Fotovoltaik (PV) sistemler

Fotovoltaik süreci, güneş ışığını (fotonlar) kullanarak direkt olarak elektrik enerjisi üreten güneş hücreleri aracılığıyla gerçekleşir. İşte bu süreçte olan bitenler:

Güneş ışığı (fotonlar) güneş hücrelerine düşer. Güneş hücreleri, genellikle silikon gibi yarı iletken malzemelerden yapılmıştır. Fotonlar, güneş hücrelerindeki yarı iletken malzemeyle etkileşime girer. Bu etkileşim, malzeme içindeki elektronların enerji seviyelerini yükseltir ve serbest hale gelmelerine neden olur. Serbest hale gelen elektronlar, güneş hücresinin bir tarafından diğer tarafına doğru hareket eder. Bu hareket, güneş hücrelerinde elektrik alanı oluşturur. Elektrik alanı, elektronların belirli bir yönde hareket etmesini sağlar. Bu hareket, doğru akım (DC) olarak adlandırılan elektrik enerjisi üretir. Üretilen doğru akım enerjisi, daha sonra güneş enerjisi sistemine bağlı inverter aracılığıyla alternatif akım (AC) enerjisine dönüştürülür. Bu sayede enerji, evlerde ve iş yerlerinde kullanılabilir hale gelir.
Özetle, fotovoltaik süreç, güneş ışığının güneş hücreleri tarafından yakalanması ve bu ışığın enerjisinin serbest elektronlar aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülmesine dayanır. Bu enerji daha sonra doğru akımdan alternatif akıma dönüştürülerek kullanılabilir hale getirilir.

Fotovoltaik, güneş ışığının direkt olarak elektrik enerjisine dönüştürülmesi sürecidir. Bu süreç, güneş hücreleri olarak bilinen yarı iletken malzemeler yardımıyla gerçekleştirilir.
Fotovoltaik sistemlerde kullanılan güneş hücreleri, genellikle silikon gibi yarı iletken malzemelerden yapılmıştır. Güneş ışığını (fotonlar) yakalayarak enerji üretirler.
Fotovoltaik sistemlerde, güneş hücreleri güneş panellerine monte edilir. Güneş panelleri, güneş hücrelerinin güneş ışığını toplamasına ve elektrik enerjisine dönüştürmesine olanak tanır. Güneş panelleri, genellikle birden fazla güneş hücresinin bir araya getirilmesiyle oluşturulan PV modüllerine monte edilir. PV modülleri, enerji üretiminin verimini ve sistem performansını optimize etmek için tasarlanır. Fotovoltaik sistemlerde, güneş panellerinden elde edilen doğru akım (DC) enerji, alternatif akım (AC) enerjiye dönüştürülür. Bu dönüşüm, inverter adı verilen bir cihaz yardımıyla gerçekleştirilir. Fotovoltaik sistemlerin montajı, çatılara, zeminlere veya diğer yapıların üzerine yerleştirilebilecek montaj sistemleri kullanılarak yapılır. Montaj sistemleri, güneş panellerinin hava koşullarına ve rüzgara dayanıklı bir şekilde sabit kalmasını sağlar. Fotovoltaik sistemler, şebeke enerjisiyle bağlantılı olabilir veya enerji depolamak için akülerle donatılabilir. Şebeke bağlantısı, sistemden fazla enerji üretildiğinde enerjinin şebekeye geri verilmesine olanak tanır, aküler ise enerji ihtiyacının güneş ışığı olmadığında karşılanabilmesi için kullanılır. Fotovoltaik sistemler düşük bakım gerektirir ve uzun ömürlüdür. Tipik olarak, güneş panellerinin verimliliği 20-25 yıl boyunca yavaş yavaş azalır, ancak bu süre zarfında hala enerji üretmeye devam ederler.

