15 Kasım 2018 - Perşembe
Anasayfa / Enerji / Güneş Enerjisi

Güneş Enerjisi

GÜNEŞ ENERJİSİ

Mutluhan KARAGÖZ – UGSAM Araştırmacısı

Güneş, hidrojen ve helyum gazlarından oluşan orta büyüklükte bir yıldızdır. Sıcaklığı merkez de yaklaşık
(8-40)x106 oK’ni bulur. Yüzey sıcaklığı ise 6000 oK civarındadır. Bu yüksek sıcaklık nedeniyle elektronlar, atom çekirdeklerinden ayrılırlar. Bu sebeple, güneşte atom ve molekül yerine elektronlar ve atom çekirdekleri bulunur. Bu karışıma “plazma” adı verilir. Dört hidrojen çekirdeği bir helyum çekirdeği yapar. Birleşme çok yüksek sıcaklıkta olur. Füzyon adı verilen bu olay yüksek sıcaklıkta ve atom çekirdeği yardımıyla olduğundan “Termonükleer Reaksiyon” adını alır. Güneş çok yoğun sıcak gazlarla meydana gelmiş olup ve çapı 1,39×109 m, kütlesi 1,99×1030 kg civarında olan bir yıldızdır. Dünyadan Uzaklığı yaklaşık 1,5×108km’dir. Dünyamızın kütlesi 5,97×1024 kg olduğuna göre güneşin kütlesel olarak dünyamızın 332.500 katıdır. Güneşin yaklaşık 4 haftada bir kendi etrafında dönmektedir. Bu dönmeyi ekvator kısmı 27 günde, kutuplar 30 günde tamamlar. Güneşin ortalama yoğunluğu 1409 kg/m3, dünyamızın ortalama yoğunluğu 5517 kg/m3, güneşin yüzeyinde ki çekim ivmesi 273,98m/s2, dünyamızın 9,81m/s2‘dir. Güneşte oluşan helyum miktarı, harcanan hidrojen miktarından daha azdır. Aradaki fark, güneşten ışın olarak çıkan enerjiyi verir (güneş radyasyonu). Güneşin merkezinde 1 saniyede 564 milyon ton hidrojen, 560 milyon ton helyuma dönüşmektedir. Arada ki 4 milyon ton fark karşılığı ısı ve ışık enerjisi halinde uzaya 386.000.000 EJ (Eksa joule) enerji yaydığı tahmin edilmektedir. Bu enerji çeşitli dalga boylarında ışınlar halinde dünyaya ulaşır. Güneşin 1 saniyede ürettiği enerji miktarı, insanlığın şimdiye kadar kullandığı enerji miktarından fazladır. Dünya, güneşten gelen enerjinin sadece milyarda birini alır. Bu enerji 15 dakika depo edilebilse toplam dünya nüfusunun yıllık enerji ihtiyacı karşılanırç Atmosfere gelen güneş radyasyonunun yaklaşık %17,5’i atmosferi ısıtmak için harcanır. Yaklaşık %35’i bulutlardan ve yerden yansıyarak tekrar uzaya döner. Güneşten gelen radyasyonun tümü 100 birim kabul edersek atmosferi ısıtmak için harcanan ve yansıyarak uzaya dönen değerlerin toplamından sonra geriye 47,5 birim kalır ki bu miktar yeryüzüne düşmekte ve burada ısıya dönüşmektedir. Yeryüzüne gelen ortalama güneş ışınımı değeri mevsim ve enleme bağlı olarak yaklaşık 300-1000 W/m2‘dir.

Güneş enerjisi, kaynağı Güneş olan ısı ve parlak ışıktır. Güneş’in çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışınım enerjisidir. Güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi füzyon sürecinden kaynaklanır. Dünya atmosferinin dışında Güneş ışınımının şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m2 (Watt/metrekare) değerindedir; ancak yeryüzünde 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişim gösterir. Bu enerjinin Dünya’ya gelen küçük bir bölümü dahi,insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970’lerden sonra hız kazanmış, Güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, Güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir birincil enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir.

Dünyanın yörüngesi üzerinde, uzayda, birim alana ulaşan Güneş ışınları, Güneş’e dik bir yüzey üzerinde ölçüldükleri zaman 1,366 W/m2’dir. Bu değer Güneş enerjisi sabiti olarak da anılır. Gezegen atmosfer bu enerjinin %6’sını yansıtır, %16’sını da sönümler ve böylece deniz seviyesinde ulaşılabilen en yüksek Güneş enerjisi 1,020 W/m2’dir. Bulutlar gelen ışımayı, yansıtma suretiyle yaklaşık %20, sönümleme suretiyle de yaklaşık %16 azaltırlar. Örneğin Kuzey Amerika’ya ulaşan Güneş enerjisi 125 ile 375 W/m2 arasında değişirken, günlük elde edilebilen enerji miktarı, 3 ila 9 kWh/m2 (kilowatt.saat/metrekare) arasında değişmektedir. Bu değer, elde edilebilecek mümkün en yüksek değer olup, Güneş enerjisi teknolojisinin sağlayacağı en yüksek değer anlamına gelmez. Örneğin, PV panelleri (fotovoltaik panel), bugün için yaklaşık %15’lik bir verime sahiptirler. Bu nedenle, aynı bölgede bir Güneş paneli, 19 ile 56 W/m2 ya da günlük 0.45-1.35 kWh/m2 enerji sağlayacaktır. Bugünkü %8 verime dayalı teknoloji ile dahi, işaretli bölgelere yerleştirilecek Güneş panelleri, bugün fosil yakıtlar, hidroelektrik vb kaynaklara dayalı tüm santrallerin ürettiği elektrik enerjisinden biraz daha fazlasını üretebilecektir.

