MAKALELER 3 / Güneş Kollektörleri-Kullanımı-Özellikleri







Güneş Kollektörleri-Kullanımı-Özellikleri:

 


1--Turistik Oteller, hastaneler ve birçok endüstriyel sanayi tesisi için buhar üretimi ve soğutma önemli bir ihtiyaçtır.

 


2-- Günümüzde özellikle turizm sektörünün ihtiyacı olan buhar, genelde doğalgazın bulunmadığı yöreler de, yüksek maliyetli sıvı yakıt, LPG veya elektrik enerjisi ile  üretilmektedir.

 


3--Buhar sıkıştırmalı merkezi soğutma uygulamalarında ise elektrik tüketimi yoğun olan kompresörler kullanılmaktadır Yeni geliştirilmiş güneş kollektörü destekli sistemler ile buhar üretimi son derece ekonomik bir durum arz etmektedir.

 


4--Kış aylarında ısıtmada kullanımının yanı sıra, yaz aylarında da alışılmış buhar sıkıştırmalı soğutma sistemlerinin kullanımı yerine, buhar girdili soğurmalı soğutma gruplarının kullanılması, güneş kollektörlerini binaların yıl boyunca soğutma, ısıtma, pişirme ve sıcak su ihtiyaçlarının yüksek yük faktörü ile karşılanmasını olanaklı kılmaktadır.

 


5--Güneş kollektörlerinde birim enerji yakıt payının olmaması nedeniyle enerji maliyeti doğrudan kollektörün yatırım maliyetine, dolayısıyla amortisman giderine bağlıdır

 


6--Amortisman giderini ise en başta yıllık ortalama kollektör yük faktörü belirler. Yıllık ortalama yük faktörü yerel koşullara bağlı olarak, düzlemsel kollektörlerde en düşük, güneş takipli çizgisel odaklamalı kollektörlerde ise çok daha yüksektir.

 


7--Bu nedenle gelişmiş kollektör destekli alışılmış enerji sistemleri yıl boyunca proses,ısıtma ve soğutma yükleri bulunan tekstil ve benzeri endüstriyel tesisler için enerji ve çevre ekonomisi yönünden uygun bir çözüm oluşturmaktadır

 


8--Orta ve yüksek sıcaklık uygulamalarında (100-300 °C) çizgisel odaklamalı güneşi doğu-batı yönünde tek eksende takip eden ışın yoğunlaştırıcı sistemler, noktasal odaklamalı sistemlere kıyasla daha ekonomik olmaktadır.

 


8.1--Bu nedenle ticari yönden pazarlanabilir ve sürekli kullanılabilir, yüksek verimli, hafif, düşük yatırım maliyetli yoğunlaştırıcı güneş kollektörlerinin geliştirilmesi gerekmektedir.

 


9--Sistem geliştirme işleminin deneme yanılmaya dayanan uzun erimli, zahmetli ve pahalı deneysel incelemelerle yapılması, pratik ve ekonomik olmamaktadır.

 


9.1--Bu nedenle, sistem geliştirilmesinde daha etkin ve ucuz bir yaklaşım olan, sistemin matematiksel modelinin türetilmesi ve bilgisayar simülasyonlarıyla elde edilen veriler yardımıyla en uygun tasarım verilerinin belirlenmesi metodu, öne çıkmaktadır.

 


10--Güneş enerjisinin, yüksek ekserjili ısı gerektiren, ekonomik sektörel (konut, endüstri, ulaşım, tarım, enerji çevrim) uygulamalarında yoğun biçimde kullanımı; ancak yüksek ekserjili güneşsel ısı üreten odaklamalı yoğunlaştırıcı güneş kolektörlerinin geliştirilebilmesi ve ekonomik yönden uygun bir seri üretimin gerçekleştirilebilmesine bağlıdır.

 


11--Burada diğer önemli bir konu ise, gündüz saatlerinde kullanılmayan fazla güneşsel ısı enerjisinin teknik ve ekonomik yönden uygun biçimde depolanmasıdır. Depolanan güneşsel fazla ısı enerjisi ile, bir yandan gündüzleri güneş enerjisinin kesikli olmasından kaynaklanan yük değişimleri dengelenirken, bir yandan da depolanan bu fazla enerjinin gece saatlerinde kullanımını sağlanarak, geceleri de istenilen kapasitede sürekli güneşsel ısı akışı sağlanabilir.

 


11.1--Güneşsel ısı enerjisinin depolanması ile ilgili teknik ve ekonomik yönden uygun enerji depolama teknolojileri geliştirilip, uygulamaya konulana kadar geçecek sürede, doğalgaz ve LPG uygun bir destek ve ikame yakıtı (enerji kaynağı) olarak ortaya çıkmaktadır.

 


12--Noktasal odaklı içbükey yoğunlaştırıcı güneş kollektörlerinde (heliostat), endüstriyel proses ısısının üretildiği odak noktasının (güneş fırınları) sıcaklığı, çizgisel odaklamalı kollektörlere kıyasla çok daha yüksektir.

 


13--Endüstriyel yüksek ergime sıcaklıklarının sağlanabilmesi için bu sistemlerin güneşi iki eksende (doğu-batı ve kuzey-güney) takip etmeleri gerekir. Bu nedenle noktasal odaklı güneş kollektörlerinin özgül yatırım maliyetleri çizgisel odaklamalılara oranla çok daha yüksektir.

 


14--Ekonomik sektörlere yönelik, orta ve yüksek sıcaklıklarda (100-300°C) ve debilerde iş akışkanı üretmek için en uygun güneş kollektörü türü, üretim ve işletmedeki basitliği, büyük çizgisel odaklama hacmi, kolllektörlerin yan yana eklenmesi yolu ile ısıl kapasite artırma özelliği, tek eksende (doğu-batı) güneş takibinin yeterli olması vb. nedenlerden dolayı parabolik oluk tipi güneş kollektörüdür.

 


14.1--Bu tip kollektörler ile elde edilen ısı, sadece soğurmalı soğutma uygulamalarında değil, proses buhar üreti mi ve sıcak su temini için de kullanılabilir. Böylece kurulan sistemin birçok uygulamada kullanılmasıyla, işletme giderleri azalır ve amortisman süresi kısaltılarak sistemin ekonomik uygulanabilirliği artırılabilir.

 

 


15-- Yük faktörü, güneş enerjisi sistemlerinde yaklaşık % 20-0,20 civarında olup, ısıl depolama ile arttırılabilir.

 


16--Düz güneş kollektörleri sadece güneş öğlesinde 3-4 saat (çan eğrisi),

 


16.1--çizgisel odaklamalı güneş kolektörleri,güneş doğuşu ile batışı arasında yeterli etkinlikte (yüksek yük faktörlü, dar yamuk),

 


16.2--noktasal odaklamalı güneş kollektörleri ise gün boyunca en etkin biçimde (en yüksek yük faktörlü, geniş yamuk) ışın emmekte ve güneşsel ısı üretmektedir.

 


17--Yatırım amortisman maliyeti doğrudan sistemin yük faktörüne (F) bağlıdır.Bu nedenle düşük maliyetli düz güneş kollektör sistemleri, düşük yük faktörleri ile ancak sıcak su üretimi gibi düşük ekserjili uygulamalarda kendilerini uygun sürede amorte edebilmektedir.

 


17.1--Yüksek sıcaklık uygulamalarında, yüksek verimli ve pahalı çizgisel odaklamalı kollektörlerin kullanımının ekonomik olabilmesi için sistemin yük faktörünün yükseltilmesi gerekir.

 

 

18--Maliyeti düşürmek uygun sistem konfigürasyonunun belirlenmesi ile olur. Bu nedenle sistem yüklerinin, güneş enerjisi ve destek enerji kaynakları ile ortak karşılanması en düşük maliyetli yaklaşımı oluşturur.

 


19--Alışılmış enerji sistemlerinin genelde ilk yatırım maliyeti düşük, yıllık işletme giderleri yüksektir. Güneş enerjili sistemlerde ise, ilk yatırım maliyetinin yüksek olmasına karşın, işletme giderleri çok düşüktür.

 

20--Güneş enerjisi sistemlerinin kendilerini en kısa sürede amorte edebilmeleri, sistemin yük ve kullanım faktörlerinin arttırılmasını gerektirir.

 

20.1--Bu şekilde ilk yatırım maliyeti yüksek, fakat işletme giderleri çok düşük olan güneş enerjisi sistemleri, ilk yatırım maliyeti düşük ancak işletme giderleri yüksek olan alışılmış sistemlere karşı ekonomik ve avantajlı hale getirilebilir.

 

 

21-- Isı depolamanın yapıldığı güneş enerjili sistemlerle, güneş enerjisinden faydalanma süresi arttırılabilir.

 



21.1--Örneğin turistik bir tesiste yazın saat 10 – 17 arası dış hava çok sıcak olmasına karşın, insanların havuz, deniz ve açık restoranlarda olması sebebiyle soğutma ihtiyacı azalmaktadır.Bu nedenle bu saatler arasında, öncelikle enerji depolanmalı, hamam, sauna, çamaşırhane ve mutfak gibi bölümlere buhar temin edilerek bu bölümler aktif olarak işletilmelidir.

 


21.2--Ayrıca aynı tesiste, Ekim ayından sonra soğutma ihtiyacının tamamen bitmesiyle, elde edilen enerji mutfak ve çamaşırhanede kullanılmalı, havuz, hamam, sauna ısıtılmasında ve kış aylarında da bunlara ek olarak mahal ısıtılmasında kullanılmalıdır.

 


22--Güneş enerjili sistem yatırımlarının, yapılan analizlerde genelde ekonomik çıkmamasının en önemli nedeni, ilk yatırım maliyetinin alternatif sistemlere göre çok yüksek olması ve yıllık ortalama yük faktörünün düşük olmasıdır.İlk yatırım maliyetini etkileyen en büyük gider kalemini güneş kollektörü oluşturur. 

 


23--Güneş kollektörleri yakıt ve elektrik giderlerine duyarsızdır. Bu nedenle yakıt ve elektrik tüketiminin hızla arttığı günümüzde, turizm ve tekstil sektöründe olduğu gibi güneş destekli, yükseltilmiş yük faktörlü, tümleşik enerji uygulamalarının (ısıtma, soğutma, proses, pişirme, yıkama vb. ısıl yükler) artan bir hız la yaygınlaşması beklenmektedir.

 


24--Dünyanın 2070'lerdeki hidrojene dayalı enerji dengesi, güneş ışıma veya güneş ısıl enerjisi kullanımıyla doğrudan sudan hidrojen üretilebilmesine bağlıdır.

 


24.1—Güneş,Hidrolik vs enerjilerin depolanmasında en iyi kullanılabilecek yöntem hidrojen depolama olabilir.Geleceğin enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklı hidrojen enerjileri olabilir.Eğer sizin bir güneş tarlanız var ve buradan elektrolizle hidrojen üretip,bunları otomobillere verebiliyorsanız,enerjide en önemli sorun aşılmış olabilir.Hidrojen depolamalı yakıt pillerinden üretilecek elektrik ile bütün sanayiyi çevirebilirsiniz.

 


25--Klima uygulamalarında en uygun mühendislik yaklaşımı, soğutma yüküne sebep olan, yakıt maliyetsiz güneş enerjisinin, bu yükün karşılanmasında doğrudan kullanılması olmalıdır.

 


25.1--Bu yaklaşım, soğutma sistemindeki sıkıştırma işleminin yerine doğrudan güneşsel ısı ekserjisinin kullanıldığı soğurmalı (absorpsiyonlu) soğutma sistemleridir.

 


25.2--Performans katsayısı daha yüksek olan çift kademeli soğurmalı soğutma sistemlerinde, daha yüksek ekserjili buhar kullanıldığından, kullanılan buhar debisi tek kademeli sistemlere kıyasla daha düşüktür.

 


26--Önümüzdeki yıllarda yüksek verimli güneş kollektörlerinin ülkemizde daha ucuz maliyetlerde üretilmesiyle, güneş destekli çok amaçlı tümleşik enerji sistemlerinin kullanımı, ülkemiz için başlıca döviz getirisi olan turizm, tekstil vb. sektörlerin, dış dünyaya karşı ekonomik ve çevresel yönden rekabet güçlerinin artırılmasında önemli rol oynayacaktır.

 


Kaynakça:Tesisat Mühendisliği Dergisi Sayı: 96, s. 21-28, 2006--Güneş Kollektörü Uygulamaları ile İlgili Ekonomik Analizler--Levent ÇOLAK--Ali DURMAZ






Makalenin İzlenme Sayısı : 73

Eklenme Tarihi : 10.09.2019

Önceki sayfaya geri dön.