1.GİRİŞ
Günümüzde, küresel ısınma ve kirlilik, enerji elde etmek için fosil madde esaslı yakıtların ağırlıklı olarak
kullanılmasının da etkisiyle, dünyadaki yaşamsal faaliyetleri tehdit edecek bir boyuta ulaşmıştır. Bu
nedenle, bugün, günlük hayatta ve sanayide kullanılması zorunlu elektrik enerjisinin, çevreye en az zarar
verecek biçimde üretimi, iletimi ve tüketiminin gerçekleştirilmesi konusu çözülmesi gereken en önemli
sorunlardan biri haline gelmiştir. Yenilenebilir ve temiz enerji teknolojileri arasında belki de en fazla
dikkat çekenlerden bir tanesi, sınırsız güneş enerjisini kullanarak elektrik enerjisi üretilmesini sağlayan
fotovoltaik teknolojisidir [1].
Son yıllarda, dünya genelinde, ticaret ve üretim sektörleri yapısının değişmesi ile Türkiye de diğer
Avrupa ülkeleri gibi katma değeri yüksek ve farklı fonksiyonlara sahip ürünlerin (akıllı tekstiller gibi)
üretimi ve geliştirilmesine yönelmiştir. Diğer uygulama alanlarının içinde fotovoltaik malzemelerin
tekstillerle çeşitli yöntemler kullanılarak bir araya getirilmesi konusu da son birkaç yıldır tüm dünyadaki
araştırmacıların ilgilendikleri bir konu olmaya başlamıştır. Uzay uygulamalarında, bina dış yüzey
kaplamalarında veya çatılarda, çadır, ceket gibi tekstil malzemelerinde, trafik sinyalizasyon ve
haberleşme sistemlerinde, yoğunlaştırıcılarda farklı kapasitelerde enerji üretimi gerçekleştiren fotovoltaik
yapılar kullanılmaktadır [2-4].
Bu çalışmada, öncelikle enerji kaynakları ve yenilenebilir enerji kaynaklarının Türkiye ve Dünyadaki
durumu hakkında bilgi verilmiştir. Daha sonra güneş enerjisi ve güneş pilleri ile ilgili genel bilgi verilerek
Dünya ve Türkiye’deki durumu açısından güneş enerjisinin kullanımı, güneş pilleri, güneş pillerinin
mevcut uygulama alanlarına örnekler sunulmuştur. Sonuç bölümünde de fotovoltaik teknolojinin durumu
ve uygulanması ile ilgili genel değerlendirme yapılmıştır.
2. FOTOVOLTAĐK TEKNOLOJĐSĐ
2.1. Enerji ve Enerji Kaynakları
Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. Enerji kaynakları, genel olarak iki gruba ayrılmaktadır: yenilenebilir ve
yenilenemez enerji kaynakları. Yenilenebilir enerji kaynağı, kendini kısa zamanda, yeniden kolayca
dolduran ve doğal olarak yenileyen enerji kaynağıdır. Yenilenemez enerji kaynağı ise, bizim tükettiğimiz
ve kısa zamanda yeniden üretemediğimiz enerji kaynaklarıdır. Yenilenebilir ve yenilenemez enerji
kaynakları (birincil enerji kaynakları), ikincil enerji kaynaklarını (elektrik ve hidrojen enerjisi gibi)
üretmek için kullanılır [5].
Yenilenemeyen enerji kaynaklarına, petrol ürünleri (benzin, dizel akaryakıtlar ve propan gibi), doğal gaz,
kömür, uranyum (nükleer enerji) örnek verilebilir. Milyonlarca yıl önce yaşayan bitki ve hayvanların
artıklarının toprak altında kalması ile oluşmuş kömür, petrol, doğal gaz ve propan gibi fosil yakıtlar,
yenilenemeyen enerji kaynaklarıdır. Uranyum madeni, katı bir maddedir ve maden ocaklarından çıkartılır.
Daha sonra nükleer güç santrallerinde kullanılan yakıta dönüştürülür. Đkincil enerji kaynakları, enerji
taşıyıcıları olarak da adlandırılır. Çünkü enerjiyi kullanılır bir formda, bir yerden diğerine taşırlar. En iyi
bilinen iki enerji taşıyıcı, elektrik ve hidrojendir. Çok fazla miktarda enerji gereksinimi olduğu zaman,
birincil enerji kaynakları yerine, elektrik veya hidrojen enerjisini kullanmak daha kolay olmaktadır.
