GÜNEŞ ENERJİSİ

Dünyadaki yaşamın neredeyse tamamı, gıda için doğrudan veya dolaylı olarak güneş enerjisine dayanır.

Dünya gezegeninde kolayca bulunabilen, yenilenebilir bir enerji şeklidir. Güneşten gelen enerji, Dünya’da bulunan en bol enerji kaynağıdır. Yalnızca bir saatlik doğrudan güneş ışığıyla, tüm Dünya için bir yıllık enerji üretmeye yetecek kadar enerji toplayabilirsiniz. Eski çağlardan beri insanlar güneş enerjisini kullanıyor.

Karbondioksit salmaz. Tükenmez bir enerji kaynağı olduğu için yenilenemeyen enerjiler için mükemmel bir alternatiftir. Kırsal kesimlerde de bu enerjiden elektrik vb. çeşitli amaçlarla yararlanılabilir.

Güneşin ışığı (ve tüm ışık) enerji içerir. Genellikle ışık bir nesneye çarptığında enerji, güneşte otururken hissettiğiniz sıcaklık gibi ısıya dönüşür. Ancak ışık belirli malzemelere çarptığında, enerji bunun yerine elektrik akımına dönüşür ve daha sonra güç için kullanılabilir.

ENERJİ

Güneş enerjisi, güneş tarafından üretilen her türlü enerjidir. Dünyadaki yaşam için gereklidir ve elektrik gibi insan kullanımları için toplanabilir. Güneşte meydana gelen nükleer füzyonla oluşur. Füzyon, hidrojen atomlarının protonları güneşin çekirdeğinde şiddetli bir şekilde çarpıştığında ve bir helyum atomu oluşturmak için kaynaştığında meydana gelir.

PP (proton-proton) zincir reaksiyonu olarak bilinen bu süreç, muazzam miktarda enerji yayar. Güneş, çekirdeğinde her saniye yaklaşık 620 milyon metrik ton hidrojeni birleştirir. PP zincir reaksiyonu, güneşimiz büyüklüğündeki diğer yıldızlarda da meydana gelir ve onlara sürekli enerji ve ısı sağlar. Bu yıldızların sıcaklığı Kelvin ölçeğine göre yaklaşık 4 milyon derecedir (yaklaşık 4 milyon santigrat derece, 7 milyon Fahrenheit derece).

Güneşten yaklaşık 1,3 kat daha büyük olan yıldızlarda, CNO döngüsü enerji oluşumunu yönlendirir. CNO döngüsü ayrıca hidrojeni helyuma dönüştürür, ancak bunu yapmak için karbon, nitrojen ve oksijene (C, N ve O) dayanır. Şu anda, güneş enerjisinin %2’den azı CNO döngüsü tarafından oluşturulmaktadır.

PP zincir reaksiyonu veya CNO döngüsü ile nükleer füzyon, dalgalar ve parçacıklar şeklinde muazzam miktarda enerji açığa çıkarır. Güneş enerjisi sürekli olarak güneşten ve güneş sistemi boyunca akar. Güneş enerjisi Dünya’yı ısıtır, rüzgar ve havaya neden olur ve bitki ve hayvan yaşamını sürdürür.

Güneşten gelen enerji, ısı ve ışık elektromanyetik radyasyon (EMR) şeklinde akar.

Elektromanyetik spektrum, farklı frekanslarda ve dalga boylarında dalgalar olarak bulunur. Bir dalganın frekansı, dalganın belirli bir zaman biriminde kendisini kaç kez tekrar ettiğini gösterir. Çok kısa dalga boylarına sahip dalgalar, belirli bir zaman biriminde kendilerini birkaç kez tekrarladıkları için yüksek frekanslıdırlar. Buna karşılık, düşük frekanslı dalgalar çok daha uzun dalga boylarına sahiptir.

Elektromanyetik dalgaların büyük çoğunluğu bizim için görünmezdir. Güneş tarafından yayılan en yüksek frekanslı dalgalar gama ışınları, X ışınları ve ultraviyole radyasyondur (UV ışınları). En zararlı UV ışınları neredeyse tamamen Dünya atmosferi tarafından emilir. Daha az kuvvetli UV ışınları atmosferden geçerek güneş yanığına neden olabilir.

Güneş ayrıca dalgaları çok daha düşük frekanslı olan kızılötesi radyasyon yayar. Güneşten gelen ısının çoğu kızılötesi enerji olarak gelir.

Kızılötesi ve UV arasında sıkıştırılmış, Dünya’da gördüğümüz tüm renkleri içeren görünür spektrumdur. Kırmızı renk en uzun dalga boylarına (kızılötesine en yakın) ve mor (UV’ye en yakın) en kısa olana sahiptir.

