GÜNEŞ ENERJİSİ VE ÜLKEMİZDE KULLANILMA OLANAKLARI

M.T.A. Enstitüsü Güneş Enerjisi Servisi

mekte ve hidrojen gazının helyuma dönüşmesi nedeni ile sürekli bir füzyon reaktörü olarak düşünülmektedir. Bu reaksiyonda ortaya çıkan enerji radyasyon yolu ile uzaya yayılmakta, bir kısmı da dünya yüzeyine ulaşmaktadır. Bu basit görünümü dışında; fiziki yapısı, sıcaklık ve yo ğunluk gradientri gibi özellikleri nedeniyle, güneşi sabit sıcaklıkta bir siyah cisim olarak düşünmek doğru değil dir. Güneş enerjisi çeşitli dalga boylarında yayma ve yut ma yapabilen birden fazla tabakadan kaynaklanan kar maşık bir enerji türüdür. Ancak hemen hemen bütün ter mal uygulamalar için sabit sıcaklıkta bir siyah cisim var sayımı yeterlidir. Fotokimyasal ve fotovoltaik gibi uygu lamalar için ise, güneş enerjisinin spektral dağılımında gözönünde tutmak gerekmektedir. (Şekil 1)

Şekil 2 de şematik olarak güneş ile yerküresi arasındaki geometrik ilişkiler gösterilmiştir. Görüldüğü gibi, güneş den yayılan enerji, dünya üzerindeki herhangi bir nokta ya 32 dakikalık bir katı açı ile ulaşmaktadır. Bu miktaı güneşin özellikleri, dünyanın kendi ve güneş etrafında dönmesi gibi nedenlerden dolayı, atmosfer dışında he men hemen sabittir. "Güneş Sabiti" diye adlandırılan bu değer, güneşden birim zamanda güneş ışınlarına dik bi rim yüzey alanına gelen güneş enerjisi olarak tanımlan makta ve l g s = 1.940 cal/cm2 .dak ' ' = 1353 W/m2 = 428 Btu/ft2 .sa = 4871 kj/m2 .sa olarak ölçülmüş bulunmaktadır.

I. GÜNEŞ ENERJİSİNİN TANIMI, ÜLKEMİZ VE DÜNY ADAKİ POTANSİY ELİ VE Y URDUMUZDA BÖLGELERE GÖRE DAĞILIMI

A. GÜNEŞ ENERJ İ Sİ Nİ N TA NI M I

Güneş 1.39 x 1 0 6 km çapında ve dünyamızdan yaklaşık 13 x 108 km uzaklıkta sıcak gazlardan oluşmuş bir küt ledir. Yüzey sıcaklığının 5762°K civarında olduğu bilin

B. GÜNEŞ ENERJ İSİNİN DÜNYA VE ÜLKEMİZDEKİ POTANSİYELİ VE YURDUMUZDAKİ DAĞILIMI

Ancak atmosfer dışındaki güneş enerjisinin tümünü kul lanmak olanaksızdır. Zira güneş enerjisinin % 34'ü daha dünya atmosferine girerken yansımalar nedeni ile geri çevrilir. % 47'si atmosfer ve toprakça soğutularak ısıya dönüşür, rüzgârlara, buharlaşmaya ve yağmurlara neden olur. % 1 'i fotosentez yolu ile biomas'a yani organik mad deye dönüşür. Ancak onaltıda biri kadarı yer seviyesinde kullanılabilir durumda bulunur. Bütün bunlara rağmen, Amerikan Enerji Araştırma ve Geliştirme Kuruluşu (ERDA) tarafından hazırlanan bir rapora'göre günlük gü neş enerjisi toplamının 5 kW.sa/m2 olduğu varsayılan dünyanın güneşi bol yörelerinden birinde, 2.5 milyon km2 lik bir yüzey alanı kullanarak, toplam sistem verimi % 10 olan bir toplayıcı alanı yardımı ile dünyanın 1010 yılın daki toplam enerji ihtiyacının dörtte birini güneşden sag

Dg<ji»ık Uygülomolgr için tipik

o bOvlorı

' y ••' '•'} Güneş Pilleri Fotokimya vu aa Fotobıyoloji

Termal

Atmosfer Dı»ı 5767 °K de sıyoh cisim Deniz Seviyesi

5OÜ

Dalga Boyu ( nm)

ŞEKİL I

ÜUMŞ

DÜNYA Çap; 12700 Km

(4.5«10 Km) ± 1 . 7 %

ŞEKİL 2

lamak mümkündür. Bu hızla tükenen klasik enerji kay nakları sorununa karşı üzerinde durulması gereken bir çözümdür.

Türkiye'nin tüm yüzeyine yılda yaklaşık ortalama 1,2.10" TET* güneş enerjisi düştüğü düşünülmektedir. Bu enerji nin 0,001'inin doğal amaçların dışında kullanılması ha linde ekolojik dengenin (doğa dengesinin) bozulmayaca

ğı varsayılır. Ayrıca teshin gibi düşük sıcaklıklı termik uygulamalarda düz toplayıcı tipi basit dönüştürücüler kullanıldığında, dönüşüm veriminin yıllık ortalamasının % 30 civarında olabileceği kabul edilir. Bu varsayımlara göre, Türkiye'de, güneşten bir yılda 36 Milyon TET de ğerinde düşük sıcaklıkta ısı enerjisi üretmek mümkündür. Oysa Türkiye'nin enerji bütçesinin yaklaşık 1/3'ü (10 Mil yon TET civarı) teshinde kullanılmaktadır.

TET (Ton Eşdeğer Taşkömürü) = 7.10 kilokalori

Tablo 1 : Türkiye'de Güneş Enerjisi Potansiyelinin Bölgelere Göre Dağılışı

Güneşlenme î»üreleri

Yıllık Ortalama (Saat)

Temmuz Ayı (Saat)

Aralık Ayı (Saat)

Güneydoğu Anadolu Akdeniz Ege iç Anadolu Doğu Anadolu Marmara Karadeniz

3015.8 2923.2 2726.1 27113 2692.5 2525.7 19655

407.2 360.4 371.3 381.3 372.5 351.3 272.5

126.1 130.9 96.4 87.6 105.2 86.6 82.4

Güneydoğu Anadolu Akdeniz Ege İç Anadolu Doğu Anadolu Marmara Karadeniz

Güneş Işınları Şiddeti

Yıllık Ortalama (Kal/dak x Gün)

Temmuz Ayı Aralık Ayı (Kal/dak x Gün) (Kal/dak x Gün)

34123 332.15 321.30 327.42 319.61 259.92 24655

549.27 518.39 516.87 514.46 477.83 424.19 364.70

202.21 131.89 11955 114.20 116.46

95.61 113.36

Türkiye'de 1 yılda ortalama olarak gelen güneş enerjisi nin faydalı enerjiye dönüşebilecek kısmı, 292.68 x ^ Kilowat Saat'tır.

Türkiye'de güneş enerjisinin bölgelere göre dağılımı ise Tablo 1 de verilmiştir.

I I . GÜNEŞ ENERJİSİNDEN Y ARARLANMA Y ÖNTEMLERİ

Günesden enerji sağlama yöntemlerini Şekil • 3'de de gö rülebileceği gibi tabii, veya teknolojik toplama metotları olarak iki ayrı bölümde sınıflandırmak mümkündür. Gü nümüzde, termal çevrimler yardımı ile enerji üretme yön temi, bunlardan en gelişmiş olanıdır.

