YENİLENEBİLİR ENERJİLER ve TEKNOLOJİLERİ

104 Pages·2009·1.45 MB·Turkish

YENİLENEBİLİR ENERJİLER 
ve TEKNOLOJİLERİ 
Tuğrul GÖRGÜN 
2009 
İhracatı Geliştirme Etüd Merkezi
İçindekiler 
İçindekiler.............................................................................................................................ii 
Kısaltmalar............................................................................................................................iv 
1. Giriş...................................................................................................................................1 
2. Yenilenebilir Enerji Sektörü: Tanım ve Ürünler..................................................................1 
a. Güneş Enerjisi.................................................................................................................1 
i. Termal (Termodinamik) Sistemler...............................................................................2 
ii. Güneş Pili Sistemleri (Fotovoltaik Sistemler)..............................................................4 
b. Rüzgar Enerjisi...............................................................................................................7 
c. Jeotermal Enerji..............................................................................................................8 
d. Hidrolik (Su) Güç Enerjisi..............................................................................................9 
e. Dalga Enerjisi...............................................................................................................11 
f.  Biyokütle Enerjisi.........................................................................................................12 
3. Yenilenebilir Enerjiler Ürün ve Teknolojileri Dış Ticaret Sınıflandırılması ve Dünya 
Ticareti.................................................................................................................................14 
a. Dış Ticaret Sınıflandırması............................................................................................14 
b. Dünya Ticareti..............................................................................................................15 
i. Güneş Enerjisi...........................................................................................................15 
ii. Rüzgar Enerjisi.........................................................................................................19 
iii. Hidrolik (Su) Güç Enerjisi.......................................................................................21 
4. Türkiye’de Yenilenebilir Enerji Sektörü...........................................................................23 
a. Rüzgar Enerjisi.............................................................................................................24 
b. Güneş Enerjisi..............................................................................................................27 
c. Jeotermal Enerji............................................................................................................35 
d. Hidrolik (Su) Güç Enerjisi............................................................................................36 
e. Dalga Enerjisi...............................................................................................................39 
f. Biyokütle Enerjisi..........................................................................................................39 
5. Almanya’da Yenilenebilir Enerjiler Sektörü.....................................................................42 
a. Almanya’da Yenilenebilir Enerjiler Temel Veriler........................................................42 
b. Rüzgar Enerjisi.............................................................................................................45 
c. Güneş Enerjisi...............................................................................................................46 
i. Güneş Pilleri– Fotovoltaik (PV) Sistemler ................................................................46 
ii. Termal Güneş Enerjisi Sistemleri:.............................................................................50 
d. Hidrolik (Su) Güç Enerjisi............................................................................................51 
e. Biyokütle......................................................................................................................52 
f. Jeotermal Enerji............................................................................................................54 
6. Fransa’da Yenilenebilir Enerji Sektörü.............................................................................55 
a. Fransa’da Yenilenebilir Enerjilerin Temel Verileri........................................................55 
b. Rüzgar Enerjisi.............................................................................................................57 
c. Güneş Enerjisi...............................................................................................................58 
i. Güneş Pilleri– Fotovoltaik (PV) Sistemler ................................................................58 
ii. Termal Güneş Enerjisi Sistemleri:.............................................................................62 
d. Hidrolik (Su) Güç Enerjsii............................................................................................63 
e. Biyokütle......................................................................................................................65 
