Bu tür karşılaştırmalar yanılgıya yol açmaktadır, çünkü silisyum solar hücrelerin endüstriyel üretimi için uygun olan bir şekilde mevcut olmadığından, daha çok oksijen ile birleşip kuvars (SiO₂) kumu olarak bulunması ve aynısı sıkca ortaya çıkan, fakat yakıt hücreleri için saf ve uygun olmayan su (H₂O) için de geçerlidir.

Güneş pillerinden elde edilen elektrik ( Fotovoltaik) ne kadar ucuz olabilir? Güneş pilleri (GP) için başka seçenekler var mıdır? Hangi uygulamalarda GP bugünki fiyatlara rağmen rekabete uygundur ve gerçekten GP üretiminde gerektiğinden daha fazla enerji mi üretilmektedir?

Güneş pili hücreleri öncelikle üç tipte mevcuttur: mono kristal, poli kristal ve amorf (ince tabakalı hücre olarak da adlandırılmakta).

Polikristalin hücrelerinin etki derecesi hafif bir şekilde düşük iken (%10-15’e kadar), mono hücrelerin etki derecesi en yüksek seviyededir (%15-20’ye kadar). Karşılaştırıldığında ne yazık ki mono hücrelerin üretimi için silisyumun yüksek derecede saf olması gerektiğinden, daha pahalıdır.

Bunun için sıvı silisyumdan tek kristalli çubuklar çıkarılmaktadır. Poli kristallerde sıvı silisyum blok haline dökülmekte ve ondan sonra dilimler halinde kesilmektedir. Donma durumunda çok sayıda kristaller oluşmaktadır. Aralarındaki çatlaklar etki derecesini olumsuz yönde etkilemektedir, fakat üretimde bu tür hücreler daha ucuz olmaktadır.

Yarı iletken silisyum daha yüksek bir saflığa sahip olduğundan, güneş pilleri şimdiye kadar yarı iletkenlerin üretiminden arta
kalan atıklardan elde ediliyordu. GP modüllerin çevre uyumluluğu konulu tartışmalarda, sık ve tercihen hücrelerin içinde ve üretimde kullanılan zehirlere dikkat çekilmektedir. Burada genelde iki durum göz arda bırakılmaktadır:

• Solar hücreleri bugün zaaten yarı iletken endüstrisinin atık ürünleri oldukları.
• Modüller 30 yıl sonra (yada daha sonra) değiştirilmesi gerektiğinde, GP-modüllerin içindeki silisyumun tekrardan kullanılabilmesidir.

Silisyum’un kendisi eskimez, sadece hücreleri hava şartlarından koruyan cam plakaları ve laminatlar yenilenmelidirler. Amorf hücrelerinde ise (kristaller olmadığından) durum biraz başkadır. Burada ince bir tabaka silisyum ucuz bir taşıyıcı maddenin (cam gibi) üzerine buharlaştırılıyor. Burada tekrar kullanım icin buharlaştırılmış tabaka, taşıyıcı maddeden masraflı bir şekilde ayrılması gerekecektir.

Bu ince tabaka hücrelerinin çok az miktarda silisyum ile işlev gördüğünden, bu işlem gereksiz olmaktadır. Az etki derecesi bu büyük masraf tasaruffundan dolayı kabul edilmektedir: bu da yaklaşık %8 oranındadır.

Etki derecesinin belirtilmesinin bizi fazla ileri götürmeyeceği görülmektedir. Sadece masraf/hizmet ilişkisi değil, aynı zamanda da hakiki enerji alımı da değerlendirilmelidir, zira ince tabakalı hücreler loş ışıkta poli ve mono hücrelerden daha fazla enerji üretmektedirler. Gökyüzü bulutlu ya da GP modüllerin eğilimi orta derecede olduğunda, daha ucuz olan ince tabaka hücrelerinin kristalleşmiş hücreler kadar enerji üretmeleri mümkün olabilir.

Bundan dolayı ince tabakalı hücreler tercihen zemine 90° eğilimi olan dış cephelere sabitleştirilir.

SKALA ETKİLERİ VE FİYAT İNDİRİMLERİ

Hangi çeşit hücrelerin kullanılması konusunda olaydan olaya karar verilmesi gerektiğinde, o kadar da uygun bir fiyat çıkmayabilir. 1990 senesinden bu yana GP için fiyatlar yarılandı – kilovat başı yaklaşık 15.000 Euro’dan 6.000 Euro’ya daha az bir miktara indi. Daha fazla GP tesisatı üretildiğinde skala etkileri görülmeye devam edilmeyecek midir?

Örneğin 2020 senesine kadar GP“nin rekabete uygun olacağını sürekli okuyoruz. Şubat 2004 tarihinde Apex-BP hakkında Le Monde Diplomatique’de şöyle denmiştir: Japonya ve Kaliforniya’da 2005 veya 2010 senesine kadar solar ile temin edilen kilovat ücreti alışagelmiş enerji üreticilerin düzeyine düşürülecekmiş.

Yarı iletken endüstriden temin edilen o kadar ucuz atık-silisyum olmadığından, buna güvenmemelidir. Artık GP endüstrisi daha ucuz bir yöntemle solar silisyumu elde etmek için uğraş vermektedir.
Buna rağman Avrupa Birliği 2030 senesine kadar kilovat başı 3.200 Euro`ya düşeceğini tahmin etmektedir. Bu fiyat olarak kilovat başı 17 Cent’e denk gelmektedir ve bunun anlamı da GP’in hala “rekabet edemez” olarak kalacağını gösterir.

Belki yeni bir geliştirme ile başarı elde edilecektir. Bir yandan da zorunlu olarak solar hücreleri silisyumdan oluşmak zorunda değildir. 2000 senesinde bay Alan Heeger elektrik ileten plastiği (polimer) geliştirdiği için Nobel ödülünü almıştır. Bu birgün ucuz solar hücrelerin geliştirilmesine yol açabilir.

2004 senesinin Nisan ayında TDA adlı Amerikan Firması ve National Sciense Vakfı Oligotron adlı elektrik ileten bir polimer geliştirdiklerini bildirmişlerdir. Ayrıca Amerika’daki Berkley National laboratuvarları solar hücrelerinin etki derecesini % 45 ya da daha fazla yükseltebilen bir alaşım geliştirmişlerdir.

Silisyumu kullanmaya devam etsek bile, bir başarı elde edebiliriz: Frauenhofer’de bulunan ISE daha 2004 yılının başlarında etki derecesi % 20’den fazla olan 38 mikrometre inceliğinde bir silisyum solar hücresi geliştirdiğini bildirmiştir.

Ama şu anda bu gerçekleşmesi düş olan bir durumdur. Hiç kimse GP’nin kömür elektrik santralinden elde edilen elektrik gibi
ucuz olacağını söyleyemez. Fakat bir eğilim söz konusudur: GP yılda yaklaşık %4’e kadar daha ucuzlamakta ve kömür de günden güne azalmaktadır.

ŞEBEKEDEN UZAK UYGULAMALAR

Yüksek fiyatına rağmen bazı uygulamalarda GP artık en uygun enerji kaynağıdır – sübvansiyonsuz. Çatının üstünde bulunan GP tesisatından elde edilen enerji sıkça direk olarak evde kullanılmaktadır. Eğer yeterince solar enerjisi mevcut değil ise, şebekeden enerji temin edilir; eğer GP-tesisatı evde tüketildiğinden fazla üretiyorsa, arta kalan enerji sebekeye verilmektedir.

Fakat eğer enerji şebekesini kullanma durumu yok ise, çoğu kez güneş pili en iyi ve en ucuz çözümdür. Çoğu santral olmayan uygulamalarda enerji şebekesinin genişletilmesi çoğu kez çok pahalıdır ve dizel agrega gibi jeneratörler hemen hemen 5 kilovattan küçük temin edilemez. Bir dizel jeneratöre sahip olunsa bile, genellikle günde birkaç saat çalışmaktadır. GP bütün bir güne yayma hizmeti sağlamaktadır.

Dünyada monte edilen GP’lerin hemen hemen yarısı enerji şebekesi ile bağlı değildir. Bir yandan bu uygulamalar şöyle görülmektedir: Klavyeler, taşınabilir radyolar, park otomatları, oto yollarındaki telematik-tespit etme cihazları, sokak aydınlatma cihazları vs.

Kücük cihazlarda bulunan çok sayıdaki büyük pillerin yerini az ve küçük aküler ile değistirmek istenmektedir. Park otomatlarında ve otoyol kameralarında şebeke bağlantısı GP tedariğine nazaran çoğu kez daha pahalıya mal olabilir.

Hazır kaldırım taşlarının altına elektrik kablolarının döşenmesi çok pahalı olacağından, neon ışıkları ile donanmış Las Vegas’da bile bazı otobüs duraklarında fotovoltaik bir aydınlatma mevcuttur. Gereksim duyulan çok az çatı için, bir kaç solar hücrelerine ve bir aküye ihtiyaç duyulmaktadır. Solar hücreleri günboyunca aküyü doldurmaktadır, akşam da akü lambanın yanmasını sağlamaktadır.