A. TABİİ TOPLAMA YÖNTEMLERİ a) Rüzgar Enerjisi Güneş enerjisinin bir türevi kabul edilen rüzgâr enerjisi, ilk kullanılan enerji kaynaklarından biridir. Amerika, Fransa, Kanada ve Hollanda gibi birçok ülkede gücü

1 MW'a varan erojeneratörler, uzun yıllardan beri başarı ile elektrik üretmektedir. Her ülkede rüzgâr enerjisinden yararlanmak mümkündür. Fakat bilhassa alizeler gibi düz gün periodlu rüzgârların yolu üzerinde bulunan ülkelerde, en az termal çevrimler kadar önemli potansiyeller sağla mak olasıdır. Dünyamız için öne sürülen yıllık rüzgâr enerjisi potansiyeli 10 milyar Gigavvatt saattir. Buna gö re elektrik üretiminde bugün için sağlanan verimlerin çok düşük (% 1) olmasına rağmen yinede muazzam bir enerji üretilebilecek demektir. Rüzgâr enerjisinin depola ma, gürültü, çirkin görüntü gibi sakıncalarına rağmen ter mal çevrimlerle birlikte ve güneşin tamamlayıcısı olarak kullanılabilme şansının mevcut olması ilginçliğini artur maktadır. Gerçekten güneşsiz bir günün genellikle rüzgâr lı geçme olasılığı yüksektir.

b) Yenilenebilir Organik Yakıtlar (Biomas)

Bitki dediğimiz canlılar, 1 milyar yıldan beri atmosfer den CO2, topraktan H2O ve mineral tuzlarını ve güneş ten enerji alarak, molekül yapısı çok karmaşık birçok

TABU TOPLAMA

\ fi NH E.NFBI UN ORGANİK YAKITLAR

OKYANUS SICAKLIK FARKLARI

TEKNOLOJİK TOPLAMA

Ş E K İ L 3 ' Güneş Enerjisinden yararlanma yöntemleri

"organik madde" veya başka bir deyimle biomas oluş turmaktadırlar. Fotosentez (özümleme) adını verdiğimiz bu oluşmada başlıca rolü klorofilin oynadığı anlaşılmış tır. Fotosentez aslında yaşamın en önemli olayıdır. Zira bitkisel ve hayvansal besinler, nükleer dahil tüm enerji türleri ve en önemlisi atmosferimizdeki mevcut O2 nin nedeni fotosentezdir. Doğal koşullarda, fotosentez ola yında dönüşüm verimi, ortalama % 0.15 tir. Sera altında tarımla bu verimin % 8 10'a çıkartabildiği «örülmüştür. Buna rağmen olay o denli büyük çapta meydana gelmek tedirki, her yıl 70 milyar ton karbon fotosentez yolu ile biomas'a veya başka bir deyişle enerji ilk maddesine dö nüşmektedir. Bu ise 70 milyar ton petrole eşdeğerli ener ji demektir. Ancak olaya biraz daha yakından bakıldığın da, bu rakamın ortalama bir değer olup, birçok bitki tür

lerinde kolayca % SS lik bir verime ulaşılabileceği görül mektedir. (Mesela şeker kamışı veya pancarda verim do ğal koşullarda bile % 4.3 tür). Oysa sera altında tarım ve kimyasal gübrelerle, en basit yoldan verimi arttırmak mümkün olmaktadır.

Biomas adını verdiğimiz "Bitkisel Ürünlerin neler oldu ğu ve olanakları kısaca şöyle özetlenebilir.

i) Odun :

Karaların takriben 1/4'ü yani 3800 milyon hektarı or mandır. Her Km2 ormandan 6000 ton odun sağlanabildi ğine göre, bu toplam 230 milyar ton odun veya 100 mil yar TEP enerji demektir. Dünyadaki orman varlığı her yıl 50 milyar ton artmaktadır. O halde akılcı bir kullanımla, her vıl sadece bu kadar kullanılacak olursa, doğaya zarar

vermeden sonsuz olarak bu kaynaktan yararlanma olana ğı vardır.

Ülkemiz orman kapasitesi ise 918.588.000 m3 tür. Yılda ortalama 5.000.000 tonunun yapacak ve yakacak odun olarak kullanılması düşünülmekte ancak kaçak kesimler yangınlar gibi nedenlerle tüketim rakamları öngörülen miktarın çoğu zaman 3 katını aşmaktadır. Bu nedenle odun üretiminin gitgide düşürülerek, mesela 1992 yılında 19.416.000 ton olarak hesaplanan odun gereksinmemi zin sadece 4.167.000 tonluk bölümünün ormanlardan sağlanması, geride kalan gereksinmenin ise başka kay naklarla karşılanması öngörülmüştür.

ii) Bitkisel Artıklar :

Ormanlar, odun adını verdiğimiz ağaç gövdesi ile birlik te, kök, dal, yaprak gibi başka biomas kaynaklarıda üre tirler. Örneğin ılıman iklimlerde 1 hektar ormandan yıl da 8 ton odun ile birlikte, 3 ton yaprak ve 1 ton da mey ve ve kök sağlanır. Ayrıca tarım artıklarıda bir diğer bio mas kaynağıdır. Örneğin 1 ton tahılla birlikte 900 kiloda sap üretilmektedir.

Bugün ağaç sanayiinde kullanılan yapacak odunun % 50 si ziyan edilmektedir. Bu artıkların da değerlendirilmesi söz konusudur.

Ülkemizde ise bitkisel artıklar ile birlikte hayvansal artık larda bulunmaktadır. 1979 yılı üretimi için ikisinin top lam olarak verilen rakam 11.345.000 tondur. Bunun 9.891.000 tonu tezektir. Hayvansal gübrenin tarım kesi minde kullanılması planlandığından, bu rakamın 1992 yılında 5.768.000 tona düşürülmesi arzu edilmektedir.

iii) Yağlı Tohumlar:

Yağlı tohumların içerdiği yağlı asitler çok eskiden beri

beslenme, aydınlanma ve el sanatlarında kullanılmıştır. Bugün içinde bu yağlar kimya sanayiinin belli başlı ilk maddelerinden biridir. Yüksek kalorili alanlarının yakıt olarak kullanılabilmesi için ise araştırmalar sürdürülmek ledir. Özellikle Coprah tipi bitkilerin tropikal bölgelerde vetiştirilmesi düşünülmektedir. Gerçekten, bu bitkiler den hektar başına yılda 4 ton yetiştirmek ve tohumların vi.ni 2.8 ton yağ, yani 2.5 TEP enerji elde etmek müırf Min olmaktadır.

ıvj Tahıl ve besin Bitkileri :

İnsanlığın evriminde tarımın başlaması ile, özellikle bit kisel besinlerden bazıları verimlilikleri nedeni ile tercih edilir olmuşlardır. Böylece zamanla tarım yolu ile sadece 5 sınıf bitki üretilir olmuştur. Bunlar tahıllar, şekerli bit kiler, yumrulular, taneliler ve meyve ağaçlarıdır, dugün bu bitkilerden elde edilen ürün aslında tüm insanlığı bes lemeğe yeterlidir. Oysa ihmal edilen türler arasında bazı iklim koşulları için daha elverişli olanları şüphesiz vardır. Bitkilerin yenmeden atılan bölümlerinden örneğin yap raklarından yararlanmak mümkündür. Okyanus diplerin de oluşan placton ve yosunların beslenmeye büyük katkı ları olabilecektir. Gerçekten her yıl okyanuslarda 45 mil yar ton organik madde oluşmaktadır,.

v) Tek Hücreli Yosunlar :

Özellikle Japonya'da, Chlorella ve Spirulin tipi mikro or ganizmaların; yapay koşullarda, mesela pis veya tuzlu su larda, belli basınç ve sıcaklık altında yoğun olarak yetiş tirilmesine çalışılmaktadır. Bu yosunların protein olarak kullanılması olanağı yanında, katı, sıvı veya gaz yakıt olarak ta kullanılması olasılığı vardır.

