Güneş Bacası Nedir? Çalışma Prensibi

Enerji günümüzde en çok ihtiyaç duyulan güçlerden birisidir. Enerjinin üretilebilmesi içinde enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulur. Güneş bacası bu enerji kaynaklarından biri olarak kabul edilebilir. Yenilenebilir enerji kaynakları, gerekli enerji üretimini sağlayabilmek için büyük bir avantajken “Güneş Bacası nedir?” konusundan bahsedeceğiz.

Güneş Bacası Nedir?

Güneş bacası, güneş enerjisi sistemleri yardımı ile elektrik enerjisine ulaşabilmek için tasarlanmış bir sistemdir. Güneş bacası projesi 1978 yılında, öğretim görevlisi olan Profesör Schlaich tarafından ortaya atılmıştır. Güneş bacası sistemi ile güneşten gelen ısının tek bir noktada toplanarak elektrik üretilmesi sağlanmaktadır.

Güneş Bacası Ne İşe Yarar?

Güneş bacası sistemi, güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirebilmek amacıyla kullanılan ısıl sistemlerden birisidir. Baca ile güneşten gelen sıcaklık kullanılarak, baca içerisinde bulunan hava ısıtılır. Isıtılan hava yükselerek bacanın tabanında bulunan türbin sistemini çalıştırır. Bu durumda da elektrik enerjisi üretilmiş olur.

Güneş Bacasında Kullanılan Parçalar

Her sistemde olduğu gibi güneş bacasında da kullanılan bazı temel parçalar bulunmaktadır. Bu parçaların bütünlüğü sağlandığı durumda güneş enerjisini, elektrik enerjisine çevirmek mümkün bir hale gelmektedir. Güneş bacası parçaları sırasıyla şunlardır:

Güneş Bacası

Güneş bacası, bu sistemin olmazsa olmaz parçalarından birisidir. Baca ile, soğutulan hava tekrar yükselir ve kollektöre ulaşır. Kollektör de bu soğuk havayı tekrar ısıtır. Bu döngünün devamlı olarak sağlanabilmesi için güneş bacasına ihtiyaç duyulur.

Türbinler

Türbinler, havada bulunan enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürmeye yarayan parçalardır. 2. Basamak olarak işlev gören bu parçalar ile mekanik enerji üretilir.

Jeneratör Sistemi

Jeneratör sistemi, bacanın tabanında oluşan havanın enerjisi ilk olarak mekanik enerjiye, akabinde ise elektrik enerjisin çevrilir. Bu noktada jeneratör sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Türbinlerde oluşturulan mekanik enerji jeneratör sistemi ile elektrik enerjisine başarılı bir şekilde dönüştürülür.

Güneş Bacası Kollektörü

Güneş bacası kollektörü bacanın en üst kısmında bulunmaktadır. Güneş bacası kollektörleri, baca içerisinde mevcut olan ısıyı kullanarak hava kütlesine ekstra enerji sağlar. Sağlanan enerji ile birlikte hava kütlesi daha da ısınarak sıcak depo tankına aktarılır.

Güneş Bacası Çalışma Prensibi

Güneş bacası çalışma prensibi olarak oldukça kolay bir yapıya sahiptir. Güneşten gelen ısı baca içerisinde tek ortak noktada toplanarak potasyum nitrat ve sodyum nitrattan oluşan sıvıyı ısıtır. Güneş bacasının çalışma prensibi adım adım şu şekildedir:

