Yoğunlaştırıcı güneş güç kulelerinin heliostat modellemesi ve tasarımı ile farklı enlemler ve Türkiye için örnek hesaplamalar

Abstract

Enerji ihtiyacı artan nüfus, gelişme ve endüstriye paralel olarak artmaktadır. Enerji ihtiyacı esas olarak yenilenebilir olmayan kömür ve petrol gibi enerji kaynaklarından karşılanmaktadır ve bu enerji kaynakları hava ve çevre kirliliğine neden olmanın yanında kullandıkça tükenmekte ve yerine konulamamaktadır. Bunun yerine, enerji ihtiyacı sürdürülebilir ve yenilenebilir olan Güneş gücünden karşılanabilir. Güneş enerjisi, birçok nedenden dolayı gelecek için umut verici yenilenebilir enerji kaynaklarından birisidir. Öncelikle temiz enerjidir ve tabiat için kesinlikle zararlı değildir; dolayısıyla fosil yakıtlardan kaynaklanan küresel ısınma sorunu için akılcı bir çözümdür. Bir diğer neden, enerji ihtiyacının büyük kısmını dışarıdan karşılayan Türkiye için umut verici bir çözümdür. Güneş enerjisini değerlendirmenin birkaç yolu vardır; bunların arasında fotovoltaik Güneş panelleri kısmen ucuzdur, kullanıma hazırdır ve kolay kurulabilir, ne var ki fotovoltaik paneller sadece Güneş varken elektrik üretir. Diğer bir teknik, yoğunlaştırıcı Güneş güç kulesi (CSP) teknolojisidir: Bu sistem gündüz vakti elektrik enerjisi üretir, enerjinin bir kısmını ısı deposu olarak depolar, Güneş battıktan sonra da bir süre elektrik üretmeye devam eder. CSP sistemi bilinen ve ucuz malzemeler kullanılarak bilinen mühendisliklerle yapılabilir. Kesinlikle çevre kirlenmesine neden olmaz. Türkiyenin güney bölgeleri ile komşu ülkeler CSP sisteminden enerji üretmek üzere yararlanmak için uygundur. Bunun ötesinde, bu tesislerin çoğu bu ülkelerin kendi imkanlarıyla yapılabilecek özelliktedir. Önce yapılması gereken işlem arazi seçimi ve fizibiletisinin yapılması, uygun ve özel bir modelin belirlenmesidir. Başlama noktası toplayıcı aynaların ve kule yüksekliğinin, teknik ismiyle heliostatın tasarlanması olacaktır. Bu çalışmada seçilen araziye uygun heliostat yerleşimini değişik giriş parametreleriyle bağlı hesaplayan basit ve uygun bir algoritma ve buna dayalı bir yazılım geliştirmeyi amaçladık. Bu algoritma ile Güneş izleyici mekanizma için anlık yönelim verisi de üretmektedir.

Need to energy increases with increasing population and advancement in industry and required amount is produced mainly from non-renewable sources like coal and oil which causes air and environmental pollution, moreover they come to an end and cannot be put back. Instead, energy can be supplied from solar power which is sustainable and renewable. Solar energy is one of the favorable promising renewable energy resources because of several reasons. First of all, it is clean and is not absolutely harmful for nature, and one of the reasonable solutions for global warming arising mainly from fossil fuels. The next reason, which is is a promising solution for Turkey importing large amount of energy from other countries. There are several ways of utilizing solar energy, among them photovoltaic Solar panels are relatively cheap, easily installable and "ready to use", but they produce electric energy only sunny time. The next alternative is concentrating solar power (CSP) technology with additional advantages: it produces electric energy during daytime, stores some energy as heat and can continue producing electric energy for a certain time after sunset.CSP sistem can be built up using well known and cheap materials and known engineering. It does not never cause environmental pollution. The southern regions of Turkey and even of the neighboring countries are capable of utilizing CSP as alternative energy supply system. Moreover, most of these facilities can be constructed by the countries themselves using simple and cheap materials. Before starting realization, of course field and feasibility of system on suitable and proper model is necessary. The starting point is the design of collecting mirrors and tower height, or with the well-known term heliostat. In this work we developed a simple and versatile algorithm and software to determine optimum heliostat placement in a chosen field working with different input parameters. The algorithm ve yazılım also calculates necessary orientation data for instantaneous Solar tracking mechanism