Böylece kısaca özetlenebilen biomas türlerinin belli başlı kullanılabilme alanları Tablo II de gösterilmiştir. Söz

Yıllar

1962 1967 1972 1977 1978 1983

Tablo II : Birincil Enerji Üretim ve Tüketim Dengesi

Miktar: Bin Ton (Petrol eşdeğeri olarak)

Toplam Enerji Tüketimi

Toplam Enerji Üretimi

Üretimin Tüketimi Karşılama Yüzdesi

12 490

6.0

16 692

6.9

23 174

7.7

33 641

35 084

9.4

55 102

_

7 956 12 387 14 438 16 836 16 794 29 130

9.2

63.6 )

. 74 2

62.3

—

50.0

11.6

52.9

Is:

İS3

Tablo : l l l Birincil Enerji Üretimi ve Kaynakların Oranları

Miktar :Bin Ton (Petrol Eşdeğeri Olarak)

Ana Mallar

Taş kömürü Linyit (1) Ham Petrol Hidrolik Toplam Ticari Enerji Odun Hayvan ve bitki artıkları Toplam Ticari Olmayan

Enerji

2.375 947 625 281

4.228 1.700 2.028

3.728

29.8 11.9

7.9 3.5 53.1 21.4 25 5

46.9

GENEL TOPLAM

7.956 100.0

3.068 1.429 2.890

596 7.983 2.045 2.359

24.8 11.5 23.3 4.8 64.4 16.5 19.0

4.404 35.6

12.387 100.0

2.837 2.253 3.557

802 9.449 2.512 2.477

19.6 15.6 24.6

5.6 65.4 17.4 17.2

4.989 34.6

14.438 100.0

2.687 4.150 2.848 2.148 11.833 2.616 2.387

16.0 24.7 16.9 12.8 70.3 15.5 14.1

5.003 28.7

16.836 100.0

2.745 4.500 2.819 2.310 12.374 2.040 2.380

16.3 26.8 16.8 13.8 73.7 12.1 14.2

4.420 26.3

16.794 100.0

3.663 11.476 6.300

3.435 24.871

1.959 2.300

12.6 39.4 21.6 11.8 85.4

6.7 7.9

4.259 14.6

29.130 100.0

(!) Asfaltiı üretimi linyit üretimi içine dahil edilmiştir.

«•ı

konusu yararlanma yollarından en gelişmiş olanı şüphe siz bitkisel yakıt üretimidir. Bitkilerin güneş enerjisini, fotosentez yolu ile karbonhidrat (belli başlı selüloz (% 50), sakkaroz ve nişasta) şeklinde depoladığı ve böylece be sinlerimizi, k"imya sanayii için gerekli ilk maddeleri ve enerji gereksinmelerimizin bir bölümünü sağladıkları bi linmektedir. Şimdi ana konumuz enerji olduğuna göre biomasın bu amaçla nasıl kullanıldığını daha yakından görmekte yarar vardır. Bitkisel yakıtların üretim çeşitleri Tablo III de özetlenmiştir. Buna göre, bitkisel madde lerden yakıt olarak, değişik 5 yılla yararlanmak müm kündür.

i) Yakma :

Bitkisel maddelerin, bilhassa odun adını verdiğimiz ağaç gövdelerinin yakılarak, depo ettikleri enerjinin geriye a fınması şüphesiz ateşin keşfi ile başlamıştır. 1 kg. odu nun yanması ile ortalama 4500 KCal. lik ısı enerjisi elde edilir. Bu yöntem özellikle az gelişmiş ülkelerde halen geçerliliğini korumaktadır. Ülkemizde de odun, bitki ve hayvan artıkları "ticari olmayan enerji kaynaklan" adı altında oüyük oranda halen kullanılmaktadır. (1979 yılı enerji üretimimizin yaklaşık % 20'sinin ticari olmayan kaynaklarca sağlanması öngörülmüştür.)

Sanayileşmiş ülkelerde ise odunun yakıt olarak tüketil mesine son verilmiştir. Ancak çeşitli bitki ve yakacak o dun artıkları, örfermantasyon ve sıkıştırma yolu ile 1 cm çaplı briketler haline getirilmekte ve bu briketler özel brülörlü ocaklarda yakılmaktadır. Böylece 1 Kg briketten 9000 KCal. sağlamak mümkün olmaktadır.

ii) Termik Parçalama (Cracking)

Bazı bitki özsularının molekül yapısının ham petrol mo leküllerinînkine benzemesi uzun süredir araştırmacıların dikkatini çekmektedir. Gerçekten, doğal kauçuk üreti len hevea ağacı latexi, petrolü andıran bir hidrokarbon dur. Ancak molekülleri çok uzun ve karmaşık zincirler oluşturduğundan çabucak pıhtılaşmaktadır, özsuları ay nı yapıya sahip olduğu halde daha küçük zincirler oluş turan bazı sütleğen cinsi bitkilerin (tirükalli, latinis, mer kürial ve kene otu gibi) özsuları, klâsik petrol damıtma yolları ile termik parçalanmaya uğratıldığında, benzin benzeri bir sıvı elde edilmekte olup bu sıvıya "bitkisel benzin" adı verilmiş. Konu halen araştırma safhasında dır.

iii) Damıtma :

Bitkisel maddelerin kapalı kazanlarda ısıtılmasına damıt ma adı verilir. Bu şekilde damıtılan organik maddeler ba zı yanıcı gazlar ve sıvılar çıkarırlar:

100° 120° C arasında subuharı verirler.

270°C'ta asetik asit (sirke) ve metanol (Odun alkolü) verirler.

300°C civarında asetik asit ve metanol ile birlikte CO, H, N ve CO2 te çıkar. Bu karışım oldukça iyi yanıcıdır.

350°C'ta odun kömürü hasıl olur.

Damıtma sonucunda organik maddeler, ağırlıkça olmak üzere % 24 oranında su, % 22 oranında gaz, % 2 4 ora nında asetik asit ve metanol, % 36 oranında kömür ve di ğer katı maddeler ve nihayet % 12 oranında katran verir ler. O halde damıtma yakıt üretimi için oldukça ilginç bir yol olmaktadır.

iv) Piroliz :

Damıtma aslında alçak sıcaklıklarda su katılmadan yapıl mış bir pirolizdir. Organik maddeler, % 45 organik mad de, % 55 su buharı şeklinde karıştırılarak düşük basınç altında en az 500°C'a kadar ısıtılırsa piroliz meydana ge lir. Bu sıcaklıkta kısmen yanıcı olan bir CO2 ve H karı şımı elde edilir. Sıcaklık 700°C'a çıkarılırsa tamamen ya nıcı ve yanma ısısı ilk maddelerininkinden çok yüksek olan bir CO, H karışımı elde edilir. Aradaki enerji farkını şüphesiz ısıtmada kullanılan kaynak karşılamaktadır. Bu kaynak güneş olabildiği takridde çok ilginç bir yöntem elde edilmiş olacaktır. Böyle bir güneşli piroliz projesi, A.B.D.'de Princeton Üniversitesi'nden Michael Antal ta rafından 1976 yılında önerilmiştir. Bu projeye göre, ta rımsal ve kentsel artıklar (yani bitki artıkları ve çöpler) 59.000 m2 alanlı güneşi izleyen bir fırında pirolize uğrar. Sonuçta, 30 kilo ton petrole eşdeğer H gazı elde edilir. Proje teklif edildiği tarihte yapılan hesaba göre bu yön temle elde edilen petrole eşdeğerli enerjinin maliyeti, o günkü petrol fiyatının ancak 2 misli kadar pahalı olmak tadır.

v) Fermantasyon :

Selüloz, sakaroz nişasta gibi karbonhidratların, maya, küf, basil gibi bakteriler aracılığı ile bölünmesine ferman tasyon denir. Fermantasyon pirolizin tersine çevre sıcak lığında oluşur, iki tip fermantasyon vardır.

1 Havada fermantasyon (çürüme)

Bitkisel veya hayvansal organik maddeler, baktirelerin et kisi ile, çevre sıcaklığında, kendilerini meydana getiren su, CO2, mineral artığı ve ısıya dönüşür. Buna halk ağ zında çürüme denmektedir. Benzer şekilde, sakaroz gibi karmaşık bitkisel şekerler, saccharomyces cinsi mayala rın etkisi ile hidrolize uğrar, önce glikoza ve daha sonra etil alkole dönüşürler. Bu alkollü içkilerin üretilmesi için izlenen yoldur. Elde edilen alkolün motorlu taşıtlarda kullanılması mümkündür. Gerçekten, petrolün bulunma sından önce ısıtma ve aydınlatmada kullanılmış olan al kolün, benzinle belli bir oranda karıştırılarak motor ya kıtı gibi kullanılabileceği çok eskiden beri bilinmektedir. İyi bir yanıcı olan alkol sıcak alevli olup, çevre kirlenme

si yapmaz, yanma ısısıda oldukça yüksektir. (Etil alkol için 7000 KCal/Kg, Metanol için 5000 KCal/Kg) Bu ne denle bitkisel kaynaklı alkole geleceğin akaryakıtı gözü ile bakılmaktadır.