Bu tür bir enerji tedariği batı için hemen hemen sınırsız bir hareketlilik vaat etmektedir. Örnegin, günümüzde bir diz üstü bilgisayar ve bir cep telefonu ile büromuzu bir tatil kulübesine götürmek mümkündür. Akü dayandıkça, insan cihazlarını kullanabilir. Ondan sonra, tekrar prize ihtiyaç duyulur. Fakat insanın GP’li küçük bir şarj aleti olsa, sokak kafeteryasında ya da elektrik bağlantısı olmayan en ıssız tatil kulübesinde bile cep telefonunu şarj edebilir.

Ve şayet cep telefon şebekesi ıssız tatil kulübesine kadar çekmeyeceğini düşünüyorsanız, bekleyin: Cep telefonu şebekelerin genişletilmesinin en büyük engeli ıssız baz istasyonlarının enerji tedariğidir.

Her zaman bu tür uygulamalar için bir solar sistemi (akülü GP-tesisat) en ucuz enerji kaynağı olduğu ortaya çıkmaktadır. Bunun anlamı şudur: cep telefonu şebekelerinin kendileri GP ile donandırılacaktır. Başka uygulamalarda düşünülenebilir: Japon’ya da örneğin bir yeni solar cihazı depremden koruyucu bir enerji kaynağı olarak satışa sunulmaktadır.

ENERJİ GERİDÖNÜŞÜMÜ

Sonuçta, GP’in üretimi için harcandığı kadar enerji üretmediği yönündeki eski, sabit fikirli önyargının ortadan kalkması gerekir.

Bu sadece yalnış değil, aynı zamanda da GP’in büyük avantajının da altını çiziyor.

Kömür elektrik santralinde çok fazla enerji, örneğin 600 MW’lık bir kapasitesi olduğu söylenmektedir. Bu kulağa çok güçlü gelmektedir. Gerçekten bir kömür elektrik santrali oldukça etkin olmayan bir halde- diyelem ki %30 - milyonlarca yıldan fazla depolamış olduğu güneş enerjisini elektriğe çevirmektedir - arta kalan değerlendirilmeyen artık ısıdır.

Elektrik santrali inşaatı için gerekli olanından daha fazla enerji üretmiştir. Fakat genelinde böyle bir elektrik santrali için sonucunda kazanıldığından daha fazla enerji harcanmaktadır. Bir gün bu kafamıza dank edecektir, eninde sonunda kömür bittiğinde (tahminen 2 ila 3 asır sonra).

Daha önceden güneşten dolayı buharlaşacağımız için (korkmayın, daha önümüzde 1 milyar yılımız var), GP’nin güneşsiz işlemediğini görmeyeceğiz.

Bu zaman zarfına kadar güneşin bize her gün sunduğu enerji miktarını - bizim dünya enerji tüketimimizin 16.000 katı - kullanmalıyız. Yılda Almanya’ da bile bir metre kareye 1.000 kilovat güneş enerjisi düşmektedir. Bu orta halli bir Almanın yıllık tüketimine denk gelmektedir.

Demek ki Almanya’da % 12,5’lik bir etki derecesi ile enerji ihtiyacını 8 metre karelik GP ile karşılayabilir. Türkiye için sadece 6,5 metre kare yetmektedir!!!

ExxonMobil gibi GP eleştirmenleri bile bir GP-tesisatının iki yıl içersinde kendi üretimi için gerekli olan enerji miktarını ürettiğini itiraf ettiler. Irm Pontenagel gibi GP’in destekleyicileri bütün GP-tesisatının (İnvertör vs. dahil) „Enerji Geridönüşümü“ fazla abartmadan 3 ila 6 yıla kadar tahmin etmektedirler.

Hatta ozaman bile bir GP-tesisatı kendi üretimi için gerekli olan enerjiinin 5 ila 10 katını üretmektedir. Kömür elektrik santrali (%30) bir GP’den (%15) iki katından fazla etkili olmadığı için, böylece etki derecesi kavramı da önemini azaltmıştır:

Kömürü yaktıkça bitireceğiz, fakat güneşi hiç bir zaman fazladan yoramayız. Güneş bize tahmin edemeyeceğimizden fazlasını hediye etmektedir. Bu hediyeyi kabul edelim!