Slider Altına

“Fresnel Sistemi Kendini İspatladı”

05 Kasım 2008 Dergi: Kasım-2008

Yoğunlaştırıcı güneş kolektörleri yaygın olarak üç şekilde kullanılabiliyor

Türkiye’de güneş enerjili sistemlere ciddi bir ilgi var. Bu ilginin yakın bir zamanda talep patlamasına dönüşeceğini öngörüyoruz. Bilindiği üzere yoğunlaştırıcı güneş kolektörleri konusunda çalışıyoruz ve ne yazık ki, ülkemizde bu konuda faaliyet gösteren sadece iki firma mevcut. Bu kolektörler, güneş enerjisini yoğunlaştırarak yüksek sıcaklıklarda akışkan elde edilmesini sağlıyor. 

Yoğunlaştırıcı güneş kolektörleri yaygın olarak üç şekilde kullanılabiliyor. Birincisi; yaz-kış 95 derecede sıcak su ihtiyacı olan bir proses için yapılabilecek sıcak su uygulamasıdır. Tekstil boyahaneleri, gıda sektörü gibi endüstrilerde bu tipte ihtiyaçlar sık sık karşımıza çıkıyor. 

Bir diğer uygulama suyu biraz daha fazla ısıtıp buhar olarak kullanmaya dayanır. İhtiyaç duyulan basınç ve sıcaklıkta elde edilebilen buhar, doğrudan bir endüstriyel proseste kullanılabilir veya daha yüksek basınçlı ve kızdırılmış buhar elde edilip, buhar türbinleri ve buna bağlı jeneratörlerde kullanılarak elektrik üretilebilir. Dünyada yoğunlaştırıcı sistemlerin en yaygın kullanıldığı model de budur. 

Bir diğer uygulama ise, kızgın yağ veya tuz gibi su dışında bir akışkan kullanılarak, 400-500 derece gibi çok daha yüksek sıcaklıklar elde edip bir eşanjör vasıtasıyla bu sıcaklığın suya ya da prosese aktarımıdır. 

Su dışındaki akışkanlarla ve yüksek sıcaklıklarda çalışan sistemlerde enerjinin belirli sürelerle depolanması ve örneğin gece periyotlarında da kesintisiz enerji kullanımı mümkün olabilmektedir.

Teknik olarak da güneş enerjisini yoğunlaştırmanın üç ana şekli var. Biri “güneş kulesi” denilen sistemlerdir. Bu sistemlerin dünyada 5-6 adet deneysel uygulaması bulunuyor. Sadece çok büyük ölçekte kullanımı mümkün olduğundan ve sistem pahalı olduğundan çok tercih edilmiyor. Güneş enerjisini yoğunlaştırmada kullanılan bir diğer sistem “parabolik çanak kolektörler”dir. Bu sistem, temelde küçük ölçekte elektrik elde etmek konusuna yoğunlaşmış durumda ve diğerlerine kıyasla maliyeti en yüksek olan sistem. 

Sonuncusu ise “doğrusal (çizgisel) yoğunlaştırma yapan parabolik kolektörler”dir. Bu sistemde güneş enerjisi bir nokta üzerine değil, bir doğru üzerine yoğunlaştırılıyor. Dünyada en geniş uygulama alanı olan sistemler, bu tip doğrusal yoğunlaştırma yapan parabolik kolektörlerdir. Bu ürünler, söz konusu sistemler içinde ticarileşme aşamasını tamamlamış tek gruptur. 


Parabolik oluk tipi kolektörler ve Fresnel tipi kolektörler

Doğrusal yoğunlaştırma yapan kolektörlerin uygulamada birbirinden farklı iki tipi vardır. Bunlardan biri “parabolik oluk tipi kolektörler”, diğeri ise “Fresnel tipi kolektörler”dir. Parabolik oluk tipi kolektörler, bir aynanın oluk şeklinde bükülmesi ile odak noktasından geçen bir çizginin üzerinde güneş enerjisini yoğunlaştırıyor. Ayrıca altına yerleştirilen mekanizmalar ile tüm gün boyunca güneşi takip ediyor. Bu sistemin teknolojik gelişimi 1980’li yılların ortalarında başlamış ve o günden bu güne çok büyük tesisler kurulmuştur. Yaklaşık 30 yıllık geçmişinde sistem kendisini teknolojik olarak ispatlamıştır ve dünyanın birçok bölgesinde çeşitli ölçeklerde uygulamaları vardır. 

Ülkemizde de, küçük ölçekli uygulama örnekleri olan bu sistemin maliyetine de göz atacak olursak; sadece kolektör alanı bazında hesaplanırsa metrekaresi 200 euro civarında. Sistemin sürekli güneşi takip edebilmesi için gerekli ekipmanlar, aynaların dış ortam koşullarına göre şekil değiştirmemesi veya hasar görmemesi için gereken taşıyıcı konstrüksiyon gibi nedenlerle ortaya çıkan hantal yapı, maliyetin düşmesi önünde en büyük engel. Hantal yapının ortaya çıkardığı bir diğer sorun, kullanılacak kolektörlerin gölgelerinin bir diğer kolektöre düşmesi nedeniyle oluşacak verim kayıpları. Bu verimsizliği asgaride tutmanın yolu, kolektör modülleri arasındaki mesafeyi artırmak. Bu nedenle, parabolik oluk tipi kolektörler, toplam ayna alanının minimum 3 katı kadar bir yerleşim alanına ihtiyaç duyuyor. Ayrıca, yüksek çevrim verimli bir kolektörde kullanılacak ısı toplama borusunun yapısı, içerdiği teknik sorunlar nedeniyle sadece ileri teknoloji ile üretilebiliyor. Bu nedenlerle, parabolik oluk tipi kolektörlerde kullanılan malzemeler, her yerde bulunabilecek standart malzemeler değil. Bunların yanı sıra sistem kurulduğunda 3-5 metrekare alanlarda değil, 500-1000 dönümlük alanlarda kuruluyor. Bu ise, kullanılan özellikle aynalar ve ısı toplama boruları olmak üzere, ileri teknoloji ürünü ve hassas malzemelerin çok büyük miktarlarda uluslararası nakliyesi demek. Ayrıca sistemde ortaya çıkabilecek bir arıza durumunda imalatçı firma dışında arızalanan parçaları piyasada bulma olanağınız yok. Parabolik oluk sisteminin Fresnel teknolojisine karşı üstünlüğü ise, çalışma sıcaklığına bağlı olarak çevrim veriminin yaklaşık olarak % 10-15 kadar daha yüksek olması.


Fresnel sisteminin modern dünyada güneş enerjisini yoğunlaştırmada uygulanması çok yeni...

Fresnel teknolojisi bu sisteme alternatif olarak geliştirilen ve birkaç yıllık geçmişe sahip yeni bir sistem. Aslında teknolojisi, güneş enerjisini yoğunlaştırmanın tarihi ile yaşıt. Tarihte bilinen ilk güneş enerjisini yoğunlaştırma uygulaması, M.Ö. 212-214 yılları arasında Sicilya adasındaki Siracusa kenti Roma gemileri tarafından ablukaya alındığında, Archimedes (Arşimet) tarafından gemileri yakmak amacıyla kullanılmış. Çok iyi parlatılmış bronz ve/veya bakır kalkanlar yardımıyla gemilere yöneltilerek yoğunlaştırılan güneş ışığı, aslında temel olarak ilk Fresnel teknolojisi uygulama örneği. Ancak sistemin modern dünyada güneş enerjisini yoğunlaştırmada uygulanması çok yeni. Bu sistemde kullanılan aynalar her yerde bulunabilen ve standart olarak yüksek miktarlarda üretilen düzlemsel aynalar olduğundan maliyetleri daha düşük. Kolektör alanının metrekaresi başına maliyet 150 EURO civarında ve düşmeye devam ediyor. Maliyetteki düşme, büyük projelerin gerçekleşmesi sonucu seri üretim yoluyla daha da hızlanabilir. 




Parçaların her yerde kolaylıkla üretilebilecek olması nedeniyle, herhangi bir sorunda malzeme temini oldukça kolay

Sistemin teknolojisi gereği hantal destek elemanları veya ileri teknoloji gerektiren özel ısı toplama boruları yok. Dünyanın orta gelişmişlik seviyesindeki herhangi bir şehrinde sistemin tüm parçalarının lokal olarak üretimi ve sistemin tüm bakım, onarım gibi işlerinin, sistem hakkında biraz eğitimi olan standart bakım-onarım personeli tarafından yapılabilmesi mümkün. Parçaların her yerde kolaylıkla üretilebilecek olması nedeniyle, herhangi bir sorunda malzeme temini oldukça kolay. Fresnel teknolojisi, sistemin kurulması için gerekli alanın kullanımında da büyük bir avantaj sağlıyor. Fiziksel alanın yaklaşık olarak % 90’ı, birbirini gölgeleme endişesi olmadan ayna ile kaplanabiliyor. 


Fresnel sistemi yeterince bilinmiyor

Belirgin avantajlarına karşın, Fresnel teknolojisi henüz tanınma aşamasının başında... Biz güneş enerjili sistemler konusuna odaklandığımız sıralarda henüz Fresnel teknolojisi kullanılmıyordu. Bu nedenle, müşterilerimize parabolik oluk sistemlerini anlatmaya çalışıyorduk. Ancak son yıllarda Fresnel teknolojisi ile ilgili çok önemli gelişmeler oldu. Biz de bu gelişmeleri yakından takip ediyoruz. Avustralya’da bir pilot tesis ve İspanya’da bir test prototipi olmak üzere iki örnek uygulama yapıldı. Bu sistemlerin iki yıllık sonuçları, teoriyle birebir uyum sağlayarak kendini ispatladı. 

Avustralya’da buhar üretimi başladıktan hemen sonra, pilot tesisi gerçekleştiren firma Amerikan şirketleri ile toplam kurulu gücü 900 MW’ı bulan anlaşmalar imzaladı. Bu ise, yaklaşık olarak 15.000 dönüm ayna alanı demek. İspanya’da da benzer gelişmeler yaşandı. Biz de bu gelişmelere ve sistemin avantajlarına dayanarak müşterilerimize artık Fresnel sistemini tavsiye ediyoruz. Hatta bu konuda müşterilerimizi ikna edebilmek için model bir kolektör üzerinde ölçüm yaparak, kayıt tutmayı ve uygulamalı olarak göstermeyi de önerebiliyoruz. Bu modellerden birini 26 Şubat-1 Mart tarihleri arasında katılacağımız Güneş Enerjisi ve Teknolojileri 2009 fuarında da sergileyeceğiz. Yakın zamanda ya bir müşterimizin tesisinde, veya tamamen kendimize ait bir pilot uygulamayı gerçekleştirmek için de çalışıyoruz. 


Etiketler


Video İçerik

Performansa Dayalı Deprem Tasarımı Yaklaşımı

Sempozyum