Browse By

Güneş Işığına Farklı Bir Bakış – Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi(CSP)

Yazlık bölgelerde apartman çatılarında gördüğümüz güneş panelleri hepimiz için tanıdık görüntüler oluşturur. Ülkemizin ısıtmaya yönelik güneş panellerinin aksine elektrik üretimine yönelik panellere olan ilgisi daha yeni başladı diyebiliriz. Geçtiğimiz aylarda sonuçlanan lisanslı elektrik üretimi yarışmasının ardından lisanslı güneş santrali başvurularının ilk kazananları belirlendi. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında belki de en popüleri olan ve Avrupa’nın hemen hemen her köşesinde bu kadar yaygın olan güneş enerjisi sektörü, adeta bir Güneş cenneti olan ülkemizde de hak ettiği noktaya gelebilmesi için zor şartlar altında da olsa umut vadeden bir giriş yaptı. Nasıl ki su ısıtmaya yönelik olan güneş panelleri sektörünün yıllar boyu süren büyümesini izlediysek, elektrik üretimine yönelik panel satışları ve santral projelerinin de o denli büyümesine tanık olacağız.

Dünya’da yapılan uygulamalara baktığımızda, klasik PV Güneş santrallerinin dışında güneşin ana kaynak olarak kullanıldığı farklı uygulamalar da mevcut. Bu yazıyı PV güneş tarlalarının aksine güneş enerjisini çok daha verimli kullanabileceğimiz Yoğunlaştırılmış Güneş Santrallerine (Concentrated Solar Power) ayırdım.

Elektrik üretiminin en bilinen yolu, su buharının jeneratörü harekete geçiren bir türbini çevirmesini esas alır. Buharı oluşturan su fosil yakıtlarla ısıtılır, ancak gezegenimizi 150 milyon kilometre uzaklıktan ısıtan Güneş’in bu amaç için kullanılması bu günlere kısmetmiş. Yoğunlaştırılmış Güneş Santralleri için üç ana kullanım esastır.

Doğrusal Yoğunlaştırıcı Sistemler (Linear Concentrator Systems) güneş enerjisini büyük yansıtıcılarla toplayarak düz(linear) borulara odaklar. Bu borulardan akan yağ-su karışımı ısınır ve su buhara dönüşür ve belli bir basıncı yakalayan buhar türbini çevirir. (Şekil-1)* Bu sistemlerde ortalama olarak 80 MW elektrik üretilebilir. Dünya’da bulunan en büyük örneği 100MW kapasitesi olup, 600 milyon dolara mal olan Abu Dhabi’de yapılan Shams-1[1] projesidir.

Şekil-1

Şekil-1

Shams-1 Santrali - Abu Dhabi

Shams-1 Santrali – Abu Dhabi

 

 

 

 

 

 

Kule Tipi Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi sistemleri (Şekil-2) yenilenebilir enerji sektöründe devrim yapabilecek nitelikte. Yukarıda bahsedilen linear sistemlerle benzer prensiplere sahip olmasına rağmen, kulenin çok yüksek sıcaklıklara ulaşabilmesi ve enerji depolaması elektrik üretimi açısından büyük bir potansiyel taşıyor. Yağ-Su karışımı içeren borular yerine sıvı tuz barındıran kule 6000 C sıcaklığı görebiliyor, erimiş tuzun %99’a varan depolama özelliğiyle 24 saat sıcaklığı depoluyor ve 15 saat civarında şebekeye elektrik basabiliyor. Bu özelliğiyle Kule Tipi Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi sistemleri nükleer santrallere alternatif olabiliyor. İspanya’da bulunan Gemasolar[2] Santrali bu tip bir uygulamanın ilk örneği olarak karşımıza çıkıyor. Her biri 120 m2 olan 2152 adet güneş takibi yapan yansıtıcıdan oluşan santral tam kapasiteyle çalıştığında yılda 110 gigawatt-saat üretim yapıp 6450 saat çalışıyor. Bu üretim 89.000 ton linyitin bir dönüşüm santralinde ürettiği elektrikle aynı miktara tekabül ediyor, bunu miktarı linyit yerine Güneş ile üretmek C02 emisyonunu yılda 30.000 ton azaltıyor. California’da Dry Lake çölüne inşa edilen Ivanpah CSP Dünya’nın en büyük Kule Tipi Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi projesi olarak dikkat çekiyor. Üç üniteden oluşan projenin birinci ünitesi 2013 yılının eylül ayında şebekeye bağlandı. Net 377 MW elektrik üretim potansiyeli olan santral yılda 140.000 evin elektrik ihtiyacını karşılayacak. Santrali gözlemlemek isteyenlere internet sitesi üzerinden sanal tur imkanı sunuluyor.[3] Kule tipi sistemlerin daha da gelişmesiyle nükleer santrallerin yerini alması çok yakın bir gelecekte şahit olacağımız hadiselerden.