Dünya’ya ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık %30’u uzaya geri yansır. Geri kalanı Dünya atmosferi tarafından emilir. Radyasyon Dünya’nın yüzeyini ısıtır ve yüzey enerjinin bir kısmını kızılötesi dalgalar şeklinde geri yayar. Atmosferde yükselirken su buharı ve karbondioksit gibi sera gazları tarafından yakalanırlar. Sera gazları atmosfere geri yansıyan ısıyı hapseder. Bu şekilde bir seranın cam duvarları gibi davranırlar. Bu sera etkisi, Dünya’yı yaşamı sürdürecek kadar sıcak tutar.

Bütün bitkilerin yaşamı doğrudan güneş enerjisine bağlıdır. Güneş ışığını emerler ve fotosentez adı verilen bir işlemle besine dönüştürürler. Ototrof olarak da adlandırılan bu grupta bitkiler, algler, bakteriler ve mantarlar bulunur. Ototroflar, besin ağının temelidir.

Fotosentez ayrıca Dünya’daki tüm fosil yakıtlardan da sorumludur. Bilim adamları, yaklaşık 3 milyar yıl önce, ilk ototrofların su ortamlarında evrimleştiğini tahmin ediyor. Güneş ışığı, bitki yaşamının gelişmesine izin verdi. Ototroflar öldükten sonra, çürüdüler ve bazen binlerce metre olmak üzere Dünya’nın derinliklerine kaydılar. Bu süreç milyonlarca yıl devam etti. Yoğun basınç ve yüksek sıcaklıklar altında, bu kalıntılar fosil yakıtlar olarak bildiğimiz şeye dönüştü. Mikroorganizmalar petrol, doğal gaz ve kömür haline geldi.

Dünyada Güneş Enerjisi

Güneş enerjisi, güneş ışığının insan yapımı güneş hücrelerine çarpmasıyla üretilen ve daha sonra elektrik enerjisine dönüştürülen temiz, yeşil, ucuz ve yenilenebilir bir enerjidir. Güneş enerjisinin arzı fiilen sonsuzdur ve Dünya üzerindeki her ülkede güneş ışığının yere ulaştığı herhangi bir noktada üretilebilir. Güneş enerjisi aynı zamanda fosil yakıtların kömür tüketiminden kaynaklanan sera gazı emisyonları gibi olumsuz etkilerini de önlemektedir.

Güneş enerjisinin kullanımı dünya çapında artmaktadır. 2021’in sonunda, fotovoltaik güneş dizileri dünya elektriğinin tahmini %5’ini sağladı; bu küçük ama artan bir yüzde. Uzmanlar, dünya ülkelerinin 2021’de 133 ila 175 gigawatt (GW) arasında yeni güneş enerjisi kurduğunu ve 2022’nin sonuna kadar 200 GW daha kurmalarının beklendiğini tahmin ediyor.

Güneş enerjisi üretim türleri

Güneş enerjisi tipik olarak fotovoltaik (PV) veya konsantre güneş enerjisi (CSP) sistemleri kullanılarak toplanır. Fotovoltaik sistemler, ikisi arasında açık ara daha yaygın ve çok yönlü olandır. Fotovoltaik sistemler güneş pilleri aracılığıyla doğrudan güneş ışığından elektrik üretir: Güneş radyasyonu (güneş ışığı) bir fotovoltaik güneş hücresine çarptığında, ışığın fotonları güneş pilindeki yarı iletken malzemeyi (genellikle silikon) iyonize ederek elektronların atomik bağlarından kurtulmasına neden olarak bir pilde yönlendirilebilen veya depolanabilen bir elektrik akımı oluşturur. Güneş pili teknolojisi, dönüşüm sürecinin verimliliğini artırarak gelişmeye devam ediyor.

Güneş enerjisinden yararlanmanın ikinci en yaygın yöntemi, konsantre güneş enerjisi (CSP) kurulumudur. CSP tesisleri, güneş enerjisini suyu ısıtmak için odaklayan, daha sonra buhar haline gelen ve elektrik üreten bir türbini hareket ettiren, güneş enerjisi termal toplayıcıları olarak bilinen cihazları kullanarak dolaylı olarak elektrik üretir. Küresel olarak, mevcut CSP kurulumları 6.387 MW, fotovoltaik sistemler ise 843.086 MW kadar enerji üretmektedir.

Avrupa Birliği’nde durum

Yenilenebilir enerjideki artış ve elektrik talebindeki düşüş, AB’nin enerji krizini atlatmak için gaz ve kömüre eskisi kadar güvenmek zorunda olmadığı anlamına geliyor.

Avrupa ülkeleri, Rusya’nın Ukrayna’yı işgalinin küresel bir enerji krizine yol açmasının ardından yenilenebilir enerji kapasitelerini hızlandırmak zorunda kaldı. AB’nin REPowerEU planı, yenilenebilir enerji kaynaklarının toplam nihai enerji tüketimindeki payını on yılın sonuna kadar yüzde 45’e çıkarmayı hedefliyor.

Bununla birlikte, enerji düşünce kuruluşu Ember tarafından hazırlanan yeni bir rapor, AB’nin yeşil enerji geçişinin halihazırda önemli bir fark yarattığını gösteriyor. European Electricity Review 2023’e göre güneş ve rüzgar enerjisi, 2022’de elektriğinin beşte birinden fazlasını (yüzde 22) üretti ve ilk kez fosil gazını (yüzde 20) geride bıraktı.

Avrupa ayrıca enerji krizinin bir sonucu olarak elektrik üretimi için emisyonu yoğun kömür enerjisine başvurmaktan kaçınmayı başardı. Kömür geçen yıl AB’nin elektriğinin sadece yüzde 16’sını üretti, bu sadece yüzde 1,5 puanlık bir artış.

Ember’in Data Insights Başkanı Dave Jones, “Avrupa enerji krizinin en kötüsünden kaçındı” diyor. “2022’nin şokları, yalnızca kömür enerjisinde küçük bir dalgalanmaya ve yenilenebilir enerji kaynaklarına büyük bir destek dalgasına neden oldu. Kömürün toparlanmasına ilişkin tüm korkular artık öldü.”

Ember’in analizi, AB’nin 2022’de elektrik sektöründe “üçlü kriz” ile karşı karşıya kaldığını ortaya koyuyor. 2022’de Avrupa’nın toplam elektrik talebinin yüzde 7’sine eşit bir açık yarattı” diyor. Düşüşten Avrupa çapında şiddetli bir kuraklık, Fransa’daki nükleer kesintiler ve Alman nükleer santrallarının kapanması sorumluydu.

Güneş enerjisi parlıyor

Bununla birlikte, güneş ve rüzgar enerjisi üretimindeki rekor artış, nükleer ve hidroelektrik açığının telafi edilmesine yardımcı oldu. Güneş enerjisi çok hızlı yükseldi, geçen yıl yüzde 24’lük rekor bir büyümeyle, önceki rekorunu neredeyse ikiye katladı ve rüzgar yüzde 8,6 arttı.

2022’de, bir önceki yıla göre neredeyse yüzde 50 daha fazla olan kırk bir gigawatt’lık güneş enerjisi kapasitesi eklendi. Ember, 20 AB ülkesinin 2022’de güneş enerjisi rekorları kırdığını ve en fazla güneş enerjisi kapasitesini Almanya, İspanya, Polonya, Hollanda ve Fransa’nın eklediğini söylüyor.

Hollanda ve Yunanistan ilk kez güneşten, kömürden daha fazla elektrik üretti. Yunanistan’ın, 2030 güneş enerjisi kapasitesi hedefine bu yılın sonuna kadar ulaşması bekleniyor.

TÜRKİYE

Türkiye’nin coğrafi konumu; günde ortalama 7,5 saat ile yılda 2738 saat bir güneşlenme süresi oluşturmaktadır. Bu değerler, Türkiye’nin güneş enerjisi sektörünün, güneş enerjisinden elde edilen elektrik üretiminde 189 GWh/yıl olarak tahmin edilen büyük bir potansiyele sahip olduğu anlamına gelmektedir . Bu, İspanya gibi ülkeler için tahmin edilen potansiyelden daha fazla bir değerdir.

Türkiye, karbon emisyonlarını düşürmek ve fosil yakıtlara olan bağımlılığını azaltmak için devasa güneş enerjisi kurulumları planlıyor. Yeni güneş enerjisi projelerinin maliyetlerindeki etkileyici düşüş, onları ülke için uygun bir seçenek haline getiriyor.

Yapılan açıklamaya göre, Türkiye’nin elektrik tüketiminin yarısını yenilenebilir enerjiden karşılayabilmesi için kurulu gücün mevcut kapasiteye oranının en az yüzde 70 olması gerekiyor. Bu, hidroelektrik dışı yenilenebilir enerji kapasitesinin yaklaşık yüzde 35’i anlamına geliyor. Yani hedef her yıl en az 5 GW yenilenebilir enerji kapasitesinin devreye alınması olmalıdır.

TEİAŞ’ın Temmuz 2022 raporuna göre Türkiye’deki rüzgar enerjisi santrallerinin toplam kurulu gücü 11.054 megavata ulaştı. Güneş enerjisi santrallerinin kurulu gücü ise 8.658 megavata yükseldi.

2021 Yılı Elektrik Üretiminin Kaynaklara Dağılımı

Türkiye’de cari açığı azaltmanın bir yolu, yenilenebilir enerji yeteneklerini artırarak yerli kaynakları kullanmasıdır. Türkiye petrol, doğalgaz ve kömür gibi enerji kaynakları ithalatına yaklaşık 40 milyar dolar harcıyor. Bu nedenle; rüzgar, güneş, hidro, jeotermal ve biyokütle enerjileri, kombine çevrim santrallerine göre öncelik kazanmaktadır.

KAYNAK:

Solar energy capacity in Turkey 2008-2021 Published by Zeynep Dierks, Jul 8, 2022, STATİSTA

Renewable energy capacity 2021, by country, published by Madhumitha Jaganmohan

AB Ülkeleri yenilebilir enerji üretimi, Stefan Ellerbeck, February 8, 2023

Solar Energy, Education National Geographic

scientificamerican.com