Güneş Pillerinin Çatı Dizaynında Kullanılması

Özet: Ülkelerin sosyal ve ekonomik kalkınmasının en önemli göstergesi olan enerjiye gün geçtikçe daha çok
ihtiyaç duyulması, bu alanın gelişmesini ve daha çok yakından incelenmesini gerekli kılmaktadır.
Kullanabileceğimiz ikinci enerji türümüz olan güneş enerjisi dünyanın varolmuş enerjisi olarak ele aldığımızda
istifade edilmesi gereken en doğal sınırsız enerji kaynağıdır. Güneş enerjisinden istifade edilmesi teknolojisi çok
geliştilmesi istenmesine rağmen, biz insanlığın en az kullanabildiği enerji kaynağı durumundadır. Çalışmamın
ana yapısı mali bir kıyaslama olmayıp, enerjinin olmadığı anda, daha önceden konutların çatı dizaynında
kullandıkları güneş pilleri sayesinde, acil enerji ihtiyaçlarını karşılamada, güneş enerjisinin diğer enerjilere
göre tercihli bir enerji kaynağı olması yolunda, başlangıcımın ifade şeklidir.
1. Giriş
Dünya ile güneş arasındaki mesafe 150 milyon km.dir.Güneş Enerjisi; güneş pilleri yüzeylerine gelen güneş
ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken maddelerden oluşur. İki veya daha fazla sayıda yarı
iletken madde katmanı içeren güneş pili hücreleri ışığı emer, elektronları uyarır, akım taşımak için boşluklar
oluşturur ve elektronların devrede dolaşmasını sağlayacak bir gerilim oluşur. Dünya’ya güneşten gelen enerji
Dünya’da bir yılda kullanılan enerjinin yaklaşık 20.000 katıdır. Güneş pilinin yapısına bağlı olarak %5 ile %20
arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanılarak
üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan yarı iletken maddeler; kristal silisyum, amorf silisyum, galyum arsenit,
kadmiyum tellürid, bakır indiyum diseleniddir. Doğada en yaygın olarak bulunan silisyum, ticari ortama girmiş
güneş pillerinin en yaygın kullanılanıdır. Doğada çok bulunmasına ve diğer yarı iletken maddelere göre daha
fazla verim alınmasına rağmen üretimindeki maliyetin yüksek oluşu diğer yarı iletken maddelerin kullanımını
gündeme getirmiştir.
Güneş enerjisinden yararlanma doğrudan veya dolaylı elektrik üretimi ve termal uygulama şeklinde olmaktadır.
Doğrudan elektrik üretimi, güneş pillerinin fotovoltaik çevrim yolu ile elektrik üretmesini, dolaylı elektrik
üretimi ise, güneş enerjisinin çeşitli teknolojilerle yoğunlaştırılması ve oluşturulan termal enerjinin konvansiyel
yollarla elektriğe dönüştürülmesini içerir.
Güç çıkışını arttırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine
monte edilir. Bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Gerekirse bu modüller birbirine
seri ve paralel bağlanarak istenilen güç değerleri elde edilebilir.
Son yıllarda şebeke bağlantılı güneş pili sistemleri yaygınlaşmaya başlamıştır. Bu sistemler binalar için enerjiyi
sağlamakta, artan enerjiyi ise şebekeye geri vermektedir. Şebeke bağlantılı bu sistem üç bölüme ayrılmaktadır:
Bunlar; güneş pilleri, güç düzenleme birimi (dc/ac dönüşümünü oluşturan inverter ve max. güç izleyicisi MPPT)
şebekeye bağlantı kısmı ve son olarak koruma ve güvenlik kısmıdır. Dünya genelinde şebeke bağlantılı
sistemler 33.6 MW civarındadır. Dağınık üretim sisteminde kullanımında güç elektroniği ara yüzeyine ihtiyaç
duyar.
Tükenmez bir enerji kaynağıdır. Bilim adamları tarafından güneşin 5 milyar yıl sonra tükeneceği
söylenmektedir. Enerji üretiminde çevreye her hangi bir zararlı etkisi yoktur. Küçük ölçekli ve kırsal alanda
kullanım için çok uygundur. Fakat sistem verimi %5-%15 arasında değişmektedir. İlk yatırım maliyeti yüksektir.
Ortalama 25 yıl hiç bakım gerektirmeden enerji üretebilmektedir. Gelen enerji kesikli ve değişkendir. Elde
edilen enerji doğru akımdır, alternatif akım istenirse, inverter kullanılması gerekmektedir. Enerji üretim maliyeti
yüksektir (ortalama kWh’ i 25 cents). Batarya sistemi gerektirdiği için yüksek miktarda enerji depolanmasında
akülerin kapladıkları hacim oldukça yer kaplamaktadır.
Bu çalışmada, güneş pillerinin çatı dizaynında kullanılması ile, kullanım alanına yer kazandırmakta ve farkında
olmadan kullanamadığımız güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde edilmektedir. Elde edilen bu enerji
konutların çatılarında bulunan akü gruplarına depolandığında enerjinin olmadığı durumlarda her dairenin acil
ihtiyacını karşılamaktadır. Maliyeti yüksek de olsa enerji olmadığında alternatif enerji kaynağımız
alternatifsizdir. Ayrıca günümüzdeki çatı dizaynlarında kullandığımız malzemelerin yerine güneş pillerinin de
kullanılması bakım masraflarımızı da azaltıp, ekonomimize katkıda bulunacaktır.
2.Güneş Enerjisinin Türkiye’deki Durumu:
Güneş ışınının dünya üzerindeki dağılımında Türkiye’nin ortalama günlük ışını alabilme süresi 4 ½ ve 3 ¼ saat
arasında değişmektedir. Atmosferdeki çeşitli moleküller, atmosferdeki absorblama sayesinde güneş ışınım
etkisini azaltır. Dünya üzerindeki güç, 1353 W/m2 den 925 W/m2 ye düşer. Yeryüzündeki güneş ışınımının etkisi
günün saatine, hava koşullarına ve bulunduğunuz yerin enlemine bağlıdır. Standart spektra ve güç yoğunluğu
çok iyi tanımlanmış ışın karakteristikleri referans alınarak güneş pilinin performansına göre belirlenmektedir.
Ülkemiz coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından diğer bir çok ülkeye göre
daha şanslı durumdadır. Potansiyel belirleme çalışmaları ile ülkemizin yıllk ortalama ışınım şiddeti 308
cal/cm2gün ( 3.6 kWh/m2gün ) ve yıllık güneşlenme süresinin de 2640 saat olduğu tespit edilmiştir. [1]

3. 5 Daireli Bir Konutun Acil Enerji İhtiyacının Güneş Enerjisi ile Karşılanması:
Güneş pillerini konutların çatısına yerleştirerek daire başına yaklaşık 217W/h toplamda ise 1085 W gücündeki
yükü beslenmesi istenmektedir. Güneş pili sistemi şekil 1 de gösterilmektedir. Güneş pilinin,yüklerin,akünün
seçiminde ve hesaplamalarında [2] nolu kaynaktan yararlanılmıştır.Yük dağılımı ise tablo 1 de gösterilmektedir.
Bu yüklere göre mevsimler ve bölgelerdeki değişim gözönüne alınarak panel ihtiyacı ise tablo 2 de
verilmektedir. Fotovoltaik sistemlerin acil enerji ihtiyaç kullanımlarında yükün doğru akım ile çalışması
inverterde meydana gelen kaybı ortadan kaldırdığı gibi sistem maliyetine de oldukça ekonomik katkı
sağlamaktadır.
Bölgelere ve mevsimlere göre gerekli panel sayısının hesabı
Akü kapasitesinin %70’i kullanılmak kaydıyla 1085W/h lik yükü günde 2 saat çalıştırabilmek için 12 V,
1033.33 A lik aküye ihtiyaç vardır.
4.Sonuçlar:
Dünya güneş haritasında 6. dereceden çoğunlukla 3. derecede bulunan Türkiye’de fotovoltaik sistemleri diğer
enerji kaynaklarından bağımsız olarak kullanmak oldukça pahalı bir çözümdür. Laboratuvar şartlarında güneş
pili ölçümlerinde Pinc = 1000 W /m2
değeri kış şartlarında 100 W/m2’ ye kadar düşmektedir. Dolayısıyla pil
verimi de % 3.6 ya değin inmektedir. Petrolün tükeneceği, enerji krizinin yaşanacağı bir dünyada enerji
problemimizin maliyetten çok bulabilme olacağını düşünürsek en azından acil enerji ihtiyacımızı karşılamak
üzere fotovoltaik sistemleri kullanmalıyız.

Kaynak:Canan Perdahcı-Kocaeli Ünivesitesi

Elektrik Mühendisliği Bölümü

Yazar Hakkında:

. Twitter / Facebook üzerinden takip et.

3 comments on “Güneş Pillerinin Çatı Dizaynında Kullanılması

  1. bızım gunes pıllerıne de bır yorum yazarsanız sevınırım cunkı tr de ılk uretıcı olma serefıne naıl olduk ama ılgı az tesekkurler…

  2. Apartmanlarda güneş enerjisi ile elektrik üretmeyi bırakın su ısıtma tesisatını bile kuramıyoruz öncelikle yasal düzenlemelerin yapılması gerekiyor Saygılarımla

Yorum Yapın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir