Güneşlenme Süresi ve Güneş Enerjisi Verimliliği

Dünya çapında, yenilenebilir enerjiye yapılan yatırımlar her geçen gün artıyor. Birçok ülke kullandıkları enerjinin bir kısmını yenilenebilir kaynaklardan sağlıyor. Güneş ışığı, rüzgar, yağmur, gelgitler, dalgalar ve jeotermal ısı gibi kaynaklar kullanarak üretilen temiz enerji, karbon ayak izini küçültüyor. Önceden maliyetleri yüzünden tercih edilmeyen yenilenebilir enerji sistemleri, teknolojik ilerlemelerle daha çok tercih edilebilir hale geliyor.

Güneş’ten gelen radyasyon, atmosfer dışında neredeyse sabit ve 1370 W/m2 düzeyindedir. Atmosfer içerisinde ise 0 - 1100 W/m2 aralığındadır. Ekvator çevresinde, güneş ışınları dik açılarla düştüğü için güneş radyasyonu seviyeleri de yüksektir. Ekvatordan uzaklaştıkça güneş ışınlarının açısı değiştirdiği için güneş radyasyonu seviyeleri de azalır.

Güneşlenme süresi; belirli bir zaman aralığında, birim alan üstüne düşen güneş radyasyonunun toplam süresidir. Güneş radyasyonunun, 120 W/m2’ yi geçtiği süre esas alınarak belirlenir. Meteoroloji istasyonları tarafından helyograf adı verilen aletler ile ölçülür. Helyograf, direkt güneş ışınlarını bir diyagram üzerine kaydeder. Daha sonra kayıtlar incelenerek güneşlenme süresi bulunur. Bulut, nem, yağış, basınç, rüzgar hızı, sıcaklık ve yeryüzü şekilleri gibi faktörler, güneşlenme süresine direkt olarak etki eder. Güneş enerjisi kullanımı için ölçümlerin ve değerlendirmenin iyi yapılması verimliliği direkt olarak etkiler. 

Enlem, güneşlenme süresini etkileyen en önemli faktördür. Dünyayı yatay olarak böldüğü düşünülen, ekvatora paralel varsayımsal çizgiler enlemleri oluşturur. Aynı enlem üzerindeki noktalar birleşerek paralelleri oluşturur. Bulunulan bağlı olarak; güneş ışınlarının düşme açısı, sıcaklık dağılışı, gece ile gündüz arasındaki zaman farkı değişir. 

Ülkemiz 36° - 42° kuzey paralelleri arasında bulunur. Türkiye, bulunduğu konum sayesinde, Avrupa ülkelerine göre daha fazla güneşlenme süresine sahiptir. Kuzey enlemlerine çıkıldıkça, ekvatora olan uzaklık artar ve güneşlenme süresi azalır. 

Türkiye’de 1991-2020 arasında yıllık ortalama güneşlenme süresi 6-7 saat/gün olarak ölçülmüştür. Ocak, Şubat, Mart, Ekim, Kasım ve Aralık aylarında, mevsimsel faktörlerden dolayı ortalama güneşlenme radyasyonu en düşük seviyededir. Bu aylarda ölçülen 2500 kW/m2 yıllık ortalama değeri, Avrupa ülkelerinin ortalamasından daha yüksektir. Ülkemizin bulunduğu coğrafi konumu sayesinde güneş enerjisi potansiyeli birçok ülkeye göre avantaj sağlar.

Türkiye’nin, en düşük güneşlenme süresine sahip yeri Karadeniz bölgesidir. Bulunduğu konum ve fazla yağış alması güneşlenme süresini etkiler. Karadeniz bölgesinde, yıllık ortalama güneşlenme radyasyonu 1200 kW/m² civarıdır. Türkiye ortalamasında en düşük güneşlenme süresine sahip olmasına rağmen, Karadeniz bölgesi, Avrupa’nın 1100-1300 kW/m² olan ortalamasına eşdeğer güneş radyasyonu seviyesine sahiptir. Giresun, 2,8 saat/gün yıllık ortalama güneşlenme seviyesi ile ülkemizin en az güneş radyasyonu alan ilidir.Türkiye’nin güney bölgelerinde, güneşlenme süresi daha yüksek değerlere ulaşır. 
Türkiye’nin %17’lik yüz ölçümünü oluşturan ve güneşlenme süresinin yüksek olduğu, Güneydoğu ve Akdeniz Bölgelerinde, güneş enerjili su ısıtma sistemleri yıl boyunca tam kapasite çalışır. Ülkemizin, yüz ölçümünün %63’ünü oluşturan diğer yerlerde ise verimlilik %90 civarındadır.

Ülkemizde, en yüksek yıllık ortalama güneşlenme süreleri Güneydoğu Anadolu bölgesinde yıllık 1460 kW/m² olarak görülür. Akdeniz, Doğu Anadolu ve İç Anadolu bölgeleri yüksek güneşlenme süreleri ile takip eden bölgelerdir.

Türkiye, yıllık 110 gün gibi yüksek bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir ve gerekli yatırımların yapılması halinde Türkiye, yılda birim metrekarede ortalama olarak 1100 kWh lik güneş enerjisi üretebilir. Ülkemiz bu enerji potansiyeli ile Avrupa ülkeleri arasında lider konuma gelebilir.

Türkiye’de güneş enerjisi konusunda araştırma, geliştirme, bilgilendirme ve uygulama çalışmalarını 1982-2011 tarihleri arasında Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü’ne bağlı Güneş Enerjisi Şubesi yürütmüştür. 2011 yılından sonra bu görevi, Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü yürütmeye başlamıştır.

Güneş enerjisi sistemleri ile elektrik üretimini yaygınlaştırmak amacıyla, 5346 sayılı “Yenilenebilir Enerji Kaynakları Kanunu” 2010 yılında revize edildi. Kanunun mevzuat çalışmaları 2013 yılında tamamlandı. 

Ülkemizde güneş enerji kullanılarak üretilebilecek enerji miktarı, yaklaşık 380 milyar kW/yıl olarak hesaplanmıştır. Türkiye’nin sahip olduğu potansiyeli kullanması halinde enerjide dışa bağımlılık azalacaktır.  Ülke dışından alınan enerji miktarı azaltılıp döviz tasarrufu sağlanabilir.

Türkiye’nin potansiyeline uygun olan güneş enerji sistemleri şu şekildedir;

• Güneş enerjili su ısıtma.

• Güneş kollektörleri.

• Fotovoltaik güç sistemleri.

• Güneş enerjisi kuleleri

• Güneş enerjisi ve Jeotermal Melez sistemler.

Günümüzde, Türkiye'de güneş enerjisi sistemleri, genellikle binalarda suyun ısıtılması ve ısıtma sistemlerine destek olarak kullanılır. Son yıllarda, güneş enerjisi sistemlerinin, ısıtma sistemlerine destek amacıyla kullanılması yaygınlaştı. 

Güneş enerjisi ile elektrik üretimi giderek artmaktadır. Bunun yanında ev, havuz ve tesislerin su ısıtma ihtiyaçları, bina soğutma sistemleri, bitki kurutmada da güneş enerji sistemleri kullanılır.

Uluslararası olarak kanıtlanmış ve kabul gören bir model olan, “ESRI Güneş Radyasyon Modeli” kullanılarak elde edilen verilerle, güneş kaynak alanları belirlenir. Gerekli veriler önceden sağlandığı için, ön fizibilite çalışmaları ve zamandan tasarruf yapılıp maliyetlerde azalma sağlanır. Maliyetlerin düşmesi, üreticilerin güneş enerji sistemlerine yatırımlarını daha cazip hale getirebilir. Güneş enerji sistemlerindeki maliyet düşüşü de, tüketim maliyetlerini düşürecektir.

Tüketicilerin, enerji üretimini yenilenebilir kaynaklarla yapan firmaları tercih etmesi, enerji sektöründe yapılacak yeni yatırımların güneş enerji sistemlerine yönelmesine yardımcı olabilir.