Nowadays, environmental reasons such as pollution, global warming, lack of fossil reserves, increasing of the energy demand have increased studies on systems converting renewable and alternative energy sources to power. The fact that the vehicles are moved by the electric motors and the accumulators are charged by making use of solar energy is one of the systems. In this study, some systems of a prototype solar car that is able to race in a national or international solar car competitions and a solar car\' s steering and suspansion systems which has been used in past years were renewed. The solar car racing not only draws worldwide attention to the need for sustainable road transportation, but also provides emerging green technologies with opportunities for the demonstration of their capabilities. The prototype of a solar car has a electric motor with capacity of 1,2 kW and 12volt 4 amount, accumulator and it is charged by solar energy. The surface field of the solar panel which can get a power up to 1,2 kw is 6 m2.

1. T.C.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ
GÜNEŞ ENERJİLİ BİR ARACIN TASARIM AŞAMALARI VE BAZI SİSTEM
BİLEŞENLERİNİN REVİZYONDAN GEÇİRİLİP ÜRETİLMESİ
06066024 AÇELYA USLU
06062047 KEREM EYUPOĞLU
07065709 ERDİ ÇELİKKAYA
LİSANS TEZİ
DANIŞMANNURTEN BAYRAK
OTOMOTİV ANABİLİM DALI
YÜKSEK LİSANS TEZİ
ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
HABERLEŞME PROGRAMI
DANIŞMAN
YRD. DOÇ. DR. ALPTEKİN ERGENÇ
İSTANBUL, 2011DANIŞMAN
DOÇ. DR. SALİM YÜCE
İSTANBUL, 2011

2. ÖNSÖZ
Öncelikle şunu söylemek isteriz ki, hidrojenli araba yapalım diye yola çıktığımızda
bundan 5 ay önce bugünü kestirmek gerçekten bir hayli zordu. Her şeye rağmen,
ortaya başından sonuna kadar okunması gereken “oku-analiz et- hemen yap“
pratikliğinde, Güneş Arabalarına dair başka bir kaynağa ihtiyaç duymadan tüm Know-
How’ a sahip olabileceğiniz bir çalışma ortaya koyduğumuz için çok mutluyuz.
“Kopyala-yapıştır tez yapmak istemiyoruz” dediğimizde, sesimize kulak verip bizleri
girişimci gençler olarak sahiplenen, sabır gösteren, tüm olumsuzluklara rağmen hep
yanımızda olup yapacağız çocuklar diyen ve çalışmalarımızın her safhasında fikir ve
yardımlarını bizden esirgemeyen değerli hocamız Sayın Yrd. Doç. Dr. Alptekin
ERGENÇ’e ve Araştırma Görevlisi hocalarımıza teşekkürlerimizi sunarız.
Tez çalışmamıza yapmış oldukları maddi katkısından dolayı, Metin Otomotiv’den Metin
Abi’ ye, Türkiye İhracatçılar Meclisi Başkan Yardımcısı Sayın Mustafa Çıkrıkçıoğlu’ na,
Elektrikli ve Hidrojenli araç yapma aşamasında 100 sayfalık sunumumuzla kapı kapı
dolaştığımızda bizi dinleyen, destek olmak isteyen, istemeyen, kapıları yüzümüze
kapanan, kapanmayan herkese, ve YTÜ Teknopark’ ında Innovalogy ismi ile
şirketleşmeye giden yolda bize el uzatan Erdem Bektaş Bey’ e şükranlarımızı sunarız.
Hayatımız boyunca yapmış olduğumuz tüm çalışmalarımızda bize sonuna kadar destek
olan, manevi ve maddi desteklerini hiçbir zaman esirgemeyen ve her zaman yanımızda
olan ailelerimize ve gerçek dostlarımıza en içten teşekkürlerimizi bir borç biliriz.
Haziran, 2011
Açelya USLU Kerem EYUPOĞLU Erdi ÇELİKKAYA

3. İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ ............................................................................................................................... ii
İÇİNDEKİLER .......................................................................................................................v
SİMGE LİSTESİ ................................................................................................................... ix
KISALTMA LİSTESİ ..............................................................................................................x
ŞEKİL LİSTESİ...................................................................................................................... xi
ÇİZELGE LİSTESİ ................................................................................................................ xv
ÖZET ................................................................................................................................ xvi
ABSTRACT ...................................................................................................................... xvii
BÖLÜM 1 ........................................................................................................................... 1
GİRİŞ .................................................................................................................................. 1
1.1 Çalışmanın Amacı ve Kapsamı ...................................................................... 3
1.2 Neden Güneş Arabaları ................................................................................. 4
1.3 Konu ile İlgili Yapılmış Çalışmalar .................................................................. 6
BÖLÜM 2 ........................................................................................................................... 8
YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI VE TÜRKİYE AÇISINDAN ÖNEMİ .............................. 8
2.1 Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Çeşitleri ................................................. 12
2.2 Rüzgar Enerjisi............................................................................................. 13
2.3 Hidroelektrik ............................................................................................... 16
2.4 Jeotermal Enerji (Isı, Elektrik) ..................................................................... 18
2.5 Biyokütle Enerjisi......................................................................................... 22
2.5.1 Biyogaz ...................................................................................................... 23
2.5.2 Biyoyakıt .................................................................................................... 25
2.6 Hidrojen Enerjisi.......................................................................................... 27
v

4. 2.7 Nükleer Enerji ............................................................................................. 28
2.7.1 Türkiyenin Uranyum ve Toryum Kaynakları ............................................. 30
2.7.2 Türkiye’nin Nükleer Reaktör İşletme Deneyimi ........................................ 31
2.7.3 Nükleer Santral İhaleleri ........................................................................... 31
2.8 Okyanustan Enerji Üretimi .......................................................................... 34
2.8.1 Dalga Enerjisi............................................................................................. 34
2.8.2 Gelgit Enerjisi ............................................................................................ 35
2.8.3 Okyanus Isı Enerjisi ................................................................................... 35
2.8.4 Metan Gazı ................................................................................................ 36
2.9 Güneş Enerjisi ............................................................................................. 36
2.9.1 Güneş ........................................................................................................ 39
2.9.2 Güneş Işınlarının Yapısı ............................................................................. 40
2.9.3 Türkiye’ de Güneş Enerjisi......................................................................... 42
2.9.4 Güneş Enerjisinin Kullanım Alanları .......................................................... 46
BÖLÜM 3 ......................................................................................................................... 48
GÜNEŞ ENERJİSİ TEKNOLOJİLERİ ..................................................................................... 48
3.1 Güneş Enerjisi ve Araçlarda Kullanımı ........................................................ 49
3.1.1 Güneş Pilleri .............................................................................................. 49
3.1.1.1 Güneş Pillerinin Tarihçesi ................................................................. 50
3.1.1.2 Güneş Pillerinin Çalışma Prensipleri................................................. 52
3.1.1.3 Güneş Pili Üretimi ............................................................................ 60
3.1.1.4 Güneş Pili Çeşitleri............................................................................ 61
3.1.1.5 Güneş Pili Güç Verimlilikleri ............................................................. 64
3.1.1.6 Güneş Pillerinin Teknik ve Ekonomik Değerleri ............................... 66
3.1.1.7 Güneş Pili Sistemlerinde Kullanılan Ekipmanlar............................... 68
3.1.1.8 Dünyadaki Güneş Pili Üreticileri Ve Üretim Teknolojileri ................ 72
3.1.2 Güneş Pili Kullanım Alanları ...................................................................... 74
3.1.2.1 Güneş Enerjisinin Kara Taşıtlarında Kullanımı.................................. 76
3.1.2.2 Hedef ................................................................................................ 76
Yukarıdaki tablo konutlarda uygulanan 2006 yılı şebeke elektrik satış fiyatları
göz önüne alınmıştır, vergiler hariçtir. 13 lt/100 km yakıt sarfiyatı, ortalama
2,5 TL/lt yakıt ücretine göre hesaplanmıştır. Buna göre günlük
ihtiyaçlarımızda 2,4 tonluk bir makinenin kullanımının alternatifsiz olup
olmadığını iyi hesap etmek gerekecektir, zira çizelge 3.12’ den görülebileceği
üzere aradaki maddi farkın yanında belki de daha önemli olarak ön plana
çıkabilecek çevresel farklar da mevcuttur. ..................................................... 77
3.1.2.3 Güneş Arabaları ................................................................................ 77
3.1.2.4 Güneş Araçlarının Kullanımının Kazandıracakları ............................ 80
3.1.2.5 Güneş Enerjili Araba Yarışları ........................................................... 81
3.1.2.6 Daha Önceki Yıllarda Yarışmış Bazı Güneş Arabaları........................ 87
BÖLÜM 4 ......................................................................................................................... 91
vi

5. GÜNEŞ ARABASI TASARIMI, TEMEL SİSTEM YAPISI ve ÇALIŞMA PRENSİBİ .................... 91
4.1 Güneş Arabası Tasarlama ........................................................................... 91
4.1.1 Genel Tasarım Esasları .............................................................................. 93
4.1.2 Güneş Arabalarında Genel Enerji Akışı ..................................................... 95
4.1.3 Tasarımda Dikkat Edilecek Hususlar ......................................................... 97
4.1.4 Güneş Arabalarında Performans Kriterleri ............................................... 97
4.2 Bir Güneş Arabası Sistemine Genel Bakış ................................................... 98
4.3 Güneş Arabalarının Temel Bileşenleri....................................................... 101
4.3.1 Enerji Yönetimi ........................................................................................ 101
4.3.1.1 Güneş Jenaratörü ........................................................................... 101
4.3.1.2 Hücre Dizisi ..................................................................................... 102
4.3.1.3 Hücrelerin Montajı ve Kaplanması ................................................. 103
4.3.1.4 Enerji Kazanımı ............................................................................... 106
4.3.1.5 Panel Alanı ve Verimi ..................................................................... 108
4.3.2 Elektrik ve Elektronik Sistemi .................................................................. 110
4.3.2.1 Aküler (Elektrik Pilleri).................................................................... 110
4.3.2.2 Elektrik Motoru .............................................................................. 116
4.3.2.3 Maksimum Güç Noktası İzleyici ..................................................... 118
4.3.2.4 İleri Düzey Kontrol Sistemleri ......................................................... 119
4.3.2.5 Güç Sistemleri ............................................................................... 120
Motor Kontrolörü.......................................................................................... 120
4.3.3 Sürüş Takımları........................................................................................ 122
4.3.3.1 Fırçasız Doğru Akım Motorları ....................................................... 124
4.3.4 Mekanik ve Yapısal Bileşenler ................................................................. 125
4.3.4.1 Pilot Kontrol Bileşenleri.................................................................. 127
4.3.4.2 Gövde ve Şasi ................................................................................. 128
4.3.4.3 Aerodinamik ................................................................................... 132
BÖLÜM 5 ....................................................................................................................... 135
GÜNEŞ ARABASI İMALATI ............................................................................................. 135
5.1 Şase Tasarım ve İmalatı............................................................................. 135
5.2 Kasa Tasarımı ve İmalatı ........................................................................... 139
5.3 Yürüyen Aksam, Yön Verme Düzeneği ve Süspansiyon ............................ 141
5.3.1 Direksiyon Sistemleri Revizyonu ............................................................. 141
5.3.1.1 Direksiyon Sistemleri...................................................................... 141
5.3.1.2 Güneş Arabası Mevcut Direksiyon Sistemi .................................... 149
5.3.1.3 Mevcut Sistemin Revize İşlemleri .................................................. 149
5.4 Fren Sistemi .............................................................................................. 162
5.5 Motor ve Motor Sürücüsü ........................................................................ 163
5.6 Maksimum Güç Noktası İzlyecisi ............................................................... 165
5.7 Akü ............................................................................................................ 166
vii

6. 5.8 Güneş Modülleri ve Elektrik Sistemi ......................................................... 167
5.8.1 Güneş Modülleri ..................................................................................... 167
5.8.2 Elektrik Sistem Düzeni ............................................................................ 168
5.9 Ölçüm ve Deneylerde Kullanılacak Olan Ölçüm Cihazları ......................... 170
5.9.1 Dijital Pens Avometre ............................................................................. 170
5.9.2 Güneş Işınımı Ölçüm Cihazı ..................................................................... 171
5.9.3 Motor Devri Ölçüm Cihazı ....................................................................... 171
BÖLÜM 6 ....................................................................................................................... 172
DENEYSEL BULGULAR VE TARTIŞMA ............................................................................ 172
6.1 Güneş Işınımına Göre Güneş Modülü Gerilim ve Akım Değerleri ............ 172
6.1.1 Güneş Işınımı Gerilim İlişkisi ................................................................... 172
6.1.2 Güneş Işınımı Akım İlişkisi ....................................................................... 173
6.2 Akü Şarj ve Deşarj Sürelerinin Belirlenmesi .............................................. 175
6.3 Mesafenin Hesaplanması .......................................................................... 175
6.4 Sistem Performansının Değerlendirilmesi ................................................ 176
BÖLÜM 7 ....................................................................................................................... 177
SONUÇ ........................................................................................................................... 177
KAYNAKLAR ................................................................................................................... 178
EK-A ............................................................................................................................... 181
EK-B ............................................................................................................................... 191
EK-C ............................................................................................................................... 192
EK-D............................................................................................................................... 193
EK-E ............................................................................................................................... 195
ÖZGEÇMİŞLER ............................................................................................................... 199
ÖZGEÇMİŞLER ............................................................................................................... 200
ÖZGEÇMİŞLER ............................................................................................................... 201
viii

7. SİMGE LİSTESİ
A Akım
Ah Amper saat
J Joule
K Kelvin
kg Kilogram
km Kilometre
km/h Hız / Saatte Gidilen Yol
mV Milivolt
Nm Newton metre
rpm Hız / Devir
V Gerilim (Volt)
VDC Volt doğru akım
W Güç (Watt)
Wh Watt saat
W/m2 Işınım şiddeti
ix

8. KISALTMA LİSTESİ
CO Karbonmonoksit
CO2 Karbondioksit
DC Doğru akım (DA)
EİE Elektrik İşleri Etüt İdaresi
EPDK Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu
FV Fotovoltaik
HES Hidroelektrik santrali
ICHET International Centre for Hydrogen Energy Technologies
kW Kilowatt
Mppt Maximum power point tracker
MTA Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü
Mtep Milyon ton eşdeğer petrol
MW Megawatt
NO Azot oksit
PV Photovoltaic
SO2 Kükürtdioksit
x

9. ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa
Şekil 2.1 Yenilenebilir enerji tüketiminin birincil enerji tüketimindeki payı ..................... 9
Şekil 2.2 Elektrik enerjisi paralelinde yenilenebilir elektrik enerjisinin trendi ................. 9
Şekil 2.3 Elektrik üretiminde kaynakların payı ................................................................ 10
Şekil 2.4 Rüzgâr sisteminin temel elemanları ................................................................. 14
Şekil 2.5 Türkiye rüzgar atlası yıllık rüzgar dağılım haritası 70 m ................................... 15
Şekil 2.6 Marmara bölgesindeki muhtemel rüzgar santrallari -REPA ............................. 15
Şekil 2.7 Hidro enerji santrali .......................................................................................... 17
Şekil 2.8 İdeal bir jeotermal sisteminin şematik gösterimi ............................................. 19
Şekil 2.9 Entegre jeotermal değerlendirme .................................................................... 19
Şekil 2.10 Jeotermal Rezerv ve Üretim Sahaları Haritası ................................................ 20
Şekil 2.11 Biyoyakıt tohum bitkileri ................................................................................ 25
Şekil 2.12 Nükleer reaktörünün çalışma prensibi ........................................................... 29
Şekil 2.13 Dalga enerjisi jeneratörü ................................................................................ 35
Şekil 2.14 Güneş .............................................................................................................. 39
Şekil 2.15 Dalga boylarına göre ışınım değerleri............................................................. 41
Şekil 2.16 Türkiye global radyasyon değerleri (kWh/ m²-gün) ....................................... 44
Şekil 2.17 Türkiye güneş haritası..................................................................................... 44
Şekil 3.1 Güneş pili, hücre, modül ve panel .................................................................. 50
Şekil 3.2 Antimon ilave edilmiş N-tipi yarı-iletken ........................................................ 52
Şekil 3.3 Bor ilave edilmiş P tipi.................................................................................... 53
Şekil 3.4 Silisyuma Bor ve Fosfor ilave edilmiş P-N tipi yarıiletken .............................. 53
Şekil 3.5 Bir güneş pilinin çalışması .............................................................................. 54
Şekil 3.6 Güneş pilinin işleyişi ....................................................................................... 56
Şekil 3.7 P-N birleşimli bir diyodun simetrik özellikleri ve diyotun karanlık ışık altındaki
akım-gerilim karakteristikleri.......................................................................... 57
Şekil 3.8 Boron içeren P tipi ve fosfor içeren N tipi iki silikon parçasının birleşimi ile
oluşan P-N birleşme bölgesi ........................................................................... 59
Şekil 3.9 Güneş pili hücresi yapısı ................................................................................. 60
Şekil 3.10 Bir güneş hücresi ............................................................................................ 61
Şekil 3.11 PV sisteminin temel elemanları ...................................................................... 68
Şekil 3.12 Akü grubu ....................................................................................................... 68
Şekil 3.13 Şarj kontrol cihazının bağlantı şekli ................................................................ 70
Şekil 3.14 Sinüs dalgalı invertör (çevirici) ....................................................................... 71
Şekil 3.15 Güneş pili enerji sistemi ................................................................................. 75
xi

10. Şekil 3.16 Hidrojen ile çalışan bir araba .......................................................................... 78
Şekil 3.17 Toyota'nın ürettiği "Prius" isimli hibrid otomobil .......................................... 79
Şekil 3.18 Yıllara Göre Toplam Akaryakıt Tüketimi ...................................................... 80
Şekil 3.19 Ülkemizde yapılan ilk güneş arabası yarışının start anı ................................. 86
Şekil 3.20 İstanbul Park'ın üstten görünüşü..................................................................... 86
Şekil 3.21 Fireball II isimli güneş arabasının resmi ........................................................ 88
Şekil 3.22 Nuna III İsimli aracın resmi ........................................................................... 89
Şekil 3.23 Aurora 101 isimli güneş arabasının görünüşü ................................................ 90
Şekil 3.24 Yarışı kazanan güneş arabası “Solar Miner IV” ............................................... 90
Şekil 4.1 Bir güneş arabası resmi................................................................................... 91
Şekil 4.2 Bir güneş arabasında genel enerji akışı .......................................................... 96
Şekil 4.3 Hücrelerin kaplanması .................................................................................. 104
Şekil 4.4 Panellerin araca montajı ............................................................................... 105
Şekil 4.5 Çok tabakalı laminant yapı ........................................................................... 106
Şekil 4.6 Açılı bir yüzeydeki ışınım geometrisi ............................................................ 107
Şekil 4.7 Düzlemsel olmayan panel alanına sahip bir güneş arabası .......................... 108
Şekil 4.8 Bir güneş arabasının elektrik düzeneğinin şematik gösterimi ...................... 110
Şekil 4.9 Bir güneş arabasında elektrik sistemi ........................................................... 111
Şekil 4.10 Tipik bir akü için şarj-deşarj eğrileri.............................................................. 114
Şekil 4.11 Seri ve paralel bağlanmış bir akü devresi ..................................................... 116
Şekil 4.12 Akım taşıyan bir kablodaki manyetik alan kuvveti ....................................... 117
Şekil 4.13 Örnek bir güneş hücresinin I-V karakter eğrisi ............................................. 119
Şekil 4.14 Motor kontrolörü ve motor .......................................................................... 121
Şekil 4.15 Güneş arabasının şanzıman ve motor bağlantı şekli ................................... 122
Şekil 4.16 Güneş arabalarında kullanılmakta olan bir motor ....................................... 123
Şekil 4.17 Bir Güneş Aracının Kokpiti ............................................................................ 127
Şekil 4.18 Güneş arabası tipik gövde yapısı .................................................................. 128
Şekil 4.19 Güneş arabası gövde ve şasisi ...................................................................... 130
Şekil 4.20 Güneş arabalarında kullanılan gövde şekilleri ............................................. 132
Şekil 4.21 Aerodinamik direncin oluşması .................................................................... 134
Şekil 5.1 Aracın şase tasarımının Solidworks’de yapılması ......................................... 136
Şekil 5.2 Aracın şase tasarımı önden görünüş ............................................................ 137
Şekil 5.3 Aracın şase tasarımı sağdan görünüş ........................................................... 137
Şekil 5.4 Aracın şase tasarımı üstten görünüş ............................................................ 137
Şekil 5.5 Aracın şase tasarımı soldan görünüş ............................................................ 138
Şekil 5.6 Aracın şase imalatı ........................................................................................ 138
Şekil 5.7 Örnek kasa tasarımı ...................................................................................... 139
Şekil 5.8 Örnek üst kabuk kalıbı imalatı ...................................................................... 140
Şekil 5.9 Örnek üst kabuk imalatı ................................................................................ 140
Şekil 5.10 Kasa imalatı bitmiş boyama sonrası ............................................................. 141
Şekil 5.11 Direksiyon sistemi......................................................................................... 142
Şekil 5.12 Kremayer tip direksiyon dişli kutusu ............................................................ 145
Şekil 5.13 Döner bilyeli direksiyon dişli kutusu ............................................................. 145
Şekil 5.14 Hidrolik direksiyon sistemi ........................................................................... 146
Şekil 5.15 Elektrik yardımlı direksiyon distemi ............................................................. 146
Şekil 5.16 Uzun ara rot .................................................................................................. 147
xii

