Güneş enerjisinden faydalanma şekillerinden bâzıları:
- Sıcak su temini,
- Meskenlerin ısıtılması,
- Meskenlerin serinletilmesi,
- Kurutma,
- Tarımda faydalanma,
- Güneş fırınları ve güneş ocakları,
- Güneş pompaları,
- Yüzme havuzlarının ısıtılması,
- Isı pompası,
- Elektrik elde edilmesi,
- Soğutma sistemlerinde,
- Tuz temini,
- Deniz suyundan saf su elde edilmesi,
- Yapma fotosentez,
- Sera ısıtmasıdır.
Yukarıda belirtilen uygulamaların birçoğunda güneş ışınları biri ısı değiştiricisi (genellikle düz toplayıcı) aracılığıyla bir akışkana (su, hava) aktarılır. Sıcaklığı artan akışkan, faydalanma maksadına göre depolanır veya sisteme gönderilir.
Güneş toplayıcıları: Güneş ışınları ile bir akışkanın sıcaklığının artmasını sağlayan gereçlere güneş toplayıcıları (kollektörü) adı verilir. Başka bir ifâdeyle, güneş toplayıcıları, güneşin ışık enerjisini ısı enerjisine dönüştürürler. Konstrüksiyon şekline göre düz ve odaklı, kullanılan akışkan cinsine göre sıvılı ve gazlı (havalı) toplayıcılar olarak gruplandırılabilir. Akışkan sıcaklığının 100°C’den daha düşük olabileceği sistemlerde (sıcak su temini ve hacim ısıtması gibi) düz toplayıcılar kullanılır. Sıcaklığın 100°C’den daha yüksek değerlerinin gerektiği durumlarda ise odaklı toplayıcıların kullanılması gerekmektedir. Pratikte, güneş enerjisinin en yaygın kullanıldığı su ısıtması gibi durumlarda 100°C’den daha düşük sıcaklıklar yeterli olduğundan düz toplayıcılar daha çok kullanılmaktadır. Toplayıcı tipi, faydalanılan enerji türüne göre seçilir. Sıcak su temininde sıvılı toplayıcılar, ev
ısıtmasında havalı toplayıcılar tercih edilir.
Fazla bulutlu geçen bölgelerde, direkt güneş ışınım miktarı az olduğundan toplayıcı verimi düşüktür ve çoğu zaman hiç toplanamaz. Odaklı ve düz
toplayıcıların birbirlerine göre bâzı avantajları vardır. Odaklı toplayıcılarda çok yüksek sıcaklıklara çıkılabildiği hâlde, yapımı zor ve pahalıdır.
Düz toplayıcılar: 1) Konstrüksiyonu daha basittir. 2) Yayılı ışınımdan da faydalanabilir. 3) Tesisatın yerleştirileceği zeminin hazırlanması kolaydır. 4) Hareketli kısımları yoktur. 5) Hava şartlarına karşı mukavim ve daha uzun ömürlüdür. 6) İşletme masrafları azdır. 7) Ancak 100°C sıcaklığa kadar
çıkabilir.
Basit ve kullanışlı olması sebebiyle pratikte daha çok kullanılan bir düz toplayıcı tipi genellikle beş kısımdan meydana gelir: 1) Güneş ışınlarını geçiren ve üstten ısı kaybını önleyen, bir veya çok sayıdaki saydam veya yarı saydam örtü. 2) Enerji toplayan siyah yüzey. 3) Isı taşıyan akışkanın
dolaştığı borular veya tüpler. 4) Toplayıcının alt kısmında olan, ısı kaybını azaltmak için kullanılan yalıtkan cisim (cam yünü, strofor, mantar vs.). 5) Toplayıcıyı dış etkenlerden koruyan ve yukarıda belirtilen elemanları bir araya getiren kılıf.
Bâzı toplayıcı tiplerinde de yukarıda sayılan elemanların bir kısmı bulunmaz. Meselâ; havalı toplayıcılarda siyah yüzey ve borular yerine siyaha boyanmış katlı camlar veya matris tipi elemanlar kullanılır.
Odaklı toplayıcılar: 1) Yüksek sıcaklıklar elde edebilir. 2) Konstrüksiyonları daha zor ve daha pahalıdır. 3) Sâdece direkt güneş ışınlarından faydalanılabilir. 4) Tesisatın yerleştirilmesi için özel yerler hazırlanmalıdır. 5) Güneşi tâkibeden mekanizmalara ihtiyaç duyulur. 6) İşletme masrafları düz toplayıcılara göre daha fazladır.
Güneş enerjili sıcak su sistemleri: Meskenlerde sıcak su temini için kullanılan enerji, bina için gerekli olan enerjinin % 12’si mertebesindedir. Sıcak su temini için daha ziyâde gaz, fuel-oil, odun veya elektrik enerjisi kullanılmaktadır. Son zamanlarda, güneş enerjisinden de istifâde edilmektedir.
Güneş enerjisi potansiyeli büyük ülkelerde (ABD, Japonya, Avustralya vs.), meskenlerin sıcak su ihtiyacının büyük bir kısmı, güneş enerjisi ile temin edilmektedir. Birçok ülkede, sıcak suyun güneş enerjisinden faydalanılarak hazırlanması için teşvik tedbirleri alınmaktadır.
Güneş enerjili sıcak su ısıtıcıları çok değişik şekillerde yapılabilmektedir. Basit tip sıcak su ısıtıcılarında enerji toplama ve depolama aynı kap içinde yapılır. Kendinden depolu sıcak su ısıtıcıları denilen bu ısıtıcıların avantajı, taşınabilir olmalarıdır.
Tabiî dolaşımlı sistemler: En yaygın kullanılan sıcak su ısıtma sistemlerindendir. “Termosifon tipi su ısıtıcısı” olarak da isimlendirilir. Sistem düz toplayıcılardan ve yalıtılmış bir depodan ibârettir. Açık veya kapalı devreli olarak yapılabilirler. Tabiî dolaşımlı, açık devreli sıcak su sisteminde, toplayıcılarda ısınan su genişleyerek deponun üst kısmından depoya akar. Bunun yerini deponun altındaki soğuk su alır. Güneş ışınlarının olduğu ve toplayıcı sıcaklığı depo sıcaklığından büyük olduğu müddetce sirkülasyon devâm eder. Soğuk iklimlerde toplayıcılarda dolaşan suyun donma problemi vardır. Donma ihtimâlinin olduğu günlerde sistemin boşaltılması lazımdır. Ayrıca, toplayıcılarda dolaşan su ile kullanılan su karışıyorsa, toplayıcı borularında korozyona sebebiyet verebilir veya kireçlenme ile boru et kalınlığı artabilir. Bu problemleri ortadan kaldırmak için, toplayıcı devresinde donma sıcaklığı düşük ve antifiriz ilaveli akışkan dolaştırılarak, sistem kapalı devreli yapılır.
Tabiî dolaşımlı sıcak su sistemlerinde, pompaya ve otomatik kumanda cihazlarına ihtiyaç olmadığından, basit ve kullanışlıdırlar. Ancak, sirkülasyonun olabilmesi için, deponun toplayıcılardan daha yüksekte olması gerekir. Bu sebeple de sistemin yerleştirilmesi zordur. Pompalı sistemler: Pompalı sıcak su sisteminde, genel olarak pompa, diferansiyel, termostat, sıcak su deposu, genişleme tankı ve çek valf bulunur. Tabiî dolaşımlı sistemlerde olduğu gibi açık devreli veya kapalı devreli yapılabilirler.
Sıcak su üretiminde kullanılan toplayıcılar, bulunduğu yerin enlemine eşit eğimde ve güneye doğru olarak yerleştirilmelidirler.