Fotovoltaik sistemler, elektrik enerjisi ihtiyacı olan birçok alanda kullanılabilir. Evler, iş yerleri, endüstriyel ve ticari işletmeler gibi enerji ihtiyacı olan her durumda yaygınlaşarak kullanılmaktadır.

Konsantre güneş enerjisi (CSP) sistemleri

Konsantre güneş enerjisi (CSP) sistemleri, güneş ışığını büyük bir alan üzerinden toplayarak yüksek sıcaklıklarda enerji üretmeye odaklanır. Bu sistemler, genellikle aynalar veya parabolik şekilli reflektörler kullanarak güneş ışığını tek bir noktaya odaklar. Bu şekilde yoğunlaştırılan güneş enerjisi, bir akışkanın ısıtılması için kullanılır.
Isıtılan akışkan, daha sonra bir buhar türbini veya Stirling motoru gibi bir mekanik enerji dönüşüm sistemi ile çalıştırılır. Bu dönüşüm sistemi, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür ve enerji şebekeye veya enerji depolama sistemlerine aktarılır.
CSP sistemlerinin önemli bir avantajı, enerji depolama kapasitesine sahip olmalarıdır. Isıtılan akışkan, enerji ihtiyacının olmadığı zamanlarda termal enerji depolama sistemlerinde saklanabilir ve güneş ışığı olmadığında enerji ihtiyacını karşılamak için kullanılabilir.
CSP sistemleri, büyük ölçekli enerji üretimi için uygundur ve genellikle elektrik şebekesine bağlanan büyük enerji santrallerinde kullanılır. Bu sistemler, çevreye zararlı emisyonlar üretmeksizin yenilenebilir enerji sağlar ve fosil yakıt kullanımını azaltmaya yardımcı olur.
Ancak, CSP sistemlerinin yüksek başlangıç maliyetleri ve büyük alan ihtiyacı nedeniyle, bu teknolojinin küçük ölçekli uygulamaları ve bireysel konutlar için uygun olmadığı düşünülür. CSP sistemleri, genellikle güneşli bölgelerde ve büyük ölçekli enerji üretimi projelerinde tercih edilir.
Konsantre güneş enerjisi sistemleri için muazzam bir örnek olarak “Gemasolar Thermosolar Plant” görseli de paylaşmak gerekir.

İspanya’nın Sevilla şehri yakınlarında bulunan, öncü konsantre güneş enerjisi (CSP) santrallerinden biridir. Bu santral, dünya çapında önemli bir CSP örneği olarak kabul edilir ve aşağıdaki özellikleri ile dikkat çeker:
Gemasolar, merkezi alıcı teknolojisini kullanan bir CSP santralidir. Bu sistemde, 2.650 adet heliostat adı verilen hareketli ayna, güneş ışığını sürekli olarak santralin tepesinde yer alan bir merkezi alıcıya odaklar. Alıcı, 140 metre yüksekliğinde bir kule üzerinde bulunur. Gemasolar santrali, yaklaşık 19,9 megawatt (MW) kurulu güce sahiptir ve yılda yaklaşık 110 gigawatt saat (GWh) elektrik enerjisi üretir. Bu enerji, yaklaşık 27.500 hane için yeterli elektrik sağlar. Gemasolar, 15 saatlik enerji depolama kapasitesine sahip olan termal enerji depolama sistemini kullanır. Bu sayede santral, güneş ışığı olmadığında da enerji üretmeye devam edebilir. Bu özellik, Gemasolar’ı diğer CSP santrallerinden ayıran önemli bir avantajdır. Gemasolar santralinin ürettiği yenilenebilir enerji, fosil yakıt kullanımını azaltarak yılda yaklaşık 30.000 ton CO2 emisyonunun önlenmesine yardımcı olur. Gemasolar, İspanyol enerji şirketi SENER ve Masdar, Birleşik Arap Emirlikleri’nin yenilenebilir enerji şirketi tarafından ortaklaşa işletilmektedir.