Yenilenebilir enerjinin temel prensipleri

Admin Mesaj Sayısı : 303 Yaş : 31 Kayıt tarihi : 09/10/07

Dünyanyn yyllyk enerji ihtiyacy nüfus arty?yna paralelolarak hyzla artmaktadyr. Geli?en teknoloji ile birlikte ham petrol vedo?al gaz fiyatlaryndaki arty?lar, kömür kullanan tesislerin ve nükleerenerjinin çevre üzerindeki olumsuz etkileri yenilenebilir enerjikaynaklarynyn daha etkin kullanylmasyny zorunlu hale getirmi?tir. Fosilyakytlaryn yanmasy sonucu olu?an ve atmosfere verilen, SOx, NOx, ve tozgibi kirletici emisyonlarla beraber sera etkisi yaratarak iklimde?i?ikli?ine neden olan CO2 emisyonlary çevreyi olumsuz yöndeetkilemektedir. Özellikle ysyl de?erleri dü?ük, kül ve kükürtiçerikleri yüksek olan kalitesiz yerli linyitlerin kullanylmasy, havakirlili?ini artyrmaktadyr. Bu olumsuz etkiler yenilenebilir enerjikaynaklarynyn kullanylmasynyn önemini artyrmaktadyr. Bugün geli?mi?veya geli?mekte olan ülkeler kendi olanaklary içinde de?i?ik enerjikaynaklarynyn kullanylmasyna öncelik vermektedirler. Dünyanyn bilinenpetrol rezervlerinin 2050 yylynda, do?al gaz rezervlerinin 2070 yylyndave kömür rezervlerinin 2150 yylynda tükenece?i beklenmektedir. Bunedenle Enerji üretiminde 21. yüzyylyn ba?larynda fosil yakytlarynkullanylmasy gerek çevre, gerekse artan fiyatlar nedeniyle ekonomikolmaktan çykacaktyr.

Sanayide fosil kökenli enerji kaynaklarynyn tasarrufunda kysa vadeliönlemler olarak yalytym ve uygun malzeme seçimi uzun vadeli önlemlerolarak ta yenilenebilir enerji kaynaklarynyn tüketiminin artyrylmasyönerilmektedir. Bunun için sanayi dallarynda enerji ihtiyacynynda?ylymy (proses sycaklyklarynyn mevsimsel da?ylymy gibi) belirlenmelive yenilenebilir enerji kaynaklary içinde hangisinin daha uygun oldu?usaptanmalydyr.

Oldukça geni? bir güç bölgesinde (0.1kW-1MW) tasarlanabilecek olanyenilenebilir enerji kaynaklarynyn kullanylmasy a?amasynda ba?lyca üçsoruya cevap aranyr. Bunlar: (i) Çevreden ne kadarlyk bir enerjisa?lanabilir?, (ii) Toplanan enerji nerede ve hangi amaç içinkullanylyr? (iii) Bu enerjinin maliyeti ve di?er enerji kaynaklaryylakar?yla?tyryldy?ynda ekonomiklili?i nedir? Ylk iki sorunun yanyty herbir yenilenebilir enerji kayna?y incelenirken verilmeye çaly?ylacaktyr.Üçüncü soru, uygulama esnasynda her zaman sorun olmu?tur [Twidell,1990].

Dünyada enerji tüketiminin sürekli büyüdü?ü gözlenmektedir. Ekonomikyönden i?letilebilir olup olmadyklary dikkate alynmaksyzyn teknolojikaraçlarla yararlanylabilir duruma getirilebilen do?adaki enerjikaynaklarynyn tümü *****'enerji varlyklary'***** olarak belirtilebilir. Buvarlyklaryn bir bölümü, ekonomik yönden i?letilebilir durumda ya daileride ekonomik olarak de?erlendirilebilece?i bilinen veya beklenentükenebilir enerji kaynaklarydyr. Bunlaryn di?er bir bölümü de, yineekonomik yönden i?letilebilir durumda olan ve sürekli yenilenebilendo?al enerji kaynaklarydyr. Tükenebilir enerjilere *****'stok enerjiler'*****,yenilenebilir enerjilere *****'akym enerjileri'***** de denilmektedir. Katyyakytlar, petrol, do?al gaz ve nükleer enerjiler tükenebilir enerjileriolu?tururlar. Hidrolik enerji, yeni enerjiler ve ticari olmayanenerjilerin tamamy yenilenebilir enerjileri olu?tururlar. Bunlardanhidrolik ve yeni enerjilerin olu?turdu?u gruba modern enerjiler dedenmektedir. Hidrolik enerji, uzun yyllardan beri ihtiyaç duyulanenerjinin büyük bir kysmyny kar?ylady?y için konvansiyonel enerjiolarak ta kabul edilmektedir [Yücel, 19929]. ?ekil 1.1'de yenilenebilirve tükenebilir enerji sistemlerindeki enerji aky? ?emasy verilmi?tir.Burada ABC hatty do?al enerji aky?yny DEF hatty ise faydalanylan enerjiaky?yny göstermektedir [Twidell, 1990]. Tablo 1.1'de ise sonlu enerjiile yenilenebilir enerji de?i?ik ?ekillerde kar?yla?tyrylmy?tyr.

