Güneş Enerjisi II – Güneş Panelleri Nedir, Nasıl Çalışır

Yazar: Isil Arikan ,
Ağustos 09, 2018
Güneş Enerjisi II – Güneş Panelleri Nedir, Nasıl Çalışır


Güneş, sahip olduğu enerji ve güç ile evrenin –bildiğimiz- en büyük nükleer reaktörü diyebiliriz. Yaydığı foton olarak adlandırılan milyarlarca küçük enerji parçacıklarının 9 dakikaya yakın bir sürede dünyaya ulaşarak doğaya hayat vermesini ve çevreyi aydınlatmasını izlememizin yanı sıra büyük de bir enerji kaynağı. Bu kaynağı toplayarak kullanılabilir hale dönüştüren en önemli oyuncu ise “güneş panelleri”. Aslında binaların çatılarında sık sık gördüğümüz yaklaşık 45 derece açıyla yanyana dizilmiş tablaların fonksiyonu güneşin yaydığı ışınları bir merkezde toplayarak enerji üretimi için kullanımını sağlamak. Peki bu nasıl sağlanıyor?

 

Güneş Panelleri Çalışma Prensibi

Güneş panellerinin yüzeyine yayılan binlerce güneş hücreleri birlikte çalışarak mümkün olduğunca fazla güneş ışını topluyor ve elde edilen ışınlardaki (fotonlar) elektronlar akışkan bir telde hareket ederek elektrik enerjisi üretiyor. Bu anlamda güneş ışınları ne kadar çok, uzun sürede ve şiddetli olarak güneş paneline çarparsa elde edilen enerji de o kadar yüksek oluyor. Hatta bu sebeple yapay uydularda buluan güneş panelleri daima yüzü güneşe dönük olacak şekilde ayarlanır ki uydunun geri kalanı bambaşka bir yönde olsa da.

Paneller üzerinde yer alan güneş hücreleri ise aslında silikon, fosfor ve bor elementlerinden oluşuyor. Fosfor hücrenin eksi yüklü kutbunu oluştururken bor ise artı yüklü kutbunu meydana getiriyor.

Güneş panelleri ile elde edilen enerji eğer ihtiyaçdan fazla ise bu elektrik bataryalarda doğru akım (DC) olarak depolanıp sonra kullanmak üzere saklanabiliyor ve hatta satılabiliyor. Bataryalarda doğru akım (DC) olarak depolanan enerji bir invertor yardımıyla kullanım sırasında alternatif akıma (AC) çevriliyor.

 

Güneş Panellerinin Verimliliği

Güneş enerjisi sistemlerinin en önemli fonksiyonunu yerine getiren güneş panellerinin verimliliği bu teknolojiye ister kişisel kullanım ister endüstriyel amaçlarla yatırım yapmayı düşünenlerin en önemli sorusu. Verimlilik güneş panelleri söz konusu olduğunda sistemin ürettiği enerjinin güneşten aldığı enerjiye oranı olarak ifade ediliyor. Dolayısıyla güneş panelinin teknik özellikleri bunun için en önemli parametrelerden biri olmakla birlikte burada güneş ışığının spektrumu ve gücü de verimliliği belirleyen faktörler arasında yer alıyor. Ancak bir genelleme yapacak olursak güneş panelleri ortalama %15 - %22 verimlilikle çalışır diyebiliriz. Öte yandan verimliliği %40 - %50 seviyelerinde olan güneş panelleri de var ki bunların ev tipi bir kullanım için gerekli olmadığını, dolayısıyla yüksek kurulum maliyetlerine katlanmanın gereksiz olduğunu söyleyebiliriz. Bu tarz çok yüksek verimlilikle çalışan güneş panelleri daha çok endüstriyel amaçla (örneğin yapay uydularda, seralarda) tercih ediliyor.

Yeri gelmişken belirtmekte fayda var, güneş paneli satın almak isterseniz karşınıza “güneş paneli verimliliği” ve “güneş hücresi verimliliği” gibi iki farklı kavram çıkabilir. Ve genellikle güneş hücresi verimliliği diğerine oranla %1-1,5 daha yüksektir. Aslında her ikisi de aynı kavramı ifade etmekle birlikte güneş hücresi verimliliği laboratuvar koşullarında ölçülüyor ve tek bir hücrenin verimliliği ifade ediliyor. Bu da doğal olarak güneş hücreleri biraraya getirilirken var olan koşulların, oluşturulan güneş panelinin verimliliğinin %1-1,5 daha düşük olmasına sebep oluyor.

Güneş Panellerinin Verimliliğini Etkileyen Dış Faktörler

Yazının bir önceki bölümünde kısaca bahsetmiştik, güneş panelinin teknik özellikleri dışında çevresel faktörler de verimliliği etkiliyor. Bunlar ise mevsimsel ve hava şartlarına bağlı faktörler olduğu kadar, güneş panelinin konumuyla da ilgili olabilir. Kısaca bahsetmek gerekirse;

-          Güneş panelinin konumlandırıldığı mekanın (çatı, arazi gibi) yönü ve açısı. Aslında araziler bu açıdan daha esnek mekanlarken güneş paneli çatıya konumlandırılıyorsa çatının güney, batı, doğu gibi hangi yöne baktığı ve açısı verimliliği etkileyen önemli bir faktör. Ki yaşadığımız coğrafyada güney yönüne bakan çatılar verimlilik arttıran bir etken.

-          Güneş panelinin konumlandırıldığı mekanın gölge alması da bir başka önemli etken. Gün içinde veya bazı aylarda uzun süre gölgede kalan güneş panelleri doğal olarak çok daha az enerji üretiyor.

-          Sıcaklık. Ancak burada bahsettiğimiz hava sıcaklığı değil. Güneş panellerinin aşırı ısınması ürettiği enerjinin verimliliğini düşüren bir etken olabilir. Kuzeyde değil ancak özellikle sıcak iklimlerde güneş panellerinden yüksek verimlilik almak için yerden veya çatıdan birkaç santim yükseğe monte edilerek sürekli hava akımının sağlanması ve panellerin aşırı ısınmasının önüne geçilmesi gerekiyor.

-          Mevsim de bir başka faktör. Güneş ışığını daha az ya da çok almayı sağlayan mevsimsel etkenler güneş panellerinin verimliliğini direkt olarak etkiliyor.

 

Güneş Paneli Tipleri

Yazıyı sonlandırmadan önce iki farklı güneş paneli olduğundan da bahsedelim. Monokristalin ve Polikristalin olarak adlandırılan farklı güneş panelleri maliyet ve verimlilik açısından değişkenlik gösteriyor. Monokristalin güneş panellerinin kurulum maliyeti daha yüksek olmakla birlikte verimliliği de yüksektir (%13 - %20 arası). Polikristalin güneş panelleri ise çok daha uygun maliyetlerle kurulmakla birlikte %11 - %15 arasında verimlilikle çalışırlar.

 

 Güneş enerjisi sistemleri ve güneş panellerinden kısaca bahsettikten sonra artık farklı güneş paneli alternatifleri ve kullanım alanlarından bahsetmenin zamanı geldi. O yüzden bir sonraki yazıda güneş paneli pencere ve jaluzilerden bahsedeceğiz.