Bilim Güncel

GÜNEŞ ENERJİSİ NEDİR, NASIL FAYDALANILIR?

Tarafından yazılmıştır admin

Çevremizdeki en büyük enerji deposu güneştir. Fosil enerji kaynaklarının (fuel-oil, kömür, do­ğal gaz) tükenmeye yüz tuttuğu günümüzde, insanoğlu alternatif enerji kaynaklan aramaya başlamıştır. Güneşten gelen radyasyon enerjisinin önemli bir özelliği de temiz enerji olmasıdır. Güneş’ten gelen radyasyon (fotonlar) ışık hızı (c = 3×108 m/s) He Ounya’ya 8 dakikada gelir. Fotonlar dalgalı elektrik ve magnetik alanları olan ve yaklaşık 3 cm’ye yayılmış elipsoidal bir enerji yumağı olarak da dü­şünülebilirler. Bir foton tanesinin içindeki enerji E = hV ile belirlidir. Burada h = Planck sabiti, V ise elektrik ya da magnetik alan dalgasının frekansıdır.

Astronomi bilimi, uzayın derinliklerinde çok sa­yıda güneş olduğunu belirlemiştir. Ancak bunlardan sadece bir tanesi bizim yakınımızda, hatta gerçeği söylemek gerekirse Dünyamız onun yakınındadır. Uzaydaki bütün güneşler çok sıcak ortamlardır. Ora­da madde, atom, molekül halinde pek kalamaz. Güneşte atom, molekül, temel parçacıklar ve her çeşit radyasyon adeta “çorba” halindedir. Bu tür ortama bilim dilinde plazma ortamı denir. Bu tür ortamlar­da atomlar, moleküller her an oluşur ve her an par­çalanır. Bu oluşumlar ve parçalanmalar süreci içinde radyasyon (fotonlar ve madde tanecikleri) etrafa, uza­yın derinliklerine yayılır. Uzay boşluktan ibaret oldu­ğu için, yayılan bu radyasyonu soğurmaz. Güneşten yola çıkan radyasyon, bir yüzeye çarpıncaya kadar yoluna devam eder.

Güneş devamlı olarak fotonlar saldığına göre, uzayın derinlikleri hareket halindeki fotonlarla dolu­dur. Çünkü fotonların yayılması için maddesel ortam gerekmez, boşlukta da yayılabilirler. O halde, uza­yın derinliklerine dağılmış foton enerjileri vardır. Uza­yın herhangi bir noktasında elektrik ve manyetik alanın, sıra ile E ve B olduğu yerlerde 1 cm3 hacım içinde E2/8 π ve ayrıca B2/8 π formülleri ile be­lirli enerjiler (erg cinsinden) olduğu teorik olarak hesaplanmıştır. Aslında uzaya çıkıp elma toplar gibi, foton enerjisi toplamaya gerek yoktur. Fotonlar zaten Dünya üzerine kendileri gelebilmektedirler. Fotonları yeryüzü üzerinde toplamak çok daha kolaydır. Güneş kolektörleri (toplayıcıları) bu işi yaparlar.

Güneş enerjisi uzaya ve gezegenlere elektromanyetik ışınım (radyasyon) biçiminde yayılır. Dalga boyu 0.2-3 µm (mikro-metre) arasında olan bu akım kısa dalgalı bir ışınımdır. Güneş spektrumu üç ana bölgeden oluşur. Dalga boyu 0,4 µm’den küçük olan ultraviyole (mor ötesi) bölgenin güneş ışınımında ki payı % 9’dur. Dalga boyu 0.4 µm ile 0.7 µm arasındaki bölge görünür ışıktır. Gö­rünür ışık, güneş ışınımı içinde % 45 yer kapsar. Dalga boyu 0,7 µm’ den bü­yük olan infrared (kızıl ötesi) bölgenin payı ise % 46’dır ve Güneş’in ısıtma et­kisi buradan kaynaklanır. Dalga boyu açısından bakıldığında Güneş, 6000 K (Kelvin) sıcaklıkta, ışınım yapan bir ka­ra cisim gibidir.

Günümüzde ısıtma – soğutma ihtiyaçlarının karşılanmasında Güneş enerjisi kullanmak, hem ma­liyet bakımından diğer eneği kaynaklarına alternatif oluşturmakta hem de çevre kirlenmesini azaltmaktadır. Bir enerji kaynağı değerlendirilirken, iş­letmecilik açısından birkaç tane temel faktör bulunur. Bunlar, ekonomik oluşu, çev­re sorunları yaratıp yaratmayacağı ve güvenlik sorunlarıdır. Güneş enerjisinde bu üç ana sorundan son ikisi yoktur. Halbuki fosil yakıtlarda çevre kirlili­ğine sebep olma, nükleer enerjide de güvenlik so­runu ön plana çıkmaktadır. Güneş enerjisinin sadece maliyet sorunu vardır ve o, diğerlerinden fazla (pa­halı) değildir. Güneş enerjisi sistemlerinin maliyet ve verimliliklerinin, ülkenin coğrafi konumuna bağlıdır. Bu açıdan, bilimsel değerlendirmelerde maliyet fazla bile olsa, insanoğlunun bu temiz enerjiye yönelmesinin uygun olacağı şeklin­de görüşler vardır. Coğrafi bakımdan Türkiye çok şanslı bir konu­dadır. Yılın 12 ayında devamlı güneş alan bölgeleri­miz vardır. Bu potansiyelin henüz % 1 i dahi değerlendirilememiştir

Güneş enerjisini toplayan yüzey maddesi, çok iyi bir soğurucu olmalıdır. Fakat hemen hemen hiç­bir madde % 100 soğurucu değildir. Ancak % 90 ora­nında soğurucu maddeler yapılmıştır. Soğurucu bir maddenin her şeyden önce rengi siyah olmalıdır ki, fotonları yansıtmasın. Sonra enerjiyi tutmak için, bir termik depolama sistemi kullanılır.

Güneş enerjisi dünya üzerinde pek çok ülkede çok yönlü olarak kullanılmaktadır. Çok yaygın bir kullanım yeri, kirli ve tuzlu sulardan içme suyu üreten destilasyon tesisleridir.

Güneş enerjisini parabolik aynalarla odaklaya­rak, çok yüksek sıcaklıklara çıkılabilmektedir. İlk gü­neş fırını 1950’lerde Fransa’da yapılmıştır. Bu tur fırınlarda sıcaklık 3500°C’ ye kadar çıkabilmektedir. Güneş fırınları, sanayi kesiminde Sovyetler’ de bile kullanılmaktadır.

Güneş enerjisinden yararlanmada ilginç bir yön­tem de jeosenkron güneş ışını yansıtıcı uydulardır. Bu yöntemde, uzaya yerleştirilen oldukça geniş yü­zeyli özel aynaları taşıyan uydu sistemi, Dünya ve Güneş’in günlük konumlarına göre öyle bir hızda ve yönelmede döner kı, yansıttığı güneş ışını, Dünya üzerindeki alıcıya mikrodalga olarak günün 24 saa­ti boyunca gelir NASA bu konuda çalışmalar yapmaktadır.

Güneş enerjisinden, uzay uçuşlarında ve uydu­larda da yararlanılmaktadır. Roketin ya da uydunun kanatlarına yerleştirilen güneş pilleri (photovaltaıc- cells), güneş enerjisini doğrudan doğruya elektrik enerjisine çevirmektedir. Amerika’da NASA’ya bağlı olarak bu tür çalışmalar yapan kuruluşlar (örneğin Marshall Flight Çenter) vardır

Sonuç olarak insanoğlu, güneş enerjisinin öne­mini henüz tam olarak anlamış değildir. Odun, kö­mür ve fosil yakıtların tümünün bittiği bir gün geldiğinde, insanoğlu enerji ihtiyacını karşılamak için güneş enerjisine yönelecek, onun önemini o zaman daha iyi kavrayacaktır.

İnsanlığın yıllık ticari enerji gerek­siniminin, bugünkü durumda güç kar­şılığı 11 TW kadardır (TW = teravat = 1012 W). Güneş’ten gelen güç, bu istemin 16 000 katından çoktur. Dünya’da kurulu elektrik santrallerinin 2.9 TW olan toplam gücü, güneşten gelen gücün 61 000’de birinden azdır. Dünya’ daki nükleer santrallerin kurulu güç­lerinin toplamı 0,4 TW’a yakındır. Gü­neş’ten gelen güç, bu nükleer gücün 527 000 katıdır.

Güneş Enerjisinin Önemi

Dünya’nın tüm yüzeyine bir yıl bo­yunca düşen güneş enerjisi, 1.22 x 1014 TET (ton eşdeğer taş kömürü) veya 0,709 x 1014 TEP (ton eşdeğeri petrol) kadardır. Bu değer, dünyanın bilinen kömür rezervinin 157, petrol rezervinin 516 katıdır. Güneş enerjisi doğal kulla­nımının yanı sıra, doğrudan kontrollü olarak da kullanılabilmektedir. Güneş enerjisinin doğrudan kontrollü kullanı­mının yerel çözüm olabilmesi, tüke­mez ve temiz bir kaynak olmasından kaynaklanmaktadır. Güneş enerjisinin ısısal ve ışıksal nitelik taşıması, iletim ve dağıtım sorununun olmaması üstün­lük sağlar. Güneş enerjisinin kontrollü kullanım amacıyla toplanmasının bir maliyeti vardır. Ancak, fosil yakıtların oluşturdukları çevresel zararların maliyeti dikkate alındığında, güneş enerjisi­nin toplanması ve kullanılması daha çe­kici görünmektedir.

Fosil yakıt kullanımının dayandığı yanma teknolojisinin kaçınılmaz ürünü olan karbon dioksit yayılımı (emisyonu) sonucunda, atmosferdeki karbon diok­sit miktarı, son yüzyıl içinde yaklaşık 1,3 kat artmıştır. Önümüzdeki 50 yıl içinde, bu miktarın, bugüne oranla 1.4 kat daha artma olasılığı vardır. Atmos­ferdeki karbon dioksitin neden olduğu sera etkisi, son yüzyıl içinde dünya or­talama sıcaklığını 0,7 K yükseltmiştir. Bu sıcaklığın I K yükselmesi, dünya ik­lim kuşaklarında görünür değişimlere, 3 K düzeyine varacak artışlar ise. kutup­lardaki buzulların erimesine, denizlerin yükselmesine, göllerde kurumalara ve tarımsal kuraklığa neden olabilecektir. O halde, bu durumda enerji kullanı­mından vazgeçilemeyeceğine göre, gü­neş gibi doğal ve alternatif olabilecek kaynaklara yönlenilmesi gerekecektir.

Genel enerji tüketiminin % 85-90’ ı tükenir fosil yakıtlara dayalıdır. Fosil ya­kıtların var olan rezervlerinin kullanıla­bilme süreleri ise, petrol için 43 yıl, doğalgaz için 67 yıl ve kömür için 235 yıl alarak hesaplanmaktadır. Endüstriyel hammadde olan fosil yakıtları tükenme­den gelecek kuşaklara da bırakmak ge­rekir. Özellikle, 45″ kuzey ve güney en­lemleri arasında kalan ve güneş kuşağı denilen dünya kuşağında, güneş enerjisi kullanımının artırılması 21. yüzyılın te­mel gelişimlerinden biri olacaktır.

 

KAYNAK :
Bilim ve Teknik/Prof.Dr. Erol Aygün/ Prof.Dr.Mustafa Özcan Ültanır

 

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: