Güneş ’in Özellikleri ve Güç Kaynağı Olarak Güneş
Güneş ve çevresinde dolanan gezegenlerden oluşan güneş sistemi dünya için, esas bir enerji kaynağıdır Özellikle, dünyada yaşamış canlılar için vazgeçilmez bir kaynaktır Bugün kullanılan değişik enerji kaynaklarının büyük kısmı, güneşin sebep olduğu olaylar sonucu ortaya çıkar Günlük güneş enerjisi ile dünya aydınlatılabilmekte; yağışlar ile su döngüsü sağlanabilmekte ve en önemlisi de, fotosentez ile canlı yaşam sürdürülebilmektedir Hayati önemdeki bu yıldızın endüstriyel manada enerji üretimi de mümkündür
Güneş yarıçapı 700000 km (dünya yarıçapının yaklaşık 109 katı),kütlesi 2×1030 kg (dünya kütlesinin yaklaşık 330000 katı)olan bir yıldızdır Güneş kendi ekseni çevresinde dönmektedir Bu dönüş, güneş ekvator bölgesinde 24 günde, uç bölgelerinde de 30 günde olmaktadırGüneşin merkezinde, temelde hidrojen çekirdeklerinin kaynaşmasıyla füzyon reaksiyonu meydana kazanç Güneşin merkezinde ve takriben 1516 milyon derecedir Güneşin yaklaşık % 90 ’ı hidrojendir
Güneşin korunda hidrojen çekirdekleri füzyon yaparak helyum çekirdekleri oluşmakta ve bu*tepkimeler sonucu büyük bir enerji ortaya çıkmaktadır Güneşin toplam ışıması 38×1026 Jsaniye*olduğundan, güneşte bir saniyede takriben 600 milyon ton proton, yani hidrojen tüketilmektedir
Bu rakam birincil bakışta ürkütücü gibi gelse de, güneşin kütlesi ve bu kütlenin %90 ’ına yakın kısmının protonlar olduğu düşünülürse, güneşteki hidrojen yakıtının tüketilmesi için daha, takriben 5 milyar takvim bir süre olduğu ortaya çıkar Bu yönüyle güneş, insanlık için tükenmez bir enerji kaynağıdır Dünyaya ulaşan güneş enerjisi, güneşin daha serin (takriben 6000K) ve birkaç yüz kilometrelik kuytu bir bölgesinden gelmektedir Bu alan, düşük yoğunlukta (takriben deniz yüzeyindeki hava yoğunluğunun 104 katı) iyonlanmış gazlardan oluşur ve görünür ışığı pek geçirmeyen bir bölgedir Bu bölgedeki atomlar, sıcaklıklarıyla orantılı olarak ışıma yaparlar ve böylece bu bölgenin ışımasına yol açarlar
Dünya, güneşten yaklaşık 150 milyon km uzaktan bulunmaktadır Dünya keza kendi çevresinde dönmekte, ayrıca de güneş çevresinde eliptik bir yörüngede dönmektedir Bu yönüyle, dünyaya güneşten gelen enerji hem günlük olarak değişmekte, ayrıca de sene her tarafında değişmektedir Ek olarak, Dünyanın kendi çevresindeki dönüş ekseni, güneş çevresindeki dolanma yörüngesi düzlemiyle 235º lik bir açı yaptığından, yeryüzüne düşen güneş şiddeti yörünge her tarafında (sene boyunca) değişmekte ve mevsimler de bu nedenle oluşmaktadır
Dünyaya, güneşten saniyede, yaklaşık 4×1026 J ’lük enerji, ışınımlarla gelmektedir Güneşin saldığı toplam enerji göz önüne alındığında bu çok ufak bir kesirdir; fakat bu miktar Dünyada insanoğlunun bugün için kullandığı toplam enerjinin 1516 bin katıdır Dünyaya gelen güneş enerjisi dağıtılmış dalga boylarındaki ışınımlardan oluşur ve güneşdünya arasını yaklaşık 8 dakikada aşarak dünyaya ulaşır(ışınımlar saniyede 300000 km ’lik bir çabuk, yani ışık hızıyla yol alırlar)
Dünyanın dışına, yani havakürenin (atmosfer) dışına güneş ışınlarına dik bir metrekare alana gelen güneş enerjisi, Güneş Değişmezi (S) olarak adlandırılır ve bunun değeri S 1373 Wm2 dir Bu değer, tasvir gereği, sene baştan başa değişmez alınabilir Çünkü defalarca, gelen güneş ışınlarına dik yüzey göz önüne alınmalıdır Ama, dünyanın güneş çevresindeki yörüngesi bir çember olmayıp bir elips olduğundan, yıl boyunca bu değerde %33 ‘lük bir metamorfoz söz konusudur Yeryüzüne bu enerjinin soğurma ve yansıma olaylarından nedeniyle 832 Wm2 lik kısmı ulaşır
Güneş Enerjisinin Üstünlükleri ve Dezavantajları
Güneş enerjisinin üstünlükleri şu şekilde sıralanabilir:
– Güneş enerjisi tükenmeyen bir enerji kaynağıdır
– Güneş enerjisi, arı bir enerji türüdür Gaz, duman, toz, karbon veya kükürt gibi zararlı maddeleri
yoktur
– Güneş, bütün dünya ülkelerinin yararlanabileceği bir enerji kaynağıdır Bu sayede ülkelerin enerji
açısından bağımlılıkları ortadan kalkacaktır
– Güneş enerjisinin bir öteki özelliği, hiçbir ulaştırma harcaması olmaksızın baştan
sağlanabilmesidir
– Güneşi az ya da fazla görebilen yerlerde birazcık verim farkı olmakla birlikte, dağların tepelerinde vadiler ya da ovalarda da bu enerjiden faydalanmak mümkündür
– Güneş enerjisi doğabilecek her türlü bunalımın etkisi dışındadır Mesela, ulaşım şebekelerinde
yapacakları bir değişiklik bu enerji tümünü etkilemeyecektir
– Güneş enerjisi hiçbir karışık teknoloji gerektirmemektedir adeta tüm ülkeler, yerel
sanayi kuruluşları doğruca bu enerjiden kolaylıkla yararlanabilirler
Bugünkü bu enerjinin karşılaştığı sorunlar ise şöyledir:
– Güneş enerjisinin yoğunluğu azdır ve sürekli değildir İstenilen anda istenilen yoğunlukta
bulunamayabilir
– Güneş enerjisinden kullanmak için yapılması gereken düzeneklerin yatırım giderleri bugünkü
teknolojik aşamada yüksektir
– Güneşten gelen enerji miktarı bizim isteğimize yan değildir ve denetleme edilemez
– Bir fazla tatbik alanının, enerji arzı ile talebi arasındaki zaman farkı ile karşılaşılmaktadır — Güneş enerjisinden elde edilen ışınım talebinin yoğun olduğu zamanlarda kullanılmak üzere
depolanmasını gerektirir Enerji depolaması ise çoğu sorun yaratmaktadır
Güneş Enerjisinin Başvuru Alanları
Güneş enerjisinin depolanabilmesi ve diğer enerji çeşitlerine dönüşebilmesi ısıl ,mekanik, kimyasal ve elektrik yöntemlerle olur
Isı depolama ya da çevrimde: Özgül ısı kapasitesi yüksek ve kolay bulunur ucuz maddeler kullanılırSu , yağ, çakıl taşı yatakları bunlar arasındadır
Mekanik depolamada güneşle çalıştırılan bir pompa yada kompresör tarafından basılan yüksek basınçlı değişken, uygun bir ortamda toplanır
Kimyasal depolamada hidrat tuzlarından yararlanılır
Elektrik depolamada ise enerji depolaması bataryalarla (akümülatör) yapılır
Güneş enerjisi bu çevrimlerle ya da doğrudan : Tatbik suyu ısıtılması, yüzme havuzu ve limonluk ısıtılması ; kaynatma ve pişirme ; bitkisel ürünlerin kurutulması , su damıtılması , yapıların ısıtılması ve soğutulması (iklimlendirilmesi) ; soğutma, toplam enerji sistemleri ile ısı ve elektriğin birlikte üretilmesi ; sulandırma suyu pompalanması endüstriyel operasyon ısısı üretilmesi , elektrik üretilmesi ve fotokimyasal ve fotosentetik çevrimlerin gerçekleştirilmesi amacıyla kullanılır Bu çevrimlerden en çok kullanılanlar sırasıyla;
Güneş Enerjisinden Aracısız Olarak Isı Enerjisi , Güneş Enerjisinden Aracısız Elektrik Enerjisi , Güneş Enerjisinden Hidrojen Enerjisi, olmak şeklindedir
Güneş ve çevresinde dolanan gezegenlerden oluşan güneş sistemi dünya için, esas bir enerji kaynağıdır Özellikle, dünyada yaşamış canlılar için vazgeçilmez bir kaynaktır Bugün kullanılan değişik enerji kaynaklarının büyük kısmı, güneşin sebep olduğu olaylar sonucu ortaya çıkar Günlük güneş enerjisi ile dünya aydınlatılabilmekte; yağışlar ile su döngüsü sağlanabilmekte ve en önemlisi de, fotosentez ile canlı yaşam sürdürülebilmektedir Hayati önemdeki bu yıldızın endüstriyel manada enerji üretimi de mümkündür
Güneş yarıçapı 700000 km (dünya yarıçapının yaklaşık 109 katı),kütlesi 2×1030 kg (dünya kütlesinin yaklaşık 330000 katı)olan bir yıldızdır Güneş kendi ekseni çevresinde dönmektedir Bu dönüş, güneş ekvator bölgesinde 24 günde, uç bölgelerinde de 30 günde olmaktadırGüneşin merkezinde, temelde hidrojen çekirdeklerinin kaynaşmasıyla füzyon reaksiyonu meydana kazanç Güneşin merkezinde ve takriben 1516 milyon derecedir Güneşin yaklaşık % 90 ’ı hidrojendir
Güneşin korunda hidrojen çekirdekleri füzyon yaparak helyum çekirdekleri oluşmakta ve bu*tepkimeler sonucu büyük bir enerji ortaya çıkmaktadır Güneşin toplam ışıması 38×1026 Jsaniye*olduğundan, güneşte bir saniyede takriben 600 milyon ton proton, yani hidrojen tüketilmektedir
Bu rakam birincil bakışta ürkütücü gibi gelse de, güneşin kütlesi ve bu kütlenin %90 ’ına yakın kısmının protonlar olduğu düşünülürse, güneşteki hidrojen yakıtının tüketilmesi için daha, takriben 5 milyar takvim bir süre olduğu ortaya çıkar Bu yönüyle güneş, insanlık için tükenmez bir enerji kaynağıdır Dünyaya ulaşan güneş enerjisi, güneşin daha serin (takriben 6000K) ve birkaç yüz kilometrelik kuytu bir bölgesinden gelmektedir Bu alan, düşük yoğunlukta (takriben deniz yüzeyindeki hava yoğunluğunun 104 katı) iyonlanmış gazlardan oluşur ve görünür ışığı pek geçirmeyen bir bölgedir Bu bölgedeki atomlar, sıcaklıklarıyla orantılı olarak ışıma yaparlar ve böylece bu bölgenin ışımasına yol açarlar
Dünya, güneşten yaklaşık 150 milyon km uzaktan bulunmaktadır Dünya keza kendi çevresinde dönmekte, ayrıca de güneş çevresinde eliptik bir yörüngede dönmektedir Bu yönüyle, dünyaya güneşten gelen enerji hem günlük olarak değişmekte, ayrıca de sene her tarafında değişmektedir Ek olarak, Dünyanın kendi çevresindeki dönüş ekseni, güneş çevresindeki dolanma yörüngesi düzlemiyle 235º lik bir açı yaptığından, yeryüzüne düşen güneş şiddeti yörünge her tarafında (sene boyunca) değişmekte ve mevsimler de bu nedenle oluşmaktadır
Dünyaya, güneşten saniyede, yaklaşık 4×1026 J ’lük enerji, ışınımlarla gelmektedir Güneşin saldığı toplam enerji göz önüne alındığında bu çok ufak bir kesirdir; fakat bu miktar Dünyada insanoğlunun bugün için kullandığı toplam enerjinin 1516 bin katıdır Dünyaya gelen güneş enerjisi dağıtılmış dalga boylarındaki ışınımlardan oluşur ve güneşdünya arasını yaklaşık 8 dakikada aşarak dünyaya ulaşır(ışınımlar saniyede 300000 km ’lik bir çabuk, yani ışık hızıyla yol alırlar)
Dünyanın dışına, yani havakürenin (atmosfer) dışına güneş ışınlarına dik bir metrekare alana gelen güneş enerjisi, Güneş Değişmezi (S) olarak adlandırılır ve bunun değeri S 1373 Wm2 dir Bu değer, tasvir gereği, sene baştan başa değişmez alınabilir Çünkü defalarca, gelen güneş ışınlarına dik yüzey göz önüne alınmalıdır Ama, dünyanın güneş çevresindeki yörüngesi bir çember olmayıp bir elips olduğundan, yıl boyunca bu değerde %33 ‘lük bir metamorfoz söz konusudur Yeryüzüne bu enerjinin soğurma ve yansıma olaylarından nedeniyle 832 Wm2 lik kısmı ulaşır
Güneş Enerjisinin Üstünlükleri ve Dezavantajları
Güneş enerjisinin üstünlükleri şu şekilde sıralanabilir:
– Güneş enerjisi tükenmeyen bir enerji kaynağıdır
– Güneş enerjisi, arı bir enerji türüdür Gaz, duman, toz, karbon veya kükürt gibi zararlı maddeleri
yoktur
– Güneş, bütün dünya ülkelerinin yararlanabileceği bir enerji kaynağıdır Bu sayede ülkelerin enerji
açısından bağımlılıkları ortadan kalkacaktır
– Güneş enerjisinin bir öteki özelliği, hiçbir ulaştırma harcaması olmaksızın baştan
sağlanabilmesidir
– Güneşi az ya da fazla görebilen yerlerde birazcık verim farkı olmakla birlikte, dağların tepelerinde vadiler ya da ovalarda da bu enerjiden faydalanmak mümkündür
– Güneş enerjisi doğabilecek her türlü bunalımın etkisi dışındadır Mesela, ulaşım şebekelerinde
yapacakları bir değişiklik bu enerji tümünü etkilemeyecektir
– Güneş enerjisi hiçbir karışık teknoloji gerektirmemektedir adeta tüm ülkeler, yerel
sanayi kuruluşları doğruca bu enerjiden kolaylıkla yararlanabilirler
Bugünkü bu enerjinin karşılaştığı sorunlar ise şöyledir:
– Güneş enerjisinin yoğunluğu azdır ve sürekli değildir İstenilen anda istenilen yoğunlukta
bulunamayabilir
– Güneş enerjisinden kullanmak için yapılması gereken düzeneklerin yatırım giderleri bugünkü
teknolojik aşamada yüksektir
– Güneşten gelen enerji miktarı bizim isteğimize yan değildir ve denetleme edilemez
– Bir fazla tatbik alanının, enerji arzı ile talebi arasındaki zaman farkı ile karşılaşılmaktadır — Güneş enerjisinden elde edilen ışınım talebinin yoğun olduğu zamanlarda kullanılmak üzere
depolanmasını gerektirir Enerji depolaması ise çoğu sorun yaratmaktadır
Güneş Enerjisinin Başvuru Alanları
Güneş enerjisinin depolanabilmesi ve diğer enerji çeşitlerine dönüşebilmesi ısıl ,mekanik, kimyasal ve elektrik yöntemlerle olur
Isı depolama ya da çevrimde: Özgül ısı kapasitesi yüksek ve kolay bulunur ucuz maddeler kullanılırSu , yağ, çakıl taşı yatakları bunlar arasındadır
Mekanik depolamada güneşle çalıştırılan bir pompa yada kompresör tarafından basılan yüksek basınçlı değişken, uygun bir ortamda toplanır
Kimyasal depolamada hidrat tuzlarından yararlanılır
Elektrik depolamada ise enerji depolaması bataryalarla (akümülatör) yapılır
Güneş enerjisi bu çevrimlerle ya da doğrudan : Tatbik suyu ısıtılması, yüzme havuzu ve limonluk ısıtılması ; kaynatma ve pişirme ; bitkisel ürünlerin kurutulması , su damıtılması , yapıların ısıtılması ve soğutulması (iklimlendirilmesi) ; soğutma, toplam enerji sistemleri ile ısı ve elektriğin birlikte üretilmesi ; sulandırma suyu pompalanması endüstriyel operasyon ısısı üretilmesi , elektrik üretilmesi ve fotokimyasal ve fotosentetik çevrimlerin gerçekleştirilmesi amacıyla kullanılır Bu çevrimlerden en çok kullanılanlar sırasıyla;
Güneş Enerjisinden Aracısız Olarak Isı Enerjisi , Güneş Enerjisinden Aracısız Elektrik Enerjisi , Güneş Enerjisinden Hidrojen Enerjisi, olmak şeklindedir