YENILENEBILIR ENERJI KAYNAKLARINA TEKNOLOJIK VE EKONOMIK BAKIS

1
YENILENEBILIR ENERJI KAYNAKLARINA TEKNOLOJIK VE
EKONOMIK BAKIS
Marmara Sürdürülebilir Kalkinma Platformu 9.
toplantisi
Yrd.Doç.Dr.Ümit K. TERZI MARMARA ÜNIVERSITESI
2
I. OTURUM TEKNOLOJIK BAKIS
3
Enerji Kaynaklarin Siniflandirilmasi

• Fosil orijinli enerji kaynaklari
• Kömür
• Tas Kömürü
• Linyit
• Kok
• Petrol
• Dogal Gaz
• Bitümlü sist
• Sentetic yakitlar (örnegin kömürden elde edilen
  gaz)
• Yenilenebilir enerji kaynaklari
• Rüzgar
• Günes
• Su
• Atiksu
• Biyodizel
• Kati atiklar
• Biyogaz
• Jeotermal kaynaklar
• Hidrojen

4
Dünya Temel Enerji Kaynak Rezervleri

• Gerikazanilabilir Rezervler ve Temel Enerji
  kaynaklarinin Rezerv-Üretim Oranlari

5
Dünya konvansiyonel kaynak rezervleri

• Petrol
• Tahmini petrol rezervi 1.4 trilyon varildir ve su
  anki tüketim oranlariyla bile sadece 40 yillik
  süre yeterli olacaktir.
• Kömür
• Rezerv-üretim oranina bakildiginda 230 yillik bir
  süreç görülmektedir ki bu azimsanmayacak bir
  süredir. Bununla birlikte dikkat edilmesi gerekli
  olan nokta bunlarin yarisindan fazlasinin düsük
  kalite kömür olmasidir. Buna ilaveten diger
  kaynaklardaki tükenis bu sürenin ani olarak
  azalmasina da neden olabilir.
• Dogal Gaz
• Rezerv-üretim oranina bakildiginda 70 yildan daha
  az bir süre elde edilmektedir.

6
Dünya Kaynak Rezervleri

• Kaynaklarin Pazar Paylari

7
Rüzgar Enerjisi

• Rüzgar, günes isinlarinin yer yüzeylerini farkli
  isitmasindan kaynaklanir. Yer yüzeylerinin farkli
  isinmasi, havanin sicakliginin, neminin ve
  basincinin farkli olmasina, bu farkli basinç da
  havanin hareketine neden olur. Günes isinlari
  oldugu sürece rüzgar olacaktir. Rüzgar günes
  enerjisinin bir dolayli ürünüdür. Dünyaya ulasan
  günes enerjisinin yaklasik 2 kadari rüzgar
  enerjisine çevrilir. Dünya yüzeyi düzensiz bir
  sekilde isinir ve sogur, bunun sonucu atmosferik
  basinç alanlari olusur, yüksek basinç
  alanlarindan alçak basinç alanlarina hava akisi
  yapar.

8
Rüzgâr Türbinleri

• Rüzgâr türbinleri, rüzgârdaki kinetik enerjiyi
  önce mekanik enerjiye daha sonra da elektrik
  enerjisiye dönüstüren sistemlerdir. Bir rüzgar
  türbini genel olarak kule, jeneratör, hiz
  dönüstürücüleri (disli kutusu),
  elektrik-elektronik elemanlar ve pervaneden
  olusur. Rüzgârin kinetik enerjisi rotorda mekanik
  enerjiye çevrilir. Rotor milinin devir hareketi
  hizlandirilarak gövdedeki jeneratöre aktarilir.
  Jeneratörden elde edilen elektrik enerjisi aküler
  vasitasiyla depolanarak veya dogrudan alicilara
  ulastirilir.

9
Rüzgar Türbinleri Kavramlari

• Yatay eksenli (HAWT) veya dikey eksenli (VAWT)
  tür rüzgar türbünleri
• Önden-rüzgarli (Up-Wind) veya arkadan rüzgarli
  (Down-wind) rüzgar türbünleri
• Tek, iki veya üç kanatli indüksyon veya senkron
  üreteçli rüzgar türbünleri
• Durdurma veya kanat egimi denetimli rüzgar
  türbünleri
• Degismez veya degisken hizli rüzgar türbünleri

10
Eksenine göre rüzgar türbinleri

• HAWT-Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri
• Bu tip türbinlerde dönme ekseni rüzgâr yönüne
  paraleldir. Kanatlari ise rüzgâr yönüyle dik açi
  yaparlar. Ticari türbinler genellikle yatay
  eksenlidir. Rotor, rüzgâri en iyi alacak sekilde,
  döner bir tabla üzerine yerlestirilmistir.Yatay
  eksenli türbinlerin çogu, rüzgâri önden alacak
  sekilde tasarlanir. Rüzgâri arkadan alan
  türbinlerin yaygin bir kullanim yeri yoktur.
  Rüzgâri önden alan türbinlerin iyi tarafi,
  kulenin olusturdugu rüzgâr gölgelenmesinden
  etkilenmemesidir. Kötü tarafi ise, türbinin
  sürekli rüzgâra bakmasi için dümen sisteminin
  yapilmasidir.Yatay eksenli türbinlere örnek
  olarak pervane tipi rüzgâr türbinleri
  verilebilir. Bu tip türbinlerin kanatlari tek
  parça olabilecegi gibi iki ve daha fazla parçadan
  da olusabilir.
• Günümüzde en çok kullanilan tip üç kanatli
  olanlardir. Bu türbinler elektrik üretmek için
  kullanilir. Geçmiste çok kanatli türbinler tahil
  ögütmek, su pompalamak ve agaç kesmek için
  kullanilmistir.

11
HAWT-Yatay Eksenli Rüzgar Türbinlerine örnekler
12
Eksenine göre rüzgar türbinleri

• VAWT-Düsey Eksenli Rüzgar Türbinleri
• Bu türbinlerin dönme eksenleri düsey ve rüzgara
  diktir. Kanat kirisleri dönme eksenine dik olacak
  sekilde yerlestirilmistir. Düsey eksenli
  türbinlerde, kanatlarin içbükey ve disbükey
  yüzeyleri arasindaki çekme kuvveti farki
  nedeniyle dönme hareketi olusur. Ayni ilke
  Savonius rotorlarda daha özel bir sekilde
  kullanilir. Bu rotorda güç katsayisi 0,15'den
  daha azdir. Bu nedenle güç üretiminde tercih
  edilmezler.

13
Savonious ve Darius türbinler
14
Rüzgar Türbinin yapisi
15
Rüzgar Gücünün Iletimi Ve Üretim Olaylari Dizisi

• Rüzgar, rotoru çevirdigi için bir döndürüm
  üretilir.
• Rotorun oransal olarak düsük dönme sikligi bir
  vites kutusu ile artirilir.
• Vites kutusundan çikan saft, üreteci döndürür.
• Türbin denetleme mekanizmalari, frenler ve
  trafolar tarafindan üretecin ürettigi elektrigin
  orta gerilimli olmasini saglar.
• Site kablo sistemi, site fren sistemi ve site
  kontrol sistemiyle site trafolarina elektrigi
  dagitir.
• Site trafosu voltaji sebeke gerilimi düzeyine
  yükseltir.
• Sebeke sistemi, elektrigi kullanim için
  mahallelere dagitir.
• Ara-Istasyon trafolari voltaji düsürür.
• Düsük yerel gerilim aglari elektrigi ev, ofis ve
  fabrikalara tasir.

16
Rüzgar Türbinlerinde Kullanilan Generatörler

• Senkron Generatörler
• Asenkron Generatörler
• Sincap Kafesli (SCIG)
• Çift Beslemeli (DFIG)
• Dogru akim dinamolari

17
Rüzgar Türbünlerinde Güç Ayarlanmasi

• Durdurma denetimi ( kanatlar göbege
  sabitlenmistir)
• Kanat egimi denetimi (çesitli açilardan rüzgari
  yakalayabilir.)
• Yön saptirma denetimi

18
Kanat egimi (pitch) denetimli rüzgar türbinleri

• Kanat egimlendirme denetimi, rüzgar türbinlerinde
  türbinin elektronik denetimi sayesinde birkaç kez
  güç denetimi yapar. Güç üretimi çok yüksek
  oldugu zaman denetim mekanizmasi kanat
  egimlendirme mekanizmasini hemen rüzgarin
  disinda yavasça döndürür. Tersine durumda
  kanatlar, rüzgar tekrar azalana dek rüzgar geri
  döner. Kanatlar böylece kendi dikey eksenlerinde
  dönerek rüzgar yakalama miktarini ayarlarlar.
  Böylece rüzgar hizi ne olursa olsun güç degismez
  kilinmis olur. Olagan isletimde kanatlar birkaç
  derece döner. Kanat egimi deneyimili rüzgar
  türbünlerinde bilgisayar, kanatlari birkaç derece
  döndürerek rüzgar degisikliklerini tüm hizlarda
  gücü en büyük yapacak sekilde kanatlari rüzgara
  en iyi açida tutar.

19
Durdurma (stall) denetimli rüzgar türbinleri

• Bu türbünlerde kanatlar göbege sabit bir açida
  baglanmistir. Kanat profili geometrisi, döndürme
• Saglamak için aerodinamik olarak tasarlanmistir.
  Kanatlarin yaninda türbülans yaratir. Durdurma
  mekanizmasi kanatlardaki kaldirma kuvvetini
  önler. Rüzgar hizi arttikça ayni noktada kanatin
  yakalama açisi artacak ve kanat durmaya
  baslayacaktir. yani rüzgar arttikça kanat dikey
  eksende bükülmeye baslayacaktir.

20

• Kanatli (Flaps) Denetim
• Eski model türbünlerde gücü denetlemek için kanat
  sekli degistirilir.
• Yön saptirma (yaw) Denetimi
• Rotoru kismen rüzgarin disina çevirmekle güç
  azaltilir. Bu teknik pratikte çok küçük güçlü
  rüzgar türbünlerinde kullanilmaz.
•  
• Hiz Denetimi
• Baslama rüzgar hizi genellikle rüzgar türbünleri
  3-5m/s de çalismaya baslayacak sekilde ayarlanir.
• Kesme rüzgar hizi rüzgar türbünleri, hasar
  lanmayi önlemek için, yaklasik 25m/s rüzgar hizi
  üzerinde çalismayacak sekilde tasarlanir.

21
Deniz-üstü Rüzgar Türbinleri

• Deniz-üstü rüzgar türbünlerinin en önemli
  üstünlügü ve özelligi, maliyetlerinin daha az
  olmasidir.
• Deniz alti kablolama ve temeller, kiyidan uzak
  rüzgar enerjisinin son zamanlara kadar pahali bir
  seçenek yapmis iken, yeni temel teknolojileri ve
  Mega-watt boyutlu rüzgar türbünleri simdi
  kiyidan uzak rüzgar türbünleri en azindan 15m ye
  kadar deniz derinligi için, karadaki türbünler
  ile yarisabilir.
• Kiyidan uzaktaki rüzgarlar, karadaki düz
  arazilerden 50 daha çok enerji üretebildigi
  için, kiyidan uzak bütün yerlesimleri oldukça
  çekici olmustur.
• Yeni teknolojiler 15m su derinligine kadar
  ekonomik olunacagini göstermektedir. 1.5MW
  büyüklükteki türbünleri sebekeye baglantisi ve
  temel isleri 450-500 kW lik türbün lerin kinden
  yalnizca 10-20 oraninda yüksektir.
• Deniz-üstü petrol platformlari ile ilgili
  deneyimler, bu platformlarin korozyon önlemleri
  ile korunabildigini göstermektedir. Yüzey koruma
  ile kara türbünlerinden daha yüksek koruma
  sistemi deniz üstü rüzgar türbünlerinde de
  olacaktir.

22
Deniz Üstü (Off Shore) Rüzgar Santralleri
Rüzgar santrallerinin bazilari denizlere de
kurulabilir. Denizlerde hava hareketlerini
kisitlayan alanlar olmadigi için rüzgar verimi
yüksektir.
23
Rüzgar Türbinlerinin Deniz Dibinde Kullanimi

• Havanin yogunlugu 1kg/m3 iken suyun yogunlugu
  1000kg/m3 tür ve asagidaki formülde görüldügü
  gibi güç akiskanin yogunlugu ile dogru orantili
  olarak degismektedir.

24
Dip akintilarindan elektrik eldesi

• Bu konuda Avrupa birligi bünyesinde Norveçte
  Kvalsundetde 20 ünitesiyle yilda 32 GWh enerji
  üretecek Tidal Güç Santrali projesi
  gerçeklestirilmistir. Bu projeyi gerçeklestirmek
  için deniz tabanina 20 adet 300 kW lik rüzgar
  türbini yerlestirilmistir

25
Istanbul Bogazina adaptasyon!

• Çanakkale bogazinda benzer teknikle elektrik
  üretimi konusunda 2 üniversite tarafindan verilen
  bir projenin Avrupa Birligi tarafindan
  rededildigi konusunda bilgi edinilmistir.
• Istanbul bogazinin tuzluluk oranlarindan
  kaynaklanan özelliginden faydalanmak (orta
  noktanin sürekli izlenmesi) kosulu ile benzer bir
  proje gelistirilebilir. Zira bu özellige sahip
  baska bir bogaz bulunmamaktadir ve bu da bize
  projenin benzersiz olmasi konusunda imkan
  saglamaktadir.

26
Asagidaki sekle bakilacak olursa 10m derinlikte
önemli bir su akisinin oldugu görülmektedir.
27
SwingCatp Projesi
Buna benzer bir yapi gelistirilerek 10 m
derinlikteki akintilardan da elektrik elde etmek
mümkün olacaktir.
28
Dalga Enerjisi

• Archimedes prensibi ve yerçekimi arasinda ortaya
  çikan büyük güç dalga enerjisidir. Dalga enerjisi
  en çok önerilen yenilenebilir teknolojilerden
  biridir. Sadece büyük bir enerji kaynagi
  degildir, ayni zamanda bir çok yenilenebilir
  enerji kaynaklarindan daha güvenilirdir. Günes ve
  rüzgar zamanin 20-30unda temin edilebilirken
  dalga gücü zamanin 90inda elde edilebilir
  durumdadir. Temiz, ucuz ve dogal enerji kaynagi
  olan, dogal dengeyi koruyan, solunabilir temiz
  havayi saglayan, ülke ekonomisine destek olan
  dalga enerjisi üç yani denizlerle çevrili
  ülkemizde yararlanilmasi gereken yenilenebilir
  enerji kaynaklarindan biridir

29
DALGA ENERJISI ÜRETIM SISTEMLERI

• Dalga enerjisi dönüstürme teknolojileri kiyi
  boyunca, kiyiya yakin ve kiyidan uzak bölgelerde
  uygulananlar olmak üzere üç grupta
  toplanmaktadir. Olusan dalga yüksekligi ve
  periyodu o bölgede elde edilecek dalga
  enerjisinin ana unsurlaridir. Her dalga
  yüksekliginden istenilen enerjinin alinabilmesi,
  dalga enerjisinin önemli avantajlarindan biridir.
  Bu nedenle dünyada dalga enerjisi elde etmek için
  çalismalar hizla artmistir.

30
Dalga Türbinleri
31
Kiyi Seridi ( Shoreline) Uygulamalari

• Bu tür uygulamalarda enerji üretim yapilari
  kiyida sabitlenmis veya gömülü halde bulunurlar.
  Bakim ve insaasi diger uygulamalara göre daha
  kolaydir. Ayrica, derin su baglantilarina veya
  uzun su alti elektrik kablolarina ihtiyaç yoktur.
  Ancak, daha az güce sahip dalga rejimi nedeniyle
  elde edilen dalga enerjisi daha az
  olabilmektedir. Bu tür uygulamalarin
  yayginlasmasi kiyi seridi jeolojisi, gel-git
  seviyesi ve kiyi yapisinin korunmasi gibi
  etkenlerle sinirlanmaktadir.

32

• Salinimli Su Kolonu (OWCOscillating Water
  Column) Bu yapilar kismi olarak su altinda
  bulunan, su seviyesinin altinda denize açilan
  beton veya çelik, çukur yapilardir. Bu
  sistemlerde su kolonu ve onun üzerinde bir hava
  kolonu vardir. Dalgalarin sisteme çarpmasi, su
  sütununun yükselip alçalmasina dolayisiyla hava
  sütununun sikistirilmasi veya basincinin
  düsürülmesine neden olur. Sikistirilmis havanin,
  elektrik jeneratörünü çalistiran Wells türbinine
  dogru hareketi saglanir. Bu yolla sistemden
  enerji elde edilir, bu enerji de elektrik
  üretiminde kullanilir. Sekil de bu tür sistemlere
  ait bir örnek gösterilmektedir . Bu sistemlerin
  dünya genelinde birkaç çesidi gelistirilmistir.
  Bunlar Europen Pilot Tesisi , Wavegen Limpet ,
  Energetech OWC, Srilanka OWCdir.

33

• Daralan Kanal Sistemi (TAPCHAN Taperated Channel
  Device)
• TAPCHAN sistemi geleneksel hidroelektrik enerji
  üretim sisteminin bir adaptasyonudur. Bu
  sistemler su seviyesinin 3-5 m üzerinde duvar
  yüksekligine sahip, uçurumun kenarina insa
  edilmis hazneyi besleyen, gittikçe daralan bir
  kanaldan olusmaktadir Kanalin daralmasi dalga
  yüksekliginin artmasina neden olur ve yükselen
  dalgalar kanal duvarlarindan haznenin içine
  bosalir. Su haznede depolandigi için hareketli
  dalganin kinetik enerjisi potansiyel enerjiye
  dönüsür. Depolanan su türbine verilir. Çok az
  hareketli parçasi oldugundan düsük bakim
  maliyetine ve yüksek bir güvenirlilige sahiptir.
  Bu sistemde ihtiyaç duyulana kadar enerji
  depolanabilmektedir. Ancak TAPCHAN sistemleri
  bütün kiyi kesimleri için uygun degildir.

34

• PENDULAR Pendular, bir tarafi denize açilan
  dikdörtgen bir kutu seklindedir . Bu açiklik
  üzerine sarkaç bir kapak menteselenmistir. Kapak
  dalga hareketiyle ileri-geri hareket etmektedir.
  Bu hareket jeneratörün ve hidrolik pompanin
  çalismasi için kullanilir

35

• Kiyiya Yakin (Near Shore) Uygulamalar
•  
• Kiyiya yakin uygulamalar, 10-25 m su
  derinliklerinde gerçeklestirilmektedir. Bu tür
  sistemlerde OWCnin degisik tasarimlari
  uygulanmistir.
•  
• OSPREY Wavegen tarafindan gelistirilen OSPREYin
  gücü . 1,5 MWlik rüzgar türbininin dahil
  edilmesiyle 2 MWa çikarilmistir. Bu sistemin
  ticari gösterimi için üzerinde oldukça çok
  çalismalar yapilmistir ve özellikle insa
  maliyetinin düsürülmesi amaciyla çalismalar devam
  etmektedir .
•  
• WOSP 3500 WOSP (Rüzgar ve Okyanus Salinim
  Enerjisi) kiyiya yakin dalga ve rüzgar enerji
  istasyonun birlestirilmis halidir. Eklenen 1,5
  MWlik rüzgar üretim kapasitesi, tesis
  kapasitesini 3,5 MWa yükseltir.

36

• Kiyidan Uzak (Offshore ) Uygulamalar
•  
• 40 mden daha derin sularda kiyidan uzak
  uygulanan cihazlar kullanilmaktadir. Bu tür
  sistemlerde uzun elektrik kablolarina gereksinim
  vardir. Gelistirilen çok çesitli sistemlerden bir
  kaçi asagida anlatilmaktadir. Tanitilan bu
  cihazlardan baska kiyidan uzak uygulanan bir çok
  sistem daha vardir. Bu sistemler Salter Duck
  2,8, Floating Wave Power Vessel 2,5,8, Mighty
  Whale 8, PS Frog 10,11, Wave Dragon
  2,8,12,13, Swedish Housepump 5, DWP Float
  5, Point Absorber Wave Energy Converter 2,8,
  SDE 8den olusmaktadir.

37

• McCabe Dalga Pompasi Bu cihaz, birbirine
  menteseli, düzenli bir sekilde siralanmis ve
  birbirlerine bagli hareket eden 3 adet dikdörtgen
  çelik (4 m genisliginde) duba içermektedir .
  Ekstra bir kütle eklenmesiyle merkez dubanin
  ataletinin artmasi saglanir. Enerji ise merkez
  duba ile diger dubalar arasina monte edilen
  hidrolik tulumba vasitasiyla mentese
  noktalarindaki hareketten saglanmaktadir. Örnek
  bir cihaz 40 m uzunlugunda Kilbaha, County Clare
  ve Irlandada kurulmustur

38

• OPT Dalga Enerji Dönüstürücüsü (WEC)
  Amerikadaki Okyanus Güç Teknolojisi (OPT)
  tarafindan gelistirilen Dalga Enerji
  Dönüstürücüsü (WEC), 2-5 m çapli üstü kapali
  tabani denize açik silindirik bir yapi içerir .
  Yapinin tepesi ile yapi içerisinde yüzen çelik
  yüzücü arasina hidrolik pompa yerlestirilmistir.
  Yapinin yüzücüye göre hareketinden elektrik
  üretilir. Bu sistem Dogu Atlantikde büyük
  ölçekte test edilmistir ve ilk ticari yapilar
  Avustralya ve Pasifikde kurulmak üzeredir

39

• PELAMIS Bu yapi kismi olarak su içinde yer alan,
  menteseli noktalarla birbirine bagli silindirik
  bölümlerden olusan eklemli bir yapidir (Sekil
  10). Dalga ile birlesim noktalari hareket eder ve
  bu hareketle hidrolik pompalar elektrik
  jeneratörlerini çalistirir. Günümüzde, 375 kW
  gücünde, 130 m uzunlugunda ve 3,5 m çapinda bir
  sistem gelistirilmistir.