2 Havasız fermantasyon (Biogaz üretimi)

Kapalı ve havasız bir ortamda bitki, hayvan artıkları ve çöpler su ile karıştırılarak, 35° 50° C sıcaklıkta bir süre tutulur. Bu süre zarfında reaksiyonu hızlandırmak için zaman zaman çalkalanır. Sonuçta bakterilerin etkisi ile ayrışan organik maddeler CO2 ve metan gazları oluştu rurlar. CO2 ten ayrılan metan gaz yakıt olarak kullanıla bildiği gibi klasik dizel motorlarını da çalıştırabilir. Karı şımdan % 40 70 metan üretilir. Geri kalan artıklar ise gübre olarak kullanılır. Oldukça yüksek bir yanma ısısına sahip bulunan bu biogaz (6000 KCal/Kg) halen dünyanın birçok ülkesinde kullanılmaktadır. Amerika, Fransa, İsrail gibi sanayileşmiş ülkelerde ilgisini toplayan biogaz asıl Çin, Hindistan, Tibet gibi ülkelerde yaygındır. Bugün Çin'de 4 milyon, Hindistan'da ise 40.000 adet biogaz ay gıtı çalıştırılmaktadır.

c) Okyanuslardaki Sıcaklık Farkları

Özellikle tropik denizlerde yüzey suları güneş ışınlarını soğutarak devamlı 20 25°C sıcaklıkta bulunurken 700 m den daha derinlerde bulunan dip suları, suyun yoğunlu ğunun sıcaklıkla değişmesi özelliği sonucu devamlı ola rak 4 5° C sıcaklıkta kalırlar. Böylece yüzey ve dip suları arasında devamlı olarak 15° 20°C lık bir termik gradient kendiliğinden oluşur. Bu gradientin bir termik makineyi çalıştırması mümkündür, özellikle 1973 yılından sonra A.B.D.'nin konuya ilgi göstermesi veOff Shore teknolo jisinde sağlanan gelişmeler sonucunda ERDA'ya 100 MW lık bir santral projesi sunulmuştur. Bu yöntemde teorik Carnot verimi gradientin küçüklüğü nedeni ile oldukça düşük, % 8 civarındadır. Bu ise yapılacak santralın, klasik bir santralın en az 10 misli olmasını gerektirmektedir. Yi ne de herşeye rağmen bugün Hawayi ve Japon denizi, okyanusların termik gradienti teknolojisinin hızla geliş mesine sahne olmaktadır.

Denizlerden enerji elde etme yöntemleri arasında gel git ve dalga veya akıntı enerjilerinden söz etmemek müm kün değildir. Dünyadaki toplam gel git potansiyelinin 65.000 MW olduğu hesap edilmiştir. Ucuza enerji sağlı yan bu sistemlerin ancak belirli yerlerde kurulabilmesi, ekolojik dengeyi etkilemesi ve deniz ulaşımını etkilemesi gibi sakıncaları vardır. Buna rağmen halen Rusya'da Mousmansk'ta 400 KW luk, Kanada'da Fundy körfe zinde 32.000 MW lık yine Rusya'da Beyaz Denizde 15.000 MW lık ve İngiltere'de Severn ağzında küçük bir santral çalışmaktadır, önemli bir potansiyeli olduğu bi linen, ancak toplamı için rakam verilemeyen dalga ve belli başlı akıntıların kinetik enerjisinden yararlanma,

yıllardan beri üzerinde durulan bir konudur ve bugüne kadar değişik çalışma prensiplerine sahip pek çok proto tip gerçekleştirilmiştir. Bununla beraber henüz devamlı enerji üreten bir santral yapılamamıştır.

B. TEKNOLOJİK TOPLAMA YÖNTEMLERİ

Bugün dünyada ve ülkemizde "güneş enerjisi" denilince ilk akıla gelen aslında güneşden teknolojik çevrimler kul lanarak enerji üretme yöntemleridir. Ancak rüzgâr enerji si ve potansiyeli, geleceğin akaryakıtı diye adlandırılan bitkisel kaynaklı metanol üretimi ve her bakımdan son derece yararlı ve basit bir teknolojiye sahip biogaz üreti mi yöntemleri, üzerinde önemle durulması ve teknolojik çevrimler ile birlikte bir bütün olarak ele alınması gere ken son derece önemli ve vazgeçilemez konulardır. An cak ülkemizde ve dünyada artık ticari olabilmiş güneş enerjisini toplama yöntemleri teknolojik çevrimlerdir.

Teknolojik toplama yöntemlerini fotovoltaik ve termal çevrimler adı altında iki grupta toplamak mümkündür:

a) Fotovoltaik uygulamalar (güneş pilleri)

Güneş pilleri tamamen yarı iletken teknolojisine dayalı, üzerine düşen güneş enerjisini % 3 30 oranında faydalı DC elektrik akımına dönüştüren ince film tabakalarıdır. Verimleri maruz kaldıkları güneş enerjisi miktarına, bu enerjinin spektral dağılımına, yapım teknolojisi ve mad desine ve de sıcaklığa bağlıdır. Güneş pilleri aslında gü neş enerjisi ile devamlı şarj olan düşük voltaj (= 0.5 volt) bataryalardır. Seri Paralel, çeşitli bağlantılar ile birkaç kilovolt mertebesinde elektrik üretebilmek mümkündür. Enerji depolama ve güç trafoları ile birlikte kullanıldığın da güneş pilleri komple bir enerji üretme sisteminin enteg re bir bölümünü teşkil ederler. 1955 senesinde ilk defa kullanılmaya başlanılmış ve o tarihten bu yana, özellikle, uzay yolculuklarının vazgeçilemez güç üreticileri olmuş lardır. Buna neden, atmosfer dışı radyasyonun yeryüzü seviyesindekinden daha fazla oluşu ve devamlı güneş gör mesi nedeniyle gece gündüz etkisindeauzak bir uygula ma olmasıdır. Ayrıca sistemde hareketli parçaların bu lunmayışı, sessiz bir uygulama oluşu, ömürlerin çok uzun olması ve birkaç vvatt'dan birkaç yüz kilovvatt'a her türlü sistemin kolayca ve modüler bir şekilde yapılabil mesi, güneş pillerini cazip kılan belli başlı avantajların dan sadece birkaçıdır. Buna karşılık verimlerinin düşük olması ve maliyetlerinin yüksekliği başlıca dezavantajları dır. Bugün ticari olabilmiş silikon güneş pillerinin verimi % 15 18 arasında olmakta ve maliyetleri 1976 fiyatları ile $ 1000/KVV civarında bulunmaktadır. Ancak bu konu da sanayileşmiş ve gelişmekte olan ülkeler büyük bir ya tırım ve araştırma uğraşı içindedirler. Elektronik ve yarı iletken teknolojisinin gittikçe ucuzladığı noktası göz önüne alınırsa, 1985 yılına doğru güneş pilleri maliyeti nin $ 500/KW'e düşmesi beklenmektedir.

n Tipi Krı»tal p Tipi Kristal

ŞEKİL 4

Fotovoltaik cihazlarda en fazla kullanılan madcıe silikon dur. Silikon aslında bildiğimiz kumun ana maddesi oldu ğuna göre, silikonlu güneş pillerinin hammaddesinin ne kadar bol olduğu kendiliğinden ortaya çıkmaktadır. Bu cihazların çalışma prensibi, "fotovoltaik etki" diye bili nen bir yarı iletken prensibine dayanmaktadır. Buna göre silikon, "doping" adı verilen bir yöntemle "fosfor" ve "boron" gibi maddelerin ilavesi ile "n tipi" ve "p t ipi" diye adlandırılan yarı iletken maddeler haline dönüştürül mektedir, "n tipi" bir yarı iletkende (fosfor ilave edilmiş) fazla elektronlar bulunmakta "p tipi" bir yarı iletkende ise (boron ilave edilmiş) fazla "boşluklar", yani elektron eksilmesi meydana gelmektedir. Güneş pilleri, aslında, sözünü ettiğimiz bir "n tipi" ve "p tipi" yarı iletkenin yanyana gelerek tek bir kristal getirilmesinden başka bir şey değildir. İşte böyle bir kristalin üzerine güneş enerjisi düştüğü zaman; Şekil 4'de de görülebileceği gibi, "n tipi" yarı iletkendeki fazla elektronlar ve "p tipi" madaedeki fazla "boşluklar" harekete geçmekte ve eğer bu iki ayrı türden madde dışardan bir kablo ile bağlanmış ise, bir akım meydana gelmektedir.