1. Güneş yardımı ile toplanan ısı enerjisi, güneş bacasının etrafında bulunan heliostat aynaları ile bacanın en üst kısmında bulunan güneş bacası kollektörlerinden geçer.
2. Güneş bacası kollektörleri ısıyı toplayarak, bacanın alt kısmından gelen soğuk buharı ısıtır ve sıcak havayı depolayan, depo tankına gönderilir.
3. Depolama tankındaki sıcak buhar, sistem içerisinde mevcut olan kanallar ile türbinlere gönderilir. Türbinler ise gelen bu sıcak buhar enerjisi ile birlikte dönmeye başlar.
4. Buhar türbine gelirken kinetik enerjiyi kullanır. Türbinler ile bu kinetik enerji, mekanik enerjiye dönüşür ve jeneratör sistemini çalıştırır.
5. Jeneratör temel yapısı itibari ile gelen mekanik enerjiyi, elektrik enerjisine çevirir. Bu işlem basamakları uygulanırken bir miktar buhar sıcaklığı kaybederek soğur. Soğuyan havayı tekrar kullanabilmek için, sistem bu havayı soğuk depolama tankına gönderir.
6. Soğuk depolama tankında muhafaza edilen bu soğuk hava, pompalar vasıtası ile tekrardan güneş enerjisi bacasına gönderilir ve yükselen hava tekrardan güneş bacası kollektörlerine ulaşır. Döngü bu şekilde tekrar eder.

Güneş Bacası Hangi Enerjiye Dönüşür?

Güneş bacası sistemi hangi enerjiye dönüşür sorusuna cevap vermiş olduk fakat yine de açıklık getirmek için tekrar bahsedelim. Güneş bacası sistemi güneşten gelen ısı enerjisinin önce mekanik enerjiye akabinde ise elektrik enerjisine çevrilmesini sağlamaktadır.

Güneş Bacası Türkiye’de Ne Oranda Kullanılır?

Güneş Bacası Türkiye standartlarında bakıldığında çok fazla kullanılan bir sistem değildir. Türkiye’de büyük üretim potansiyeli ile mevcut olan 1 adet güneş bacası sistemi bulunmaktadır. Bu sistem 2014 yılında Greenway CSP tarafından, Mersin Solar Kulesi olarak kurulumuştur.

2014 yılında kurulan Mersin Solar Kulesi 1 MW (MegaWatt) üretim yapmaktadır. Yaklaşık olarak 60 metre uzunluğa sahiptir. Kurulduğu günden bugüne dek TeraWatt’tan daha yüksek miktarda enerji üretilmiş ve devlete satılmıştır.

Güneş Bacası Avantajları ve Dezavantajları

Bu sistem her ne kadar yenilenebilir enerji standardında olup yeşil enerji üretse de avantajı bulunduğu gibi dezavantajları bulunmaktadır. İlk önce avantajları akabinde ise dezavantajlarına değinelim.

Avantajlar

• Havanın aydınlık olması bu sistemin elektrik enerjisi üretebilmesi için yeterlidir. Güneş ışınlarının direkt kollektöre ulaşmasına ihtiyaç duyulmaz. Havadaki güneş ısını yansımaları, elektrik üretimini sağlar.
• Sistemin devamlı olarak tekrar eden bir yapısı olmasından kaynaklı olarak verimli bir depolama sistemine sahiptir. Bu durum 24 saat boyunca elektrik enerjisi üretmesini sağlamaktadır.
• Çevreye herhangi bir zarar vermez.
• İşletme ve bakım maliyeti diğer yenilenebilir enerji sistemlerine oranla oldukça uygundur.
• Isıtma ve soğutma işlemlerinin sağlanması esnasında herhangi bir yakıta ihtiyaç duyulmaz.
• Sisteme uygun tesisin kurulması için gerekli malzemeler her yerde bulunabilecek parçalar olmasından kaynaklı olarak teknolojiye ihtiyaç duyulmaz.

Dezavantajlar

• Sistemin ilk kurulum maliyeti pahalıdır.
• Baca yüksekliği tehlike arz edebilir. Yükseklik arttıkça uçak ve helikopter gibi hava taşıtları için risk oluşturur.
• Elektrik üretim potansiyeli hava koşullarına ve gece, gündüz durumuna göre değişiklik gösterir.
• Baca yüksekliği arttıkça elektrik üretim potansiyeli artmaktadır. Yükseklik arttıkça da rüzgara dayanıklılık gücü için malzemenin sağlam olması gerekmektedir. Rüzgar kuvvetinin önüne geçebilmek için konstrüksiyonun iyi yapılması gerekir.