Güneş (Solar) Enerjisi

Bu çalısmada, günışığı görmeyen ya da yeterince ısık almayan mekânların aydınlatma sorununa temiz ve yenilenebilir bir kaynak olan güneş enerjisi ile çözüm getirmek amacıyla, Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü bünyesinde tasarlanıp, kurulan ve test edilen bir günısığı aydınlatma sistemi tanıtılmıştır. Bildiride yoğunlastırılmıs güneş ışınımının fiber optik kablolarla taşınması ilkesine dayanan bu sistemin bilesenlerinin özellikleri, maliyeti ile ayırt edici yanları ortaya konulmaktadır. Sistemden elde edilen ısığın tayfsal özelliklerinin değerlendirilmesi için standart D serisi için verdiği tayfsal dağılımlar incelenmiştir. Sistemden elde edilen aydınlık düzeyleri farklı gök kosulları altında değerlendirilmiş, ortalama ısık veriminin % 56 olduğu belirlenmistir. Günısığı aydınlatma sistemleri, yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanan diğer sistemlerle birlikte düsünülecek olursa, sebekeden bağımsız ya da kendi gereksinimi olan enerjiyi üretmekle kalmayıp sebekeye enerji aktarabilen “artı” enerjili binaların hayata geçirilmesinde yer alabilecektir.

Büyük bir hızla fosil yakıtların tükendiği ve petrol fiyatlarının arttığı gerçeği ile yüz yüze geldiğimiz ve küresel ısınma etkilerinin olabildiğince hissedildiği günümüzde, yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi giderek artmaktadır. Bu bağlamda güneş ışınımı evrensel, her yerde bulunan, yasamın ve sağlığın kaynağı, maliyetsiz bir yenilenebilir enerji kaynağıdır.

Bildiğimiz anlamda günes, ancak 20. yüzyılın baslarından bu yana doğal bir enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır.Ortam aydınlatmasında temel kaynak olan Günes’in yerini, maliyet, uygunluk ve performanslarının geliştirilmesi ile elektrik lambaları almıs, zaman içerisinde, doğal aydınlatmaya olan bağlılık en az düzeye inmistir. Bu nedenle, özellikle ticari binalarda aydınlatmanın elektrik tüketimindeki payı oldukça büyük boyutlara ulaşmaya başlamıştır.

Gelişen yaşam tarzı, insanları yeterince aydınlanamayan mekânlarda (büyük ticari binalar, ofisler, yeraltı istasyonları, çok katlı otoparklar vb.) yaşamaya zorlamaktadır. Günışığının yeterli olmaması, insanlarda birtakım psikolojik ve fizyolojik sorunlara neden olabilmekte, aydınlatmada yeterli konfor koşullarının sağlanmaması çalışma verimini olumsuz yönde etkileyebilmektedir. Deneysel çalışmalar, insan bünyesinin yirmi dört saatlik iç periyodunun düzenlenmesinden sorumlu olan ‘melatonin’ hormonu salgılanmasının, maruz kalınan günışığı düzeyi ve süresine bağlı olduğunu göstermektedir. Bu yeterli günışığı düzeylerinin şiddeti, binalardaki normal elektrik aydınlatmasınınkinden daha büyüktür. Günışığı olmadan aydınlatılan binalarda günlerini geçiren insanlarda, “biyolojik karanlık” nedeni ile performans ve verimlilik düşmesi yaşanabilmektedir.

Binalar, uzun dönem enerji tüketiminde önemli bir etkiye sahiptirler.

Enerji veriminde ve sürdürülebilirlikteki son gelişmeler, binalarda aydınlatma, ısıtma ve soğutma için minimum enerji tüketimi ile optimum günışığı kullanımını amaçlayan tasarım stratejilerine yol açmıştır. Açık gök koşullarının egemen olduğu Akdeniz ülkelerinde, günışığı, ısıl ve görsel konfor koşullar arasındaki ilişkilerin belirlenmesinde önemli bir yere sahiptir. Yetersiz aydınlanan mekânlarda yüksek verim ve düşük bakım maliyetlerine sahip günışığı aktarım sistemlerinin kullanımı, görsel konforun yanında, aydınlatmadaki elektrik tüketimini doğrudan azaltmaktadır.

Bu çalışma, günışığı almayan ya da yeterince aydınlanamayan mekânların aydınlatma sorununa, temiz ve yenilenebilir bir kaynak olan güneş enerjisi ile çözüm getirmeye çalışan günışığı aydınlatma sisteminin tanıtımına ve performansının değerlendirilmesine yöneliktir. Günışığı aydınlatma sistemi, gün boyunca güneşin çift eksende izlenmesi yöntemiyle, ışığın yüksek yansıtma özelliğine sahip paraboloit toplayıcı ile yoğunlaştırılması ve toplanan bu yoğun ışığın demet haline getirilmiş geniş öz çapına sahip esnek fiber optik kablolarla (optik liflerle) mekâna aktarılması ilkesine dayanmaktadır. Ayrıca kapalı gök koşulları nedeniyle, güneşin olmadığı ya da yetersiz kaldığı dönemlerde ise mekânda istenilen aydınlık düzeyine ulaşmak için sistem yapay aydınlatma kaynakları ile desteklenerek bütünleşik hale getirilen armatürlerle düşük enerji tüketimli ve etkin aydınlatma düzeyli bir özellik kazandırılabilme potansiyeline sahiptir. Günışığı aydınlatma sisteminde, binalarda ve farklı uygulama alanlarında aydınlatma için harcanan elektrik enerjisinde tasarruf hedeflenirken, aydınlık düzeyi ile birlikte elde edilen ışığın niteliğinin korunması çalışmanın temel amaçlarındandır. Çalışmada, sistem bileşenlerinin tayfsal (spektral) ve renksel özellikleri ile mekân

aydınlatmasına ilişkin deney tasarımları, kullanılan veri ve cihazlar “Deneysel Yöntem” bölümünde açıklanmıştır. Tasarlanan aydınlatma sistemi, tamamen karanlık bir test mekânında test edilerek CIE standart D-tipi gök koşullarında elde edilebilinecek aydınlık düzeyi ve ışık verimleri belirlenmiştir.

Canan Kandilli , A. Kam uran Türkoğlu , Koray Ülgen

Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü

TÜBİTAK-UME Optik Grubu Laboratuvarları