FARKLI KOLLEKTÖR TİPLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Enerji kaynakları, üretildiği miktarlar göz önüne alınarak, “birincil (alışılmış) enerji kaynakları” ve “ikincil (alışılmamış) enerji kaynakları” olarak iki grupta incelenmektedir.

Alışılmış enerji kaynakları, fosil kaynaklar (kömür, petrol, doğal gaz vs.), hidroelektrik enerji ve nükleer enerji sayılabilir.

Alışılmamış enerji kaynakları ise güneş enerjisi, jeotermal enerji, gel-git enerjisi, dalga enerjisi, rüzgâr enerjisi, fizyon enerjisi gibi enerjilerdir.

Güneş ışınlarının miktarı, senenin günlerine, bulutluluk oranına, çevrenin topoğrafik yapısına ve coğrafik faktörlere bağlı olarak değişmektedir. Fazla bulutlu geçen bölgelerde, direkt güneş ışınım miktarı az olduğundan kollektör yeteri kadar güneş ışığı toplayamaz.

Odaklı kolektörler doğrusal yoğunlaştırıcı kolektörler ve noktasal yoğunlaştırıcı kolektörler olarak iki gruba ayrılır. Odaklı kolektörlerde çok yüksek sıcaklıklara çıkılabildiği halde, yapımı zor, pahalıdır ve genellikle büyük alanlara ihtiyaç duyarlar.

Güneş kolektörleri, güneş panelleri veya diğer herhangi bir dönüştürücü ile güneşten enerji elde edilmesine aktif yararlanma denir.

Özellikle binaların yön, geometri ve yapı elemanlarının değişimiyle güneşten enerji elde edilmesine pasif yararlanma denir.

Güneş enerjisinden faydalanma yollarından bazıları:

• Sıcak su elde edilmesi
• Konutların ısıtılması
• Konutların serinletilmesi,
• Kurutma,
• Güneş fırınları ve güneş ocakları,
• Tuz temini,
• Deniz suyundan saf su elde edilmesi,
• Yüzme havuzlarının ısıtılması,
• Isı pompası,
• Elektrik elde edilmesi,
• Yapma fotosentez,
• Tarımda faydalanma,
• Sera ısıtması,
• Soğutma sistemlerinde güneş enerjisinden yararlanma,
• Güneş pompalarıdır.

Güneş ışınları ile bir akışkanın sıcaklığının artmasını sağlayan gereçlere güneş kolektörleri adı verilir. Başka bir ifadeyle, güneş kolektörleri, güneşin ışık enerjisini ısı enerjisine dönüştürürler. Üretim şekline göre düz ve odaklı, kullanılan akışkan cinsine göre sıvılı ve gazlı (havalı) kolektörler ve güneş pilleri (Fotovoltaik Piller) olarak gruplandırılabilir.

Güneş enerjisinden yararlanarak akışkan sıcaklığının 100°C’den daha düşük olabileceği sistemlerde (sıcak su elde edilmesi ve hacim ısıtması gibi) düzlem kolektörler kullanılır. Güneş enerjisi kullanarak akışkan sıcaklığının 100°C’den daha fazla sıcaklıklar da elde edilebilmektedir. Akışkan sıcaklığının 100°C’den daha yüksek değerlerinin gerektiği durumlarda düzlem kolektörler yerine odaklı kolektör kullanılır. Pratikte, güneş enerjisinin en yaygın kullanıldığı su ısıtması gibi durumlarda 100°C’den daha düşük sıcaklıklar yeterli olduğundan düzlem kolektörler daha çok kullanılmaktadır.

Sıcak su temininde sıvılı kolektörler kullanılır.

Ev ısıtmasında havalı kolektörler tercih edilir.

Sıcak su elde etmek amacıyla kullanılan düzlem kolektör, temelde akışkanın geçeceği borular, güneş ışınlarını absorbe edici yüzey, üst cam örtü, sırt izolasyonu ve dış kasadan oluşmaktadır.

