Su üzerinde güneş enerjisi santrallerinin inşası için yüzdürme modüllerinin kullanımı yaygınlaşmaya başlamıştır. Bu sistemlerim gelişim tarihi ve geleceğe bir bakış açısı içeren yazımızın detayları aşağıdaki gibidir.
Yüzen güneş enerjisi santralleri
Üçüncü bin yılın başlangıcına damgasını vuran teknolojinin hızlı gelişimi, tüm dünyada sıkıntısı görülen elektrik talebinde kaçınılmaz bir artışa eşlik etmektedir. Geleneksel yöntemlerle üretimini artırmak, doğal kaynak rezervleri ve atmosfer kirliliği ile ilişkili küresel çevre sorunları ile sınırlıdır. İnsanlığın gözünün uzun zamandır alternatif enerji kaynaklarına çevrilmiş olması da tesadüf değildir.
Yenilenebilir enerji kaynakları arasında tartışmasız lider güneş ışığıdır. Güneş pillerinin maliyetindeki sürekli iyileştirme ve azalma, Güneş’in tükenmez enerjisini çok talep edilen elektriğe dönüştürmeyi mümkün kılmıştır. Bugün güneş enerjisi aktif olarak gelişmektedir. Bu nedenle gelecek için umut verici ve doğaya kesinlikle zararsız gelişimi devam etmektedir. Ancak güneş enerjisi santralleri (SPS) geniş verimli arazileri işgal etmektedir. Bu da onların ana dezavantajlarından bir tanesidir. Bu nedenle, özellikle gezegenin yoğun nüfuslu bölgelerinde bu sorun fark edilmektedir.
Kıt topraklara bakma arzusu, rezervuarların, göllerin, koyların ve diğer su kütlelerinin su yüzeyine yerleştirilebilen yüzer güneş enerjisi santralleri oluşturma fikrinin temelini oluşturulmuştur. Bununla birlikte, açık su alanlarında (denizler veya okyanuslar) bu tür güç kaynaklarının inşası, güneş panellerinin huzursuz olması için yüzer platformların stabilitesi ile sınırlıdır. Esas olarak bu durum ada devletleri için geçerlidir. Ayrıca esas olarak pilot projeler şeklinde mevcuttur.
Nasıl başlamıştır?
Japonya ve Çin, yüzen güneş enerjisinin kökenindedir. Avrupa’da bu fikir Büyük Britanya tarafından desteklenmiştir. Yakın zamana kadar, Japonya’daki dünyanın en büyük yüzer güneş enerjisi santrali, 180.000 metrekare su yüzeyini işgal etmiştir. Ayrıca Kyocera tarafından üretilen yaklaşık 10.000 güneş paneline sahiptir. 2016 itibariyle, dünyadaki tüm faal yüzer enerji santrallerinin dörtte üçü Japonya’daydı.
Ağustos 2017’de Çin, ülkenin doğusundaki Huainan şehri yakınlarında beyan edilen kapasitesi 40 MW olan dünyanın en büyük yüzer güneş enerjisi santralini devreye alarak doğu komşusundan liderliği almıştır. Kullanılamaz su ile doldurulmuş, yaklaşık 4 kilometrekarelik bir alana sahip terk edilmiş bir taş ocağı rezervuar olarak kullanılmıştır. Ayrıca yaklaşık 86 hektarlık bir alana 160.000 adet güneş panelleri için yüzer platformlar da yerleştirilmiştir. Günümüzde yüzen güneş panelleri tüm kıtalardaki enerji mühendislerinin ilgisini çekmektedir. Bu ilerleme de Güneş enerjisinin gezegenin su alanlarını fethetmeye başlaması ile sonuçlanmaktadır.
Faydaları nelerdir?
Peki yüzen güneş enerjisinin artan popülaritesinin sırrı nedir?
Güneş enerjisinin çevre ile ilgili olarak tam tarafsızlığına odaklanmazsanız. “kara” öncüllerine kıyasla yüzen güneş enerjisi santrallerinin bir takım avantajları olduğu açıktır. Yukarıda belirtildiği gibi, tarımsal ürünlere veya inşaata uygun arazileri işgal etmezler. Bu nedenle, özellikle yüksek nüfus yoğunluğuna ve sınırlı bölgelere sahip ülkeler için önemlidir.
Suyun yüzeyi güneş ışığı akımlarını yansıtmaktadır. Böylece güneş pillerinin güneş ışığını da artırmaktadır. Bu durum, panellerin verimliliğini artırır ve bulutlu havalarda bile elektrik üretme yeteneğini korur.
Güneş panelleri çalışma sırasında soğutma gerektirmektedir. Su yüzeyinin üzerindeki sıcaklık genellikle toprağın üzerindekinden daha düşüktür. Bu nedenle ısı değişim süreçleri daha yoğundur. Çalışmalar, yüzer GES panellerinin enerji verimliliğinin, zemine dayalı olanlardan %11 daha yüksek olduğunu göstermiştir.
Elektriği uzun mesafelere taşımaya gerek yoktur. Böyle bir elektrik santrali tüketicinin yanına yerleştirilebilmektedir. Yüzer güneş enerjisi santrallerinin çeşitli altyapılara entegrasyonu da kolaydır. İçme suyu ve sulama sistemleri olan rezervuarlara, hatta arıtma tesislerine bile yerleştirmeye olanak sağlanabilmektedir.
Güneş panelleri için yüzer platformlar, rezervuar yüzeyinin buharlaşan yüzeyinin alanını azaltmaktadır. Ancak kurak bölgeler için çok önemli olan su kaybını önlemektedir. Platformlardan gelen gölge, ışık çıkışını sınırlar ve yosun oluşumunu engeller. Ayrıca su kütlelerinin yüzeyinin üzerinde çok daha az toz vardır. Bu da panellerin kirlenme olasılığını azaltmaktadır.
Diğer bir avantaj ise, dalgaların, gelgitlerin ve akışların enerjisini elektrik üretmek için kullanmaktır. Diğer yandan güneş enerjisine paralel olarak yüzen güneş enerjisi santrallerinin hibritleşmesi olasılığı da artmaktadır. İkincisi, geleceğin enerjisi için geniş beklentiler için fırsatlar yaratmasıdır.
Geleceğe bir bakış
Nispeten genç yaşına rağmen güneş enerjisi hızla ivme kazanmaktadır. Alternatif bir kaynağa giderek artan ilginin nedenleri şu şekildedir;
- Elektrik talebinde istikrarlı büyüme;
- Güneş panellerinin maliyetini azaltmak;
- “temiz” enerji kaynakları için çabalamak.
Tabii yüzen güneş enerjisi santrallerinin de ciddi beklentileri vardır.
Japonya, yönün geliştirilmesinde tartışmasız lider olarak kabul edilmektedir. Fukushima trajedisinden kurtulan ülke, yeni enerji santrallerinin avantajlarını takdir etmektedir. Ayrıca ileri teknolojilere sahip olmak, iddialı planların uygulanmasını da mümkün kılmaktadır. Ancak Çin ve Büyük Britanya’nın enerji şirketleri Japonların gerisinde kalmamıştır.
Gelişmekte olan pazardaki yeni oyuncular arasında, 2016 sonunda Kamuti’de 648 MW kapasiteli en büyük kara tabanlı güneş enerjisi santralini inşa eden Hindistan ve Avustralya’da bulunmaktadır. Brezilyada da, yüzer güneş enerjisi santralleri inşa edilmiştir. Kore ve Güneydoğu Asya ülkeleri de benzer projeler için atılım hazırlığındadır. Son bölge, inşaatları için büyük ilgi görmektedir. Bu neden gelecekte bu sistemler çok umut verici olarak kabul edilmektedir. Arsa fiyatlarındaki istikrarlı artış, önde gelen Avrupa ülkelerini yeni bir santral tipine dikkat etmeye zorlarken, Fransa, Almanya ve hatta Amerika Birleşik Devletleri, kaynaklar açısından zengin olmayan İngiltere’ye katılmaya hazırdır.
Analistlerin tahminlerine göre, 2025 yılına kadar dünyanın birçok yerinde yüzen güneş enerjisi santralleri görünecektir. Bu nedenle, finansal göstergeler ise 2,7 milyar dolara ulaşacaktır.
Pratik Çözümler
Buraya kadar yüzer güneş enerjisi santrallerinin avantajlarından bahsettik. Ancak aynı su ile ilgili dezavantajlardan da bahsetmek gerekmektedir. Tabii ki, dalgaların etkisi açık alanlarda kullanımlarını sınırlamaktadır. Ancak su, özellikle deniz suyu aynı zamanda agresif bir ortamdır. Bu nedenle güneş panelleri için yüzen platformların metal kısımları da tatlı su rezervuarlarında aşındırıcı etkilere maruz kalmaktadır.
Polimerik malzemelerden yapılmış güneş panelleri için yüzer platformların, korozyonun yıkıcı etkisine en dayanıklı olduğu kanıtlanmıştır. Bu tür yapılar, döner kalıplama ile dikişsiz yapılmış büyük boyutlu modüllerden birleştirilmektedir. Metalin gücünü ve plastiğin agresif ortamlarına karşı direncini birleştirerek, en az 50 yıl boyunca kusursuz hizmet garantisi vermektelerdir.