Etiket arşivi: güneş

Yenilenebilir Taşımacılık: Son Gelişmeler, Yeni Fikirler

Uzun zamandır yazmak istediğim bir konuya biraz geç de olsa başlamanın mutluluğunu yaşıyorum. İlk yazım olan “Yenilenebilir Havacılık Devrimi: Solar Impulse” yakıt olarak sadece güneş enerjisi kullanan uçağın devrim niteliği taşıyan hikayesini anlatmaktaydı. O yazıyla ilgili aldığım olumlu geri dönüşler beni yenilenebilir taşımacılıkla ilgili bir yazı hazırlamaya ikna etti. Daha birkaç gün önce Volkswagen’ın dizel arabalarında yaşanan skandalın ardından gözler tekrar fosil yakıt kullanan araçların çevreye verdiği zararlarla ilgili tartışmalara döndü. Bu yazımda sizlere, ulaşımda yenilenebilir enerjiden faydalanan araçlar hakkında son gelişmeleri ve yeni fikirleri paylaşacağım.

Solar Impulse’ın dünya rekorları kıran yolculuğu 8.etabını tamamladıktan sonra Hawaii’de güneş hücrelerinde aşırı ısınmadan kaynaklı teknik bir arıza sebebiyle mola verdi. Dünya turuna Nisan 2016’da devam edecek olan Solar Impulse ekibi neleri başardı? Abu Dhabi’de başlayan yolculuk sırasıyla Muscat, Ahmedabad, Varanasi, Mandalay, Chongqing, Nanjing ve Nagoya’ya gitti. En kritik yolculuğa Nagoya’dan çıkan André Borschberg tam 117 saat 52 dakika uçarak Hawaii’ye vardı. Bu başarı, 16 yıl önce Bernard Piccard’ın hayali olan fosil yakıt kullanmadan kesintisiz uçabilmenin vücut bulmuş haliydi. Solar Impulse ekibi bu dünya rekoruyla[1] güneş enerjisinin gücünü tüm dünyaya göstermiş olmakla birlikte, yenilenebilir enerjinin uygulanabilir olduğunu kanıtladılar.

Solar Impulse gibi umut vadeden bir örneğin yanında dünyada yaşanan diğer gelişmelere bir bakalım. San Francisco tabanlı Wind+Wing Technologies şirketi deniz taşımacılığında yelkenlere çok farklı bir boyut getirmeyi amaçlıyor.[2] Denizciliğin temelini oluşturan yelkenler insanoğlu tarafından denizcilik sektöründe yıllarca kullanıldıktan sonra, makineleşmeyle ve sanayi devrimiyle sektördeki yerini hızla kaybedip, spor ve hobi amaçlı aktivitelerde kullanılmaya başlanmıştı. Wind+Wing Technologies kurucularından olan Jay Gardner hedeflerini Dünya’nın her bölgesinde bulunan bedava rüzgar enerjisini, bilgisayar kontrollü kanatlarla en etkili şekilde kullanmak ve bu kanatlarla temiz ve güvenilir deniz taşıtları imal etmek olarak belirledi.[3] Geliştirilen kanatları halihazırda çalışan bir gemiye takmak mümkün, ancak bu kanatlara özgü tasarlanacak bir gemiyi olabilecek en ucuz yakıt maliyetiyle en verimli şekilde kullanmak mümkün olacak. Kanatların kullanımı çok kolay, gemiye montaj edildikten sonra yapmanız gereken tek şey sadece bir düğmeye basmak. Otomatik kanatlar size en etkin kullanım imkanını sağlıyor. Peki ya nasıl? Wind+wing kanatlarının üstünde rüzgarın şiddetini ve yönünü tespit etmek

