Artan nüfus nedeniyle enerjiye duyulan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır ve bu artış sayesinde kurulacak olan sistemler için daha fazla arazi gereksinimi duyulmaktadır. Günümüz kuşağının ve gelecek kuşakların ihtiyaçlarını canlılara ve çevreye zarar vermeden karşılayabilmek için kullanılan sürdürülebilir kalkınma modelinin uygulanabilmesi için en önemli adımlardan biri de yenilenebilir enerji kullanımı arttırmaktır. Enerji üretimi günümüzde farklı alanlarda ve sistemlerde kullanılmaya başlanmıştır.
Su yüzeyleri (deniz, göl, baraj, kanal, nehir) üzerine güneş enerjisi sistemleri kurularak bu sistemlerden elektrik enerjisi üretilmektedir. Bu sistemlere yüzer güneş enerjisi sistemleri denir. Yüzer GES’lerin kurulumu arazi güneş enerjisi sistemleriyle büyük ölçüde benzerlik gösterir. En büyük farkı ise fotovoltaik panellerin yerleştirildiği yüzdürücü kısımdır. Sistem; yüzdürücü platform, ankraj ve bağlantı sistemi, fotovoltaik panel, inverter ve elektrik alt yapısı olmak üzere beş adet temel bileşenden oluşmaktadır.
Çoğu büyük yüzer GES, sabit bir eğim açısıyla duba tipi yüzdürücülere monte edilmiş fotovoltaik panellere sahiptir. Su yüzeyinde yüzen yapı sadece polietilen dubalardan, metal yapılı yüzdürücülerden veya özel yapıya sahip membrandan oluşabilir.
Ankraj ve bağlantı sistemi yüzer GES’ler için en önemli sistemlerden biridir. Sabitleme sistemi, panellerin kuzey yarım küre için güneye doğru bakmasını sağlayarak, güneş ışığını verimli bir şekilde almasını sağlar. Ayrıca yıl boyunca değişen su seviyesine uyum sağlayarak yüzdürücü platformun doğru pozisyonda kalmasını sağlar. Bu sistem sayesinde sudan karaya taşınan kabloların güvenliği de sağlanmış olur.
Yüzer GES’lerde kullanılacak fotovoltaik paneller standart fotovoltaik panellerden farklı olmalıdır. Su yüzeyleri üzerine kurulacakları için yüzer GES’lerdeki fotovoltaik paneller; yüksek nem oranına ve gerilmelere karşı dayanıklı olmalıdır.
Güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan inverterler ile yüzer GES’lerde kullanılan inverterler benzerlik gösterir. Ölçeğe bağlı olarak inverter seçimi yapılır. Eğer inverter su yüzeyine yerleştirilecekse yüzdürücü platform kullanılır ve meydana gelecek dalgalardan daha az etkilenecek şekilde monte edilmesi gerekmektedir. Bütün elektriksel malzemelerin suya ve neme dayanıklı olarak tasarlanması gerekir.
Elektrik altyapısı yüzer GES’lerin önemli bileşenlerinden biridir. Bu sistemdeki yapılar su ile temas etmemeli ve korozyona dayanıklı olmalıdır. Bazı deniz canlıları (yosun, midye) bu sistemlere yerleşip kendi yaşam alanlarını oluşturabilmektedir. Bu sistemin diğer güneş enerji sistemlerine göre işletme ve bakım mesaisi daha fazladır. Su üzerinden taşınacak kabloların dalgalanmayla birlikte uzayıp kısalabileceği hesaba katılarak uygun kablo uzunluğu seçilmelidir.
2007 yılında, ilk kurulan yüzer GES Japonya’nın Aichi ilinde bulunan bir hidroelektrik santrali üzerindedir. Bu yüzer GES hava ve su soğutmalı fotovoltaiklerin performans araştırması için kurulmuştur. 2008 yılında ise ABD’nin Kaliforniya eyaletinde bağ ve şarap imalathanesi bulunan bir çiftçi, hem elektriği bedava kullanmak için hem de bağdaki üzümlerinin kurumaması için çiftliğinin yanında bulunan yapay göletin üstüne yüzer GES kurdurmuştur. 2020 Ağustos ayı itibari ile yüzer GES’ler toplamda 350 enerji üretim tesisi ve 2,6 GW kurulu güç ile 35 ülkede faaliyet göstermektedir.
Yüzer GES’ler üzerine kurulduğu su kütlesindeki suyu gölgelediğinden suyun buharlaşmasını engeller ve su kaybını azaltır. Yüzer GES’lerin su yüzeyine kurulmasıyla hem tarımsal arazilerin kullanımına gerek kalmaz hem de suyun soğutma etkisi sayesinde fotovoltaik panellerin verimi artar. Böylelikle yüzer GES’ler karasal güneş enerji sistemlerine göre daha avantajlıdırlar. Yapılan çalışmalarda yüzer GES’lerin performansının çatı GES’lere kıyasla yaklaşık %10, karasal GES’lere kıyasla %11 daha yüksek verimliliğe sahip olduğu kanısına varılmıştır. Yüzer GES kurulduğu alan itibariyle etrafında gölgelendirme yapabilecek yapıların olmaması nedeniyle daha fazla güneş ışınımından yararlanır.
Dalga ve fırtınalar yüzer GES’lerin en büyük dezavantajlarındandır. Ayrıca işletme ve bakım işlemleri için yüzen platformlara ulaşım zorluğu vardır. Karışık ankraj ve bağlantı sistemleri için işinde uzman dalgıçların devreye girmesi gerekebilir. Ayrıca yüzer GES’ler daha fazla biyolojik kirliliğe neden olabilir. Yüzer GES’lerin kurulumu yapılmadan önce çevreyi etkileyebilecek parametreler değerlendirilip incelenmelidir. Eğer kurulacak yüzer GES’ten kaynaklı su kalitesi ve oksijen seviyesi düşecekse, kirlilik oluşumu gözlemlenecekse, biyoçeşitlilik olumsuz etkilenecekse, oluşan gürültü kirliliğinden yaşayan canlılar olumsuz etkilenecekse ve termal tabakalaşma gerçekleşecekse yüzer GES’lerin kurulmaması gerekir. Özellikle nesli tükenmekte olan canlılara ev sahipliği yapan sulak alanlarda; Ramsar Sözleşmesi, Doğa Koruma ve Milli Parklar Kanunu gibi yasal olarak koruma altına alınmış sulak alanlarda yüzer GES’ler kurulmamalıdır.
Son 15 yılda ivme kazanarak artan yüzer GES’lerin yükselişi, gelecek yıllarda da bu artışı koruyacak gibi görünüyor. Yüzer GES’lerin su kaynaklarını koruması, kurulacak bir araziye ihtiyaç duymaması ve dolayısıyla arazi maaliyetlerini bulundurmaması, veriminin yüksek olması bu sistemlerin neden revaçta olduğunu açıklar nitelikte. Sıfır atık ve sıfır karbon emisyonu ile gelecek nesillerin iklim değişikliği kaygısını yaşaması, yüzer GES’lere yapılacak yatırımın ne kadar önemli olduğunu açıkça göstermektedir.
Yazar:
İlayda KENAR
Enerji Sistemleri Mühendisliği Öğrencisi
No comments yet.