Güneş pilleri yapımında kullanılan yegane malzeme sili kon değildir. Ancak günümüzde ticari olabilmiş güneş pil leri teknolojisinde en önde gelen ülkeler arasındadır. Sili kon pillerinin yanısıra CdS piller ABD ve Fransa'da, GaAs piller ise Sovyetler Birliği'ndeki uzay çalışmalarında ol dukça yaygın bir kullanma alanı bulmuşlardır. Tablo IV de, güneş pilleri yapımında kullanılan maddeler ve tekno lojilerinin bugünkü durumları özetlenmiştir. Elektronik teknolojisini yeni kurmakta olan ülkemizde ise güneş pil lerinin kısa bir süre içinde ticari olabileceğini ve günlük hayatımıza girebileceğini düşünmek sanırız biraz iyimser

lik olmaktadır. Oysa, fotovoltaik yöntemle elektrik elde edilmesi teknolojisine, sanayileşmiş ülkelerde geleceğin teknolojisi gözü ile bakılmakta ve çok fazla ümit bağlan maktadır.

b) Termal Çevrimler

Termal toplama yöntemleri ile güneş enerjisinden yarar lanma, günümüzde, dünyada en fazla uygulama alanı bu labilmiş ve dolayısı ile de gelişmiş, oldukça uzun bir geç mişe sahip bir güneş enerjisi teknolojisidir. Ülkemizde de ticari olabilmiş yegane güneş enerjisini toplama yöntemi, "güneş enerjisi" deyince aklımıza ilk gelen, al çak sıcaklıklarda güneş enerjisinin ısısal özelliğinden ya rarlanma yöntemidir. Termal çevrimleri ulaşılabilen sı caklık limitleri ve aynı zamanda kullanılan toplama ay gıtları bakımından 3 grupta toplamak mümkündür:

1 Alçak sıcaklık uygulamaları (düzlem kollektörler): 100°Cdenaz

2 Orta sıcaklık uygulamaları (odaklı kollektörler): 100°C 350°C arası

3 Yüksek sıcaklık uygulamaları (güneş fırınları): 35O°C den yukarı

1 Alçak sıcaklık uygulamaları :

Güneş enerjisinden en basit yararlanma yöntemi, düzlem kollektörler adını verdiğimiz toplayıcılar yardımı ile,top lanabilen güneş enerjisini hava, su gibi herhangi bir akış kana iletmek yöntemidir. Basit bir düzlem kollektör şe ması Şekil 5'de gösterilmiştir. İyi bir düzlem kaplayıcı dan elde edilebilecek en yüksek sıcaklık 80 100°C civa rındadır. Görülebileceği gibi bir düzlem toplayıcı şu bile şenlerden meydana gelmektedir:

AM

KASA

SEKIL 5

Y utucu plaka Bağlantı boruları Alt yalıtım Saydam örtü Kasa

Bu bileşenleri bir araya getirmek oldukça basit bir tek noloji gerektirmektedir. Bu nedenle de bu tür toplayıcı lar ülkemizde de tamamen ticari olabilmiş ve düzlem kol lektör imalatı ve pazarlaması ile uğraşan pek çok firma günlük hayatımıza girmiştir.

Düzlem toplayıcılar ile yapılabilecek uygulamalar ise şöy le sıralanabilir :

Kullanım sıcak suyu ısıtması Konut ısıtması Sera ısıtması Tarımsal ürünlerin kurutulması Büyük hacımların ısıtılması ve soğutulması

Ancak ülkemizde sadece güneş enerjisi ile kullanım suyu ısıtılması ticari olarak yapılmaktadır. Bazı üniversitelerde sera ısıtılması ve tarımsal ürün kurutması da prot ot ip dü zeyinde ele alınmakta ancak daha ileriye gidilememekte dir. Oysa, özellikle A BD ve Fransa gibi ülkelerde, büyük hacimlerin ısıtılması ve soğutulması rahatlıkla yapılabil mekte, üstelik hızla artan konvansiyonel yakıt maliyetle

ri karşısında ekonomik bile olabilmektedir. Bu teknoloji nin Türkiye'de de uygulama sahası bulamaması için hiç bir neden yoktur. Y ıllık enerji tüketimimizin yaklaşık % 30'unu teshinde kullandığımız noktasını da göz önün de tutarak, güneş enerjisi ile konut ısıtma sistemleri hak kında biraz daha fazla bilgi edinmekte yarar vardır.

A. GÜNEŞ ENERJİSİ İLE KONUT ISITMA SİSTEMLERİNİN TANIMI

Güneşli ısıtma ve soğutma sistemleri, birden fazla bile şenin bir araya geldiği, oldukça karmaşık sistemlerdir. Diziler halinde yerleştirilmiş toplayıcılar, ısı deposu, de po ile toplayıcılar ve depo ile ısıtılacak hacım arasındaki bağlantıyı sağlayıcılar ve depo ile ısıtılacak hacım arasın daki bağlantıyı sağlayan iki ayrı ısı iletim sistemi, bunla rın pompaları ve üfürücüleri, kontrol devreleri söz konusu bileşenler arasında sayılabilir. Ayrıca bu birimler, bina nın mimari yapısını değiştirmeden binaya yerleştirilirler. Güneşli ısıtma sistemlerinde bilinen yaklaşım toplayıcılar ve ısı deposunu ayırmakt ır. Enerji toplayıcılardan ısı de posuna, oradan da ısıtılacak yere herhangi bir sıvı veya hava yolu ile tamamen kontrollü olarak aktarılır. Üfürü cüler ve pompaların hareketli parçalarından ötürü bu sis temler "aktif sistem" olarak sınıflandırılır.

ŞEKİL 6 Direkt kozonç

ŞEKİL 7 Termol Depo Duvarlor

SU ISITMA

v'v

ırı"_"l'\ T

" . liı

Y AZIN SÛGUTMA

•ıtfMiııkıııtıfnıııııııtHı i i)

KIŞIN ISITMA

ŞEKİL 9 Termal Depo Çatılar

HAVA ISITMA

Ş E K İ L 8 Konv«kslyon Haıkoları

ŞEKİL 10 Birbştirilmi» gün«» alanları

ELEKTRIK MÜHENDISLIĞI 282

Öte yandan, binalarda enerji tasarrufu deyince aklımıza kullanılan enerji yenilenebilir (güneş enerjisi gibi) olsun veya olmasın, harcanan enerji miktarında yapılabilecek her türlü azaltma gelmektedir. Bu nedenle, güneş enerjisi kullanarak fosil yakıt giderini azaltmak mümkün olduğu halde, genelde güneş enerjisi bina için gerekli enerji top lamını azaltıcı bir unsur değildir. Binaların yönlendiril mesi, güneye bakan camlar ile termal kütlenin kaynaştı rılması gibi birçok basit uygulama aslında enerji tasarruf yöntemi olmaktan ziyade birer alternatif ısı kaynağı ola rak düşünülmektedir.

Binaların enerji giderlerini azaltmak için uygulanabilecek yeni yaklaşımları zorluk derecelerine göre şöyle sıralaya biliriz.

1. Enerji tasarrufu teknikleri 2. Doğal enerji akımı özellikleri 3. Pasif sistem tasarımları 4. "Hybrid" sistemler 5. Aktif güneş sistemleri

Bu sıralama maliyet açısından da geçerlidir. Örneğin çift camlı pencereler kullanılması, izoleli yapı malzemelerinin seçimi gibi enerji tasarrufu yöntemleri, bina için gerekli enerji miktarını azaltmak için uygulanabilecek en ucuz çözümlerdir. Pasif ısıtma sistemlerinin çok çeşitli oluşu aslında iklim, yerleşim ve bina kullanım tipine en uygun ısıtma sistemini seçebilme açısından bir avantajdır. Ta sarım aşamasında seçeneklerin çok olması yanında pasif sistemleri incelemek, termal ve ekonomik verimini sapta mak aslında çok karmaşık bir işlemdir. Bu karmaşıklığı bir ölçüde azaltıcı bir faktör ise pasif sistem performans larının genelde tasarım değişkenlerine fazla duyarlı ol mayışıdır. Ayrıca pasif sistemler basit ve uygulaması ko lay sistemlerdir.

Pasif güneşli konut ısıtma sistemlerinin başlıcaları şun lardır:

Direkt kazanç (Şekil 6) Termal depo duvarlar (Şekil 7) Konveksiyon halkaları (Şekil 8) Termal depo çatılar (Şekil 9) Birleştirilmiş güneş alanları (Şekil 10)

Aktif güneşli konut ısıtma sistemleri bilinen geleneksel ısıtma sistemlerinden pek farklı değildirler. Hatta çoğu halierde mevcut eski sistemlere bir iki ufak değişiklik ile ilâve edilirler. Söz konusu ilâveler güneş toplayıcıları (kollektörler), ısı deposu, gerekli boru bağlantıları ve kontrol sistemidir. Şekil M'de de görüldüğü gibi, böyle hallerde, eski sistemin mevcut ısıtıcısı, güneş enerjisinin yeterli toplanamaması durumunda, ilâve ısıtıcı görevini yüklenir ve bina için gerekli sabit sıcaklık koşulu sağla nır.

Teknik olarak bir binanın toplam ısı yükünün tamamını karşılayabilecek bir sistem kurmak mümkündür. Ancak böyle bir sistem senenin ancak en soğuk günlerinde bir anlam ifade edecek, diğer günlerinde îse atıl olarak bekli yecektir. Böylece sistemin kendini amorti etme süresi uzayacak, belki de geri ödeme süresi bitmeden sistem çü rüyüp kullanılmaz hale gelecektir. Bu nedenle bütün gü neşli aktif ısıtma sistemleri, binanın toplam ısı yükünün ancak belirli bir oranını karşılayabilecek büyüklükte ta sarımlandırılırlar. Bunun yanında odun sobası, şömine, geleneksel kaloriferli ısıtma sistemleri gibi çeşitli yardım cı enerji kaynakları takviye amacı ile mutlaka sisteme ilâ ve edilirler. Güneşli ısıtma sistemleri ekonomisinin geri sinde işte bu kritik nokta yatar, zira aktif güneş sistemle rinin bilinen en büyük dezavantajı, ilk yatırım maliyeti nin çok yüksek oluşudur. Oysa geleneksel kalorifer sis temlerinde bile sistemi gereğinden büyük tutmak çok bü yük problemleride beraberinde getirmez.

Güneşli ısıtma sistemleri "eksilen geri ödemeler kuralı" (law of diminishing returns) diye bilinen bir teknoloji kuralının çok iyi birer örnekleridir. Örneğin bir sistemde 20 m2 kollektör alanı bulunduğunu, bununda toplam ısı yükünün % 40'ını karşıladığını düşünelim. Bu sisteme ikinci bir 20 m2 toplayıcı ilâve edersek, bu ilâve gerideki ısı yükünün belki ancak % 30'unu, üçüncü 20 m2 ise, bel ki halâ ihtiyaç duyulan enerjinin ancak % 15'ini sağlıya bilecektir. Yani küçük bir sistemden birim kollektör ala nı başına daha fazla enerji elde etmek mümkün olacaktır. Güneş toplayıcıları genelde pahalı cihazlardır. O halde problem, yardımcı kaynak ile birlikte binanın toplam ısı yükünü en ucuz bir şekilde temin edecek kollektör alanı nı ve tipini seçmektedir.

Aktif ısıtma sistemleri genellikle ısı transfer akışkanı ola rak hava veya su kullanırlar. Her iki sistemin de birbirine göre üstün yanları ve eksiklikleri bulunmaktadır. Sulu sis temlerin kullanım rahatlıkları ve depolama açısından ge tirdikleri kolaylıklar yanında sızdırmazlık sorunları, ko rozyana müsait oluşları ve en önemlisi donarak genleş meleri en büyük dezavantajlarıdır. Bu nedenle, genellikle toplayıcılar ile depo arasındaki devreye bir ısı değiştirici si ilâve edilerek toplayıcılardan antifrizli su dolaştırılır. Tabii bu da sistemin maliyetini arttırıcı bir faktördür.

Havalı sistemlerin ise donma, oksitlenme gibi problemleri yoktur. Sistem kaçakları da ihmal edilebilecek düzeyde dir. Ancak depolama genellikle ısınan havayı çakıl taşla rı arasından dolaştırarak saklama, gerektiğinde de geri al ma şeklinde olmaktadır. Taşların ısı kapasitesi (Cp değe ri), genellikle suya nazaran çok küçük olduğundan sulu sistemlere nazaran çok daha büyük bir termal kütleye ve o ölçüde büyük bir depolama hacmına gerek duyulmak tadır. Bu da havalı sistemlerin en büyük problemidir.

VALF No t

ı

S2

DEPO

YARDIMCI ENERJİ

KAYNAĞI S3

POMPA No • I

POMPA No 2

VALF. No .2 POMPA No. 4

CJ

PCMPA No 3

ŞEBEKE_ BESLEME

POMPA No 5

ON ISITMA DEPOSU

ŞEKİL II Tipik Bir Aktif Sistem

SICAK SU ISITICISI

KULLANIM SICAK SUYU

Güneş enerjisi ile ısıtılan bir konutda yaşayanların bizzat yapmaları gereken yegane kontrol oda içinde arzu ettik leri sıcaklık miktarını ayarlayan termostatı değiştirmek ten ileri gitmemelidir. Bunun dışındaki bütün kontrol operasyonlarını sistem kendi kendine yapar. Pompalar ve üfürücüler, vanalar ve damperler ve yardımcı enerji kay nağı tamamen otomatik olarak, ısıyı gerektiği yere doğ ru yönlendirirler. İyi bir oto kontrol ile sistemin top lam verimini büyük ölçüde etkilemek mümkündür.

2 Orta Sıcaklık Uygulamaları :

Güneş ışınlarını yansıtarak veya kırarak belli bir yerde toplayabilen düzeneklere yoğun toplayıcı adı verilmekte dir. Yani bunlar, odak düzleminde, ısı iletim akışkanını içeren bir yutucu bulunan ayna veya mercek sistemleri dir. Aynalardan oluşan odaklı toplayıcılar, güneş ışınları nı tek bir kez veya ardarda iki kez yansıtarak yoğunlaştı rır. Gerçekten, güneş enerjisinin en belirgin özelliklerinin başında az yoğun olması gelir. Bu durumda, güneş enerji sini çok amaçlı olarak kullanabilmek için, yoğunlaştır mak şart olmaktadır.

Aynalar, düz, silindirik, silindiroparabolik, konik, küresel veya parabolik olabilir, yoğun toplayıcı tek bir ayna ve ya mercekten ibaret olabileceği gibi birçok ayna veya mercektende oluşabilir. Her ayna birçok parçadan oluşa bileceği gibi «yekpare de olabilir.

Güneş enerjisinden 100°C'ı aşan ısılarda yararlanmayı gerektiren uygulamalar biraz daha masraflı olmaktadır. Bunun nedenleri, bu ıs.uırı elde edebilmek için kollektö

rün, güneş hareketini takip edebilmek üzere uygun bir mekanizmayla teçhiz edilmek mecburiyetinde oluşu ve ayrıca yansıtıcı yüzeylerin düzlemsel ile birlikte genellik le parabolik olma gerekliliğidir. Böylece yemek pişirmek için kullanılabilecek fırınlardan, 75 KVV'lık güçte ve 350°C'a kadar erişebilen metalürjik fırınlara kadar geniş bir uygulama alanı bulmak mümkün olmaktadır.

3 Yüksek Sıcaklık Uygulamaları :

Güneş enerjisinden 350°C ve daha yüksek sıcaklıklar elde edilmesi düşünüldüğünde başvurulan uygulama güneş fı rınları yani merkezi toplayıcı güneş kuleleridir. Ancak bu tür uygulamalar dünyada pek fazla yaygın değildir. Şe kil 12'de böyle bir güneş kulesi şeması görülmektedir. Şekilden de anlaşılacağı gibi tek tek yönlendirilmiş "he liostat" adı verilen aynalar güneş enerjisini bir kule üstün deki sabit noktaya toplamaktadır. Bu noktada çok yük sek sıcaklıklara ulaşmak mümkün olmakta, güneşin gün boyunca izlediği eğriyi takip edebilmek ve odağın kay masına manı olmak için aynalar bir eJektronik beyin ku mandasında hareket etmektedirler. Böylece sistemin ma liyeti ve gerektirdiği karmaşık teknoloji kendiliğinden ortaya çıkmaktadır. Bu yüzden de ilk defa Fransa'da, Pirene Dağları üzerindeki Fort Romey'de 1000 KVV gü cünde bir güneş fırını inşa ediliri ş bunu A.B.D.'deki iki uygulama takip etmiştir. Ayrıca İtalya'da, Genova Üni versitesinde 1967 yılından beri bir prototip çalışmakta son olarakda İspanya'da AET koordinatörlüğünde büyük bir güneş kulesi işletmeye açılmış bulunmaktadır.

2 2.5 Km

ŞE K İ L 1 2 Güneş Kulesi

Yüksek sıcaklık uygulamalarının ülkemiz koşullarında önümüzdeki senelerde gerçekleşmesi kanımızca mümkün değildir. Aslında güneş kulelerin sorunlarıda tam anla mıyla çözülmemiştir. Örneğin Fransa'daki güneş fırının dan madenleri ergitmede ve kalıplamada yararlanılmakta dır. Odaktaki yüksek ısıyı, türbün döndürebilecek basınç ta buhar üretmek üzere akışkana iletebilecek ısı değiştiri cisinin henüz problemleri bulunmaktadır. A.B.D.'de ya pılmış uygulamalarında üzerinde eleştiri yapılan pek çok noktası mevcuttur. Ayrıca teknoloji her şeyi ile çok kar maşıktır.

Bu nedenler ile ülkemizde aykın gelecekte düzlem kollek törlerin dışında, odaklı ve tüp tipi toplayıcıların imalatı na başlanabileceği, konutların aktif ve pasif yöntemler ile ısıtılmasının yanı sıra, sanayinin ihtiyaç duyduğu sı cak sularında güneşten ısıtılabileceği tahmini sanırız en gerçekçi bir tahmin olacaktır.

III.GÜNEŞ ENERJİSİNİN ÜLKEMİZDE KULLANILMA OLANAKLARI VE ÇALIŞMALAR YÖNLENDİRMEK İÇİN YAPILMASI GEREKLİ HIZIRLIKLAR VE TEŞVİK TEDBİRLERİ

Güneş enerjisinin, diğer enerji türleri ile karşılaştırdığı mızda : 1. Kesikli ve değişken olması, 2. Dağınık ve az yoğun olması, 3. Kullanılabilir enerjileri dönüştürme teknolojisinin he nüz doruk naktasına ulaşamamış bulunması, gibi dezavantajlarının yanı sıra 1. Yenilenebilir yani tükenmez olması, 2. Temiz olması yani çevre kirliliğine neden olmaması, 3. Ülkemizde hemen hemen her bölgede bol miktarda bulunması, gibi avantajlara sahip olduğunu görmekteyiz.

Bugün için güneş enerjisinden, kolay, basit ve oldukça ucuz bir biçimde, sadece günlük ihtiyacımız olan sıcak su ve uygun bir yönlendirme ile de evlerimizin ısı gerek sinmesinin bir bölümü sağlanabilmektedir. Bu gereksin melerin tam ve devamlı sağlanması öngörüldüğü takdirde, bir klasik enerji kaynağının da birlikte kullanılması kaçı nılmazdır. Kısacası şu anda güneş enerjisi, sadece fosil enerji kaynaklarından belirli bir oranda tasarruf etmemi ze yardımcı olmaktadır.

Ancak, bugün, büyük bir önemle üzerinde çalışılmakta olan depolama sorunları bir çözüme kavuşur ve dönüş türme teknolojisi doruk noktasına ulaşarak birim enerji maliyeti makul sınırlara indirgenirse, yukarda saydığımız dezavantajlar bir ölçüde yok edilmiş olacaktır. O zaman güneşin otonom bir enerji kaynağı olarak kullanılması için hiçbir engel kalmıyacaktır. Bu nedenle, kötümser bi le olsak, herşeye rağmen, halen çocukluk çağını yaşa

makta olan bu enerji türü konusunda, son sözü söyleme nin henüz çok erken olduğu inancındayız.

Devletin bu konuda ne düşündüğünü anlamak için IV. Beş Yıllık Kalkınma Planına bakmak yeterlidir. Planın enerji ile ilgili üçüncü bölümünde şöyle denilmektedir: "... Planlı dönemler boyunca yeterince geliştirilemeyen ulusal enerji kaynaklarından yapılan enerji üretimi artış hızı giderek azalırken, tüketim hızı artmıştır. 1977 yılı sonunda, artan enerji talebinin ancak yarısı ulusal kay naklardan üretilen enerji ürünleri ile karşılanabilmiştir." Gerçekten de birincil enerji üretim ve tüketim dengesi şöyledir :

Tablo 11 'deki değerlere göre, 1983 yılında birincil ener ji kaynaklarından üretilecek toplam enerji, gereksinme mizin ancak % 52.9'unu karşılayabilecektir. O halde, % 47.1 lik enerji açığımızın alternatif kaynaklar adını verdiğimiz güneş ve benzeri enerji kaynaklarından karşı lanması vede buna ilaveten enerji tüketimimizi azaltıcı bir takım tasarruf tedbirlerine derhal başvurulması, en akılcı çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır.

Tablo 111 'de ise birincil enerji üretimi ve bunda kaynak ların oranları gösterilmiştir.

Görüldüğü gibi toplam enerji üretimimize, yakacak odun ile bitki ve hayvan artıkları başlığında sınıflandırılmış ti cari olmayan enerji türleri dışında hiçbir alternatif ener ji kaynağından katkı olmamaktadır. Böyle bir katkının en azından 1983 senesi içinde de gerçekleşemeyeceği be lirtilmektedir. Oysa raporumuzda bugün ülkemizde düz lem kollektör yapan pek çok ticari firmanın var olduğu nu bunlardan bazılarının en azından 1975 senesinden be ri faaliyette bulunduklarını vurgulamaya çalışmış idik. O halde bu firmaların üretip pazarladığı binlerce metrekare düzlem toplayıcı hiç mi enerji üretmemektedir?

Bu soruyu yanıtlamak için Enstitümüzce 24 31 Temmuz 1978 tarihleri arasında yapılan bir araştırmaya biraz da ha yakından bakmakta yarar vardır. Bu araştırmada ülke mizde o tarihlerde çalışmalarını sürdüren ve güneşli su ısıtıcısı imal eden 17 firma ile temas kurularak üretmeyi planladıkları toplam metrekare kollektör alanı saptanma ya çalışılmıştır. Sözkonusu 17 firmanın 5 tanesi Ankara' da, 2'si Adana'da, Ti Mersin'de, 2'si Antalya'da, 3'ü İz mir'de ve 4'ü İstanbul'dadır. Buna göre firmalar 1977'de 980 m2 1978'de 2058 m2 üretmişler, 1980'de ise top lam 20 000 m2 yi aşacaklarını tahmin etmişlerdir. Oysa aradan geçen kısa sürede gerek akaryakıt fiyatlarındaki aşırı artış, gerek diğer yakacakların üretim ve dağıtımın daki aksaklık tüketici kesiminde çok aşırı bir talebin doğ masına neden olmuş ve bu aşırı talep sanayi kesimi için bu konuyu cazip hale getirmiştir. Ancak bu alanda prob lemler ve istekler fazladır. Piyasada gerekli önlemler alı nır ve destek sağlanırsa çok daha büyük bir üretim hede

fine ulaşmak mümkündür. Çok küçük çapta ve ancak si pariş üzerine iş yapan imalatçıların varlığını da göz önü ne alarak 1980 yılında güneş enerjisinden bu yöntemle elde edilen enerjinin toplam enerji üretimimize katkısı % 0.00006 civarın ladır.

Bunun nedeni ise firmaların içinde bulundukları uygula ma türünün bir alçak sıcaklık uygulaması olması ve pazar ladıkları sistemin genelde pahalı ve geri ödeme süresi uzun bir sistem olması nedeniyle ekonomik açıdan tüke ticiye cazip gelmemesidir. Gerçekten de ülekmizde pek çok kimse, paranın bu denli yüksek bir faiz getirdiği bir döneminde, bu tür sabit yatırımlara yönelmek isteme mektedir. O halde kanımızca yapılacak en akılcı iş, dev letimizin bu konuya eğilerek en azından birtakım vergi indirimi benzeri uygulamalar ile güneş enerjisi kullanımı nı teşvik etmesidir. Bu takdirde firmalar da kendilerine yeni bir düzeı 'eme getirecek üretimlerini arttırarak yük sek sıcaklık uygulamalarına geçeceklerdir. Böylelikle enerji bilançomuza yaptıkları katkı sıfırlı rakamlardan kurtulabilecektir.

Bugün ülkemizin hâlâ bir enerji politikasına kavuşama mış olması üzüntü vericidir. Bu durum IV. Beş Yıllık Kal kınma Planında da yer almakta ve aynen şöyle denilmek tedir: "... öz kaynaklara dayalı milli enerji planının bugü ne kadar hazırlanamamış olması, ülke enerji kaynakları potansiyelinin varlığı bilinen bölgelerde dahi tümüyle be lirlenememesi, sektör hedeflerinin tesbitinde ve uygula mada kaçınılmaz belirsizliklere sebep olmaktadır." O hal de sözkonusu palana bir an önce kavuşmak için çalışma lar hızlandırılmalıdır.

Alternatif kaynakların devreye sokulmasına kırsal kesim den başlanmalıdır. Köy ve kasabalarımız enerji bakımın dan kende enerjilerini kendileri üretir duruma getirilmeli böylelikle büyük hidrolik santrallardan elde edilen enerji ve kömür potansiyelimiz, sanayi ve büyük kentlerimizin ihtiyacı için kullanılmalıdır. Teknolojik bakımdan bu mümkündür ve dünyada enerji bakımından otonom kırsal yerleşim birimleri sayısı hızla artmaktadır. Böyle yerler de ısıtma için pasif konut jsıtma sistemleri, yaka cak olarak biogaz, haberleşme ve radyo, TV gibi cihazla rın elektrik gereksinmesi için ise fotovoltaik çevrimler (güneş pilleri) düşünülmektedir. Ayrıca bu yörelerin rüz gâr potansiyelinden ve eğer mevcut ise çevrelerindeki kü çük akarsuların hidrolik enerjilerinden yararlanılmakta dır. Ayrıca sera ısıtılması, tarımsal ürünlerin kurutulması ve saklanması için yapılacak soğuk hava depolarının ihti yacı olan enerjiyi güneşden sağlamak mümkündür.

Bununla birlikte, büyük yerleşim alanlarımızda öncelikle tasarruf tedbirlerinden başlıyarak güneş enerjisinin ko nut ısıtmasında kullanılması yaygınlaştırılmalıdır. Bir ör nek vermek gerekirse, bugün elimizde bulunan verilere göre yenilenebilir enerji kaynaklarımızdan sadece güneş

enerjisinin kullanılması yönüne gidilirse, ülkemizin petrol ithalatının % 30'undan fazlasını götüren düşük kaliteli ısı (100°C'ın altında) ihtiyacını karşılamak mümkündür. Dış ödemeler açığının kapanmasının ekonomik büyümeye katkısı üzerinde fazla bir şey söylemeye gerek yoktur. Ancak, çok kıymetli dövizlerin, çok alçak sıcaklıklarda su ve hava ısıtılmak yerine, hayati ve stratejik önemi olan alanlara kaydırılması, hem ülke ekonomisini, hem de mil li savunmamızı olumlu yolda etkiliyecektir. Bu da ancak 100°C'ın altında sıcaklık üreten düzlem kollektör yapım cısı firmalara, devletin yardım elini uzatması, bir takım teşvik tedbirelri ile üreticileri koruması tüketicileri ise heveslendirmesi ile mümkün olacaktır.

Bütün çalışmaların amacı, Türkiye'nin enerji açığını ka patmak ve enerji.ithalini azaltmak olduğuna göre, yenile nebilir kaynakların katkısı üzerinde ısrarla durulmalıdır.

M .T .A. Enstitüsü güneş enerjisi çalışmalarına 1975 yılın da başlamıştır. 1976 yılında B.M.'in Araştırma Geliştir me programı çerçevesindeki bir müşterek proje ile Datça Yarımadası'nın Kesili mevkiinde (Marmaris kazasına 32 km uzaklıkta) uygulamalı çalışmalar için bir araştır ma merkezi kurmuştur.

Araştırma merkezi 3 laboratuvar, 3 atelye, 1 idari bina ve 6 sosyal binadan oluşmaktadır.

M.T.A. Enstitüsü'nün güneş enerjisi biriminde bugün (12) teknik, (3) yardımcı teknik, (7) vasıflı işçi, (30) vasıfsız işçi görev yapmaktadır.

Çalışma yaptığı belli başlı alanlar şunlardır:

Meteorolojik ve heliometrik rasatlar Havalı ve sulu toplayıcılar testi Seçici yüzey çalışmaları Seçici yüzey laboratuvarının havalı toplayıcılar ile ısı tılması Güneşli sera ısıtması çalışmaları Çeşitli güneşli kurutma çalışmaları TARİŞ için Alaşehir'de üzüm kurutma projesinin ha zırlanması Denizli Acıgöl'de damıtma çalışmaları Ankara'da bir okul ısıtma projesi

Ayrıca Enstitümüz'ün çeşitli binalarında sıcak su ihtiya cının güneş enerjisi ile sağlanması gerçekleştirilmiştir.

Yapılan çalışmaların amacı özellikle havalı ve sulu düz toplayıcıların kullanıldığı düşük sıcaklıktı termik uygula malarda bilgi birikimi oluşturmak, bu bilgi birikimini kullanarak konuyu, kamuya ve özel kesime tanıtmak ü zere yayınlar ve demonstrasyonlar yapmak ve sonuçda bu konuda bir teknoloji transferini gerçekleştirmektir.

Bugün M.T.A. Enstitüsü uğraş edindiği konularda bilgi birikimini tamamlamış ve ülkemizdeki her türlü uygula malarda kendisinden istenecek her türlü katkıyı ortaya koyabilecek hale gelmiştir.