Kanat üzerindeki mikrofon rüzgarın yönünü ve şiddetini ölçüp ona göre kanada yön veren  mikroişlemci için toplayıcı görevi yapıyor
Kanat üzerindeki mikrofon rüzgarın yönünü ve şiddetini ölçüp ona göre kanada yön veren mikroişlemci için toplayıcı görevi yapıyor

için bir mikrofon bulunuyor, bu mikrofon aldığı bilgileri bir işlemciye iletiyor, işlemci optimum kanat açısını yön motorlarına iletiyor ve kanat geminin gideceği doğrultuda maksimum katkıyı sağlayacağı yöne doğru dönüyor. Kanatlar gereken gücü üzerlerindeki PV panellerinden sağlıyor, yani anlaşılacağı üzere bütün işlemler yenilenebilir enerji ile gerçekleştiriliyor. Firmanın en büyük projesi 400-750 yolcunun taşınabileceği feribotları[4] belirli deniz güzergahlarında kullanmaya başlamak. UC Berkeley Üniversitesi’nin araştırmasına göre geliştirilen feribotlar SF Ferry Building-Sausalito ve SF Ferry Building-Treasure Island rotalarında mükemmele yakın etki gösterebilirler. Şimdi en etkileyici bilgiyi geliyor, araştırmalar San Francisco körfezinde bu sistemlere uygun bir geminin çalışmaya başladıktan sonra elde ettiği yakıt tasarrufunun 5 yıl içinde geminin maliyetini çıkartacağını gösteriyor.

400 kişilik planlanan feribotun proje çizimi
400 kişilik planlanan feribotun proje çizimi

Hindistan Demiryolları’nın geçtiğimiz aylarda açıkladığı proje yenilenebilir taşımacılığa demiryollarını da dahil edecek gibi duruyor. Projenin fikir babası Hindistan Bangalore Bilim Enstitüsü, basitçe trenlerin üstüne güneş panellerini yerleştirmeyi amaçlayan proje trenlerde yılda 90,000 litre dizel yakıta karşılık gelen %15 civarı yakıt tasarrufu sağlayıp, 239 ton karbondioksit emisyonunu engelliyor[5]. Akıllara gelen tek soru panellerin montaj sonrası hızla hareket eden tren üzerinde sağlayacağı verim, ancak uzmanlar mühendislik firmaları ve araştırmacıların yürüteceği ortak çalışmalarla hiçbir sorun çıkmayacağına eminler.  Trenlerin çalışmadığı müddetçe ürettiği elektriği iki seçenekli kullanmak mümkün, birinci seçenek üretilen ekstra elektriği akülere depolayıp bulutlu havalarda ya da geceleri kullanmak, ikinci seçenek ise üretilen elektriği direk şebekeye aktarmak. Yani bir nevi mobil güneş santrali olabiliyor. İşin ekonomik getirisine baktığımızda yine çarpıcı bir sonuç ortaya çıkıyor, yakıt tasarrufu panel fiyatlarını 3 sene içinde çıkartıyor.

Hindistan Demiryolları konumlandıracağı güneş panelleriyle %15 civarında yakıt tasarrufu hedefliyor
Hindistan Demiryolları konumlandıracağı güneş panelleriyle %15 civarında yakıt tasarrufu hedefliyor

Bu mükemmel çalışmaları okudukça geleceğe daha umutlu bakmaya başlıyoruz. Ancak kendi ülkesini düşünmeden edemiyor insan, biz bu işin neresindeyiz? Yenilenebilir enerjiye yönelimimiz lisanlı proje yarışmalarıyla mı kalacak? Entegre uygulamaları hiç düşünmeyecek miyiz? Wind+Wings’in yelken projesinin İstanbul şehir hatlarında kullanılmaya başlanması çok uzak bir hayal olmamalı, yeni yapılan hızlı trenlerimizi bahsedilen panel projelerine uygun üretip raylara çıkartmak, bu işte ben de varım demek büyük bir devlete yakışan adımlar olacaktır. Yazıma Solar Impulse ekibinin dünyaya miras bıraktığı, umut vadeden etiketini yazarak son vermek istiyorum. Çalışıyoruz, çabalıyoruz ve inanıyoruz #futureisclean!

[1] http://www.theverge.com/2015/7/2/8882253/solar-impulse-2-breaks-world-record-longest-solo-flight

[2] http://www.windwingtech.com/index.html

[3] http://www.windwingtech.com/missionstatement.html

[4] http://www.windwingtech.com/400paxferry.html

[5]http://www.abplive.in/india/2014/06/20/article346944.ece/Solar-roof-for-trains-to-save-fuel

 

 

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