Günümüzde dünya nüfusundaki art?? ve buna ba?l? olarak enerji ihtiyac?ndaki art??, alternatif yak?tlara daha çok önem verilmesine ve buna ba?l? olarak bu konuya daha fazla zaman ve para ayr?lmas?na neden oluyor. Var olan fosil yak?t kaynaklar?n?n, enerji üretimi s?ras?nda kükürt, azot oksitler gibi baz? zararl? kimyasallar üreterek çevreye verdi?i zarar dü?ünüldü?ünde, konuya verilen önemin artmas?n?n normal oldu?u dü?ünülebilir.

Güne? enerjisinin öneminin yenilenebilir enerji eldesindeki pay?n?n giderek artmas? bekleniyor. Çünkü Güne? Dünya’ya tüketti?imiz toplam enerjiden 10.000 kat daha fazla enerji yollar ve çevre dostu bir enerji kayna??d?r. Geli?mi? ülkelerde endüstride (fabrikalarda ve organize sanayi bölgelerinde) ve yerle?im alanlar?nda (evlerde, sitelerde) termal (s?cak su, radyatör ön ?s?tma, havuz ?s?tma) yüksek verimle termal dönü?üm uygulamalar?na çok s?k rastlan?yor.

Elektrik Etüt ?daresi Genel Müdürlü?ü (E?E) taraf?ndan yap?lan çal??maya göre Türkiye’nin ortalama y?ll?k toplam güne?lenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ???n?m ?iddetiyse 1311 kWh/m2-y?l (günlük toplam 3,6 kWh/m2) olarak belirlenmi?tir. Ancak bu de?erin, Türkiye’nin gerçek potansiyelinden daha az oldu?u, daha sonra yap?lan çal??malar ile anla??lm??t?r. 1992 y?l?ndan bu yana Elektrik Etüt ?daresi Genel Müdürlü?ü ve Devlet Meteoroloji ??leri Genel Müdürlü?ü (DM?), güne? enerjisi de?erlerinin daha sa?l?kl? olarak ölçülmesi amac?yla enerji amaçl? güne? enerjisi ölçümleri al?yor. Devam eden ölçüm çal??malar?n?n sonucunda, Türkiye güne? enerjisi potansiyelinin eski de?erlerden % 20-25 daha fazla ç?kmas? bekleniyor.

?stanbul Teknik Üniversitesi Kimya Bölümü’nde yapt???m?z çal??malar, güne?le termal (?s?l) ?s?tma, güne? pilleri ve hidrojen enerjisiyle ba??nt?l? yak?t hücreleriyle ilgili teknolojilerin geli?tirilmesi üzerine yo?unla??yor. Bu yaz?da yapmakta oldu?umuz çal??malardan güne? enerjisinin termal dönü?ümü ile ilgili geli?meler üzerinde duraca??z.

Termal Dönü?üm

Binalardaki enerji harcamalar?n?n kontrollü olmas?n?n önemi göz ard? edilemez. Yap?lan çal??malar toplam enerji harcamalar?n?n % 40′?n?n binalara ait oldu?unu gösteriyor. Kyoto Protokolü’ne göre 2012 y?l?na kadar sera gazlar? sal?m?n?n % 8 oran?nda dü?ürülmesi gerekti?i için, binalar?n enerji harcamalar?n?n önemi ortaya ç?k?yor. AB ülkelerinde binalar?n enerji performans?n? ölçen ulusal kurallar ve canland?rma programlar? var. Ülkemizde de bu konuda çal??malar sürüyor.

Güne? enerjisinin yüksek verimle termal dönü?ümü konusunda yat?r?m alanlar?n? ve uygulamaya dönü?ebilecek yenilikçi alanlar? ?u ba?l?klar alt?nda toplayabiliriz: Yüksek verimle termal enerji (?s?) eldesi (binalar?n, turistik tesislerin, ticari binalar?n enerji harcamalar?n?n yakla??k % 60′?n?n ?s? enerjisi oldu?u göz önüne al?n?rsa yüksek verimle enerji eldesinin önemi göz ard? edilemez), termal elektrik eldesi (güne? pilleri ile elde edilen elektrik enerjisinin 1000′lerce kat?), güne? enerjisi ile so?utma yapma, yani so?urmal? so?utma sistemleri, deniz suyundan tatl? su eldesi, meyve-sebze kurutma.

Ülkemizde yüksek verimli termal dönü?üm teknolojisi kullan?lm?yor. Yar? seçici yüzey üreten bir firma d???nda, güne? kollektörlerinin yüzeyleri mat siyah boya ile boyanarak haz?rlan?yor. Bunlarda da profil yüzeylerinin so?urma-yayma oran? çok dü?ük. Dolay?s?yla güne?le ?s?nan su, ?s?s?n? ???n?mla h?zla kaybediyor. Siyah mat boya ile haz?rlanan yüzeylerde boya çatlamas? ve korozyona çok s?k rastlan?yor ve bu yüzeylerin ömürleri de k?sa oluyor.

Yüksek verimli kollektör yüzeyleri güne? ?????na kar?? seçici ve koruyucu kaplamalardan olu?ur. Yüksek verimli bir kaplaman?n güne? ?????n?, ?s? verdi?i dalga boyu aral???nda olabildi?ince fazla so?urmas? gerekirken, radyasyonla ?s? kayb?n?n oldu?u dalga boyu aral???nda da yüzeyin olabildi?ince dü?ük ???ma yapmas? gerekir. Bu kaplamalar 1 um’den (milimetrenin binde biri) daha ince filmlerdir (nano incelikte) ve vakum teknikleri ya da elektrokimyasal kaplama yöntemleri ile haz?rlan?rlar.

?TÜ-KOSGEB ortakl??? ile güne? enerjisinin termal dönü?ümü konusunda yap?lan çal??malar bak?r, alüminyum ya da sac yüzeylerin güne? ?????na kar?? seçici ince filmlerle kaplanmas?n? ve bu yüzeylerin yüksek verimli kollektörlerin üretiminde kullan?lmas?n? amaçl?yor. Bu çal??mada güne? ?????n? belirli dalga boylar? aral???nda yüksek de?erlerle so?uran, buna kar??l?k yayma de?eri dü?ük nano filmler, bak?r veya sac yüzeyler üzerine elektrokimyasal kaplama yöntemi ile kontrollü bir ?ekilde kaplan?yor. Patent alt?nda korunan bu yöntemle, metal yüzeyler üzerinde kademeli olarak elektrokimyasal kaplamalarla nikel siyah? filmler olu?turuluyor. Olu?turulan filmlerin yüksek s?cakl??a ve korozyona dayan?kl?l??? test edilmi? durumda. Yöntem Avrupa’da vakum tekni?iyle üretilen say?l? benzerlerine oranla çok daha dayan?kl? ve üretim tekni?inin basitli?i nedeniyle de çok daha ucuz.

Yüksek verimli bu yüzeylerin spektral özellikleri a?a??daki ?ekilde gösteriliyor: Görüldü?ü gibi so?urma katsay?s? 0,95′in üzerindeyken emisyon katsay?s? 0,07.

Bu yüzeyin sürekli ve ucuz bir yöntem ile rulodan ruloya sar?larak üretimini pilot tesis alt?nda geli?tirmek için ?TÜ-KOSGEB alt?nda kurulan “Selektif Teknoloji” Ar-Ge ?irketi faaliyete ba?lamak üzere.

Bu teknolojinin geli?tirilerek yat?r?ma dönü?mesi son derece önemli. Bunun için, te?vik yasalar?nda sadece güne? elektri?ine de?il, güne?ten yüksek verimle elde edilecek ?s?ya da finansal desteklerin ne ?ekilde verilece?inin tart???lmas? gerekli.

Güne? enerjisi ve uygulamalar?n?n ülkemizde yeni teknolojiler ile h?zla yerini almas? gerekiyor. Fotovoltaik teknoloji, ancak orta ve uzun vadede yat?r?ma dönü?ebilir, çünkü ülkemizde ara?t?rma geli?tirme a?amalar? henüz tamamlanmam?? durumda. Türkiye’nin göz ard? etmemesi gereken konu termal dönü?ümdür. Almanya 2002′den günümüze kollektör üretimini 3 kat artt?rm??t?r, bugün de Avrupa’da en fazla seçici yüzey üretimi yapan ülkedir. ?spanya, Madrid Bildirgesi ile yeni yap?lan binalarda güne? kollektörlerinin kullan?m?n? zorunlu k?ld?. Bu bir devlet te?vi?idir.

Bu teknolojilerin binalara uygulanmas? ise estetik yönü dü?ünülerek ve enerji verimini azaltmayacak ?ekilde yap?lmal?. Konutlarda güne? kollektörleri sadece çat?larda de?il, estetik bir ?ekilde cephelere yerle?tirilerek de kullan?labilir. Enerji uygulamalar?nda be? E’nin bir arada olmas? önemlidir: Enerji, Ekonomi, Ekoloji, Etik ve Estetik. Ama as?l ba?lang?ç noktas? alt?nc? E’den yani E?itim’den geçiyor.

Prof. Dr. Figen Kad?rgan

Kimya Bölümü, Fen-Edebiyat Fakültesi, ?stanbul Teknik Üniversitesi

Bilim ve Teknik, Temmuz 2009

Cells, Say? 56, s. 183, 1999.
Kad?rgan, F., “Electrochemical Nano-Coating Processes in Solar Energy Systems”, International Journal of Photoenergy, Say? 84891, s. 1-5, 2006. Kad?rgan, F., Sohmen, M., Wetherilt, J., Ture, E., “Elektrokimyasal Olarak Spektral Seçici Yüzeylerin Geli?tirilmesi”, Türk Patent Enstitüsü, 1998. Kad?rgan, F., Method of depositing selectively absorbent film on a metal substrate Patent, PCT/ TR2003/000081, WO 2005/042805

Kaynaklar
Kad?rgan, F., Sohmen, M., “Electrodeposited Black Cobalt Selective Solar Absorber Films and Their Characterization”, Renewable Energy, Say? 16, Cilt 4, s. 2304, 1998.
Suzer, S., Kad?rgan, F., Sohmen, M., Wetherilt, J., Ture, E., “Spectroscopic Characterization of ALO3-Ni Selective Absorbers for Solar Collectors”, Solar Energy and Materials, s. 52-55, 1998. Suzer, S., Kad?rgan, F., Sohmen, M., “XPS Characterization of Co and Cr Pigmented Copper Solar Absorbers”, Solar Energy Materials and Solar