f. Jeo­termal Enerji...........................................................................................................66 
5. İspanya’da Yenilenebilir Enerji Sektörü............................................................................67 
a. İspanya’da Yenilenebilir Enerjilerin Temel Verileri......................................................67
ii
b. Rüzgar Enerjisi:............................................................................................................69 
c. Güneş Enerjisi...............................................................................................................70 
i. Güneş Pilleri– Fotovoltaik (PV) Sistemler ................................................................70 
ii. Termal Güneş Enerjisi Sistemleri:.............................................................................74 
d. Hidrolik (Su) Güç Enerjisi............................................................................................75 
e. Biyokütle......................................................................................................................77 
f. Jeo­termal Enerji...........................................................................................................78 
6. İtalya’da Yenilenebilir Enerjiler Sektörü...........................................................................79 
a. İtalya’da Yenilenebilir Enerjilerin Temel Verileri.........................................................79 
b. Rüzgar Enerjisi:............................................................................................................81 
c. Güneş Enerjisi...............................................................................................................82 
i. Güneş Pilleri– Fotovoltaik (PV) Sistemler ................................................................82 
ii. Termal Güneş Enerjisi Sistemleri:.............................................................................86 
d. Hidrolik (Su) Güç Enerjisi............................................................................................88 
e. Biyokütle......................................................................................................................89 
f. Jeo­termal Enerji...........................................................................................................90 
7. Sonuç ve Değerlendirme...................................................................................................91 
Kaynakça.............................................................................................................................93 
Yararlı Adresler....................................................................................................................96 
Ek........................................................................................................................................97
iii
Kısaltmalar 
AA:  Alternatif Akım (AC) 
CO Karbondioksit  (Carbon dioxide) 
2: 
DA:  Doğru Akım (DC) 
GW:  Gigawatts 
GWs:  Gigawatt­saat 
IEA:  UluslararasıEnerji Ajansı (International Energy Agency) 
kW:  Kilowatt 
kWs:  Kilowatt­saat 
MW:  Megawatt 
MWe:  Megawatt­elektrik 
MWs:  Megawatts­saat 
MWt:  Megawatt­termal 
PV:  Fotovoltaik (Photovoltaic) 
TEP:  Ton Eşdeğer Petrol 
TW:  Terawatts 
TWs:  Terawatt­saat 
YE:  Yenilenebilir Enerjiler
iv
1. Giriş 
Fosil yakıtlarda meydan gelen maliyet artışları ve çevreye verdiği zararlar nedeniyle 
Yenilenebilir Enerjilerin (YE) kullanımının ekonomik avantajları sürdürülebilirlik prensibi 
çerçevesinde gündeme oturmuştur. Başta Avrupa Birliği olmak üzere, ülkeler YE kullanımına 
ve bu alanda geliştirilecek teknolojilere çok büyük önem vermektedirler. 
Günümüzde tüm yenilenebilir ve alternatif enerji kaynakları enerji talebinin % 2,5'lık 
bölümünü karşılamaktadır. Uluslararası Enerji Ajansı’ı2015 yılında YE kaynaklarının toplam 
talebin % 3,3’ünü karşılamasını öngörmektedir. 1 
2003 yılında dünya genelinde elektrik üretim sektörüne 150 milyar doların 2 üzerinde 
yatırım yapılırken güç üretimi için yenilenebilir kaynaklara yapılan toplam yatırım 33 milyar 
dolar düzeyinde gerçekleşmiştir. 
Uluslararası  Enerji  Ajansı'nın  projeksiyonuna  göre  2001­2030  yılları  arasındaki 
dönemde yenilenebilir enerji kaynaklarına 10 trilyon dolarlık yatırım gerçekleşecektir. OECD 
ülkeleri arasında da yenilenebilir kaynakların enerji üretimindeki payının % 25'e ulaşması 
hedeflenmektedir. 3 
Bu  çalışmanın  kapsamı  çerçevesinde  gelecekte  önemli  ekonomik  ve  ticari  değere 
ulaşacak  olan  YE  kaynakları olan  güneş,  rüzgar,  jeotermal,  hidrolik,  dalga  ve  biyokütle 
enerjileri  incelenecektir.  Dış  pazarlar  açısından  da  YE  kaynaklarından  enerji  kullanımını 
öncelikli hedefleri arasına koymuş Almanya, Fransa, İspanya ve İtalya gibi Kıta Avrupası’nın 
büyük pazarlarının genel bir analizi yapılacaktır. 
2. Yenilenebilir Enerji Sektörü: Tanım ve Ürünler 
a. Güneş Enerjisi 
Güneş enerjisi yeni ve yenilenebilir bir enerji kaynağı oluşu yanında, dünyanın eko­ 
sistemi  için  önemli  bir  sorun  olan  çevreyi  kirletici  atıkların  bulunmayışı,  yerel  olarak 
1 Ayrıntılı bilgi için bkz.International Energy Agency (IEA),<www.iea.org> 
2 Metnin tümünde “dolar” olarak belirtilen para birimi “ABD doları”dır. 
3 Renewables in Global Energy Supply, International Energy Agency (IEA),2007.
1
uygulanabilmesi ve karmaşık bir teknoloji gerektirmemesi gibi üstünlükleri sebebiyle son 
yıllarda  üzerinde  yoğun  çalışmaların  yapıldığı  bir  konu  olmuştur.  Binaların  ısıtılması, 
soğutulması,  bitkilerin  kurutulması  ve  elektrik  üretimi  güneş  enerjisinin  yaygın  olarak 
kullanıldığı alanlardır. 
