Güneş enerjisi, güneş ışınlarının sağladığı ısın enerjidir.

Genel Özellikler

Kuramsal olarak Güneş ışınlarına dik, 1 metre kare’lik bir yüzey üstünde toplanabilen Güneş enerjisi deniz düzeyinde, saatte 850 kilokaloriye kadar yükselir (bu enerji, söz gelimi, 85 litre suyun sıcaklığının 10 derece yükseltilmesini sağlayabilir).

Güneş enerjisi yer yüzüne atmosferde soğurulduktan sonra ulaşır. Dolayısıyle yükseltiyle birlikte artar: 4.000 metrede 1.000 kkal/s/metre kar, atmosferin en üst bölgelerinde 1.200 kkal/s/metre kare. Yer’den alınan Güneş enerjisi, enleme göre, kutup dairesinde 2.000 kkal/metrekare/gün ile tropik bölgelerde 6.000 kkal/metrekare/gün arasında değişmektedir.

Güneş Enerjisi

İnsanlar çok eski çağlardan beri Güneş enerjisinden tarım alanında (tuzlarda tuz üretimi, buğdayın ve otların kurutulması) ve hatta askerlik alanında (İ.Ö. 215 yılında Siracusa kuşatması sırasında Roma donanmalarını yakmak için Arkhimedes tarafından yakıcı aynaların kullanılması) yararlandılar. XVIII. yy’da Lavoisier, içinde platini erittiği ilk Güneş enerjisi uzay araçlarında ve yüksek sıcaklık isteyen metalürjide (Güneş fırınları) sık sık kullanılır.

Güneş Enerjisinin Yakalanması

Güneş enerjisi, ısı üretimi için doğrudan doğruya, ya da elektrik üretimi için dolaylı yoldan yakalanabilir.

Kapalı ve camdan yapılmış bir kabın içine konmuş olan soğurucu bir cisim üstüne Güneş ışığı düşürülse, bu cisim ısınır ve kızılaltı bir ışın yayınlar; ışın, dalga boyu çok büyük olduğu sera olayıyla kabın içindeki havayı ısıttığı için, cam çeperden dışarı çıkamaz. Böylelikle 200 derece sıcaklığa yakın sıcaklıklar elde edilebilir. Daha yüksek sıcaklıklara erişebilmek için, Güneş enerjisini bir ısıtıcı cisim üstünde toplamak gerekir. Güneş fırınlarında kullanılan yöntem budur. Toplama, ya parabol (paraboloitlerin odağında noktasal toplama) ya da silindir-parabol (aynanın odak kuşağı boyunca toplama) biçimli yansıtıcı iç yüzeylerle gerçekleştirilir. Böylelikle, sınırlı bir hacim içinde (en çok birkaç yüz litre) 2.000 derece sıcaklıktan 3.500 derece sıcaklığa kadar sıcaklıklar elde edilmiştir.

Güneş Enerjisinden Elektrik Üretimi

Güneş enerjisinden elektrik üretmek için pek çok yöntem kullanılabilir. Termoelektrik etki, farklı sıcaklıklardaki iki lehimin birleştirilmesiyle elde edilir. Sıcaklıklar arasındaki fark ne kadar çoksa, elektromagnetik kuvvet o kadar önemli olur; bu da, Güneş enerjisini sıcak lehimler üstünde toplayacak aynaları gerekli kılar. Yüksek sıcaklıktaki bir metal (tungsten, baryum ya da stronsiyum oksit) ısıtılınca, termoelektrik etki nedeniyle, bir elektrik devresi içinde toplanabilen elektronlar yayınlar. Bununla birlikte, en ilgi çekici yöntem, yarı-iletken elementlerin Güneş enerjisine tutulmasıdır (fotovolta etkisi). Bu bütün, bir fotopil oluşturur. Fotopiller, yapma uydulardaki, ya da uzay araçlarındaki, ya da güçlükle erişilebilen yörelerdeki elektriğin üretiminde sık sık kullanılır. Günümüzde Güneş bataryalarının verimi yüksek değildir (yüzeyi 1 metre kare olan bir fotopille sağlanan güç 100-160 watt olup, bu da % 10-15’lik bir verim sağlar). Bu yolla üretilen elektriğin maliyeti, alışılmış yollarla elde edileninkinin 200 katıdır. Güneş enerjisinin özellikle ilginç bir üretimi de, suyu yüksek sıcaklıkta, parçalama ya da fotoliz yoluyla hidrojenle oksijene dönüştürmeye dayanır. Bu iki element daha sonra elektrik üretmek için yakıtlı pillerde kullanılabilir.

Güneş Enerjisinin Öbür Kullanım Alanları

Güneş enerjisi doğrudan doğruya konutların ısıtılmasında ve sağlıkla ilgili olarak sıcak su üretiminde kullanılır. Enerji gün boyunca dam üstünde toplanmakta, daha sonra kalorilerin biriktirilmesine elverişli bir depo içinde saklanmaktadır; bu da gece süresince, ya da güneş almayan odalar içinde gün boyunca kalorilerin geri verilmesini sağlar. Yapıların ön cephesine yerleştirilen araçlar, ısıyı Güneş ışığından doğrudan doğruya sağlarlar. Bu araçların soğurucu yüzeylerinde toplanan ısı, doğal ya da yapay ısı taşınması yoluyla yapıların içine aktarılır. İçme suyu, Güneş ışınlarının, bir kabı örten plastik bir örtüye etkimesi yoluyla deniz suyundan, acı sudan, bitkilerden ya da topraktan üretilebilir. Sera olayıyla oluşturulan ısı, örtünün iç yüzünde biriken suyun buharlaşmasına yol açar. Böylelikle yazın günde, buharlaşma yüzeyinin metre karesinde 6 litre su üretilebilir.

Güneş fırınları, Güneş enerjisinin kullanımında şaşırtıcı bir durum oluştururlar. Gücü 1.000 kW’a erişebilen bir Güneş fırını, 3.500 derecelik bir sıcaklığa erişilmesini ve günde yaklaşık 5 ton malzemenin eritilebilmesini sağlar. uygulama alanları çok çeşitlidir: Alüminden korindon yapımı (ergime sıcaklığı 2.050 derece); zirkonyum oksidin kavrulması (2700); toryum oksidin arıtılması (3050); nükleer patlamaların ısıl dalgasına karşı korunma araçlarının incelenmesi; vb.

Güneş enerjisi, yer yüzünde her gün bir milyar ton organik madde ve bir o kadar da fotosentez yoluyla oksijen üreten bitkiler aracılığıyla kullanılır. Doğada %1’e yaklaşan verim kuramsal olarak %25’e kadar çıkarılabilmektedir. Böylelikle bitkilerin büyüme hızı, özellikle de besin olarak kullanmak ya da metan üretmek için, bazı su yosunlarınınki, artırılabilmektedir.

Yorum Yapın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

DMCA.com Protection Status