Hava kirliliğinin neden olduğu Küresel loşluk ise daha az miktarda Güneş ışının yeryüzüne ulaşmasına neden olduğu için, Güneş enerjisinin geleceği ile ilgili az da olsa endişe yaratmaktadır. 1961-90 yılları arasını kapsayan bir araştırmada, aynı dönem içerisinde deniz seviyesine ulaşan ortalama Güneş ışını miktarında %4 azalma olduğu gözlenmiştir.

Küresel Isınma:
Küresel ısınma, atmosferin Dünya yüzeyine yakın kısımlarında ortalama dünya sıcaklığının doğal olarak ya da insan etkisiyle artması olarak tanımlanır. Küresel ısınmayı daha ayrıntılı bir şekilde belirtecek olur isek; Dünya’nın yüzeyi Güneş’ten gelen ışınlar tarafından ısıtılmaktadır. Dünya bu ışınları tekrar atmosfere yansıtmaktadır. Fakat bazı ışınlar su buharı, karbondioksit, metan vb. Gazlar tarafından dünyanın üzerinde oluşturulan doğal bir örtü tarafından tutulur. Bu durum da Dünya’nın ısınmasına neden olur.

Küresel ısınma yaklaşık elli yıldır ölçülebilir duruma gelmiş ve önem kazanmıştır. Şekil de görüldüğü gibi, Dünya’nın atmosfere yakın yüzeyinin ortalama sıcaklığı 20. yüzyılda 0.6 (± 0.2) °C artmıştır. İklim değişimi üzerindeki yaygın bilimsel görüş, “son 50 yılda sıcaklık artışının insan hayatı üzerinde fark edilebilir etkiler oluşturduğu” yönündedir. Son yüzyılda yağış düzeyinde de değişmeler olduğu gözlenmiştir. Yağışlar, kuzey yarımkürenin orta ve yüksek bölgelerinde %5-10 arasında artarken, subtropikal karaların önemli bir bölümünde yaklaşık %3 oranında azalmıştır.

Dünyada yaşamın başladığı dönemden günümüze kadar ortalama yüzey sıcaklığının 3 °C arttığı hesaplanmakta, bu artışın zamana bağlı olarak en yüksek hızını son yarım yüzyıl içinde aldığı belirtilmektedir. Yaklaşık 1 °C’lik daha artış, kutuplardaki buzulların erimesi ve iklim değişiklikleri gibi etkiler oluşturacak dünyadaki canlı yaşamı için önemli sorunlar ortaya çıkaracaktır.

İklim ile ilgili yapılan çalışmalar, küresel ortalama sıcaklığın önümüzdeki yüzyılda 1,4 ile 5,8 °C arasında artacağını belirtmektedir. Sıcaklık değerlerindeki artışın su döngüsünde değişmelere, kutup bölgelerinde bulunan buzulların erimesine, buzulların erimesinin doğal sonucu olarak deniz seviyelerinin yükselmesine, şiddetli fırtınalara, kuraklık ve çölleşme gibi etkilere sebep olarak canlı yaşamını doğrudan ve dolaylı olarak etkileyeceği ifade edilmektedir. Çevre ve Orman Bakanlığı’nın yaptığı bir çalışmaya göre, insanların çeşitli aktivitelerinin küresel ısınmaya katkısında, enerji kullanımının %49, sanayinin %24, ormanların yakılması ve tahribinin %14, tarım aktivitelerinin payı ise %13 olarak tespit edilmiştir. Aynı konuda yapılan diğer araştırmalarda da insanların enerji

kullanımının küresel ısınmaya etkisi en yüksek oranda bulunmuştur. Dünya küresel sıcaklığındaki artış, iki nedene dayanmaktadır. Birinci neden, enerji tüketiminin doğrudan etkisidir. İkinci neden ise fosil yakıtlardan enerji üretmek için gerçekleştirilen yanma olayı sonucu ortaya karbondioksit (CO2) gazı çıkmasıdır. Atmosfere karışan karbondioksit gazı küresel ısınmaya neden olmaktadır. Fosil yakıtların yanması sonucu ortaya çıkan karbondioksit gazının atmosferdeki yoğunluğu, şimdilik normale göre 1,3 kat artmış bulunmaktadır. İnsanlığın önündeki en büyük çevre sorunu, atmosferdeki sera etkisine neden olan karbondioksitin ısı tuzağı oluşturmasından ve artan yoğunluğu ile etkisinin giderek artmasından kaynaklanmaktadır.

 

Yazının tamamına ulaşmak için

DN 19 – Güneş Enerjisi

hakkında Ugsam

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir