Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi ile fotovoltaik sistem arasındaki fark nedir?
Güneşten elektrik üretimi denildiğinde akla çoğunlukla düz paneller gelir. Oysa aynalarla ışığı bir alıcıya toplayan ve önce ısı üreten santraller de vardır. Fotovoltaik teknoloji ile yoğunlaştırılmış güneş enerjisi aynı doğal kaynaktan yararlansa da elektriğe ulaşmak için farklı fiziksel yollar kullanır.
Temsili görsel: Aynalarla ışığı bir alıcı kuleye yönlendiren güneş ısıl tesisi; temsili görsel. Kaynak: PS10 solar power tower.jpg; üretici: afloresm; lisans: CC BY 2.0. Kaynak bildirimi: SOLUCAR PS10.
Birinde hücre, diğerinde ısı çevrimi merkezde bulunur
Fotovoltaik hücrede ışığın yarı iletken malzemeyle etkileşimi elektriksel çıkış sağlar. Bu dönüşüm için önce buhar hazırlanması ve türbinin döndürülmesi gerekmez. Hücreler modüller içinde birleştirilir, modüller de daha büyük sistemlere bağlanabilir. Üretilen doğru akım gerekli durumlarda inverterle alternatif akıma çevrilir.
Yoğunlaştırılmış güneş sisteminde ise aynalar ışığı bir alıcıda toplar. Alıcıda elde edilen ısı, uygun bir çalışma çevriminde değerlendirilir. Yaygın santral düzenlerinde bu ısıyla buhar hazırlanır; buhar türbini ve jeneratör üzerinden elektrik üretilir. Böylece güneş enerjisi, elektrikten önce bir ısıl aşamadan geçer.
Ayna sahası tek bir biçimle sınırlı değildir
Parabolik oluk sistemlerinde uzun aynalar ışığı odak hattındaki alıcı boruya yönlendirir. Kule sistemlerinde ise sahadaki aynalar ışığı bir kulenin üzerindeki alıcıya gönderir. Başka yoğunlaştırıcı düzenler de bulunur. Ortak özellik, ışığın bir alıcı üzerinde toplanması ve ısının değerlendirilmesidir.
Bu yüzden uzaktan görülen koyu yüzeylerin tümüne panel demek doğru olmayabilir. Bir fotovoltaik modül ışığı kendi üzerinde elektriğe dönüştürür. Bir ayna ise ışığı başka bir yere yönlendirir; elektrik üretimi alıcı ve dönüşüm ekipmanının devamında gerçekleşir. İki yüzeyin sistem içindeki işi farklıdır.
Güneşi izleme düzeninin görevi değişebilir
Yoğunlaştırılmış sistemde aynaların ışığı alıcıya gönderebilmesi için güneşin konumuyla uygun geometrik ilişki kurulmalıdır. EIA, bu sistemlerde odaklamanın gün boyunca korunmasına yönelik izleme düzenlerini açıklar. Aynanın yönündeki hareket, ışığı belirlenen hedefe ulaştırma işlevi taşır.
Fotovoltaik sistemler ise sabit taşıyıcılarla veya izleyici düzenlerle kurulabilir. Burada yüzeye ulaşan ışığın değerlendirilmesi amaçlanır; ışığın uzaktaki ortak bir alıcıya yansıtılması temel koşul değildir. Aynı izleme sözcüğü kullanılsa bile takip edilen enerji yolu farklı olabilir.
Isı depolama ile elektrik depolama ayrılır
Bazı yoğunlaştırılmış güneş santrallerinde ısı depolanır ve daha sonra elektrik üretim çevriminde kullanılır. Böylece güneşten ısı toplama zamanı ile elektrik üretiminin zamanı belirli ölçüde ayrılabilir. Depolama kapasitesi ve çalışma süresi ise tesisin gerçek tasarımına bağlıdır.
Fotovoltaik sistem bir bataryayla birlikte kurulduğunda farklı bir dönüşüm zinciri ortaya çıkar: Önce elektrik üretilir, ardından bu elektrik depolama sistemine aktarılır. Birinde depolanan temel ara çıktı ısı, diğer örnekte elektrikten türeyen depolanmış enerjidir. Bu fark kayıpların nerede oluştuğunu ve hangi ekipmanın gerektiğini değiştirir.
Depolamanın varlığı da tesisin sınırsız veya kesintisiz üretim yaptığı anlamına gelmez. Depoya girebilen enerji, depolama kayıpları ve kullanılabilir çıkış süresi tasarımla sınırlıdır. Bir açıklamada gece üretiminden söz ediliyorsa bu üretimin hangi depolanmış enerjiden sağlandığı ve hangi çalışma koşullarını kapsadığı sorulmalıdır. Güneş kaynağı ile depolanmış enerjinin işletme içindeki rolleri böylece ayrı kalır.
Karşılaştırma, aynı hizmet üzerinden yapılmalıdır
İki teknolojiyi yalnızca görünen yüzey alanı veya toplam kurulu güçle karşılaştırmak yeterli değildir. Üretim profili, depolama düzeni, yer koşulları ve kullanılan kapasite tanımı belirlenmelidir. Belirli bir projeye ait olmayan genel maliyet veya üstünlük iddiaları bu teknik ayrımı tek başına çözmez.
Bir proje metninde önce “ışık doğrudan hücrede mi elektriğe dönüşüyor, yoksa bir ısı çevrimini mi çalıştırıyor?” sorusu sorulabilir. Ardından depolamanın hangi aşamada bulunduğu izlenir. Bu iki soru, aynı güneş kaynağını kullanan tesislerin neden farklı makineler, farklı izleme düzenleri ve farklı işletme olanakları içerdiğini açıklar.