Güneş ışığını soğuran ve ısıyı akışkana transfer eden absorbe edici yüzey alüminyum, bakır, paslanmaz çelik ve özel plastik gibi ısıl iletkenliği büyük bir malzemeden yapılmaktadır. Absorbe edici yüzeyin güneş ışınlarının hemen hemen tamamını yutan ve ortaya çıkan ısı enerjisini akışkanı taşıyan borulara aktarması istenen özelliklere sahip olmalıdır. Absorbe edicinin arka kısmından olacak iletimin ısı kayıplarını engellemek için sırt izolasyonu yapılmaktadır.

Ön yüzünden serbest hava akımları ile olabilecek konveksiyon kayıplarını engellemek, kısa dalgalı radyasyona karşı saydam, uzun dalgalı radyasyona karşı opak biçimde sera etkisi oluşturmak, siyah ön yüzeyi yağmur ve toz gibi dış etkenlerden korumak için demirsiz (demir-oksit içermeyen) temperlenmiş cam örtü kullanılmaktadır.

Isı iletim katsayısı en yüksek katı malzeme saf bakır, ısı kapasitesi en yüksek sıvı malzeme de sudur. Dolayısıyla güneş ışınları ısı iletim katsayısı yüksek olan bakır borular tarafından toplanır ve toplanan ısı, ısı kapasitesi yüksek olan suya aktarılır.

• Yapımı daha basittir.
• Yayılı ışınımdan da faydalanabilir.
• Tesisatın yerleştirileceği zeminin hazırlanması kolaydır.
• Hareketli kısımları yoktur.
• Hava şartlarına karşı dayanıklı ve daha uzun ömürlüdür.
• İşletme masrafları azdır.
• Ancak 100 °C sıcaklığa kadar çıkabilir.

Radyo dalgaları, mikro dalgalar, kızılötesi ışık, görünür Işık, ultraviyole ışık, X ışınları ve gama ışınlarıdır.

Dünyaya gelen güneş enerjisi çeşitli dalga boylarındaki ışınımlardan oluşur ve güneş-dünya arasını yaklaşık 8 dakikada aşarak dünyaya ulaşır (ışınımlar saniyede 300.000 km’lik bir hızla, yani ışık hızıyla yol alırlar). Güneş enerjisi, güneşten gelen ve dünya atmosferinin dışında şiddeti sabit ve 1370 W/m2, yeryüzünde ise 0-1100W/m2 değerleri arasında olan yenilenebilir bir enerjidir. Yeryüzüne ulaşan güneş ışığının her dalga boyunda olmasına rağmen dünyamıza gelen ışınların geleneksel olarak görünür ışık, kızılötesi ve morötesi ışık olduğu kabul edilir. Güneşten dünyamıza gelen ışınların yaklaşık %50’si görünür ışık, %45’i kızılötesi ışık ve geri kalan az bir bölümü de morötesi ışıktır.

Güneş enerjisinin avantajları şunlardır:

• Tükenmeyen enerji kaynağı olmasıdır.
• Temiz enerji türüdür.
• Doğabilecek ekonomik bunalımdan etkilenmez.
• Mahalli uygulamalara elverişlidir.
• Çok sayıdaki ülkede faydalanılabilir.
• Karmaşık teknolojiye ihtiyaç duyulmamaktadır.
• İşletme masrafları çok azdır.
• Güneş enerjisinin gaz, duman, kükürt veya radyasyon gibi zararlı artıkları yoktur.
• Enerjiden ihtiyaç duyulduğu bölgede faydalanılabileceğinden enerjinin nakil problemi de yoktur.

Güneş enerjisinin diğer enerji kaynaklarına göre çok sayıda üstünlükleri olmasına rağmen, günümüzde uygulamalarının az oluşunun sebepleri vardır:

• Birim yüzeye gelen güneş ışınları devamlı olmadığından depolama gerekmektedir,
• Enerji ihtiyacının fazla olduğu kış aylarında, güneş ışınları az ve geceleri ise hiç yoktur.