Yoğunlaştırılmış Güneş Enerji Sistemleri (Concentrated Solar Power Systems)
Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri (Concentrated Solar Power Systems), aynalar ve bu aynalara bağlı güneşi izleme sistemleri vasıtasıyla geniş alana yayılan güneş ışınlarını tek bir ufak noktaya odaklar. Güneş ışınının aynaların odak noktasından geçen tüpün içerisinde iletilen suda toplanması ve doğrudan buhar üretimi sağlaması esasına dayanır. Sistemde su ve buhar birbirine seri bağlı ünitelerden ısınarak geçer ve son ünitede istenilen basınç ve sıcaklık değerine ulaştığında üretilen buhar doğrudan buhar türbinine gönderilerek karbon emisyonu yaratmadan elektrik enerjisi üretilir. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi teknolojileri solar enerji kulesi (Kapak fotoğrafında gösterilmiştir. ), solar baca gibi örneklerle hayat bulmuştur. Her bir odaklama yöntemi yüksek sıcaklıkların elde edilmesini ve buna paralel olarak yüksek termodinamik verimliliği sağlamaktadır.
Dish Stirling motoru kullanılan sistemde tek başına bir parabolik yansıtıcı ile bu yansıtıcının odak noktasında bulunan alıcıdan oluşmaktadır. Yansıtıcı, bu sistemde, güneşi iki eksenden takip eder. Alıcı içerisinden geçen çevrim akışkanı 250-700 0C seviyesinde ısıtılır ve ardından Stirling motorunda enerji üretimi maksadıyla kullanılır. Dish Stirling sistemleri yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri arasında güneş enerjisinden elektrik enerjisine dönüşümde en yüksek verimliliği sağlayan sistemdir. Buna ek olarak taşınabilir yapısı sistemin ölçeklenebilirliğini sağlamaktadır.
Güneş esaslı yenilebilir enerji kaynaklarının en büyük problemi talep edilen lineer güneş ışınımlarının gündüz ve gece değişimleri, sezonsal değişimler ve hava koşullarının etkisiyle düzensizlik içinde gelmesiyle düzensizlik aralıkları oluşturmaktadır. Bu düzensiz güneş ışınım aralıkların azaltılmasını sağlamanın yolu termal depolama teknolojileri ile sistemin düzensizliklere karşı önlem almaktır. Termal depolama teknolojileri, yıllar önce geliştirilen, erime noktası düşük tuz, buz ve parafin faz değiştirme sistemleri gibi performans ve maliyet açısından daha geniş ölçekte kullanmamıza engel olmayan çözümlere dayanıyor. Termal depolama malzemeleri, termofiziksel ve termokimyasal olmak üzere iki sınıfa ayrılabilir.
Termofiziksel yaklaşımlar, sistemin fiziksel durumundaki değişikliklere dayanır. Isı depolama malzemesinin sıcaklığını arttırabilir, var olan ısı faz değişiminde olduğu gibi sabit bir sıcaklıkta emilebilir veya her ikisini birden kullanır. Örneğin, ergimiş tuzların ısıtılması yoluyla güneş enerjisinin depolanması şu anda üretimi arttırmak ve güneş enerjisi termik santrallerinin üretim maliyetini düşürmek için kullanılmaktadır. Termofiziksel sistemlerde, ısı kayıplarını çevreye en aza indirgemek için ısı yalıtımı gereklidir. Termokimyasal sistemlerde, kimyasal reaksiyonlar izolasyona gerek kalmaksızın enerjiyi geri dönüşümlü olarak depolar. Yüksek enerji yoğunluğu ve yalıtım gerektirmeyen uzun vadeli depolama olanaklarının avantajlarına rağmen, termokimyasal teknolojiler henüz yaygın olarak kullanılmamaktadır. Bir sonraki yazımızda termal depolama malzemelerinin termofiziksel özellikleri dikkate alınarak ısı depolama tankları içerisinde kullanılan materyalin türü, sistem içerisindeki verimleri ve günümüzde kullanıldığı sistemlerdeki karşılaştırmalarından bahsedilecektir.