Yenilenebilir enerji kaynaklarına; güneşten sağlanan güneş enerjisi (elektriğe ve ısıya dönüştürülebilir),
rüzgar enerjisi, jeotermal enerji (dünyanın içindeki ısıdan elde edilen), biyokütle enerjisi (ağaçlardan
sağlanan odun, mısırdan sağlanan etanol ve sebze yağlarından elde edilen biyodizel) ve barajlardaki
hidrotürbinlerden sağlanan hidrogüç örnek verilebilir [5]. Yenilenebilir enerji kaynaklarının genel
özellikleri [6] arasında çevresel açıdan temiz (çevre dostu) olması ve sera etkisi oluşturabilecek gazlar
salgılamaması, büyük ölçekli kullanım için gerekli kaynağı sağlayabilmesi sayılabilir. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
45
2.2. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Durumuna Bakış
Günlük hayatımızda ve çeşitli iş sektörlerinde vazgeçemeyeceğimiz çeşitli faaliyetleri gerçekleştirmek
için ihtiyaç duyduğumuz enerji, günümüzde, çok daha önemli hale gelerek ülkelerin ekonomik ve siyasi
geleceklerini de belirleyecek bir kavram şeklini almıştır. Günümüzde, nüfus artışı ve teknolojideki
ilerlemelere paralel olarak enerji ihtiyacı sürekli artarken özellikle fosil esaslı mevcut olan enerji
kaynaklarının dünya üzerinde, kısıtlı ve tükenmekte olması, araştırmacıları yeni enerji kaynakları bulma
ve geliştirmeye yöneltmektedir. Bunun yanında, son yıllarda, küresel ısınmanın fosil madde esaslı
yakıtların da etkisiyle, dünyadaki yaşamsal faaliyetleri tehdit edecek bir boyuta ulaşması, enerjinin,
çevresel açıdan en az zarar verecek biçimde üretimi, iletimi ve tüketiminin gerçekleştirilmesi konusuna
ilginin çok daha fazla yoğunlaşmasına sebep olmuştur.
2.2.1 Yenilenebilir Enerjinin Dünya’daki Durumu
2009 yılında yayınlanan bir rapora göre, tüm enerji kaynaklarının kullanım miktarının önümüzdeki
yıllarda da artış göstereceği belirtilmiştir. Dünyanın en hızlı büyüyen enerji kaynağı olan yenilenebilir
enerji kaynaklarının tüketimindeki artış ise yıllık %3 oranında olacaktır. Petrol fiyatlarındaki değişimin
yanında, fosil esaslı yakıtların kullanılmasının çevresel etkileri ve dünyadaki pek çok ülkede,
yenilenebilir enerjiyle ilgili gelişen anlayışa yardımcı olan güçlü hükümet teşvikleri, yenilenebilir enerji
kaynaklarına olan ilginin ve yatırımların geliştirilmesini sağlamaktadır. Şuan, dünya elektrik üretiminde
en fazla payı, doğal gaz ve kömür birlikte almaktadır (%60). Yenilenebilir enerji kaynakları ise, elektrik
üretiminde giderek daha fazla pay almaya çalışmaktadır. Bu alanda, 2006-2030 yılları arasında yıllık
ortalama %2,9’luk bir büyüme artışı olması beklenmektedir. Büyüme en fazla hidroelektrik ve rüzgar
enerjisinde olurken, yine bu dönem içerisinde, yenilenebilir enerji üretim teknolojilerinin fiyat olarak fosil
esaslı yakıtlarla rekabet edebilecek durumda olmayacağından, yapılacak yatırımlarda hükümet
politikalarının ve teşviklerin büyük rol oynayacağı belirtilmiştir [7]. Şekil 1 2006-2030 yılları arasında
öngörülen dünya enerji üretimi hakkında bilgi vermektedir.
2006-2030 yılları arasında öngörülen dünya enerji kullanımında enerji kaynaklarının payları hakkında
bilgi Şekil 2.’de verilmektedir. Görüldüğü üzere, enerji kullanımında en yüksek miktarlar sıvı yakıtlara ait
olmakta, yenilenebilir enerji kaynaklarının ise artış göstereceği belirtilmektedir. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y.
Türkiye, elektrik enerjisini, fosil esaslı enerji kaynaklarını (doğal gaz, akaryakıt ve kömür gibi)
kullanarak veya jeotermal, rüzgar trübinleri ve hidroelektrik santralleri gibi sistemlerle üretmektedir.
TEIAS tarafından 2006 yılı için verilen elektrik enerjisi miktarı 174.000 GWsaat’tır. Bu elektrik enerjisi,
%74,82 oranında termik santraller, %25,11 oranında hidroelektrik enerjisi ve %0.07 oranında rüzgar
enerjisi ile üretilmektedir. Isıl yöntemle elektrik enerjisi üretiminde linyit %18,37, doğal gaz %44’lük bir
paya sahiptir [9].
Elektrik işleri etüt idaresi genel müdürlüğü (EĐE), 1981 yılında, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığınca
(ETKB) enerji kaynaklarının kullanımı ile yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları konularında
görevlendirilmiş ve 2007 yılında yürürlüğe giren 5627 sayılı Enerji Verimliliği Kanunu ile ise sanayi,
ulaşım ve enerji sektörleri ile binalarda enerjinin verimli kullanılmasına yönelik çalışmalarda yeni
görevler üstlenmiştir. Kuruluş, çalışmalarını, yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları (hidrolik, rüzgâr,
jeotermal, güneş, biyokütle ve diğer) öncelikli olmak üzere tüm enerji kaynaklarının değerlendirilmesine
yönelik ölçümler yapmak, fizibilite ve örnek uygulama projeleri hazırlamak; araştırma kurumları, yerel
yönetimler ve sivil toplum kuruluşları ile işbirliği yaparak pilot sistemler geliştirmek, tanıtım ve
danışmanlık faaliyetleri yürütmek, ayrıca enerji verimliliği, enerji alanındaki bilişim hizmetleri ve
teknolojileri konularında çalışmalar yapmaya yoğunlaştırmıştır. EĐE’nin 2008 faliyet raporuna göre,
ülkemizdeki yenilenebilir enerji üretiminde en önemli payı, hidroelektrik ve biokütle enerjisi almaktadır.
