Güneş Enerjisi Kaynaklı Su Isıtıcılarının Kıbrıs'ta Kullanımı Ve Olasılıklar

Ata Atun

 

Yd. Doç. Dr. Ata ATUN

Yakın Doğu Üniversitesi

17-18 Mart 1995

 

Abstract

Güneş enerjisi kaynaklı su ısıtıcılarının Kıbrıs'ta kullanımı ve prensipleri. Kuzey Kıbrıs'ın Elektrik sorunu ve bu sorun içinde güneş enerjisi kaynaklı su ısıtıcılarının payı ve elektrik tüketimine etkisi. Doğru montaj ve kullanım yöntemlerinden bazıları. Güneş enerjisi kaynaklı su ısıtıcıları Kıbrıs'ın kendine özgü koşullarına göre olası modifikasyonu.

GİRİŞ

Elektrik kesintileri, nedenleri ve nasıl önleneceği konuları bütün devlet büyüklerini, konu ile ilgili teknik elemanları ve halkımızı meşgul etmeye başlamış ve bu kesintiler nedeni ile Elektrik üretimi, kullanımı ve verimli kullanımı önemli güncel bir sorun haline gelmiştir.

Daha az enerji ile ayni verim kavramının yaygınlaştırılması gerekmektedir.

Elektrik üretimi ve verimli kullanım konusu, devlet ve bilim adamlan ile birlikte bütün bireyleri ilgilendirdiği için her derecedeki okul ve üniversite programlarına alınmalıdır. Tüketiciler için, her tarafta konferanslar, seminerler, ve TV programları düzenlenmeli, her türlü basım ve yayım araçları ile toplumumuz bilinçlendirilmeye çalışılmalıdır. KKTC'de KTMMOB'nin düzenlediği enerji kongresi dolayısı ile verimli elektrik kullanımı kavramı ve verimli elektrik kullanımı için alınacak önlemler, bu önlemlerin KKTC çapında ele alınması, standartlaştırılması ve yasallaştırılması konuları, genel bir felsefede ele alınmıştır.

ENERJİ ÜRETİMİ

Elektrik en pahalı enerjidir. Evimize kadar gelen elektrik için harcanan petrol enerjisinin %32'si Santraldaki üretim safhasında, sürtünme, aşınma ve hareketlerin yön değiştirmesi gibi etkenlerle harcanmakta ve %34 'de tellerle nakledilirken ve trafolarda kullanılır düzeye indirgenirken kaybolmaktadır.

Elektrik üretilirken girdi olarak konan %100 oranındaki organik kökenli enerjinin sadece %34'ü elektrik enerjisi olarak evimize ulaşmakta, geri kalan %66 ise gerek üretim safhasında, gereksede nakil safhasında fiziksel nedenlerle kaybolmaktadır.

Bu günkü koşullarda Elektrik üretimi için gerekli olan santralın yapım maliyeti her 1 Kilovvatt için $1500 veya 60,000,000 TL'dir. Elektrik üretimi yerine öncelikle var olan enerjiyi en yüksek verimle kullanmayı öğrenmeli, öğretmeli ve yasal tedbirler almalıyız.

l

Ekonomideki artış hızı ve nüfusdaki artış hızı göz önüne alınırsa (Yıllık %7), mevcut kullanım düzeyimiz (120 MW) 6 sene sonra, 2000 yılında 180 MW'a çıkacaktır. 2 ci ünite devreye girer girmez, 3cü ünitenin yapımına başlanmalıdır.

KULLANIM

Kuzey Kıbrıs'da büyük bir enerji krizi yaşanmakta ve üretilen enerji tüketime yetmemektedir.

Üretilen 120 Mega watlık elektrik enerjisi;

1.  Aydınlanma

2.   Isınma

3.   Su ısıtma

4.   Soğutma

5.   Mekanik dönüş, Motor gereksinimlerini karşılamak için kullanılmaktadır SU ISITMA

KKTC sıcak iklim kuşağında bulunduğundan, ortalama E 35° 15' 00" , ve güneşli günlerin sayısı ortalama 300 olduğundan, evler ve ikamet edilen tüm yapıların büyük çoğunluğu, sıcak su gereksinimini doğal ısı kaynağı olan güneşi, enerji kaynağı olarak kullanan su ısıtıcılarından sağlamaktadır.

Yaygın olarak kullanılan sistem, ilk defa 1960'lı yıllarda İsrail'de görülmeğe başlanmış olan ve oradanda THİA ismi ile Kıbrıs'ta patenti alınarak adamıza gelmiş olan Soğuk su tankı, Sıcak su toplayıcısı ve 2 adet kollektörden oluşan sistemdir.

SİSTEMİN DOĞRU KURULUM KURALLARI:

-Kollektörler güney kutbuna bakmalıdır. Pusula güneyi, Güney kutbundan 8° kaçıktır.

-Mümkünse üstüne hiç bir mevsimde gölge düşmemelidir. -Önünde başka sıra kollektör varsa aralarında en az üç metre mesafe olmalıdır. -Prensip olarak kollektörün zeminle olan açısı bulunan enleme eşit olmalıdır. Kuzey Kıbrıs'ta yazın su ısıtma ihtiyacı olmadığından, kollektörler kış güneşine göre ayarlanmalı ve zeminle 50° açı yapmalıdır.

-Birden fazla kollektör kullanılmalı ve soğuk su girişi ile sıcak su çıkışı bağlantıları ortadan olmalıdır.

-Boruların montajında mümkün olduğu kadar dirseklerden ve aşağı doğru eğimlerden hava blokesini önlemek için kaçınılmalıdır.

-Sıcak su deposunun alt ve üst noktaları farklı sıcaklıklarda olduğundan, depo yüksekliği genişliğine göre daha büyük olmalıdır.

-Sistem doğal akışlı olduğundan sıcak su deposu alt seviyesi, kollektör üst seviyesinden en az 20 cm daha yukarda olmalıdır.

-Tüm borular, bilhassa sıcak su boruları, sıcak su musluğuna kadar izoleli olmalıdır.


SİSTEMİN ANA HATLARI :


 

KLASİK SİSTEM :

Klasik Sistemde kollektörlerin içinde , siyaha boyanmış saç üzerine dizilmiş, 8 adet 1/2 inç boru vardır. Bu boruların sadece %50 yüzeyleri güneş ışınlarını görür. En alt kısımdaki 2mm genişliğindeki saç ile temas kısmıda saçda oluşmuş ısının boruya transfer olmasını sağlar. Cam, genelde 4mm ve 1 katlıdır. Zemindeki siyah saçtan yansıyan ışınların ve ısı dalgalarının dışarıya çıkmasına mani olacak özelliği yoktur. Kollektörlerden sıcak su tankına gidiş 3/8 inç boru iledir. Açıktaki tüm borular genelde izole edilir. Bu safhaya kadar olan verim %45'dir. Sıcak su tankından da ısınan su izoleli bir boru ile evin sistemine bağlanır. Bina içindeki borular izolesizdir. Tek katlı binalarda, sıcak su tankından çıkış ısısı ile muslukdan akış ısısı arasında asgari 5° C fark gözlemlenmiştir. Bu fark %12 düzeyindedir.

Toplam kayıplar

%45 + %12 X %55 = % 51.6 düzeyindedir. Ortalama max ısıs : 60° C Çalışma basıncı : 1 - 3 Atü Optimum Debi : 100 Lit/h , kollektör

ÖNERİLEN SİSTEM :

Güneş Enerjisinin sıcak suya en yüksek verimde dönüşebilmesi için bir takım ek tedbirler alınmalıdır.