Enerjinin herhangi bir de?i?im ya da dönü?üm uygulanmamy? biçimi''birincil enerji'***** olarak tanymlanyr. Uluslar arasy literatürdebirincil kaynaklar a?a?ydaki ?ekilde synyflara ayrylyr: (i)katyyakytlar (kömür, linyit...), (ii) petrol (petrol ürünleri), (iii) do?algaz, (iv) hidrolik enerji, (v) nükleer enerji, (vi) yeni enerjiler(güne?, rüzgar, jeotermal, biyogaz, dalga ...), (vii) ticari olmayanenerjiler, biyoyakyt (odun, odun aty?y, ?ehir çöpleri, bitki ve hayvanatyklary, etanol, biyodizel). Birincil enerjinin dönü?türülmesi sonucuelde edilen enerji çe?idi ikincil enerji olarak tanymlanmaktadyr.Ykincil enerjinin en önemli ve en çok kullanylan türü elektrikenerjisidir. Dünyada tükenebilir enerji kaynaklarynyn artan bir tempodakullanylmasy kar?ysynda bir gün bitece?i dü?ünülmektedir. Bu konuylailgili de?i?ik tahminlerin birle?ti?i nokta; petrol, do?al gaz veuranyumun gelecek yüzyylyn sonlaryna do?ru tükenece?i üzerinedir.Do?anyn bu stoklary olu?turmak için milyonlarca yyl geçirmesinekar?ylyk insano?lu bunlary birkaç yüzyylda kullanyp bitirmi? olacaktyr.Bu durumda geriye kömürün dy?ynda yenilenebilir enerji kaynaklarykalacaktyr[Yücel, 1992]. Endüstri öncesi toplumlaryn geli?mesi odun,rüzgar ve hayvan gücü gibi geleneksel denilen bazy enerjileredayanmy?tyr. Bugünün geli?mi? ülkelerinin enerji tüketimlerinin %80'ninden fazlasy 15. yüzyylda odun ile insan ve hayvan enerjisindenolu?uyordu. Endüstri devrimi bunlaryn marjinalle?mesine katkydabulunmu?tur. Bu tür enerjiler, kalkynmakta olan bazy ülkelerintüketiminde yine ba?lyca payy almaktadyr. *****'Yeni'***** olarak adlandyrylanenerjilerin ortak özelli?i, bunlaryn yararly enerjiye dönü?türdüklerido?al birinci kayna?yn *****'yenilenebilir'***** özellikte olmasydyr.

Kullanylabilir enerji ba?lyca 5 farkly kayna?a dayanyr. Bunlar: (i)Güne?, (ii) Güne?, ay ve dünyanyn hareket ve çekim kuvveti, (iii) Yeryüzündeki kimyasal reaksiyonlar, so?umadan ve radyoaktif parçalanmadanjeotermal enerji, (iv) Dünyadaki nükleer reaksiyonlardan, (v) Mineralkaynaklardaki kimyasal reaksiyonlardan. Yenilenebilir enerji i,ii,iiinolu kaynaklardan, sonlu enerji ise i (fosil yakytlar), iii (sycakkayalar), iv ve v nolu kaynaklardan sa?lanyr. Ayryca ?u ?ekilde de birsynyflandyrmaya gidilebilir: (i) Bir ysy yenilenmesinden türeyenenerjiler, (ii) Jeotermal, güne? enerjisi ve denizlerin yüzeyi iledibinin sycaklyk farkyndan olu?an okyanuslaryn ysyl gücü, (iii) Birhareket yenilenmesinden türeyen enerjiler, rüzgar enerjisi, hidrolikenerji, gelgit enerjisi, dalgalar ve akyntylar enerjisi, (iv) Bir maddeyenilenmesinden türeyen enerjiler, biyo yakyt, yani fotosentezyöntemiyle türeyen bitkisel maddelerden elde edilen enerjiler.

Sonlu enerji çok daha kolay bir ?ekilde merkezi olarak toplanmasynakar?ylyk da?ytym sistemi pahalydyr. Buna kar?ylyk yenilenebilirenerjinin geni? bölgelerden toplanmasy daha kolay olmasyna kar?ylykyo?unla?tyrylmasy zordur. Bu nedenle bu enerji kyrsal bölgelerde dahafazla uygulama alany bulmu?tur.

1.2 Çevresel enerji

Dünya üzerindeki yenilenebilir enerji kaynaklaryna aitaky? ?emasy ?ekil 1.2.***** de verilmi?tir. Güne?ten gelen radyasyonunyeryüzüne birim zamanda dü?en kysmy 1.2X1017 W'dyr. Dünya nufusu 4X109olarak kabul edildi?inde ki?i ba?yna dü?en güne?ten gelen güç miktaryise yakla?yk 30MW olacaktyr. Bu güç miktary ise çok büyük 10 tane dizeljeneratörün gücüne e?it olacaktyr. Güne?ten gelen enerji yo?unlu?u iseortalama 1kW/m2'dir. Dünyanyn her bölgesi ayny oranda yenilenebilirenerji kaynaklaryndan faydalanamamaktadyr. Örne?in Danimarka, hidrolikgüç bakymyndan fakir olmasyna kar?ylyk rüzgar enerjisi potansiyelibakymyndan çok zengindir. Norveç ise hidrolik güç potansiyelibakymyndan zengindir. Tropikal ya?mur ormanlarynyn oldu?u bölgelerdebiyo yakyt enerjisi daha fazladyr[Twidell, 1990]. Ülkemiz iseyenilenebilir enerji kaynaklary açysyndan oldukça zengin olup; güne?,jeotermal, hidrolik, rüzgar, biyoyakyt enerjisinden faydalanylmaktadyr.

Yenilenebilir enerjinin temel prensipleri Image002