Rüzgâr ve güneş enerjisinin payının ise şuan az olmakla birlikte gelecekte artması beklendiği
belirtilmiştir. EĐE 2008 yılı yatırımları program-harcama durumuna göre, yenilenebilir enerji kaynakları
çalışmaları konusunda (Güneş, Rüzgar ve Biyoenerji Ar-Ge, Uygulama Pilot Projesi) 314.000 TL’lik bir
proje tutarı (gerçekleşen 170.278) yatırım için ayrılmıştır [10].
Yenilenebilir enerji kaynakları konusunda, EĐE’nin yürüttüğü çalışmalar şöyle özetlenebilir [10]:
Rüzgar enerjisi konusundaki çalışmalar: Rüzgar kaynak alanlarının belirlenmesi çalışmaları, rüzgar
enerjisi potansiyel atlası (REPA II) projesi, EPDK’ya teknik görüş oluşturma çalışmaları ve rüzgar
enerjisi ölçümü ve fizibilite çalışmaları başlıkları altında toplanabilir.
Güneş enerjisi konusundaki çalışmaları: Güneş enerjisi potansiyel belirleme (GEPA) çalışmaları, güneş
termik santral projesi, güneş kollektörü test çalışması, yüksek verimli güneş pili geliştirme ar-ge projesi ve
düşük maliyetli güneş pili geliştirme ar-ge projesi başlıkları altında toplanabilir. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
48
Biyoenerji konusundaki projeler: Biyokütle enerjisi potansiyeli atlası (BEPA) oluşturulması, biyokütle
gazlaştırma çalışmaları, dolaşımlı akışkan yatak ar-ge projesi, atık plastik, biyokütle ve kömür
karışımlarından piroliz yöntemi ile sıvı yakıt üretimi ar-ge projesi başlıkları altında toplanabilir [10].
2.3. Güneş Enerjisi
Güneş, bol, sınırsız, yenilenebilir ve en önemlisi de herhangi bir bedel ödenmeden kolayca erişilebilen bir
enerji kaynağıdır. Güneşte gerçekleşen nükleer füzyon reaksiyonları ile çok büyük bir enerji (birim
zamanda 3,47×1024 kJ) açığa çıkar. Bu enerjinin sadece 5×10-11’ lik bir kısmı dünya yüzeyine ulaşır.
Ayrıca diğer fosil kaynaklı yakıtların kullanılması ile ortaya çıkan çevresel sorunların güneş ışığından
enerji üretiminde bulunmaması nedeniyle temiz ve çevre dostu bir enerjidir. Güneş enerjisinin farklı
formları üç başlık altında toplanabilir [6]:
- Güneş ışınlarından sağlanan ısı (suyun ısıtılmasında kullanılan çeşitli yöntemler için)
- Güneş ışığından sağlanan güç (gece ve bulutlu havalar hariç)
- Güneşin etkisiyle oluşan hava ve su hareketinden sağlanan güç
Güneş enerjisi teknolojileri, malzeme, yöntem ve teknolojik düzey açısından çeşitlilik göstermekle
birlikte ısıtma amaçlı (ısıl) güneş teknolojileri ve elektrik üreteçleri (fotovoltaik yapılar veya güneş
pilleri) olarak iki ana gruba ayrılabilir. Güneş pillerinde doğrudan elektrik enerjisi elde edilirken ısıl
güneş teknolojilerinde öncelikle ısı elde edilmektedir, daha sonra bu ısı başka enerji türlerine çevrilebilir
[11].
2.3.1 Güneş Pilleri
Fotovoltaik, görünür veya diğer ışık ışınlarına maruz kaldığında, elektriksel gerilim farkı (voltaj) üretimi
yapabilme özelliğidir. “Fotovoltaik” sözcüğü, ışık anlamına gelen “foto” ve elektrik anlamına gelen
“voltaik” sözcüklerinin birleşmesi ile oluşturulmuştur. Fotovoltaik teknolojisi, yani güneş enerjisini
kullanılabilir güce çeviren donanımları açıklamak için kullanılan terim, ışıktan elektrik üretir.
“Fotovoltaik pil” ise fotovoltaik özellik sonucu elektrik enerjisi üreten yapılardır. Yaygın olarak
“Fotovoltaik pil” tanımlaması kullanılmasına rağmen, “bariyer tabakalı fotopil”, “kendi kendine üreten
pil”, “güneş pili”, “fototronik fotopil” gibi isimlerle de adlandırılmaktadır [12]. Dolayısıyla güneş pilleri
(Şekil 5)., yüzeylerine gelen güneş ışığını kullanarak doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı
iletkenleri içeren ve mevcut yenilenebilir enerji kaynakları arasında en temizlerden birisi olan yapılardır
[13]. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
49
2.3.2 Fotovoltaik Teknolojisinin Avantajları ve Dezavantajları
Fotovoltaik teknolojisinin avantajlarını ve dezavantajlarını şu şekilde özetleyebiliriz [15-16]:
Avantajları:
• Kullanılacak enerji kaynağı sonsuz ve bedavadır.
• Sistemi yıpratacak veya sistemin bozulmasına neden olacak hareket eden parçalar yoktur.
• Sistemi çalışır halde tutmak için çok düşük düzeyde bakım gerekir.
• Sistemler modülerdir ve her yere kolayca monte edilebilir.
• Çalışırken gürültü, zararlı emisyonlar ve kirletici gazlar açığa çıkarmaz.
Dezavantajları
• Enerji kaynağı dağınık durumda ve sabit değildir.
• Ekonomik enerji depolama sistemleri yoktur.
• Kurulum maliyeti yüksektir
• Geleneksel yakıtlara (özellikle fosil esaslı yakıtlar) göre enerji maliyeti yüksektir.
2.3.3. Fotovoltaik Sistemin Genel Bölümleri
Bir güneş pili, aktif fotovoltaik malzeme, metal ızgaralar, yansımayı önleyici tabakalar ve destekleme
malzemesinden oluşur. Tamamlanmış bir güneş pili, güneş pili içerisine giren güneş ışığını maksimum
yapmak ve pilden en yüksek verimi elde etmek için optimize edilmektedir. Güneş pilleri ve bağlantı
telleri kırılgan ve aynı zamanda, nem ve uygulanacak baskı ile kolayca aşınabilecek bir yapıdadır. Tek bir
güneş pilinin gerilimi 0,5 V civarındadır, bu nedenle çoğu uygulamada yeterli olmamaktadır [17].
Fotovoltaik modüller, güneş pillerinin paralel veya seri olarak bağlanması ile elde edilirler. Đki güneş pili
paralel bağlandığında, voltaj sabit kalırken akım iki katına çıkar, seri bağlandığında ise, akım sabit
kalırken, voltaj iki katına çıkar. Bu şekilde, gerilimi 14-16 volta çıkarmak mümkündür. Fotovoltaik
modüller, sert dış ortam şartları için tasarlanmaktadır. Güneş pillerinin ve elektriksel bağlantıların dış
ortamdan korunması için modüller kapsüllenirler. Fotovoltaik paneller, fotovoltaik modüllerin, paralel
veya seri olarak bağlanması ile elde edilirler. Bu şekilde 12-600 V arasında gerilim elde etmek mümkün
olabilmektedir [17] (Şekil 6-7). Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
Fotovoltaik modüllerin birlikte kullanıldıkları cihazlar arasında, batarya (battery), şarj kontrolcüleri
(charge controller), evireç (inverter) ve tepe güç noktası takipçisi (peak-power trackers) bulunmaktadır.
Bataryalar, fotovoltaik sistemlerde, geceleri veya fotovoltaik sistemler talebi karşılayamadığı
zamanlarda, güç sağlamak için kullanılır.
Evireç, doğru akımı alternatif akıma dönüştüren cihazdır.
Şarj kontrolcüleri, fotovoltaik modüllerden gelen gücü, bataryaları fazla yüklenmeden korumak için,
ayarlamak amacıyla kullanılır.
Tepe güç noktası takipçisi, akımı maksimum yapmak için, fotovoltaik sistem tarafından üretilen gerilimi
optimize etmek amacıyla kullanılır [17].
2.4. Fotovoltaik Teknolojisinin Durumu
2.4.1 Fotovoltaik Teknolojisinin Dünyadaki Durumu
Dünya genelinde, fotovoltaik teknoloji pazarı hızla büyümektedir ve yapılan çalışmalar önümüzdeki
yıllarda da bu büyümenin devam edeceğini göstermektedir [21]. Tüm dünya genelinde, toplam kapasite,
2007 sonunda, 9 GWp (gigawatt-peak) miktarını aşmıştır. Avrupa’da yaklaşık 1,5 milyon konutun
elektriği fotovoltaik sistemler ile üretilen elektrik enerjisi ile karşılanabilmektedir [15]. Şekil 8 ve Şekil
9’da mevcut durum ve ileriye dönük fotovoltaik gelişimi görülmektedir. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
51
Geçtiğimiz son beş yılda, dünya genelinde fotovoltaik pil üretimi, yıllık bazda yaklaşık %30 oranında bir
büyüme göstermiştir. 2007 yılı dünya fotovoltaik pil üretim pazarı 2826 MW'a ulaşmıştır [11]. 2008
yılında ise (Şekil 10), fotovoltaik piyasasında, dünya genelinde Avrupa’nın %81’lik bir paya sahip oldu
görülmektedir. Avrupa’yı %6 ile ABD v %5 ile Güney Kore izlemektedir [22]. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y.
Dünya ortalama elektrik üretim maliyetleri hakkında bilgi Tablo 1’de verilmektedir. En yüksek maliyetin
verilen tabloda şuan için güneş enerjisi ile elde edilen elektrik enerjisine ait olduğu görülmektedir. Ancak,
güneş enerjisinden elde edilen elektrik enerjisi pek çok durumda özellikle uzak bölgelerdeki bağımsız
uygulamalarda [23-24], yani şehir şebekesinden elektrik almanın mümkün olmadığı yerlerde, maliyet
açısından rekabet edebilir durumdadır [15]
Tablo 1. Elektrik üretim maliyetleri (cents/kWs) [25]
Sistemler Üretim maliyeti (cents/kWs)
Kombine edilmiş çevrimli gaz türbini 3-5
Rüzgar 4-7
Biyokütle gazlaştırma 7-9
Uzak dizel üretimi 20-40
Fotovoltaik enerji merkezi istasyon 20-30
Dağıtılan fotovoltaik enerji 20-50 Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
53
Güneş enerjisinden üretilen elektrik fiyatları şuan 30 cents/kWs civarındadır ve bu rakam, konut elektrik
tarifesinin 2-5 katı kadardır. Güneş enerjisi endüstrisini, elektrik üretimi içerisinde gerçek anlamda
düşünmek için, kurulmuş güneş sistemlerinin maliyetlerinin 8-10$/Wp’dan 3$/Wp’e (başka bir deyişle 30
cents/kWs’den 10 cents/kWs’e) düşürülmesi gerekmektedir Çok güneş alan bölgelerde, kurulmuş alan
fotovoltaik sistemlerle şuan 23 cents/kWs maliyetle üretim yapılabilmektedir [15,25].
2.4.2. Türkiye’de Güneş Enerjisi ve Fotovoltaik Teknoloji
Türkiye, elektrik enerjisini, kömür, doğal gaz, akaryakıt, jeotermal ve son zamanlarda rüzgar enerjisi ve
hidroelektrik santraller gibi sistemlerle üretmektedir. Diğer enerji kaynakları ile karşılaştırıldığında bu
büyük enerji talebi için fotovoltaik sistemlerin henüz önemli bir katkısının olmadığı görülmektedir.
Türkiye’nin yıllık güneş enerjisi potansiyelinin 1015 kWsaat olduğu tahmin edilmektedir ve bu miktar, şu
andaki elektrik tüketiminden 5700 kat daha fazladır [9].
Türkiye, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından birçok ülkeye göre
şanslı durumdadır. Elektrik Đşleri Etüt Đdaresi (EĐE) tarafından, 1966-1982 yıllarında Devlet Meteoroloji
Đşleri Genel Müdürlüğü (DMĐ) tarafından ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden de
yararlanılarak yapılan çalışmaya göre, Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat
(günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti yılda 1311 kWh/m² (günlük toplam 3,6 kWh/m²)
olduğu tespit edilmiştir. Güneş Enerjisi potansiyeli 380 milyar kWh/yıl olarak hesaplanmıştır. Bu
potansiyel, toplam 56.000 MW kurulu güce sahip doğal gaz çevrim santrali elektrik enerjisi üretimine
eşdeğerdir [26]. Tablo 2’de verilen değerler de incelendiğinde, Türkiye'nin en fazla güneş enerjisi
potansiyeli ve güneşlenme süresine sahip bölgesinin Güney Doğu Anadolu Bölgesi olduğu, bunu Akdeniz
Bölgesinin izlediği anlaşılmaktadır.
Tablo 2. Türkiye'nin yıllık toplam güneş enerjisi potansiyelinin bölgelere göre dağılımı [11]
Bölge Toplam güneş enerjisi (kWs/m2
-
yıl)
Güneşlenme süresi (Saat/yıl)
G.Doğu Anadolu 1460 2993
Akdeniz 1390 2956
Doğu Anadolu 1365 2664
Đç Anadolu 1314 2628
Ege 1304 2738
Marmara 1168 2409
Karadeniz 1120 1971
Türkiye’de güneş pilleri, elektrik şebekesinin olmadığı, yerleşim yerlerinden uzak yerlerde
(sinyalizasyon, kırsal elektrik ihtiyacının karşılanması gibi uygulamalarda) ekonomik yönden uygun
olarak kullanılabilmektedir.
Günümüzde, güneş pilleri, orman gözetleme kuleleri, su pompalama sistemleri, haberleşme istasyonları,
deniz fenerleri ve yol aydınlatması, trafik ikaz ışıkları ve ayrıca Elektrik Đşleri Etüt Đdaresi Genel
Müdürlüğü ve bazı üniversitelerde (Muğla Üniversitesi, Ege Üniversitesi gibi) küçük güçlerin
karşılanması veya araştırma amaçlı olarak kullanılmaktadır. Fotovoltaik teknolojisi araştırma ve
geliştirme konularında, TÜBĐTAK Marmara Araştırma Merkezi (MAM), çeşitli üniversiteler (Ege
Üniversitesi Güneş Enerjisi Araştırma Enstitüsü, Muğla Üniversitesi, ODTÜ, Kocaeli Üniversitesi, Fırat
Üniversitesi ve Dokuz Eylül Üniversitesi [27]) ve EĐE çalışmalar yapmaktadır. EĐE ile birlikte Devlet
Meteoroloji Đşleri Genel Müdürlüğü, güneş enerjisi verilerinin ölçülmesi konusunda; ayrıca uygulama ve
test yöntemleri için gerekli standartlar konusunda Türk Standartları Enstitüsü (TSE) de çalışmalar
yapmaktadır [11]. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
54
3. FOTOVOLTAĐK TEKNOLOJĐSĐNĐN UYGULAMA ALANLARI
Fotovoltaik uygulamalardan, elektrik enerjisine ihtiyaç duyulan her yerde yararlanılabilir. Güneş
ışığından bulutlu havalarda ve gece yararlanamama durumunun üstesinden ise, daha önce üretilen
enerjinin akülere depolanması ile gelinebilir. Uygulamalara örnekler [17]:
3.1. Genel Uygulamalar
3.1.1 Doğrudan Bağlanmış Fotovoltaik Sistem
Doğrudan bağlanmış fotovoltaik sistemde, fotovoltaik panel, yapılan işle doğrudan bağlanmıştır. Bu
yüzden, iş ancak, güneş ışığı olduğunda gerçekleşir, bu nedenle çok sınırlı miktarda uygulama
gerçekleştirilir. Örneğin su pompalarında sistem sadece güneş olduğu sürece çalışır ve genellikle elektrik
depolamak yerine su depolanır.
3.1.2 Tek Başına Uygulamalar
Tek başına fotovoltaik sistemler, elektrik şebekesine erişimin olmadığı veya sor olduğu yerlerde
kullanılır. Böyle bir sistem, elektrik şebekesinden bağımsızdır ve üretilen enerji genellikle bataryalarda
depolanır. Tipik bir tek sistem, fotovoltaik modüller, bataryalar ve şarj kontrolcüsünü içermektedir.
Ayrıca, fotovoltaik modüller tarafından üretilen doğru akımı, normal uygulamalarda kullanabilmek için
alternatif akıma çeviren bir evireç de sisteme dahil edilebilir.
3.1.3 Şebekeye Bağlı Sistemler
Bu tip fotovoltaik sistemler, yerel elektrik enerjisi ağına bağlıdır. Gündüzleri, fotovoltaik sistem
tarafından üretilen elektrik enerjisi ya hemen kullanılır ya da elektrik sağlayıcı firmalara satılır. Güneş
ışığı olmadığı zamanlarda, elektrik enerjisi fotovoltaik sistem tarafından üretilemeyeceği için, kullanım
için gerekli güç ağdan satın alınır. Sonuçta, şebeke, bataryalara ihtiyaç duymadan, bir çeşit elektrik
depolama sistemi olarak görev yapmaktadır.
3.1.4 Hibrit Bağlı Sistemler
Hibrit bağlı bir sistemde, birden farklı tipte elektrik üretici mevcuttur. Đkinci tip elektrik üretici sistem
yenilenebilir bir enerji (rüzgar enerjisi gibi) veya geleneksel enerji çeşidi (dizel motor ya da şehir elektrik
şebekesi) olabilir.
3.1.5. Günlük uygulamalara örnekler
Genellikle silikon esaslı malzemelerden yapılan fotovoltaik paneller, elektrik enerjisi üreterek elektrik
ihtiyacını karşılamak için yeni nesil araba ve çatıların üzerinde, sokak ışıkları, trafik sinyalleri, hesap
makineleri, saatler, doğru akım motorlar ve fanlar, dönüştürücülerde kullanılmaktadır. Ayrıca son
yıllarda, çok ilgi çeken diğer bir konu da fotovoltaik yapıların binalara (duvar, çatı, pencere gibi bina
bölümlerine) entegre edilmesidir. Böylece, binalara yeni özellik işlevler kazandırılmaktadır (Şekil 12).Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
55
Şekil 12. Fotovoltaik uygulamalara örnekler; güneş arabası [28], fotovoltaik çatı [29], trafik ikaz lambası
[30] ve sokak lambası [31]
3.1.6. Uzay uygulamaları
Fotovoltaik teknolojisinin, uzay mekiği ve uydularda kullanılması ile 1958 yılında başlamıştır [13, 32-
34]. Hafif fotovoltaik paneller uzay mekiğinin ihtiyacı olan elektrik enerjisini karşılamak için
kullanılmaktaydı. Günümüzde GaAs (Galyum Arsenit) esaslı güneş pilleri uzay çalışmaları için
kullanılmaktadır. Yüksek verimdeki ince silikon esaslı güneş pilleri ile de iyi sonuçlar alınmaktadır.
Güneş ışığının yoğunlaştırılması (Şekil 13) ile fotovoltaik panelden, ısınmadan dolayı pil veriminin
düşmesine rağmen, daha yüksek elektrik gücü üretmektedir.
Şekil 13. Yoğunlaştırıcılı fotovoltaik paneller [35-36] ve fotovoltaik panel kullanan bir uydu [30]
3.2. Fotovoltaik Tekstiller
Fotovoltaik tekstil, güneş ışığını kullanarak elektrik enerjisi üreten fotovoltaik bir yapının, kumaş veya
giysi gibi bir tekstil yapısı üzerine yerleştirilerek tekstile entegre edilmesiyle veya lif şeklinde
üretilebilmesi sonucunda, fotovoltaik lif, iplik ve kumaşları oluşturması ile elde edilmektedir [27].
Fotovoltaik malzemelerin tekstillerle çeşitli yöntemler kullanılarak bir araya getirilmesi, son yıllarda, tüm
dünyadaki araştırmacıların ilgilendikleri bir konu olmuştur. Askeri alandaki uygulamalarla başlamış olan
fotovoltaik tekstil çalışmaları açısından, günümüzde, ağırlıklı olarak silikon esaslı güneş pillerinin
tekstillere entegre edilmesi ile oluşturulmuş, ticari ürünler (fotovoltaik tekstil yapıları) mevcuttur.
Cep telefonu gibi küçük elektronik cihazlarda, çeşitli akıllı giysiler veya tekstil ürünlerinde ve ayrıca
aksesuarlarda fotovoltaik tekstiller elektrik enerjisi sağlama ve ısıtma, soğutma ve aydınlatma gibi dolaylı
amaçlar için kullanılabilmektedir. Fotovoltaik tekstiller, sıradan güneş panellerine göre daha esnek,
burulmaya daha dirençli ve daha mukavemetli olmalıdır. Fotovoltaik yapılar, tekstillere yama yapılarak
eklenebilir veya lif formunda üretilip daha sonra büyük tekstil yüzeyleri üretilebilir. Üretilen fotovoltaik
lif veya tekstillerin, günlük kullanım sırasında ortaya çıkacak aşınma ve eğilmeye karşı dirençli olması
gerekmektedir. Aynı zamanda kullanılacak fotovoltaik tekstillerde kullanılacak malzemelerin kararlı,
yöntemlerin tekstillere uygun, sistemin güç dönüşüm veriminin yeterli yükseklikte, maliyetinin düşük Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
56
olması beklenmektedir. Elde edilen fotovoltaik liflerin, tekstil yüzeyleri oluşturabilmesi için makinalarda
örülebilmesi ve dokunabilmesi gerekmektedir.
Günümüzde, az da olsa inorganik esaslı ve tekstil malzemelerine yama yapılarak oluşturulmuş ticari
fotovoltaik tekstil ürünleri mevcuttur. Ancak çeşitli firmalar ve araştırma kurumlarında, inorganik,
organik ve hibrit (organik/inorganik) malzemeler kullanılarak fotovoltaik tekstil [37] ve lif [38-45] elde
edilmesi konusunda çok sayıda araştırma devam etmektedir.
Özellikle, şehir elektrik şebekelerinden uzak yerlerde çalışmak veya seyahat etmek durumunda olan
insanların kullandıkları küçük elektronik aletlere (i-pod, dizüstü bilgisayar gibi) enerji sağlamak amacıyla
giyilen giysilerin (ceket ve şapka gibi) veya kullanılan diğer tekstil malzemelerinin (çadır ve sırt çantası
gibi)(Şekil 14) fotovoltaik etki ile enerji üretmesi çok yararlı olacaktır.
Şekil 14. Fotovoltaik tekstil ürünlerine örnekler; fotovoltaik yelek [46], fotovoltaik şapka ve çanta [47]
4. SONUÇ
Fotovoltaik teknolojisi, diğer enerji kaynakları arasında, sahip olduğu avantajlar nedeniyle, ilgi çekmeye
ve gelişmeye devam edecektir. Türkiye’nin sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli de göz önünde
tutulursa, diğer birçok dünya ülkesinde olduğu gibi, yasal düzenlemeler, üreticiyi ve kullanıcıyı teşvik
edici girişimler gerçekleştirildiği takdirde, ülkemizde fotovoltaik teknolojisi yatırımları ve kullanımı daha
da yaygınlaşacaktır. Fotovoltaik teknolojisi, pek çok uygulama alanı olabilecek, tek başına çeşitli
fonksiyonların gerçekleştirilmesi için gerekli enerjiyi üretebilecek bir sistemdir. Güneş pillerinin, diğer
uygulamaların yanı sıra, tekstil ve konfeksiyon ürünlerine uygulanması, yenilenebilir bir enerji üretimi
sağlaması açısından, çeşitli özel fonksiyonlu akıllı tekstillerin elde edilmesini ve kullanılmasını
sağlayacaktır. Fotovoltaik teknolojisinde ortaya çıkan yeni malzemeler ve yöntemler sayesinde,
önümüzdeki yıllarda, mevcut ticari fotovoltaik ürünlerin maliyetleri düşecek ve kullanımları daha da
yaygınlaşacaktır.
KAYNAKLAR
1. Green, M. A., 2000, “Photovoltaics: technology overview” Energy Policy, Cilt 28, No 14, 989-998.
2. Frankl, P., Masini, A., Gamberale, M. ve Toccaceli, D., 1998, “Simplified life-cycle analysis of PV
systems in buildings: present situation and future trends”, Progress in Photovoltaics: Research and
Applications, Cilt 6, No 2, 137-146. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
57
3. Zahedi, A., 2006, “Solar photovoltaic (PV) energy; latest developments in the building integrated
and hybrid PV systems”, Renewable Energy, Cilt 31, No 5, 711-718.
4. Swanson, R.M., 2000, “The Promise of Concentrators”, Progress in Photovoltaics: Research and
Applications, Cilt 8, No 1, 93-111.
5. internet: http://www.eia.doe.gov, 15-04-2010
6. Şen, Z., 2004, “Solar energy in progress and future research trends”, Progress in Energy and
Combustion Science, Cilt 30, No 4, 367-416.
7. Energy Information Administration [EIA], “International energy outlook”, DOE/EIA-0484, 2009
8. Energy Information Administration [EIA], “International energy annual 2006”, 2006.
9. Đçli, S. ve Çubukçu, M., 2007, “Turkey: PV Technology status and prospects”, I.E.A - PVPS
Annual Report 2007, 101-103.
10. Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı Elektrik Đdaresi Etüt Müdürlüğü [EĐE], “2008 Yılı faaliyet
raporu”, 2009.
11. Elektrik Đdaresi Etüt Müdürlüğü [EĐE], “Yenilenebilir enerji kaynakları”, internet:
http://www.eie.gov.tr/turkce/gunes/gunespv.html, 2008.
12. Graf, R.F., 1999, Modern dictionary of electronics, Butterworth-Heinemann, A.B.D.
13. Messenger, R.A. ve Ventre, J., 2004, Photovoltaic systems engineering, Taylor & Francis, Florida.
14. internet: http://www.spirofrog.de 30-01-2010
15. Avrupa Fotovoltaik Endüstrisi Kurumu [EPIA], “Solar Generation V-2008, Global Market Outlook
for Photovoltaics Until 2012”, internet:
http://www.epia.org/fileadmin/EPIA_docs/publications/epia/EPIA__MarketPublication_18feb.pdf,
2008.
16. Pagliaro, M., Palmisano G. ve Ciriminna, R., 2008, Flexible Solar Cells, ISBN-13: 9783527323753,
Wiley-VCH, Weinheim, Germany.
17. Kalogirou, S., 2009, Solar Energy Engineering: Processes and Systems, ISBN-13: 978-0-12-
374501-9, Academic Pres.
18. internet: http://www.directindustry.com 30-04-2010
19. internet: http://www.nellis.af.mil 30-04-2010
20. internet: http://www.eecbg.energy.gov 30-04-2010
21. Dora Marinova, D. ve Balaguer, A., 2009, “Transformation in the photovoltaics industry in
Australia, Germany and Japan: Comparison of actors, knowledge, institutions and markets”,
Renewable Energy, Cilt 34, No 2, 461-464.
22. Avrupa Fotovoltaik Endüstrisi Kurumu [EPIA], “Global Market Outlook for Photovoltaics Until
2013”, 2009.
23. Muntasser, M. A., Bara, M. F., Quadri, H. A., EL-Tarabelsi, R. ve La-azebi, I. F., 2000,
“Photovoltaic marketing in developing countries”, Applied Energy, Cilt 65, Sayı 1-4, 67-72.
24. Erickson, J.D. ve Chapman, D., 1995, “Photovoltaic technology: Markets, economics, and rural
development”, World Development, Cilt 23, No 7, 1129-1141.
25. internet: http://www.solarbuzz.com 15-01-2010
26. internet:http://www.enerji.gov.tr/index.php?sf=webpages&b=gunes&bn=233&hn=12&nm=384&id
=387 15-04-2010.
27. (Celik) Bedeloglu, A., 2009, Fotovoltaik etki oluşturan lif geliştirilmesi (Development of fibres
with photovoltaic effects), Doktora tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
28. internet: http://www.syfizmir.wordpress.com 30-04-2010
29. internet: http://www.gizmowatch.com 30-04-2010
30. internet: http://www.energyeducation.tx.gov 30-04-2010
31. internet: http://www.businessdevelopment.gr 30-04-2010
32. Luque A. ve Hegedus S., 2003, Handbook of photovoltaic science and engineering, John Wiley &
Sons Ltd., England,
33. Goetzberger A. ve Hoffmann V.U., 2005, Photovoltaic Solar Energy Generation, Springer–Verlag,
Berlin/Heidelberg, Germany,
34. Patel M.R., 1999, Wind and solar power systems, CRC Press LLC. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y. Teknolojik Araştırmalar: TTED 2010 (2) 43-58
58
35. internet: http://www.patriotsolargroup.com 30-04-2010
36. internet: http://www.news.cnet.com 30-04-2010
37. Krebs F.C., Biancardo M., Jensen B.W., Spanggard H., Alstrup J. 2006, Strategies for incorporation
of polymer photovoltaics into garments and textiles, Sol Energy Mater Sol Cells, 90, 1058-1067.
38. Chittibabu, K., Eckert, R., Gaudiana, R., Li, L., Montello, A., Montello, E., and Wormser, P., 2005,
“Photovoltaic Fibers”, Patent US 6,913,713 B2.
39. Liu J., Namboothiry M.A.G., Carroll D.L., 2007, Fiber-based architectures for organic
photovoltaics, Appl Phys Lett, 90, 063501.
40. O’Connor B., Pipe K.P., Shtein M., 2008, Fiber based organic photovoltaic devices, Appl Phys Lett,
92,193306.
41. Toivola, M., Ferenets, M., Lund, P., and Harlin, A., Photovoltaic fiber, Thin Solid Films 517(8),
2799–2802, (2009)
42. Shtein, M., and Forrest, S. R., “Organic Devices having a Fiber Structure”, US Patent 7194173,
2007.
43. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y., Sariciftci, N.S., 2009, A flexible textile structure based on
polymeric photovoltaics using transparent cathode; Synthetic Metals,159, 2043-2047.
44. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y., Sariciftci, N.S., 2009, A Photovoltaic Fibre Design for
Smart Textiles, Textile Research Journal, Accepted for publication and online published
(29.10.2009). Textile Research Journal doi:10.1177/0040517509352520.
45. Bedeloglu, A., Demir, A., Bozkurt, Y., Sariciftci, N.S., 2010, Photovoltaic properties of polymer
based organic solar cells adapted for non-transparent substrates, Renewable Energy, 35 2301-2306
46. internet: http://www.techespot.com/2009/08/solar-jacket-for-gadgets.html 30-04-2010
47. internet: http://www.travelizmo.com 30-04-2010
