Dunyada uzun yıllardır komur, petrol, doğalgaz gibi fosil yakıtlar enerji kaynağı olarak kullanılıyor. Fakat fosil yakıtlar doğayı kirlettiği gibi yavaş yavaş tukenmeye yuz tuttular. Alternatif ve yenilenebilir enerji turlerine yoğunlaşan bilim insanları; ruzgar, guneş, jeotermal enerji gibi enerji turlerinin kullanım durumlarını araştırdılar ve başta guneş paneli olmak uzere pek cok yeni enerji uretim sistemi oluşturdular.
Guneş paneli kullanımını genelde herkes onaylasa ve gunden gune kullanım alanları artsa da sistemin tam olarak nasıl işlediğini uzmanlardan başka bilen pek fazla kişi yok. Peki evinizin catısına bile kurabileceğiniz guneş paneli nasıl ışık ile enerji uretiyor, o enerji nasıl elektriğe donuşuyor? Gelin adım adım ilerleyerek sorunun yanıtına birlikte bakalım.
[h=2]Guneş paneli nedir?[/h]
Pek cok filmde, belgeselde ya da guneş tarlası adı verilen guneş enerji santrallerinde gorduğunuz gibi guneş panelleri tek parca değil, pek cok farklı hucreden oluşan yapılardır. Yan yana cok sayıda hucre olmasının nedeni, her birinin ayrı bir şekilde guneş ışığı cekmesi ve diğer hucrelerde bir sorun cıksa bile işleyişin devam edebilmesidir.
Guneş ışınlarında var olan fotonlar, guneş panelinde bulunan bir hucreye carptıkları an, hucrenin negatif ve pozitif taraflarına bağlanır ve bir elektrik devresi oluştururlar. Bunu klasik kalem pillerdeki artı ve eksi kutuplar olarak duşunebilirsiniz. Elektronlar oluşan devre icinde akarak elektrik uretirler.
Guneş panelinde bulunan her bir hucrede, her saniye bu elektrik uretim işlemi devam eder. Birbirine bağlı hucreler arasında da bir devre sistemi oluşur ve elektrik uretim alanı genişler. Yani ne kadar cok hucre birbirine bağlanırsa, o kadar fazla elektrik uretimi olur. 30 hucreden oluşan bir guneş paneli, 3000 watt değerinde bir elektrik uretebilir ve bu ortalama bir binanın elektrik enerjisinin tamamını karşılayabilir.
[h=2]Guneş paneli nasıl ışıktan elektrik uretiyor?[/h]
Guneş ışınlarında bulunan fotonların gevşek atomları hucreye carptığı an dağılıyor. Temelde yarı iletken silikon pillerden oluşan guneş panelindeki hucrenin artı ve eksi kısımlarına elektronlar tutunuyor. Tıpkı bir kalem pilde olduğu gibi bir elektrik devresi oluşmuş oluyor. Bu kutuplar arasındaki bağlantıyı, gevşek atomlara sahip guneş ışığı tamamlıyor.
Ancak tamamlanan elektrik devresi, devresi doğru akımda (DC) elektrik uretiyor. Yani tek yonlu akım sağlayanıyor. Doğru akım (DC) olan elektrikten daha fazla verim alabilmek ve kullanım alanını genişletmek icin bu elektrik, alternatif akıma (AC) cevrilir. Alternatif akım (AC), uzun mesafelerde cok daha ucuza iletildiği icin dunyada yaygın şekilde kullanılıyor.
[h=2]Peki guneş panelinden elde edilen DC elektrik nasıl AC'ye donuşturuluyor?[/h]
Doğru akımda elektrik ureten guneş panellerinden alınan elektriği, alternatif akıma cevirmek icin bir invertor yani donuşturucu kullanılıyor. Bu invertorleri tum sistemin beyni olarak duşunebiliriz. Akım değişimi yapmakla kalmıyor; voltaj, akım, uretim, maksimum ve minimum guc takibi ile arıza kontrolu de sağlıyor.
Guneş panellerinin kullanıldığı ilk zamanlar tum bir panel icin merkezi bir invertor kullanılıyordu. Tek donuşturucu olması buyuk bir hataydı cunku hucrelerden birinin arızalanması, golgede kalması ya da tozlanması gibi durumlarda tum sistem işlemez hale geliyordu. Bir suredir, her bir guneş paneli hucresi icin ozel donuşturuculer kullanılıyor. Boylece hucrelerden biri zarar gorse bile, diğer hucreler kesintisiz elektrik uretimine devam ediyorlar.
[h=2]Peki ya guneşsiz saatler ve gunlerde ne oluyor?[/h]
Ortamda hic Guneş ve guneş ışığı olmadığı kotu hava şartları ve gece koşullarında elde edilen elektrik yedeklieniyor. Guneş tarlası olarak isimlendirilen guneş enerji santrallerinde oldukca buyuk caplı akulere yedeklenen fazla elektrik, uretim yapılmayan zaman dilimlerinde kullanılıyor.
Evlere kurulan kucuk caplı guneş paneli sistemlerinde de aynı akulerin, daha kucukleri bulunuyor. Kullanılmayan ve depolanmayan fazla elektrik ise elektrik şebekesiyle yapılan bir anlaşma ile şebekeye satılabiliyor. Boylece uretilen yenilenebilir enerjiden pek cok insan faydalanabiliyor.
Yenilenebilir enerji kaynakları arasında en cok bilinen ve kullanılanlardan biri olan guneş paneli sistemi temel olarak boyle calışıyor. Guneş paneli uzerinden elektrik uretme teknolojisi her gecen gun daha da gelişiyor. Belki bir gun şapkamızın ustune ekleyeceğimiz bir portatif guneş paneli ile cep telefonlarımızı şarj edebiliriz.