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.