Ivanpah CSP - California

Ivanpah Santrali – California

Şekil-2

Şekil-2

 

 

 

 

 

 

Dish Stirling sistemleri güneş enerjisi sistemleri arasında en verimlisi olarak bilinir. Solar PV sistemlerinde şebeke verimliliği ortalama %15 iken Dish Stirling sistemlerinde %30 civarlarındadır. Geçtiğimiz aylarda Güney Afrika’nın Kalahari çölünde İsveç şirketi Ripasso[4] güneş enerjisi verimliliğinde dünya rekoru kırarak Dish Stirling modelinde %32 verimlilik elde etti. Sistemin çalışma prensibi bildiğimiz çanak antene benzeyen ayna sisteminin güneş ışınlarını Stirling motoruna[5] odaklamasına bağlıdır. (Şekil-3) Çanaklarda üretilen güç sistem dizaynına göre değişiyor, ancak ortalama olarak bir çanaktan 25kW civarı üretim sağlanıyor. Sektörün en köklü ve bilindik üreticisi SES[6] (Stirling Energy Systems) firmanın özel sektör olarak açtığı ilk üretim tesisi Arizona’da bulunan Maricopa Solar Plant bu uygulamanın kullanımıyla ilgili en bilindik santraldir. 1,5MW potansiyelinde olan santralin bir diğer ortağı Tessera Solar’dır.[7]

Şekil-3

Şekil-3

Maricopa CSP

Maricopa Santrali-Arizona

 

 

 

 

 

Güneş enerjisi sektörünün büyümesiyle bu uygulamaların kullanımının artacağı kuvvetli bir ihtimal, özellikle güneşlenme saatinin yüksek olduğu Orta Anadolu ve Güneydoğu Anadolu bölgelerimizin böyle uygulamalar için çok verimli olduğunu güneş piyasasıyla ilgilenen herkes tahmin ediyordur. Mersin’de GreenwayCSP şirketinin kurduğu 5MW’lık Kule tipi güneş santrali[8] ülkemizde yapılan uygulamaların ilki olma özelliğini taşıyor. Yazının başında da bahsettiğim gibi Güneşle yoğrulan ülkemizin güneş enerjisi uygulamalarında Avrupa’da birinciliğe oynaması, dünyada da sayılı ülkelerden biri olması şart. Böyle bir verimliliğe sahipken fosil yakıtlara bağlı kalmanın ya da halen HES yapma konusunda ısrar etmenin hiçbir anlam ifade etmediğini düşünmek için sektöre iyi niyetli yaklaşmanın yeterli olduğu kanaatindeyim.

 

* Şekiller http://www.eia.gov/todayinenergy/detail.cfm?id=530 sitesinden alınmıştır.

[1] http://www.masdar.ae/en/energy/detail/shams-1

[2] http://www.torresolenergy.com/TORRESOL/gemasolar-plant/en

[3] http://www.ivanpahsolar.com/virtualtour/

[4] http://www.ripassoenergy.com/

[5] Stirling motoru basınçlı gazın önce soğuyup büzülerek daha sonra ısınıp genleşerek belli bir termodinamik devreyi yakalayan motor tipidir.

[6] http://graphique-us.com/clients/SES/index.htm

[7] http://www.graphique-us.com/clients/Tessera/north-america/

[8] http://www.greenwaycsp.com/en/projects/mersin-5-mwth-solar-tower-plant.aspx

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *