Güneş Enerji Santralleri (GES) Ne İşe Yarar?

Dünya’nın enerji ihtiyacı her geçen gün artarken enerji üretim araçlarının doğaya olan etkisi de sürekli tartışılıyor. Enerjinin kömür ve doğal gaz gibi yenilenemez kaynaklardan üretilme süreçleri açığa çıkardıkları sera gazı emisyonları bakımından zararlı olmanın yanı sıra, tükenebilir kaynaklara dayandıkları için sürdürülebilir de değiller.
Bu sebeple yenilenebilir kaynaklar kullanılarak enerji üretilmesi, günümüz dünyası için kritik bir önem taşıyor. Bugünün teknolojileri ve enerji üretim araçları arasında ise güneş enerji santralleri bilinen en temiz yenilenebilir enerji kaynaklarından.

GES Nedir?

Gezegenimizdeki canlılığın da kaynağı olan Güneş, çok önemli bir ısı ve enerji kaynağı. Bu kaynaktan yer yüzüne ulaşan ısıyı güneş kendi ömrünü tüketene kadar, ki uzmanlar bunun olmasına daha 5 milyar yıl kadar zaman olduğunu tahmin ediyor, insan kullanımlarıyla tüketmemiz mümkün değil. Bu sebeple güneş enerjisi yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak değerlendiriliyor.

Peki bu “sınırsız” kaynağı nasıl günlük hayatımızda kullanılabilir kılabiliriz? Güneş Enerji Santralleri (GES), güneşten yeryüzüne ulaşan ışık ve ısıyı kullanarak özel bir teknolojiyle elektrik, enerji üreten sistemlerdir. Ülkemiz yıl boyunca yoğun güneş alan bir bölgede olduğu için Güneş Enerji Santralleri kurarak enerji ihtiyacını karşılamak Türkiye için oldukça verimli bir alternatiftir.

Günümüzde ve Gelecekte Türkiye’de Güneş Enerjisi Üretimi

Türkiye’nin yıl boyunca toplam güneşlenme süresi 2.737 saat (Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası verilerine göre) olduğu göz önüne alındığında, ülkenin güneş enerjisi potansiyeli oldukça yüksektir.

İhtiyaç duyduğu enerjinin neredeyse tamamını ithal etmekte olan Türkiye hem ekonomik kalkınma hedefleri kapsamında hem de daha bağımsız olmak amacıyla yerel enerji yatırımlarını başlatmıştı. Bu kapsamda yenilenebilir enerji yatırımlarına odaklanan ülke güneş enerjisinden elektrik üretimine 2014’te 40 MW gibi bir kapasiteyle başlamış iken günümüzdeki kapasite yaklaşık olarak 7.816 MW’a ulaşmıştır.

Enerji Bakanlığı verilerine göre, Türkiye’de güneş enerji santrallerinin üretim kapasitesi 2017 senesinde önceki yıla kıyaslar yaklaşık üç katı bir artışı göstererek zirveyi görmüş olsa da hala yenilenebilir enerji ve dolayısıyla güneş enerji santralleri yatırımları devam ediyor.

Uluslararası Enerji Ajansı’nın (UEA) yayımladığı yıllık Yenilenebilirler (Renewables) raporundaki 2026 tahminlerine göre Türkiye’nin yenilenebilir enerji kapasitesi %53 oranında bir artış gösterecek ve bu büyümenin %80’lik payını güneş enerji santralleri ve rüzgâr enerjisi oluşturacak.

Güneş Enerji Santrali Çeşitleri Nelerdir?

Büyük ölçekli GES çeşitleri arasında Fotovoltaik Güneş Enerji Sistemleri ve Yek-odaklı güneş enerjisi santralleri ya da solar termik sistemler bulunur. Hem solar termik santraller hem de fotovoltaik santraller direkt olarak güneş enerjisini kullanırlar.

Fotovoltaik Güneş Enerji Sistemleri Nasıl Çalışır?

Işığı (foton) elektriğe (voltaj) dönüştürme sürecine fotovoltaik etki denir. Fotovoltaik güneş enerji hücreleri (santral üretimlerinde kullanılan, enerji dönüştürücü teknolojik panel birimleri) güneş ışığını güneş enerjisi olarak adlandırdığımız, günlük kullanıma uygun olan elektriğe dönüştürürler.

Genellikle silikondan ya da yine farklı bir yarı iletken madde kullanılarak oluşturulan ince bir tabakanın farklı bir cam tabakası ve polimer reçine arasına yerleştirilmesiyle üretilirler. Güneş ışığına maruz kalan panellerdeki hücrelere çarpan güneş ışığı, cam yüzey altında bulunan yarı iletken tabakaya foton olarak adlandırılan güneş enerjisi partiküllerini vurmuş olur. Yarı iletken madde ise bu koşullarda fotovoltaik etki gösterir.

Bu durumda foton emip elektron bırakan hücrelerdeki yarı iletken madde katmanı enerji yüklenir ve malzemenin içerisinde hareket eden elektronlar bir akım oluşturur. Bu sistem ile üretilen elektrik enerjisi hem evsel elektrik hem de daha küçük kapsamlı ihtiyaçlar için kullanılabilir.

On-Grid ve Off-Grid Sistemler Nelerdir?

Güneş ışığından doğrudan elektrik üretimi gerçekleştiren bu sistemler de kendi içlerinde Şebekeye Bağlı (On-Grid) ve Şebekeden Bağımsız (Off-Grid) olmak üzere ikiye ayrılırlar.

• On-Grid sistemlerde üretilen elektrik, bir aküde depolanmaksızın şebekeye iletilir. Üretilen elektriğin fazlasını şebekeye satma, ihtiyaç halinde tekrar şebekeden satın alma imkânı sunar. Bu sistem şebeke elektriği bulunan bölgelerde sürdürülebilir ve temiz enerji kullanılmasına olanak sağlar.
• Off-Grid sistemler ise şebeke elektriğine ulaşmanın zorlu ya da yüksek maliyetli olduğu alanlarda daha sık tercih edilir. Aküler aracılığıyla üretilen enerjinin depolandığı bu sistemlerde doğru akımı alternatif akıma dönüştüren cihazlar yardımıyla şebeke gerilimi olarak kullanıma sunulur.

Yek-odaklı Güneş Enerji Sistemleri Nasıl Çalışır?

Diğer adıyla solar termik santraller ve konsantre güneş enerji sistemleri olarak da bilinen yek-odaklı güneş enerji sistemleri, güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştürmezler. Bunun yerine aynalar, lensler ve takip sistemleri aracılığıyla geniş alanlara düşen güneş ışığını tek bir noktaya toplayıp odaklarlar. Daha sonra tek noktaya yansıtılarak toplanan yoğun güneş ışığı ile ısıtma işlemi gerçekleşir. Bu bağlamda bu sistemler geleneksel güç / enerji üretim sistemleriyle benzerlik gösterir.

Bu santrallerin oluşturulmasında günümüzde farklı teknolojiler ve modeller kullanılsa da hepsinin yararlandığı ortak prensip ısıtılacak sıvıyı doğrudan güneş ışığı kullanarak ısıtmaktır.

Konsantre hale getirilen güneş enerjisi aracılığıyla ısıttığı sıvıdan yaratılan buharın türbinlere iletilmesiyle elektrik üretimi sağlar. 100 °C’lik ısı ve altında çalışan bu sistemlerden üretilen ısı da çeşitli endüstriyel ihtiyaçları karşılamak için kullanılabilir.

Güneş Enerjisinin Faydaları Nelerdir?

İklim krizine karşı gelir:

Yenilenebilir enerji kaynakları enerji üretim süreçlerinde sera gazı emisyonu açığa çıkmasına sebebiyet vermedikleri için temiz ve çevresel bozulmayı önleyebilecek en uygulanabilir üretim araçlarındandır.

Kirliliğe sebep olmaz:

Güneş enerjisi, havaya toksik veya kirletici maddeler salmaz. Keza hava kirliliğine sebep olan enerji üretim araçları doğa, canlılar ve insanlar için oldukça zararlı olabilir. Havadaki toksik maddeler toprak ve suyun asitleşmesine sebep olup yapılara zarar verebilir, insan sağlığını etkileyerek kalp ve solunum rahatsızlıklarına yol açabilir.

Aynı zamanda güneş enerji santralleri suyu kirletmez ve suya atık bırakmaz. Su verimliliğinin ve su kıtlığının günümüzün ve yakın geleceğin en kritik problemlerinden olduğu düşünülürse, fosil yakıtların aksine çok düşük bir su ayak izi bulunan güneş enerji sistemlerinin bu özelliği sürdürülebilir bir gelecek için gerçekten önem arz etmektedir.

Tükenmeyen ve kendini yenileyen bir enerjidir:

Kömür, doğal gaz, petrol gibi sınırlı rezervi bulunan geleneksel enerji kaynaklarıyla karşılaştırıldığında güneş enerjisi hem temiz hem de daha önce de bahsedildiği üzere tükenmez bir enerji kaynağıdır. Bu sebeple sürdürülebilir enerji sistemlerini oluşturmak ve yaygınlaştırmak süreçlerinde gelecek nesillerin imkanlarını ve sağlıklarını riske atmayacak yatırımlar yapmak üzere GES’ler tercih edilebilir.

Varlık ve iş imkanları oluşturur:

Güneş enerjisi, dünyanın her yerine ulaşan, her yerde kullanılabilen bir enerji çeşidi olduğu ve böylece enerji ithalatını azaltabileceği düşüncesiyle yerel bir enerji kaynağı olarak nitelendirilebilir. Bu özelliklerinin yanı sıra GES yatırımları kısa ve uzun vadede hem gelir hem de iş imkanları oluşturur.

Güneş Enerji Sistemlerini Gelecekte Neler Bekliyor?

NASA verilerine göre Güneş’in hala 5 milyar yıllık ömrü bulunuyor. 1950’lerden bu yana kullanmaya başladığımız güneş enerjisinden elektrik üretme sistemleri ise 70 yıl gibi kısa bir sürede oldukça umut vaat eden bir gelişme kaydettiler. Günümüzde kullanılan bazı güneş enerji sistemleri geleneksel termik santral gibi üretim modelleriyle yarışabilecek enerji üretim gücüne ulaştılar.

Uzmanların tahminine göre önümüzdeki birkaç yıl içerisinde güneş enerji santralleri dünyanın sürdürülebilir enerji sistemlerinin en büyük parçalarından biri olacak. Bunun sebebi teknolojik gelişmelerin yanı sıra Güneş’ten Dünya’ya ulaşan enerji miktarının da çok elverişli olması. Her 60 dakikada Güneş’ten Dünya’nın yüzeyine ulaşan ışık ve ısı miktarı gezegenimizin bütün yıllık enerji ihtiyacını karşılamaya yetecek düzeyde.