40
(No Transcript)
41

• Archimedes Dalga Salinimi Bu sistem 10-20 m
  çapinda silindirik, içi hava dolu bir yüzücü
  içermektedir. Sistemin üzerinden geçen dalga,
  yüzücü içindeki havanin basincini yükseltir veya
  düsürür. Böylelikle yüzücünün zemine göre
  yükselip alçalma hareketi enerji üretimine neden
  olur.

42
Günes Enerjisi

• Günesin uzaya yaydigi enerji aslinda günesin
  çekirdeginde gerçeklesen nükleer tepkime (füzyon)
  süreci ile açiga çikan isima enerjisidir. Füzyon
  günesteki 2 hidrojen atomunun yüksek sicaklik
  altinda birlesmesidir. Bu reaksiyon neticesi
  Helyum meydana gelirken ciddi bir enerji de açiga
  çikar.Isinim seklinde uzaya yayinan bu isik
  (radyasyon) milyonlarca kilometre kat ederek
  dünyamiza ulasir. Dünya atmosferinin disinda
  günes enerjisinin siddeti, asagi yukari sabit ve
  1.370 W/m2 degerindedir, ancak yeryüzünde 0-1.100
  W/m2 degerleri arasinda degisim gösterir. Bu
  enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi,
  insanligin mevcut enerji tüketiminden kat ve kat
  fazladir.

43
Günes enerjisi teknolojileri yöntem,
malzeme ve teknolojik düzey açisindan çok
çesitlilik göstermekle birlikte iki ana gruba
ayrilabilir

• Isil Günes Teknolojileri Bu sistemlerde
  öncelikle günes enerjisinden isi elde edilir. Bu
  isi dogrudan kullanilabilecegi gibi elektrik
  üretiminde de kullanilabilir.
• Günes Pilleri Foto-voltaik piller de denen bu
  yari-iletken malzemeler günes isigini dogrudan
  elektrige çevirirler

44
Isil Günes Teknolojileri

• Düsük sicaklik (70C) uygulamalarinin en belirgin
  örnegi günes kolektörleridir ve bunlar dogrudan
  günesten aldigi enerjiyi kullanmaktadir. Iki tip
  teknoloji vardir
• Bosluk tüpleri Vakum tüpünün içindeki isi
  emiciler günesin yaydigi isiyi emer ve içindeki
  siviyi tipki düz günes enerjisi panellerinde
  oldugu gibi isitir. Tüpün arkasindaki
  yansiticidan tüpe dogru yansitilan ilave isi dan
  da yararlanilir. Günesin açisi ne olursa olsun,
  tüpün yuvarlak sekli günesin isi emicilere
  dogrudan ulasmasini saglar. Bulutlu bir günde
  bile, isik birçok degisik istikametten gelirken
  dahi bosluklu tüp kollektörleri oldukça
  etkilidir. 
• Düz panel günes enerjisi kollektörleri- Esas
  olarak üst kapagi camdan bir kutudur. Bu kutunun
  içinde bakirdan yapraklari olan bir seri bakir
  borular vardir. Bütün yapi günes isiklarini
  tutacak sekilde tasarlanan koyu renk bir madde
  ile kaplanmistir. Günes isiklari kollektörden
  asagi dogru temeldeki bir su isiticisina dogru
  devirdaim yapan su ve antifriz karisimi bir
  siviyi isitir.

45
(No Transcript)
46
Orta sicaklik (350-400 0C) uygulamasi da
parabolik aynalar vasitasi ile suyun
isitilmasidir. Bu sistemde tek bir borunun
aynanin ODAK noktasindan geçecek sekilde
tasarlanmasindan ibarettir. Asagida görüldügü
gibi bu uygulamalarda su daha yüksek derecelere
kolayca ulasabilir. Verim artar. Hatta buhar dahi
temin edilebilir
47
Yüksek sicakliga (800C) ise, parabolik çanak ve
merkezi alicilar(565 C) örnek olarak
gösterilebilir.
48
Günes Pilleri

• Yariiletken özellik gösteren birçok madde
  arasinda günes pili yapmak için en elverisli
  olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum
  tellür gibi maddelerdir. Yariiletken maddelerin
  günes pili olarak kullanilabilmeleri için N ya da
  P tipi katkilanmalari gereklidir. Katkilama, saf
  yariiletken eriyik içerisine istenilen katki
  maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapilir

49

• En yaygin günes pili maddesi olarak kullanilan
  silisyumdan N tipi silisyum elde etmek için,
  silisyum eriyigine periyodik cetvelin 5.
  grubundan bir element, örnegin fosfor
  eklenir.Silisyumun dis yörüngesinde 4, fosforun
  dis yörüngesinde 5 elektron oldugu için, fosforun
  fazla olan tek elektronu kristal yapiya bir
  elektron verir. Bu nedenle 5. grup elementlerine
  "verici" ya da "N tipi" katki maddesi denir.
• P tipi silisyum elde etmek içinse, eriyige 3.
  gruptan bir element (alüminyum, indiyum, bor
  gibi) eklenir. Bu elementlerin son yörüngesinde 3
  elektron oldugu için kristalde bir elektron
  eksikligi olusur, bu elektron yokluguna bosluk ya
  da delik denir ve pozitif yük tasidigi
  varsayilir. Bu tür maddelere de "P tipi" ya da
  "alici" katki maddeleri denir

50
Günes pilleri pek çok farkli maddeden
yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok
kullanilan maddeler sunlardir

• Kristal Silisyum Önce büyütülüp daha sonra 200
  mikron kalinlikta ince tabakalar halinde
  dilimlenen Tekkristal Silisyum bloklardan
  üretilen günes pillerinde laboratuvar sartlarinda
  24, ticari modüllerde ise 15'in üzerinde verim
  elde edilmektedir. Dökme silisyum bloklardan
  dilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum
  günes pilleri ise daha ucuza üretilmekte, ancak
  verim de daha düsük olmaktadir. Verim,
  laboratuvar sartlarinda 18, ticari modüllerde
  ise 14 civarindadir.
• Galyum Arsenit (GaAs) Bu malzemeyle laboratuvar
  sartlarinda 25 ve 28 (optik yogunlastiricili)
  verim elde edilmektedir. Diger yariiletkenlerle
  birlikte olusturulan çok eklemli GaAs pillerde
  30 verim elde edilmistir. GaAs günes pilleri
  uzay uygulamalarinda ve optik yogunlastiricili
  sistemlerde kullanilmaktadir.

51
Ince Film

• Amorf Silisyum Kristal yapi özelligi göstermeyen
  bu Si pillerden elde edilen verim 10 dolayinda,
  ticari modüllerde ise 5-7 mertebesindedir.
  Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazlarin
  güç kaynagi olarak kullanilan amorf silisyum
  günes pilinin bir baska önemli uygulama
  sahasinin, binalara entegre yarisaydam cam
  yüzeyler olarak, bina dis koruyucusu ve enerji
  üreteci olarak kullanilabilecegi tahmin
  edilmektedir.
• Kadmiyum Tellürid (CdTe) Çokkristal yapida bir
  malzeme olan CdTe ile günes pili maliyetinin çok
  asagilara çekilecegi tahmin edilmektedir.
  Laboratuvar tipi küçük hücrelerde 16, ticari tip
  modüllerde ise 7 civarinda verim elde
  edilmektedir.

52

• Bakir Indiyum Diselenid (CuInSe2) Bu çokkristal
  pilde laboratuvar sartlarinda 17,7 ve enerji
  üretimi amaçli gelistirilmis olan prototip bir
  modülde ise 10,2 verim elde edilmistir.
• Optik Yogunlastiricili Hücreler Gelen isigi
  10-500 kat oranlarda yogunlastiran mercekli veya
  yansiticili araçlarla modül verimi 17'nin, pil
  verimi ise 30'un üzerine çikilabilmektedir.
  Yogunlastiricilar basit ve ucuz plastik
  malzemeden yapilmaktadir.

53
Küresel günes pilleri

• Bir Japon firmasi olan Clean Venture 21 (CV21)
  fotovoltaik (FV) günes pillerinin üretim
  maliyetini yari yariya azaltan yeni bir yöntem
  gelistirdi. FV hücreler, altigen yansiticilarla
  çevrelenmis binlerce ufak silikon küre dizisinden
  olusuyor. Yeni yöntemin temel avantaji, mevcut
  teknolojide FV hücreleri yapmak için gereken
  toplam ham silikon miktarini beste birine
  düsürmesi. ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji
  Laboratuvarlarinin Ulusal FV Merkezi baskani bu
  durumun günes pillerinin toplam üretim maliyeti
  üzerinde önemli düsüs etkisi yaratacagini
  belirtiyor.

