Gezegen Sıcaklığının Artması Güneş Enerjisinin Verimini Azaltacak!

Burak Çankaya
Gezegen Sıcaklığının Artması Güneş Enerjisinin Verimini Azaltacak!

Herkesin bildiği gibi, fotovoltaik hücreler sıcaklığa karşı duyarlıdır. Yapılan yeni bir çalışma, küresel ısınmanın dünya genelinde 2100 yılına kadar verimi nasıl azaltacağını ortaya koyuyor. 

  Güneş enerjisi temiz, yenilenebilir bir enerji kaynağıdır ve gezegenimizin fosil yakıtlara bağımlılığını azaltmanın önemli bir yoludur. En büyük beklentimiz, bu ve diğer yenilenebilir enerji kaynaklarının, iklimi tehdit eden küresel ısınmayı tersine çevirmesine yardımcı olmasıdır. 

  Ancak bir sorunumuz var: iklim değişikliğinin dünyanın farklı bölgelerine gelen güneş ışığı miktarındaki değişiklikler nedeniyle değil ama güneş enerjisi üretimi üzerinde önemli bir etkisi olması muhtemel. Asmosferik su içeriği, aerosoller vb. değişiklikler sebebiyle bazı alanlar daha fazla güneş ışığı görürken diğer alanlar daha az güneş ışığı görecektir. Çoğu yerde daha fazla değişkenlik görülebilir. 

  Belirli konumlardaki keskin değişiklikleri hesaplamak zordur. Bu sebeple bilim insanları, devlet politikasına yön verenler, enerji tedarikçileri ve diğerleri, çalıştıkları alanların nasıl etkileneceğini tahmin etmekte zorlanıyorlar.  

  Bugun MIT’de çalışan Ian Peters e Tonio Buonassisi neden sıcaklık faktörünün dikkate alınması gerektiğini gösteriyor. Fotovoltaik hücrelerin verimi ısındıkça düşer. Fakat gezegen ısınırken bunun nasıl yığılma yapacağı yeterince anlaşılamadı. İşte tam da bu noktada Peter ve Buonassisi devreye giriyor. 

  Fotovoltaik hücreler, güneş ışığı malzemesindeki elektronlara enerjisini aktardığında akım oluşturur. Bu işlem aynı zamanda yapının içinde ters yönde akan pozitif yüklü “boşluklar” oluşturur. 

    Fotovoltaik hücrelerin verimliliğindeki önemli bir faktör, elektronların boşluk çiftleri ile bir araya gelme hızıdır, bu işlem onları iletim bandından çıkarır ve böylece verimi düşürür. Bu oran sıcaklığa karşı oldukça hassastır: sıcaklık ne kadar artarsa, rekombinasyon oranı da o kadar yüksek olur. Peters ve Bunassisi’nin dediği gibi gezegenin ısınması bu oranın artmasında önemli bir rol oynayabilir. Fotovoltaik verimiN ortalama olarak her 1 santigrad derecede %0.45 oranında azaldığını hesapladılar. 

  Daha sonra, Uluslarası İklim Değişikliği Paneli’nin öngördüğü sıcaklık değişimini kullanarak bu değişimin etkisini incelediler. UİDP, çeşitli verilere dayanarak gelecekteki sera gazı emisyonlarıyla alakalı tahminlerde bulunmuştur. Peters ve Buonassisi, 2040 yılında emisyonların zirve yaptığı ve 2100’de ortalama sıcaklığı 1.8 derece Kelvin artırdığı “Temsilci Konsantrasyon yolu 4.5 “ senaryosunu kullanmaktadır.  

  Peters ve Buonassisi “Gezegenimizin neredeyse her yerinde sıcaklıklar yükselirken, enerji verimi her yerde azalıyor” dediler. Ancak bazı bölgelerin diğerlerinden daha kötü durumda olacağını belirttiler. Peters ve Buonassisi ”Özellikle etkilenecek alanlar arasında Güney Amerika, Güney Afrika ve Orta Asya yer alıyor.”diye eklediler. Herhangi bir alandaki güç çıkışındaki değişimin ölçüsünü gösteren küresel bir harita çıkarmaya devam ediyorlar.  

  Tabii ki, araştırmacılar bir kaç uyarıyı işaret ediyorlar. Diğer faktörlerin de fotovoltaik hücrelerden gelen güç çıkışını etkileyeceğini söylüyorlar. Özellikle, gelen güneş ışığının miktarı bulut örtüsüne ve neme bağlı olacaktır. Güç çıkışındaki düşüşü hesaplamak için kullandıkları % -45 oranının sadece temsili bir rakam olduğunu belirttiler. Malzeme bilimindeki nefes kesici gelişmeler ileride bunu önemli ölçüde değiştirebilir. Örneğin, kadmiyum telürid gibi daha yüksek bir bant boşluğuna sahip malzemeler, verimde daha az bir düşüşe sahiptirler. 

  Yine de verilen mesaj nettir. Küresel ısınma, bazı yerlerde önemli ölçüde olmak üzere, fotovoltaik hücrelerin üretebilecekleri gücü azaltacaktır.Ve gelecekteki enerji planlarımızda bunu da hesaba katmamız gerekiyor. 

Ref: arxiv.org/abs/1908.00622 : The Impact of Global Warming on Silicon PV Energy Yield in 2100 

Bu içeriğe emoji ile tepki ver
1 kullanıcı tepki verdi
BilimTreni sitesinde ve Gelecekbilimde Kanalında Kurucu/Yönetici. https://www.linkedin.com/in/burakcankaya/
0 Yorum
Yorumları okuyabilir ve cevaplayabilirsiniz.

Yorum Yazın
E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlendi.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.