Sürekli  bir  füzyon  reaktörü olan  güneşin  enerji  kaynağı,  4  Hidrojen  atomunun  1 
Helyum atomuna dönüşmesinde gizlidir. 4 hidrojen atomu 4,032 birim ağırlıktadır, 1 Helyum 
atomu ise 4,003 birim ağırlıktadır. Bu olay sonucu 0,029 birim ağırlık Einstein’ın madde­ 
enerji bağıntısı sonucu enerjiye dönüşmektedir. Bunun anlamı ise; güneşte her saniyede 564 
milyon ton hidrojen, 560 milyon ton helyuma dönüşmekte olduğu ve kaybolan 4 milyon ton 
kütle karşılığı 3,86x10 26 J enerji açığa çıkarak ışınım şeklinde uzaya yayıldığıdır. 4 Güneş daha 
milyonlarca  yıl  ışımasını  sürdüreceğinden,  dünyamız  için  sonsuz  bir  enerji  kaynağıdır. 
Güneşten gelen güç insanlığın yıllık ticari gereksiniminin 16 bin katından çoktur. Dünyadaki 
tüm elektrik santrallerinin toplam gücü; güneşten gelen gücün 61 bin'de birinden azdır ve 
güneşten gelen güç dünyadaki tüm nükleer santrallerin ürettiği toplam gücün 527 binkatıdır. 5 
Güneş enerjisi geniş bir coğrafi dağılıma sahip bir enerji kaynağıdır. Coğrafi olarak 
36­42° kuzey enlemleri arasında bulunan Türkiye, güneş kuşağı içindedir. Şu an için güneş 
enerjisinin  kullanımı  oldukça  azdır,  ancak  geleceğin  dünyasının  enerji  gereksiniminin 
karşılanmasında,  geleneksel  enerji  kaynaklarının  yanında  en  önemli  seçeneklerden  biri 
olacağı düşünülmektedir. 
Farklı gelişme aşamalarında, çeşitli güneş enerjisi elde etme teknikleri mevcuttur. Her 
teknolojinin kullanım ve uygulamalarına bağlı olarak avantaj ve dezavantajları vardır. Güneş 
enerjisi sistemlerinin başlıca tipleri şunlardır: a­ Termal (Termodinamik) sistemler, b­ Güneş 
Pili (Fotovoltaik) sistemleri. 
i. Termal (Termodinamik) Sistemler 
Termodinamik sistemler de kendi içinde pasif güneş toplama sistemleri ve aktif güneş 
toplama sistemleri olarak ikiye ayrılmaktadır. 
4 Kamil B. Varınca ve M. Talha Gönüllü,Türkiye’de Günes Enerjisi Potansiyeli ve Bu Potansiyelin 
Kullanım Derecesi, Yöntemi ve Yaygınlıgı Üzerine Bir Arastırma,UGHEK’2006: I. Ulusal Güneş ve 
Hidrojen Enerjisi Kongresi,Eskişehir,21­23 Haziran 2006. 
5 Güneş Enerjisi,Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi Deprem ve Araştırma Enstitüsü. 
<http://web.boun.edu.tr/meteoroloji/yenerji.php>
2
Pasif güneş sistemleri, güneş enerjisi kullanımı için geliştirilen en eski sistemlerden 
biridir. Başlıca, binaların ısıtma ve soğutması için dizayn ve mimarisinde kullanılmaktadır. 
Güneş mimarisinde, güneş enerjisi yoğunluk ve süresinin ısı, ışık ve sağlığa yararlı, istenilen 
etkilerini  elde  edebilmek,  buna  karşın  yüksek  sıcaklık,  aşırı  aydınlık  ve  kişilere  ve 
malzemelere zarar verecek, istenmeyen etkilerinden ise korunulacak şekilde kontrol edilmesi 
ve kullanılması çok önemlidir. Binaların, kışın ısıtılmasında, yazın ise ısınmayı önleyecek 
koşulların  sağlanması,  seraların  ısıtılması,  zirai  ürünlerin  kurutulması,  pasif  güneş 
sistemlerinin başlıca kullanıldığı yerlerdir. 
Güneş enerjisi binalarda, herhangi bir elektromekanik gereç kullanılmadan (normal 
olarak) ısıya dönüştürülür. Isı transferi ve sıcak akışkanın çevrimi doğal yolla olur. Pasif 
güneş  ısı  sistemleri,  pencereler  gibi  enerji  kolektör  elemanları  veya  bina  duvarları  gibi 
depolama elemanlarını da içermektedir. 
Pasif  güneş  sistemlerinin  etkili  bir  şekilde  kullanılabilmesi  için,  global  güneş 
radyasyonu, uzun dalga “terrestrial” ve atmosferik radyasyon, güneşlenme süresi ve hareketli 
güneş  datası  (polar  data)  gibi  bilgilere,  sistemin  optimizasyonunun  ve  performansının 
hesaplanabilmesi  için  gereksinimleri  vardır.  Bunların  yanında,  sıcaklık,  rüzgar  yönü  ve 
şiddeti, nem ve buharlaşmasının da bilinmesini gerekmektedir. 
Aktif sistemler ise, ısıtma, soğutma ve elektrik üretimi gibi amaçlarla kullanılabilir. 
Güneş  radyasyonunu  ısıya  dönüştüren  aktif  sistemler  çok  çeşitlidir.  En  basit  güneş 
kollektörleri ile bir kaç yüz watt, güneş güç istasyonlarıyla birkaç yüz megawatt'a kadar enerji 
elde edilebilir. 
Aktif termal sistemler, stasyoner veya sun­tracking (güneş tarayıcı) sistemler olabilir. 
Termal stasyoner sistemler güneş enerjisini stasyoner bir toplayıcı (kollektör) ile toplar, daha 
sonra  ısıya  dönüştürülerek  bir  akışkana  transfer  eder.  Bunlar  kollektör  tiplerine  göre 
sınıflandırılır; 6 
­ Düz plakalı kollektörler (flat­plate kolektör), 
­ Boru şeklindeki kollektörler (tubular kolektör) 
­ Konsantre kolektör, 
­ Güneş havuzları(solar ponds) 
6 Ibid., <http://web.boun.edu.tr/meteoroloji/yenerji.php>
3
Bunların arasında düz plakalı kollektörler: çok yaygın olarak kullanılan ve teknik 
olarak  da  en  gelişmiş  olanlardır,  aynı  zamanda  güneş  enerjisi  kullanımının  en  eski 
teknolojilerinden birisidir. 
ii. Güneş Pili Sistemleri (Fotovoltaik Sistemler) 
Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik 
enerjisine  dönüştüren  yarıiletken  maddelerdir.  Yüzeyleri  kare,  dikdörtgen,  daire  şeklinde 
biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2 ­ 0,4 
mm arasındadır. 
Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü 
zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine 
gelen güneş enerjisidir. Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 
arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. 
Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili  birbirine paralel  ya da seri 
bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik 
modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak 
bir kaç watt'tan mega watt'lara kadar sistem oluşturulur. 7 
Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok 
kullanılan maddeler şunlardır: 
Kristal Silisyum: “Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar 
halinde  dilimlenen  tekkristal  silisyum  bloklardan  üretilen  güneş  pillerinde  laboratuvar 
şartlarında % 24, ticari modüllerde ise % 15'in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme 
silisyum  bloklardan dilimlenerek elde edilen Çokkristalli Silisyum güneş pilleri  ise daha 
ucuza üretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında 
%18, ticari modüllerde ise %14 civarındadır. 
Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında % 25 ve % 28 (optik 
yoğunlaştırıcılı)  verim  elde  edilmektedir.  Diğer  yarıiletkenlerle  birlikte  oluşturulan  çok 
eklemli GaAs pillerde % 30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında 
ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır. 
Amorf Silisyum: Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim 
%10 dolayında, ticari modüllerde ise %5–7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok küçük 
7 Güneş Enerjisi,Elektrik İşleri Etüd İdaresi (EİE), <www.eie.gov.tr>
4
elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka 
önemli  uygulama  sahasının,  binalara  entegre  yarısaydam  cam  yüzeyler  olarak,  bina  dış 
koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir. 
Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çokkristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pili 
maliyetinin çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde 
% 16, ticari tip modüllerde ise % 7 civarında verim elde edilmektedir. 
Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çokkristal pilde laboratuvar şartlarında % 
17,7 ve enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise % 10,2 verim elde 
edilmiştir. 
Optik  Yoğunlaştırıcılı  Hücreler:  Gelen  ışığı  10­500  kat  oranlarda  yoğunlaştıran 
mercekli veya yansıtıcılı araçlarla modül verimi % 17'nin, pil verimi ise % 30'un üzerine 
çıkılabilmektedir. Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden yapılmaktadır.”8  
Güneş pilleri, elektrik enerjisinin gerekli olduğu her uygulamada kullanılabilir. Güneş 
pili modülleri uygulamaya bağlı olarak, akümülatörler, invertörler, akü şarj denetim aygıtları 
ve çeşitli elektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak bir güneş pili sistemi, diğer bir 
deyişle  fotovoltaik sistem oluştururlar. Bu sistemler, özellikle  yerleşim  yerlerinden uzak, 
elektrik  şebekesi  olmayan  yörelerde,  jeneratöre  yakıt  taşımanın  zor  ve  pahalı  olduğu 
durumlarda  kullanılırlar.  Bunun  dışında  dizel  jeneratörler  ya  da  başka  güç  sistemleri  ile 
birlikte karma olarak kullanılmaları da mümkündür. 
Bu  sistemlerde  yeterli  sayıda  güneş  pili  modülü,  enerji  kaynağı  olarak  kullanılır. 
Güneşin  yetersiz  olduğu  zamanlarda  ya  da  özellikle  gece  süresince  kullanılmak  üzere 
genellikle  sistemde  akümülatör  bulundurulur.  Güneş  pili  modülleri  gün  boyunca  elektrik 
enerjisi üreterek bunu akümülatörde depolar, yüke gerekli olan enerji akümülatörden alınır. 
Akünün aşırı şarj ve deşarj olarak zarar görmesini engellemek için kullanılan denetim birimi 
ise akünün durumuna göre, ya güneş pillerinden gelen akımı ya da yükün çektiği akımı keser. 
Şebeke uyumlu alternatif akım (AA) elektriğinin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir 
invertör eklenerek akümülatördekidoğru akım (DA) gerilim, 220 V, 50 Hz.lik sinüs dalgasına 
dönüştürülür. 9 
8 Ibid., <www.eie.gov.tr> 
9 Ibid.
5
Benzer şekilde, uygulamanın şekline göre çeşitli destek elektronik devreler sisteme 
katılabilir. Bazı sistemlerde, güneş pillerinin maksimum güç noktasında çalışmasını sağlayan 
maksimum güç noktası izleyici cihazı bulunur. 
Şebeke  bağlantılı  güneş  pili  sistemleri  yüksek  güçte­santral  boyutunda  sistemler 
şeklinde  olabileceği  gibi  daha  çok  görülen  uygulaması  binalarda  küçük  güçlü  kullanım 
şeklindedir. Bu sistemlerde örneğin bir konutun elektrik gereksinimi karşılanırken, üretilen 
fazla enerji elektrik şebekesine satılır, yeterli enerjinin üretilmediği durumlarda ise şebekeden 
enerji alınır. Böyle bir sistemde enerji depolaması yapmaya gerek yoktur, yalnızca üretilen 
DA elektriğin, AAelektriğe çevrilmesi ve şebeke uyumlu olması yeterlidir. 
Güneş pili sistemlerinin şebekeden bağımsız (stand­alone) olarak kullanıldığı tipik 
uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır; 10 
­ Haberleşme istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri, 
­ Petrol boru hatlarının katodik koruması, 
­ Metal yapıların (köprüler, kuleler vb) korozyondan koruması, 
­ Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümler, hava gözlem 
istasyonları, 
­ Bina içi ya da dışı aydınlatma, 
­ Dağevleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi 
elektrikli aygıtların çalıştırılması, 
­ Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı, 
­ Orman gözetleme kuleleri, 
­ Deniz fenerleri, 
­ İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri, 
­ Deprem ve hava gözlem istasyonları, 
­ İlaç ve aşı soğutma. 
Güneş enerjisi temiz, yenilenebilir ve sürekli bir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisi ile 
çalışan  sistemler,  kolayca  taşınıp  kurulabilen  gerektiğinde  enerji  ihtiyacına  bağlı  olarak 
basitçe  değiştirilebilen  sistemlerdir.  Ancak  günümüzdeki  teknolojiler  çerçevesinde  düşük 
verimlidir (%15); başlangıç maliyeti çok yüksektir, piller gibi depolama malzemeleri için 
10 Ibid.
6