Güneş Pili Üretim Durumları - 1 | Güneş pili ve uygulamaları

Abone Ol

Güneş Pili Üretim Durumları – 1

Son güncelleme: Pazartesi, Ekim 26, 2009

Bu çalışmada güneş pillerinin ülkemiz ve dünya açısından mevcut durumları incelenmiş olup ayrıca dünya genelinde fotovoltaik hücre/modül üretimi yapan firmaların; üretim teknikleri, ürün verimlilikleri ve pazar payları karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Güneş pili üretim teknolojisindeki yenilikler incelenerek gelecekte güneş pili üretim durum ve teknolojileri için yorumlar sunulmuştur. İnsanoğlu, her geçen gün artan enerji ihtiyacını karşılamak için fosil kökenli enerjileri yoğun bir şekilde kullanmaya devam etmektedir. Bu kullanımın yaklaşık 50-100 yıllık bir geleceğinin kaldığı öngörülmekle birlikte, bu enerjilerin kullanımı ciddi çevre sorunlarına da yol açmaktadır. Önlem alınmadığı takdirde bu kaynakların kullanımından dolayı atmosfere verilen zararlı emisyonlar yüzünden dünyamızın çok ciddi tehlikelerle yüz yüze kalacağı öngörülmektedir. Fosil kökenli kaynakların kullanımı ile ortaya çıkan bu zararlı emisyonlar küresel bazda ısınmalara, iklim değişiklerine ve çevre kirliğine yol açmıştır.Son yıllarda gelişen teknoloji ile birlikte çevresel bilinçte küresel olarak büyük artış göstermiş bu bağlamada ulusal ve uluslar arası yasal düzenlemeler hayata geçirilmiştir. Bunlara örnek alarak Kyoto protokolü ve Avrupa Birliğinin yenilenebilir enerji üretimi hedeflerini ortaya koyan beyaz belge örnek olarak gösterilebilir. Gelişmiş ülkeler ve Avrupa Birliği, şebekeden bağımsız lokal enerji üretimi (PV’ler ve diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından üretim sistemleri)yapan sistem ve teknolojilere teşvik ve özendirme tedbirleri (vergi muafiyeti, kurulum ücretinin belli oranlarda karşılanması,vb.) getirmişlerdir. Bu sistemler, 20 yılın üzerinde olan ömürleri ile oldukça cazip çözümleri ortaya koymaktadır. Ülkemizde de bugüne kadar uygulanmış olan fosil kökenli yakıtlara dayalı enerji üretim politikaları toplumun bilinçlenmesine paralel olarak yavaş da olsa değişmeye başlamış ve bu bağlamda yenilenebilir enerjilerin kullanımıyla ilgili bir yasa (yetersiz olsa da) çıkarılmıştır. Bu güne kadar siyasi irade, enerji açığını ucuz fakat çevre kirletici üretim teknolojileri ile çözmeye çalışmıştır. Siyasi iradenin yeni görüşü ise 10 yıl sonraki enerji ihtiyacının nükleer teknolojiden karşılanması yönündedir. Bu teknoloji ise gerekli önlemler alınmadığı takdirde istenmeyen gelişmelere sebep olabilecektir. Enerji politikalarında yenilenebilir enerji kaynaklarını göz ardı etmeksizin yapılacak olan düzenlemeler hem çevremiz hem de ülke geleceği açısından oldukça cazip olanaklar sunmaktadır. Örneğin dünyada popülerliği hızla artan ve geleceğin enerji kaynağı olarak görülen; hidrojen enerjisi ve buna dayalı yakıt pili teknolojisi konusunda ülkemiz mevcut bor yatakları ile büyük açılımlara ve imkânlara sahiptir. Geçtiğimiz yıllarda merkezi İstanbul da olan hidrojen enerjisi merkezi kurulmuş ve çalışmalarına başlamıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisi konusunda da ülkemiz büyük bir potansiyele sahiptir. Ülke olarak bu büyük potansiyelden büyük oranda su ısıtma ihtiyacını karşılamak için faydalanılmaktadır. Bununla birlikte bu sistemler orta ve yüksek sıcaklık uygulamalarında rahatlıkla ülkemizde uygulanabilecek durumdadır. Örneğin bir güneş bacası ya da dish/stirling sistemi ile bir köyün elektrik ihtiyacı karşılanabilir. Güneş enerjisinden direkt olarak elektrik üretiminde faydalanılan diğer bir metot ise güneş pilleridir. Bu çalışmada güneş pillerinin çalışma prensiplerine değinilmemiş olup [1,2] güneş pillerinin dünü, bugünü ve geleceği ele alınmıştır. Güneş Pillerinin Dünü, Bugünü Ve Geleceği Güneş pilleri, yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisi den faydalanarak doğrudan elektrik üretmeye yarayan araçlarıdır.

Güneş pillerinin evlerde kullanılmasına bir örnek Japonya uygulaması için aşağıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Fotovoltaik etkiye dayalı güneş pili teknolojisi tarih içinde aşağıdaki şekilde gelişmiştir. İlloughby Smith’in selenyumun fotovoltaik etkisini bulması (1873) ve Adams ve Day’ın katı selenyum fotovoltaik etkisini bulması (1876) takip etmiştir. Ve 1883 yılına gelindiğinde Amerikalı kaşif Charles Fritts, selenyum tabakalardan yapılmış ilk güneş pilini tanımlamıştır. 1950’li yıllara gelinceye kadar çeşitli deneylerle fotovoltaik etkilerin kanıtlanmasına ve rapor edilmesine devam edilmiştir. 1951 yılında Germanyumdan elde edilmiş tek kristalli bir yapı imal edilmiştir. 1954 yılında Kadminyumun fotovoltaik etkisi rapor edilirken aynı yıl Bell laboratuarı araştırmacılardan Pearson, Chapin ve Fuller ilk kez %4,5 verimle çalışan silikon güneş pilini imal ettiklerini duyurmuşlardır. Ve aynı yıl Western elektrik fotovoltaik teknolojilerin lisansını satmaya başlamıştır. 1957, 1958, 1959 ve 1960’lı yıllara gelindiğinde ise Hoffman elektronik sırasıyla %8, %9, %10 ve %14 verimli güneş pillerini imal ettiğini duyurmuştur [3]. 1964 yılında Nimbug isimli uzay aracı 470 W’lık güneş pili ile uzaya gönderilmiştir. 1966 yılında ise 1KW’lık güneş pili sistemine sahip Orbiting Astronomik gözlemci yörüngeye oturmuştur. 1977 yılına gelindiğinde ise Amerika Birleşik Devletlerinde ulusal yenilenebilir enerji laboratuarı açılmıştır. 1982 yılında Dünya çapında güneş pili üretimi 21,3Mw’a kadar yükselmiştir. 2000’li yıllara gelindiğinde ise Almanya’da 100.000 çatının güneş pilleri ile kaplanması için çalışma başlatıldı. Aynı dönemlerde Japonya’da 10.000 çatı programı başlatılmıştır [4]. 2004 yılında, Almanya’nın Neustodt kentinde 2 MW kurulu güce sahip güneş fotovoltaik güç tesisi şebekeye bağlanmıştır. Tesis 70.000 m2 olan üzerine 7000 adet 300 W’lık panelden oluşmuştur. Yine Almanya da, Saarbrücken hava alanında 1,4 MW’lık güneş pili tesisi ocak ayında hizmete girmiştir. Tesis 40.000 m2’lik alan üzerine kurulmuştur. Tesisin yaklaşık kurulum maliyeti 6,5 milyon Euro olup 166 özel yatırımcı tarafından da desteklenmiştir [5]. 2004 yılının sonuna gelindiğinde Almanya’da güneş pili toplam kurulu gücü yaklaşık 53 MW olmuştur. Aynı yıl içinde Dünya Bankası 29 ülkede 30’dan fazla projeye destek vermek için bir fon açmıştır. Malta’da Malta Üniversitesi bünyesinde kurulmuş bulunan şebekeye bağlı sistemin kurulu gücü 7,5 kWp’dır. Sun Power firması, A-300 silisyum güneş pili için Amerikan ulusal yenilenebilir enerji laboratuarında (NREL) ölçüm yaptırarak %21,5’lik bir verime sahip olan bu güneş pilini mart ayında satışa sunmak için harekete geçmiştir. Amerika’da Brockton şehrinde Massochusetts Teknoloji firması tarafından 500 kW’lık bir güneş pili tesisi daha hizmete girmiştir. Polonya’da 2004 yılı sonunda kurulu güç toplamda 107kWp olup bunun 47kWp bölümü şebekeye bağlıdır. Çek Cumhuriyeti’nde ise toplam kurulu güç 150 kWp olup bunun 120kWp’lık bölümü şebekeye bağlıdır. Hindistan’da 2004 yılı sonunda toplam PV kurulu gücü 475 kWp olmuştur [6]. 2004 yılı eylül ayında ise Türkiye Büyük Millet Meclisi yeni bir yenilenebilir enerji yasasını çıkarmıştır. Bu yasa gelecek 5 yıllık dönemde 4-5 MW’lık bir yenilenebilir enerji kurulumunu desteklemekteydi [4]. 2004 yılı ikinci yarısında; Sharp, Sanyo, Kyocera ve RWE Schott Solar gibi firmalar kurulu üretim kapasitelerini artıracaklarını açıklayarak bu alandaki teknolojik yatırımların ve gelişmelerin süreceğinin sinyallerini veriyorlardı. Sharp firması; 315MW yıllık üretim kapasitesi ile Dünyanın en çok üretim yapan tesisi olarak Shinjo tesisinin olduğunu açıklarken, Sanyo elektronik firması; 2005 yılı üretim kapasitesini %140’lık bir artışla 153 MW olacağını bildirmiştir. Kyocera ise üretim kapasitesini mart ayı itibariyle %25’lik bir artış oranıyla 100 MW ve haziran sonunda %20’lik artışla 120 MW olarak açıkladı. Bununla birlikte Avrupa’nın en geniş fotovoltaik pil üretim ağına sahip olan RWE Schott Solar firması 40 milyon Euro olan yatırımını artıracağını açıklamıştır. BP Solar ve Romag, PowerGlaz olarak adlandırdıkları cam levhalı güneş pilini geliştirdiklerini açıkladılar ve sistemin yıl sonuna doğru satışa sunulacağını bildirdiler. Bu sistemin boyutları 3,3 m x 2,2 m olup bina dış cephelerine rahatlıkla uygulanabilecek düzeydedir. Sanyo Kuzey Amerika (Sanyo elektrik’e ait bir alt firma) firması 200 kW’lık bir sistemi San Diego’da kurmuştur. Bu sistem 1056 adet Sanyo HIT-190 güneş pilinden oluşmaktadır. Bu sistemin enerji dönüşüm oranı %18,5’dir. Japon hükümeti, 2010 yılına kadar ülkedeki toplam kurulu PV gücünü 4820 MW olarak hedeflemiştir. Bu değer 2003 yılı sonunda 887 MW olarak açıklanmıştır. Japon Pv pazarı gelecek 5 yıl içinde yıllık ortalama %20 büyümenin devam ettirileceğini umut etmektedir [7]. Dünya Genelinde Güneş Pili Hücre / Modül Üretim Durumları Dünya genelinde güneş pili hücresi ve modül üretimi 744,08 MW ile 2003 yılında en yüksek seviyesine ulaşmıştır. Bu değer 2002 yılına göre (561,77 MW) %32,4’lük bir artışa karşılık gelmektedir. Bu durum tablo 1 ve şekil 1’de görülmektedir. 2003 yılında, Avrupa ve Japonya’da yıllık üretim artışı yaklaşık olarak %40’dan fazladır. Japonya’da üretim artış oranı %45 olup üretim miktarı, 363,91 MW olmuştur. Avrupa’nın yıllık toplam üretim artışı ise %43 olup üretim miktarı 193,35 MW olmuştur. Amerika Birleşik Devletlerinde ise 2003 yılında, 2002 yılına göre %41,6 azalma olmuş ve yıllık üretim 120,60 MW’tan 103,02MW’a gerilemiştir. Bu durumun oluşmasında en büyük etken Astro Power şirketinin çöküşü olmuştur. 2003 yılı boyunca Dünyanın geri kalan bölümündeki üretim ise %52,4 oranında artarak 83,8 MW olmuştur. Tablo 1. 2003 yılına kadar dünya genelinde PV üretimi (MWp-DC) [7].

PV üretimi tablosu

PV üretim endeksi

Şekil 1. 2003 yılına kadar dünya genelinde PV üretimi (MWp-DC) [7]. Tablo 2 incelendiğinde ise Dünya genelinde en çok Pv/modül üreticilerinin sıralandığı görülmektedir. Burada birinci ve üçüncü sırayı (Sharp ve Kyocera) Japon firmalarının aldığı görülmektedir. Shell ise 73 MW ile ikinci sırayı, BP Solar ise 70,23 MW ile dördüncü sırayı almaktadır.

Tablo 2. Ençok PV hücre / Modül Üretenler En çok pv hücre

Tablo 3 incelendiğinde ise Dünya PV pazarının 1993-2003 yılları arasında uygulama alanlarına göre dağılımı görülmektedir. 2003 yılında Japonya’daki kurulumlar 200MW ve Almanya’daki kurulumlar 120 MW artmıştır. Tablo 4 incelendiğinde ise üretimde kullanılan hammadde’ler görülmektedir. Burada silisyum kristalinin (mono ve poly) sektörü domine ettiği görülmektedir. 2003 yılında Dünya genelinde PV hücre ve modül üretimi incelendiğinde üretimin yaklaşık %89 oranında (660 MW) silisyum tabanlı olduğu ortaya çıkmaktadır. İnce film teknolojisindeki gelişmelere ve yatırımlara rağmen Amorf silisyum (A-Sİ) güneş pillerinin toplam üretimin sadece %3,4’lük bölümünü (26 MW ) oluşturduğu görülmektedir.

Tablo 3. 1993 – 2003 yılları arasında uygulama alanlarıyla dünya PV piyasası (MW/Yıl) [7]. Dünya güneş pili piyasası