı 5500 °C, çekirdek sıcaklığı ise 15,6 milyon °C’dir.

Güneşin kütlesinin %74’ünü hidrojen, %26’sını ise başta helyum olmak üzere demir, nikel, oksijen, kükürt, magnezyum, karbon ve krom elementleri oluşturur. Yıldız sınıfı G2V olan Güneş, aslında beyaz bir görünüme sahiptir; ancak güneş ışınları atmosfere girdiğinde kırılır ve sarı bir görünüm yaratır.

Güneş kelimesi Türkçe’de “küneş” kelimesinden gelmektedir; bu kelimenin anlamı da “günü aydınlatan” demektir. Güneş’in bir diğer karşılığı olan “Solar” kelimesi Latince’deki Güneş adlandırması olan Solaris kelimesinden gelir.

Güneş enerjisi ısınma, ısıtma ve elektrik enerjisi üretme alanlarında şu şekilde kullanılır:

• Güneş Enerjisi ile Elektrik Üretimi: Güneş enerjisi panelleri veya güneş pilleri vasıtasıyla güneş enerjisinden elektrik üretilir.
• Güneş Enerjisi ile Isınma ve Isıtma: Güneş enerjisi, mesken içi ısınma ve su ısıtma aracı olarak kullanılır.
• Güneş Enerjisi ile Yemek Pişirme: Güneş enerjisi, güneş ocakları kullanılarak yemek pişirmede kullanılır.

Güneş enerjisi ile su ısıtma (Solar Water Heating – SWH) bir termal kolektör kullanılarak güneş ışınları ile su ısıtılması işlemidir. Farklı iklim ve enlem koşullarına uygun güneş enerjisi panelleri bulunur. Güneş enerjisi ile su ısıtma, genellikle evsel tüketim için tercih edilen bir yol olsa da endüstride de kullanılmaktadır.

Güneş enerjisi panelleri, güneşten gelen ışınların ürettiği fotonların, panel yüzeyini kaplayan silikon hücrelere çarptığında emilmesiyle üretilir. Güneş enerjisi panelleri önce doğru akım (DC) elektrik üretir; ardından bu elektrik sistem inventörü tarafından alternatif akım (AC) elektriğe dönüştürülerek kullanılır.

Güneş pili, güneş ışınları ile gelen foton parçacıklarını emerek elektrik üreten güneş panellerinin, bu elektriği daha sonra kullanılmak üzere ilettiği bataryanın adıdır. Güneş pili, güneş paneli üzerinden gelen elektriği depo eder.

Güneş bacası, güneşten gelen ısıyı, havayı ısıtmak için kullanan, ısınarak yükselen hava akımının rotası üzerinde yerleştirilen türbinler ile elektrik üreten sistemdir.