11. Şekil 5.17 Rot başı ......................................................................................................... 147
Şekil 5.18 Kısa rot .......................................................................................................... 147
Şekil 5.19 Deve boynu ................................................................................................... 148
Şekil 5.20 Direksiyon mafsalı ........................................................................................ 148
Şekil 5.21 Avare kolu ..................................................................................................... 148
Şekil 5.22 Kremayer direksiyon dişli kutusu ................................................................. 149
Şekil 5.23 Önceki sistemdeki direksiyon dişli kutusu .................................................... 150
Şekil 5.24 Dişli kutusuna önden bakış ........................................................................... 150
Şekil 5.25 Direksiyon simidi ve dişli çarklar .................................................................. 151
Şekil 5.26 Direksiyon simidinden mile hareket aktarımı .............................................. 151
Şekil 5.27 Dişlilerin yataklandığı delikler....................................................................... 152
Şekil 5.28 Direksiyon sisteminin tamamen sökülmesi .................................................. 152
Şekil 5.29 a) Dişli kutusu bloğu ve rot kolu b) Pinyon dişli ........................................... 153
Şekil 5.30 Krameyer dişli kesim aşaması hazırlık .......................................................... 153
Şekil 5.31 Krameyer dişli kesim aşaması ....................................................................... 153
Şekil 5.32 Krameyer dişli kesim işlemi sürüyor ............................................................. 154
Şekil 5.33 Krameyer üç parçaya bölünmüş hali ............................................................ 154
Şekil 5.34 Krameyer üzerinde puntalama işlemi .......................................................... 154
Şekil 5.35 Direksiyon dişli kutusu ortada ...................................................................... 156
Şekil 5.36 Direksiyon dişli kutusu revizyon sonrası ....................................................... 156
Şekil 5.37 Direksiyon mili yataklama öncesi ................................................................. 156
Şekil 5.38 Direksiyon mili kesim işlemleri ..................................................................... 157
Şekil 5.39 Direksiyon mili kesim sonrası ....................................................................... 157
Şekil 5.40 Bilyalı yatak için torna işlemi ........................................................................ 157
Şekil 5.41 Bilyalı rulman sıkı geçme işlemi .................................................................... 158
Şekil 5.42 Bilyalı rulmanın mil üzerine geçirilmesi ........................................................ 158
Şekil 5.43 Yatağın gres yağı iel yağlanması ................................................................... 158
Şekil 5.44 Kesilen yüzeylerde tornalama işlemi ............................................................ 159
Şekil 5.45 Kesilen parçaların kaynak işlemi................................................................... 159
Şekil 5.46 Yatağın direksiyon sistemine montajı .......................................................... 159
Şekil 5.47 Revize edilmiş direksiyon sistemi son hali üstten ........................................ 160
Şekil 5.48 Revize edilmiş direksiyon sistemi son hali yandan ....................................... 160
Şekil 5.49 Sağ arka amortisör takoz yırtığı .................................................................... 161
Şekil 5.50 Solidworks amortisör yerleştirilmeden önce ............................................... 161
Şekil 5.51 Solidworks’ de süspansiyon sisteminin gösterilmesi ................................... 161
Şekil 5.52 Solidworks’ de süspansiyon sisteminin gösterilmesi önden görünüş .......... 162
Şekil 5.53 Disk fren ........................................................................................................ 162
Şekil 5.54 Hidrolik kontrollü ön iki disk freni ................................................................ 163
Şekil 5.55 Akif1000 1200W fırçasız doğru akım motoru............................................... 164
Şekil 5.56 Hub motoru montaj öncesi .......................................................................... 164
Şekil 5.57 Sağ arka tekere Hub motorunun montaj sonrası ......................................... 164
Şekil 5.58 Motec PV 4830 mppt şarj kontrolcüsü ......................................................... 165
Şekil 5.59 Select kuru akü ............................................................................................. 166
Şekil 5.60 Güneş pili ...................................................................................................... 168
Şekil 5.61 Kapsülleme işlemi yapılmış yarı esnek güneş modülü örneği ...................... 168
Şekil 5.62 Birincil elektrik sistem düzeni ....................................................................... 169
xiii

12. Şekil 5.63 İkincil elektrik sistem düzeni ........................................................................ 170
Şekil 6.1 Güneş ışınımına göre gerilim ve akımın güç ile karşılaştırılması .................. 174
Şekil 6.2 Sıcaklığa bağlı gerilim ve akım değişim grafiği .............................................. 174
xiv

13. ÇİZELGE LİSTESİ
Sayfa
Çizelge 2.1 Yenilenebilir enerji arz projeksiyonu-MW ................................................. 10
Çizelge 2.2 EPDK ‘dan alınan enerji üretim lisanslarının durumu ................................ 11
Çizelge 2.3 Türkiye iyi sıradışı arası rüzgar kaynağı ...................................................... 14
Çizelge 2.4 Ekonomik HES potansiyelinin proje durumlarına göre dağılımı ................ 18
Çizelge 2.5 Jeotermal enerjinin mevcut kullanım durumu .......................................... 21
Çizelge 2.6 Hayvansal atık potansiyeline karşılık gelen üretilebilecek biyogaz miktarı
ve taşkömürü eşdeğeri............................................................................... 23
Çizelge 2.7 Hidrojen üretim yöntemlerinin maliyetleri ............................................... 28
Çizelge 2.8 Türkiye'nin Aylık Ortalama Güneş Enerjisi Potansiyeli .............................. 42
Çizelge 2.9 Türkiye'nin Yıllık Toplam Güneş Enerjisi Potansiyelinin Bölgelere Göre
Dağılımı....................................................................................................... 43
Çizelge 2.10 Güneş kolektörleri ile elde edilen enerji miktarı tahmini ........................... 45
Çizelge 3.1 Güneş pillerinde rapor edilmiş en yüksek verimlilikler .............................. 65
Çizelge 3.2 Güneş pili yapımında kullanılan maddelerin dünya rezervleri ve üretimi .. 65
Çizelge 3.3 Tek kristal silisyum güneş pili ...................................................................... 66
Çizelge 3.4 Tek kristal silisyum güneş pillerinde hedeflenen değerler ......................... 66
Çizelge 3.5 Çok kristal silisyum güneş pili ..................................................................... 66
Çizelge 3.6 Çok kristal silisyum güneş pillerinde hedeflenen değerler ......................... 66
Çizelge 3.7 Tek ince film güneş pili................................................................................ 67
Çizelge 3.8 Tek ince film güneş pillerinde hedeflenen değerler ................................... 67
Çizelge 3.9 Çoklu ince film güneş pilleri ........................................................................ 67
Çizelge 3.10 Çoklu ince film güneş pillerinde hedeflenen değerler................................ 67
Çizelge 3.11 Farklı tipteki akülerin teknik bilgileri .......................................................... 69
Çizelge 3.12 Farklı tipteki çeviricilerin karşılaştırılması .................................................. 71
Çizelge 3.11 Dünyadaki güneş pili üreticileri ve üretim teknolojileri ............................. 72
Çizelge 3.12 Bir güneş arabası ile popüler bir 4 çeker aracın karşılaştırılması ............... 77
Çizelge 3.13 2007 Formula G-İstanbul yarış sonuçları tablosu ....................................... 85
Çizelge 3.14 İstanbul Park'ın teknik özellikleri ................................................................ 87
Çizelge 4.1 Cam-fiber, karbon-fiber ve çeliğin bazı mekanik ve fiziksel özellikleri ..... 130
Çizelge 6.1 Güneş ışınımına göre ölçülmüş güneş modülü gerilim akım değerleri..... 173
xv

14. ÖZET
GÜNEŞ ENERJİLİ BİR ARACIN TASARIM AŞAMALARI VE BAZI
BİLEŞENLERİNİN REVİZYONDAN GEÇİRİLİP ÜRETİLMESİ
Açelya USLU
Kerem EYUPOĞLU
Erdi ÇELİKKAYA
Otomotiv Anabilim Dalı
Lisans Tezi
Tez Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Alptekin ERGENÇ
Günümüzde, çevre kirliliği, küresel ısınma, fosilli enerji rezervlerinin azalması, enerjiye
olan talebin artması vb. gibi nedenler yenilenebilir ve alternatif enerjileri kullanabilen
sistemler üzerindeki çalışmaları arttırmıştır. Taşıtların elektrik motorları ile tahrik
edilmesi ve bununla beraber akülerin güneş enerjisinden yararlanarak şarj edilmesi bu
sistemlerden biridir.
Bu çalışmada, ulusal uluslararası arenalarda güneş arabası yarışlarında yarışabilecek bir
prototip güneş aracının temel sistem bileşenleri ve önceki yıllara ait bir aracın bu
kapsamda direksiyon, süspansiyon, motor ve sürücü sistemlerinin revizyon çalışması
ele alınmıştır. Güneş arabası yarışları, sürdürülebilir yol ulaşımına olan ihtiyaca dikkat
çekmenin yanı sıra yeşil teknolojiler ile onların kapasitelerinin gösterimi için fırsatların
ortaya çıkarılmasını sağlamaktadır. Prototip güneş aracı, kapasitesi 1,2 kW olan bir
BLDC HUB motoruna, 2,2kW 48volt 48amper sürücü, 12voltluk 4 adet batarya ve akım
kontrollü Foot Throttleye sahip bulunmakta ve güneş enerjisi ile şarj edilmesi
planlanmaktadır. 1,2 kW’a kadar güç elde edebilecek güneş panelinin (fotovoltaik)
alanı 6 m2 dir.
Anahtar Kelimeler: Yenilenebilir Enerji, Güneş Arabası, Elektrikli Araç, Yarış Aracı.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ
xvi

15. ABSTRACT
DESIGN PROCESSES OF A SOLAR CAR
Açelya USLU
Kerem EYUPOĞLU
Erdi ÇELİKKAYA
Department of Automotive
BSc. Thesis
Advisor: Ass. Prof. Dr. Alptekin ERGENÇ
Nowadays, environmental reasons such as pollution, global warming, lack of fossil
reserves, increasing of the energy demand have increased studies on systems
converting renewable and alternative energy sources to power. The fact that the
vehicles are moved by the electric motors and the accumulators are charged by
making use of solar energy is one of the systems.
In this study, some systems of a prototype solar car that is able to race in a national or
international solar car competitions and a solar car' s steering and suspansion systems
which has been used in past years were renewed. The solar car racing not only draws
worldwide attention to the need for sustainable road transportation, but also provides
emerging green technologies with opportunities for the demonstration of their
capabilities. The prototype of a solar car has a electric motor with capacity of 1,2 kW
and 12volt 4 amount, accumulator and it is charged by solar energy. The surface field
of the solar panel which can get a power up to 1,2 kw is 6 m2.
Key words: Renewable Energy, Solar Car, Electric Vehicle, Racing Car.
YILDIZ TECHNICAL UNIVERSITY
GRADUATE SCHOOL OF MECHANICAL ENGINEERING
xvii

