Güneş Enerjisi Kullanımının Tarihsel Gelişimi ve Türkiye deki Yeri - Güneş Enerjisi
Gerçek dünyamızda ki tüm enerji kaynakları güneşten türemiştir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan fosil yakıtları, yüzyıllar önce güneşten aldığı enerji sayesinde başkalaşıma uğrayarak bugünkü kullanılır şekle gelmişlerdir. Fosil yakıtlarının çok yakın gelecekte bitmeleri söz konusudur. Bu nedenle enerji ihtiyacın büyük bir kısmını başka enerji kaynaklarından mümkün olduğunca kısa sürede karşılanmalıdır. Alternatif enerji kaynaklarının en önemlilerinden biri de güneş enerjisinidir.
Güneş enerjisinden istifade edebilmek için insanların yaptığı çalışmalar çok eski tarihlere dayanmaktadır. Kaynaklara göre ilk defa Sokrat (M.Ö. 400) evlerin güney yönüne fazla pencere konularak güneş ışınımının içeri alınmasını belirtmiştir. Arşimet (M.Ö. 250) içbükey aynalarla güneş ışınımını odaklayarak Sirakuza'yı kuşatan gemileri yakmıştır. Çalışmalar 1600'lü yıllarda Galile'nin merceği bulmasıyla gelişme göstermiştir. İlk olarak 1725 yılında Belidor tarafından güneş enerjisi ile çalışan bir su pompası geliştirilmiştir. Fransız bilim adamı Mohuchok 1860'da parabolik ayanlar yardımı ile güneş ışınımını odaklayarak küçük bir buhar makinesi üzerinde çalışmış, güneş pompaları ve güneş ocakları üzerinde deney yapmıştır. Eski saraylara dikkat ederseniz (Dolmabahçe Sarayı) oldukça fazla ayna göreceksiniz, güneş enerjisinin kullanımı açısından iyi bir örnektir.
Birinci dünya savaşı esnasında petrolün önem kazanması ile güneş enerjisine yönelik çalışmalar azalmıştır. 1930 yılından itibaren ilgili çalışmalar artmışsa da fazla uygulama alanı bulamamıştır, çalışmalar araştırma kurumlarının dışına çıkmamıştır. Ancak 1960'lı yıllarda ki petrol krizinin ortaya çıkması insanları alternatif enerji kaynakları konusunda çalışma yapmaya itmiştir. Öncelikli olarak çalışmalar, temiz ve masrafsız enerji kaynakları olan güneş enerjisi üzerine yoğunlaşmıştır.
H. Buchberg ve J.R. Roulet adlı bilim adamları güneşi kolektörü ve deposu komple bir sistem yaparak, maliyetleri azaltmak için çalışmalar yapmışlardır. Kurdukları sistemin fiziki olarak yeterliliklerini incelemişlerdir. Y. Jalurai ve S.K. Gupta adlı bilim adamları güneş enerjisi depolama teknikleri üzerinde çalışmalar yapmışlardır.
Uluslararası Güneş Enerjisi Derneği Türkiye Şubesi (International Solar Energy Society Turkey Branch UGET-TB) 1992 yılından itibaren Türk devletinin izniyle aktif olarak çalışmalarını sürdürmektedir. Devlet Meteoroloji Enstitüsü (DME) geçen yüzyılın başından itibaren gittikçe artan sayıdaki istasyonlarda iklimsel verilerin kayıt edilmesi, değerlendirilmesi ve bilginin dağıtılması konusunda aktif olarak çalışmaktadır. Diğer taraftan Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİEİ) de güneş enerjisi ile su ısıtma, aktif ve pasif mahal ısıtması, yoğuşturan toplayıcılar ve güneş pilleri konusundaki çalışmalara imkân sağlamaktadır. Bu kuruluş 1982 yılından itibaren yenilenebilir enerji kaynaklarının ve özellikle güneş ve rüzgâr enerjisinin geliştirilmesinden sorumludur. Bu kuruluşun geçmişte bu konudaki çalışmaları daha ziyâde araştırma ve geliştirme ve projelerin tanıtılması konusunda olmakla beraber son yıllarda kaynakların tespiti ve potansiyel tayini ağırlık kazanmıştır. Makina ve Kimya Enstitüsü (MKE) kurumu ise düzlemsel ve silindirik parabolik toplayıcıların üretimi, testleri ve pazarlanmasına yönelik çalışmaları kısa sürelerle gerçekleştirmiştir. Türkiye'deki güneş enerjisi araştırmalarını temel olarak iki ana gurupta toplamak mümkündür:
1. Güneş enerjisi potansiyelinin tespiti ve tayini hakkındaki çalışmalar
2. Güneş enerjisi uygulamaları ve teknolojisi ile ilgili çalışmalar
Güneş Enerjisi Uygulamalarına Yönelik Çalışmalar
Ülkemizde güneş enerjisi uygulamalarına yönelik çalışmalar da düşük sıcaklık uygulamaları ve yüksek sıcaklık uygulamalarına yönelik çalışmalar olmak üzere iki gurupta incelenebilir.
1-Sıcak Su Sistemleri:
Bu uygulamalardan en önemli ve ticari yönden başarı kazanmış olanları düşük sıcaklık ve bunun içinde de sıcak su ihtiyacına yönelik olan çalışmalardır. Güneş enerjili su ısıtıcıları, bazı kaynaklarda evsel güneş enerjili sıcak su sistemleri olarak da geçmektedir. İlk defa 1975 yılında İzmir'de imalatına başlanmıştır ve Türk halkı tarafından da bu teknoloji kabul görmüştür. Bu tarihten itibaren çeşitli şirketler tarafından üretimine başlanarak piyasaya verilmiştir. Türkiye'de üretilen güneş enerjili sıcak su ısıtıcılarının çoğu termosifon tip ısıtıcılardır. Bu sistem bir toplayıcı, depolama tankı ve bağlantı elemanlarından meydana gelmektedir. Kullanılan toplayıcılar ise düz toplayıcı, yoğunlaştıran toplayıcı veya vakumlu toplayıcı olabilmektedir. Ancak ülkemizde bu sistemlerde en yaygın kullanılan toplayıcılar genellikle düz toplayıcılardır. 1999 yılında çalışmalar sonucunda, temel teşkil eden anket çalışmasında Türkiye'de üretilen düz toplayıcıların % 41'inin yutucu yüzey alanının 1.82 m2, %23'ünün ise 1.71 m2 olarak imal edildiğini tespit etmiştir. Güneş toplayıcılarının yıllık toplam üretim miktarının ise 200,000 m2 seviyesine eriştiği de bu çalışmada belirlenmiştir. Yine tesis edilen toplam toplayıcı alanının 3,5 milyon m2 olduğu da tespit edilmiştir. Bu sektörde 100 ün üzerinde firma 2000 çalışanı ile hizmet vermektedir. Türkiye'de güneş enerjisi uygulamaları açısından Türk Standartları Enstitüsü tarafından geliştirilmiş iki standart bulunmaktadır:
Güneş Enerjisi Düz Toplayıcıları
Güneş Enerjili Isıtma Sistemleri Tesis ve İşletmesi.
2- Buhar Üretimi:
Absorpsiyonlu soğutma ve sanayideki diğer uygulamalar için güneş enerjisi ile buhar üretimine yönelik çalışmalar ilk defa Taşdemiroğlu E. (1986) tarafından yapılmış çalışmalar ile başlamıştır. Türkiye'de MKE (Makina ve Kimya Endüstrisi Kurumu) silindirik parabolik toplayıcıları imal eden ilk kuruluş olarak dikkat çekmektedir. Bu toplayıcıların verimleri ve bu toplayıcılar kullanılarak elde edilen kızgın su ile bir sanayi kuruluşunun enerji ihtiyacının modellenmesini konu alan çalışmalar literatürde mevcuttur. Bu tip toplayıcılar kullanılarak güneş enerjili absorpsiyonlu sistemlerin simülasyonu, modellenmesi, tasarımını içeren çeşitli çalışmalar da literatürde yer almaktadır.
Türkiye'de Kurulan Güneş Evleri
Güneş Enerjisi ile pasif ısıtma sistemlerinin binaların ısıtma yüklerine büyük katkısı olduğu açıktır. Türkiye'de Karadeniz Bölgesi ile Kuzey Doğu Anadolu hariç güneş enerjisinin konutların ısıtılmasına olan büyük katkısı yapılan çalışmalarda ortaya konmuştur. Türkiye'de Pasif Güneş Enerji Sistemleri konusunda, bazı üniversiteler ve enstitülerde yapılan çalışmalar dışında çok fazla çalışmanın olmadığını söylemek mümkündür. Bu amaçlara bağlı olarak ülkemizde kurulan güneş evleri aşağıda sıralanmıştır:
Türkiye'de ilk güneş evi 1975 yılında Ortadoğu Teknik Üniversitesinde tesis edilmiştir. Bina iki katlı olup 96,6 m2 alana haizdir.
Çukurova Güneş Evi 33 m2 olup, 1981 Temmuzunda kurulmuştur.
Maden Tetkik Arama Enstitüsü Güneş Evi ise, güneş pilleri ile çalışan sistemler mevcuttur. 14 kWp yine 1981 yılında Marmaris Muğla da tesis edilmiş ve toplam alanı 113,5 m2'dir.
Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Laboratuarında da 1986 yılında toplam zemin alanı 3000 m 2 olan bir güneş evi bulunmaktadır.
Güneş Pilleri ve Uygulamaları
Türkiye'de bu konudaki çalışmalar 1980'li yıllarda başlamıştır. İlk güneş pili ile çalışan ısı pompası Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Laboratuarında kurulmuştur. Elektrik İsleri Etüt İdaresi tarafından da 1983 yılından itibaren başlatılan çalışmalar sonucunda ilk güneş pilleri ile çalışan laboratuar ölçekli güç santrali Didim'deki Araştırma Laboratuarında 1998 yılı Haziranında tesis edilmiştir. 1990'ların sonuna doğru bu yöndeki çalışmalar artarak devam etmiş ve dört adet güneş pilleri ile çalışan ve yaklaşık olarak toplam kurulu gücü 50 kWp olan sistemler telekomünikasyon amaçlı olarak Afyonkarahisar, Göcek, Uşak ve Kahramanmaraş'a kurulmuştur.
Güneydoğu Anadolu bölgesinde toplam kapasitesi 100 kWp kurulu güce erişmiş olan güneş PV güç ünitesi Berke Barajında bazı ünitelerin ilk enerji taleplerini karşılamak için kurulmuştur.
Ülkemizde güneş enerjisinden faydalanarak sıcak su ihtiyacını gideren ev örnekleri, güney sahillerinde bol miktarda mevcuttur. Güneş enerjisi ile konut ısıtması, konut soğutması, sıcak su temini, sera ısıtması, elektrik enerjisi üretimi, yüzme havuzu ısıtması ve endüstrinin sıcak su gereksinimi karşılanabilmektedir.