Teknohap-DEVASA GÜNEŞ TARLALARI

Anahtar kelimeler: Enerji, ışık, foton, panel, fotovoltaik

Hepimiz, özellikle uzun seyahatlerimiz sırasında, bir sürü panelin dev bir arsada yan yana dizilip oluşturduğu güneş tarlalarını görmüşüzdür. Güneş enerji santrali de diyebiliriz tabii ki. Gündüzlerimizi aydınlatıp bizlere adeta bir lamba görevi gören Güneş, geceleri de ışıkları açıp evimizi aydınlatabilmemizi sağlayan bir enerjiyi bizlere sunuyor artık. Daha doğrusu, biz onun yıllardır bize sunduğu bu mükemmel enerjiyi şimdilerde bu amaç için de kullanabiliyoruz. Aslında insan Güneş’in ona mükemmel bir enerji sunduğunun zaten farkındaydı. Bunu çok eski çağlardan beri evlerimizi güneş gören iyi ışık alan yerlere yapmayı tercih etmemizden de anlıyoruz. Ancak aynaların ve merceklerin keşifleriyle ışık bizler için çok daha farklı boyutlar kazandı. Kırıldı, yansıdı, dağıldı, toparlandı derken dalga mıdır, tanecik midir bir türlü anlayamadık. Neyse ki, sonunda onun enerji paketleri yani fotonlar içeren bir madde olduğuna karar verdik. Bu enerji paketlerini elektrik üretmek için kullanmaya karar vermemiz ise teknolojinin hayatımıza iyice yerleşmesine katkı sağlamış ve gün içerisinde yaptığımız birçok iş için elektrikli aletleri kullanmaya başlamamıza dayanmıştır. Sürekli artan elektrik enerjisi ihtiyacımızı devletler her ne kadar ilk olarak fosil yakıtlarla karşılamaya çalışsalar da bu kaynakların bu kadar hızlı tükenmesinin yol açtığı çevresel olumsuzlukların fark edilmesi, küresel iklim değişikliğinin hızlanması vicdanımızı biraz rahatsız etmiş olacak ki sürdürülebilir enerji kaynakları aramaya başladık. 1973 yılında yaşanan petrol krizinin de bunda etkisi olmuştur.

Güneş enerjisini diğer sürdürülebilir enerjilerden ayıran en büyük özellik arada başka bir süreç olmadan, rüzgar türbinlerinde ya da barajlarda olduğu gibi bir jeneratör vasıtası ile değil, direkt olarak enerjiye ulaştırabilmesidir. Güneş ışınları sayesinde elektrik enerjisini açığa çıkarabilmemizi sağlayan duruma fotovoltaik olay diyoruz. Fotovoltaik olayın keşfi 1839 yılında Becquerel’in kimyasal pillerde gerilimin elektrolit üzerine düşen ışıktan etkilendiğini fark etmesi sonucu olmuştur. Katı cisimlerde ise G.W. Adams ve R.E. Day 1876 yılında Selenyum kristalleri üzerinde bu olayı gösterebilmişlerdir. Tabii o zamanlar elde edilebilmiş kullanılabilirlik sunan bir verimde elektrik enerjisinden bahsetmek mümkün değildi. 1914 yılında %1 verime henüz ulaşılabilmişti. Yapılan çalışmalar sonucu 1954 yılında %6 verimliliğe silikon kristali kullanılarak ulaşıldı ve bu şekilde ilk tasarımlar uzay araçları için gereken enerjiyi elde etmek için kullanılacak güç sistemlerinde görülmeye başlandı. 1973 petrol krizinden sonra devletlerin de isteği ile fotovoltaik pilleri geliştirme çalışmalarında büyük firmalar da üniversitelere yardımcı oldu ve nihayet verim %20 seviyelerine ulaşabildi. Fotovoltaik pillerin çalışma prensiplerini kısaca özetleyelim: Daha önce de bahsettiğimiz ışığı oluşturan o minik enerji paketleri yani fotonlar güneş pilimizin yüzeyine çarpıp oraya hali hazırda zayıf bir şekilde bağlı olan elektronları yörüngelerinden koparıyorlar. Bu sayede minik bir elektrik akımı oluşuyor. Sanılanın aksine bu piller düşük sıcaklıklarda yeterli güneş ışığı alabildiklerinde daha verimli çalışırlar. Tıpkı bilgisayar işlemcileri gibi anorganik yarı iletken maddelerden üretilirler. Özellikle galyum arsenit ve kristal silisyum tercih edilir. Diyotlar, transistörler ve tristörler olarak üç ana etken maddeleri vardır. Fotovoltaiklerin elektrik akımı üretmesinde gelen güneş ışınının yoğunluğu, güneşlenme süresi, güneş ışınının geliş açısı, en uygun verimlilik sıcaklığı, kullanılan malzemenin yapısı en önemli parametrelerdendir. Ülkemiz, dünya genelinde bu parametreler göz önüne alındığında güneş enerjisi için oldukça verimli topraklara sahiptir. Yurdumuzun özellikle Güney bölgeleri, elektrik hasadına oldukça uygundur. Dolayısıyla sürekli yeni güneş tarlaları görüyoruz ama benim merakla tamamlanmasını beklediğim 20 milyon metrekare üzerine kurulması planlanan Karapınar Güneş Enerji Santrali. 2023 yılında tamamlanması umuluyor.

Kaynaklar: https://web.itu.edu.tr https://www.grc.nasa.gov/ Yazar: Ebrar MERT Çeviri: Ebrar MERT Editör: Hatice Rumeysa BAYRAM

_________________________________________________________________

GIANT SUN FIELDS

Keywords: Energy, light, photon, panel, photovoltaic

All of us, especially on our long journeys, have seen solar fields formed by many panels lined up side by side. Of course, we can call it a photovoltaic power station. The Sun, which illuminates our days and serves us as a lamp, now offers us the energy that enables us to turn on the lights at night and brighten our home. More precisely, we can use this perfect energy that has been offered to us for years for this purpose. In fact, people were already aware that the Sun offered them excellent energy. We understand from ancient times that we preferred to build our homes in places with good sunlight. However, with the discoveries of mirrors and lenses, light has gained many different dimensions for us. We could not understand if it was a wave or a particle when we said that it was broken, reflected, dispersed, recovered. Fortunately, we finally decided that it was a substance containing energy packets or photons. Our decision to use these energy packages to generate electricity has depended on the fact that technology is well established in our lives and based on our use of electrical appliances for many of the work we do during the day. Although states try to meet our ever-increasing need for electrical energy with fossil fuels, the realization of the negative consequences of such rapid depletion of these resources and the acceleration of global climate change will have disturbed our conscience a little, so we started looking for renewable energy sources. The oil crisis in 1973 also had a great impact on this.

The biggest feature that distinguishes solar energy from other sustainable energies is that it can deliver energy directly without any other processes, not via a generator as in wind turbines or dams. We call the condition that enables us to release electrical energy through the sun’s rays, a photovoltaic effect. The discovery of the photovoltaic effect occurred in 1839 when Becquerel realized that the voltage in chemical cells was affected by the light falling on the electrolyte. In solid bodies, G.W. Adams and R.E. Day were able to demonstrate this fact on Selenium crystals in 1876. Of course, at that time, usable efficient electric energy could not be produced from the sun yet. In 1914, 1% efficiency had just been reached. As a result of the studies carried out, in 1954, 6% efficiency was achieved by using silicon crystal. In this way, the first designs began to be seen in power systems that would be used to obtain the energy required for spacecraft. After the 1973 oil crisis, large companies also helped universities in the development of photovoltaic batteries with the will of the states, and finally, the efficiency reached 20%.

Let’s briefly summarize the working principles of photovoltaic batteries:
The tiny energy packs that make up the light we mentioned earlier, the photons, hit the surface of our solar cell and break the electrons from their orbits that are already weakly attached to it. In this way, a tiny electric current is generated. Contrary to popular belief, these batteries work more efficiently when they can get enough sunlight at low temperatures. Just like computer processors, they are made of inorganic semiconductor materials. Gallium arsenide and crystalline silicon are especially preferred. There are three main active ingredients as diodes, transistors, and thyristors. The intensity of the incoming sunlight, the sunshine duration, the angle of incidence of the sunlight, the optimum efficiency temperature, and the structure of the material used are among the most important parameters for photovoltaics to generate electrical current.

References: https://web.itu.edu.tr – https://www.grc.nasa.gov/ Writer: Ebrar MERT Translator: Ebrar MERT Editor: Hatice Rumeysa BAYRAM