     Güneş ışınları için özel imal edilmiş %98 geçirgenliğe haiz güneş ışınlarını sadece tek yönlü olarak içeri doğru geçiren ve dışa yansımasını önleyen 75 - 100 n özel solar folyo ile kollektör camları iç kısımdan kaplanmalıdır.

Kollektörlerin içinde:

ımnn

/////////Z


Kesit (Gerçek Boyutlardır)


     Mono blok Polipropilen'den yapılmış, su kanalları kendi içinde olan panellerin kollektörlerde kullanılması. +%25 verim.

Ön Görünüm




     mm çapında, 8 adet Bakır borunun kollektörlerde kullanılması. Bakır boru klipslerinin %40 genişlikde olması, zemindeki saçtan ısı transferinin %100 oranında artmasına yol açacaktır. Toplam +%10 verim artımı.

     Binaya kadar tüm borular izole edilmelidir.

     Bina içindeki sistem dıştan yapılmalı ve tam izole edilmelidir. +%8 verim artımı.

Bu basit tedbirlerle verim %75'e kadar çıkmaktadır. Ortalama max ısı : 68° C Çalışma basıncı : 1 - 4 Atü Optimum Debi           : 150 Lit/h , kollektör

Halen kullanılmakda olan klasik su ısıtıcılarının verimi %45 iken, yeni tedbirlerden sonra verim %65 olacaktır.

Her iki sistemde yapılan ölçümlerde, klasik sistemde Min 40° C ile Max 60° C arasındaki kullanılabilir sıcak su miktarı 65/901 iken, tavsiye edilen yeni sistemde bu oran dramatik olarak artmış ve 87/901 oranına yükselmiştir.

1 90 günlük periyod 15 Aralık 1993-15 Mart 1994 ve 15 Aralık 1994-15 Mart 1995 tarihleri arası ortalamasıdır.

SİSTEMİN BAKIMI :

     Güneş ısısı ile ısınan suyun içinde çökelen kireçlerin zamanla taşlaşıp boruları tıkamaması için en az 6 ayda bir panelin borusundaki kör tapayı açarak, ters yıkama yöntemi ile çökelen kireç boşaltılmalıdır.

     Camlı kollektör içindeki borular güneş altında asla susuz bırakılmamalıdır. Susuz olarak güneş altında bırakmak zorunluluğu hasıl olduğunda camın üstü muhakkak örtülmelidir.

     Genelde sistem -30° C ye kadar meydana gelebilecek donmalara karşı mukavimdir. -5°, -10° C arasında olan ve birkaç saat süren don hadiselerinde sadece borular içerisindeki su donacağı için borular ve sistem zarar görmez.

     Daha şiddetli ve uzun süreli don hadisesinde ise sıcak su ve soğuk su deposundaki sular dahil, komple sistem donacak ve ilk güneş ışıkları ile birlikte camlı kollektördeki boruların içindeki buz tekrar eriyerek ısınacak, ancak diğer boru ve depolar donmuş olduğu için bir yere gidemeyerek sisteme hasar verecektir.

SONUÇ VE ALINMASI GEREKEN TEDBİRLER.

Makine Mühendisleri Odası, klasik sistemin %45 'lik düşük verimi ile kıyaslandığında %70 civarında daha yüksek verim verebilecek bir güneş enerjisi kaynaklı su ısıtıcısının asgari standartlarını belirlemeli ve bunu ilgili bakanlığın incelemesi ve onayına sunmalıdır. Bu güne kadar tamamen standart dışı ve bilimsel araştırmadan ve testlerden yoksun, basit atölyelerde yapılan güneş enerjisi kaynaklı su ısıtıcılarının belli bir standartda ve verimde olması gerekmektedir.

Kıbrıs'ımızda doğal bir nimet olan güneş enerjisini en verimli bir şekilde ısıya dönüştürebilecek kapasitede güneş enerjisi kaynaklı su ısıtıcıları ulusal elektrik üretimimizi doğrudan etkileyecek ve en az %10'luk bir enerji tasarrufuna vesile olacaktır.