54

• Gelecek Teknolojiler Son yillarda ticari ortama
  girmis olan geleneksel Si (silisyum) günes
  pillerinin yerini alabilecek verimleri ayni ama
  üretim teknolojileri daha kolay ve daha ucuz olan
  günes pilleri üzerinde de çalismalar
  yogunlastirilmistir. Bunlar foto-elektro
  kimyasal çok kristalli Titanyum Dioksit piller,
  polimer yapili Plastik piller ve günes
  spektrumunun çesitli dalga boylarina uyum
  saglayacak sekilde üretilebilen enerji band
  araligina sahip Kuantum günes pilleri gibi yeni
  teknolojiler olusturulmaktadir.

55
Verimler
56
Günes Pili Sistemlerinin Elemanlari

• Sarj Kontrolorü
• Akü
• Inverter
• Maksimum güç izleyiciler

57
Yeni nesil Termal Günes Güç Santrallari
Ispanyadaki 11 megawatt lik PS10 Termik Günes
kulesi heliostat adi verilen 624 adet büyük
boyutlu ayna kullarak tipki geleneksel termik
santrallarda oldugu gibi suyu buharlastirarak
elektrik üretmektedir.
58
Yeni nesil Termal Günes Güç Santrallari
Mojave çölünde kurulan 9 ayri bölümden olusan 375
MW lik Termal Günes Enerjisi Üretim Sisteminin
Kramer Junction, California da ki III-IV-V-VI-VII
nolu birimleri. 2011 yilinda 553 MW güçe
ulasilmasi hedefleniyor.
59
Yeni nesil fotovoltaik güç santrallari
Waldpolenz, Almanyada JUWI Group tarafindan
kurulan 40 MW lik Fotovoltaik Günes Enerjisi
santrali
60
Yeni nesil fotovoltaik güç santrallari

• Dünyanin en büyük fotovoltaik günes santrali,
  Parque Fotovoltaico Olmedilla de Alarcon (Spain,
  60 MW),
• The Moura fotovoltaik günes santrali(Portugal, 46
  MW)
• The Waldpolenz Günes Park (Germany, 40 MW).
• Ispanyada 2008 de tamamlanan diger birkaç
  Fotovoltaik Günes Çiftlikleri
• Planta Solar Arnedo (30 MW),
• Parque Solar Merida/Don Alvaro (30 MW),
• Planta solar Fuente Álamo (26 MW),
• Planta fotovoltaica de Lucainena de las Torres
  (23.2 MW),
• Parque Fotovoltaico Abertura Solar (23.1 MW),
• Parque Solar Hoya de Los Vincentes (23 MW),
• Huerta Solar Almaraz (22.1 MW),
• Solarpark Calveron (21 MW),
• the Planta Solar La Magascona (20 MW).

61
Pompalamali Depo Sistemleri
62
Pompalamali Depo Sistemleri

• Elektrik konusunda enerji depolamak için
  gelistirilen en yaygin yöntem, pompaliamali
  depolamadir.
• Bu sistemde, hem motor, hem de jeneratör olarak
  kullanilabilen büyük bir elektrik motoru, bir su
  türbiniyle su pompasina baglanir. Bu makinalar,
  büyük bir su deposunun yakinina yerlestirilir ve
  borularla, çok daha yüksekte bulunan ikinci bir
  depoya baglanir. Iki su deposu arasindaki
  yükseklik farki, 30 metre ile 700 metre kadar,
  hattâ daha çok olabilir.
• Bu tür sistemler genellikle, söz konusu yükseklik
  farklarinin kolayca saglandigi daglik alanlarda
  yeralir. Baska bir santralda üretilen elektrigin
  tümünün kullanilmadigi ve bunu üreten sistemleri
  durdurmanin uygun olmadigi zamanlarda, pompali
  depolama santralina akim verilir.

63
Pompalamali Depo Sistemleri

• Bu akimla, asagidaki depoda birikmis olan su,
  yüksekteki depoya pompalanir. Elektrik
  gereksiniminin en üst düzeye çiktigi (elektrik
  yükünün en fazla oldugu) saatlerde ise, pompa
  devreden çikarilir ve yüksekteki suyun tepeden
  asagi akarak türbini çevirmesi ve motoru
  jeneratör olarak çalistirmasi saglanir.
• Suyun akisi kolayca ayarlanabildiginden,
  jeneratörün yeni gereksinimlere uyarlanmasi
  olanagi dogar.Bu türden sistemler, günde
  dört-bes saat çalisacak ve gereken suyu, elektrik
  tüketiminin en düsük oldugu sirada (genellikle
  alti saat içinde) üstteki depoya pompalayacak
  biçimde ayarlanir. Motorlarda ve borularda
  kaçinilmaz sürtünme yitimleri olustugundan, elde
  edilen enerji, pompalama islemi sirasinda
  tüketilen enerjinin 70'i kadardir.