16. BÖLÜM 1
GİRİŞ
Ülkemiz enerji durumu ve gelecek için yapılan ön değerlendirmeleri incelersek
konutlarda, ulaşım ve sanayide ihtiyaç duyulan enerji seviyesi yükselmektedir. Buna
karşın üretilen enerji seviyesi düşmektedir. Yapılan enerji üretim ve tüketim
projeksiyonlarında 2000 yılında 79,7 Mtep (milyon ton eşdeğer petrol) olan genel
enerji talebinin, yıllık ortalama %6,8 artış hızı ile 2005 yılında 129,6 Mtep, 2010 yılında
171,3 Mtep ve 2020 yılında 298,4 Mtep’e ulaşması beklenmektedir. 2000 yılında
toplam birincil enerji talebinin, sadece % 34’ü yerli kaynaklar ile karşılanabilmiştir.
Üretim imkanlarının çok üzerinde gerçekleşen talep artışı nedeniyle, üretimin tüketimi
karşılama oranının, 2010 yılında %27, 2020 yılında ise %23 olması tahmin edilmektedir.
Diğer bir deyişle yakın gelecekte enerji tüketiminde ithalatın payının daha da artması
ve toplam enerji ithalatının 2010 yılında 124 Mtep ve 2020 yılında 228 Mtep’e ulaşması
beklenmektedir [1].
Yaşanan 2001 - 2002 ve 2008 krizleri de göz önüne alındığında bu oranların ön
görülenlerden daha düşük olması beklense de; enerji talebindeki yükseliş gerçeği
değişmeyecektir. Tüm bu oranlar göz önüne alındığında ve özellikle petrol, motorin,
doğalgaz gibi yakıtları ülkemizin ithal etmesi, fosil yakıt teminini dışa bağımlı şekilde
devam ettirmesi enerji politikamızın milli olmadığını ortaya koymaktadır.
Fosil yakıt kullanımı, ülkemize ekonomik anlamda ciddi zararlar verirken çevresel
etkileri de küçümsenecek boyutta değildir. Gelecek yüzyılda milli enerji politikaları
gereği, yenilenebilir enerji kaynaklarında gelişim göstermek durumunda olan
ülkemizde de bir takım çalışmalara da başlanmıştır. Bunlardan rüzgar santrallerinin
1

17. kurulması, güneş enerjisi ile elektrik üretiminin teşvik edilmesi umut verici
gelişmelerdir.
Fosil yakıt tüketiminin en yüksek olduğu alan ulaşım araçlarıdır. Ulaşım araçları için
alternatif yakıtlar denense de, henüz petrolden tam bağımsız bir sistemin seri
üretimine geçilmemiştir. Uzun yıllardır akademik düzeyde yürütülen güneş ve hidrojen
enerjili araba projeleri prototip olmaktan çıkamamıştır. Bazı araba firmaları melez
(hibrit) sistemli araçlar üretip satışa sunsa da bu genelde benzin jeneratörü mantığına
dayanmaktadır. Bilim çevrelerinde, dünya petrol rezervi azalımının tehlikeli düzeye
gelmesine kadar, yenilenebilir enerji kaynakları ile işleyen araçları caddelerde
göremeyeceğimiz görüşü hakimdir.
Diğer yandan fosil yakıtların yanması sonucu ortaya çıkan karbondioksit (CO2) miktarı
giderek artmakta ve çevresel etkileri dünyayı geri dönülmez tahribatlara maruz
bırakmaktadır. Ormanların azalması, küresel ısınma ve sonucunda buzulların erimesi
2040 yılında deniz seviyesinin 1 metre yükselmesini sağlayarak bazı şehirlerin yakın
zamanda tamamen sular altında kalacağı ön görülmektedir. Fosil yakıtların yanması
sonucu ortaya çıkan gazlar canlı yaşamını sağlık açısından da tehdit etmektedir. Karbon
monoksit (CO) vücuttaki oksijen oranını azaltarak ölümlere yol açarken, kükürt dioksit
(SO2) kansere sebep olmaktadır. Doğalgazın yanmasıyla ortaya çıkan kokusuz ve gözle
görülemeyen azot oksit (NO) ise atmosferde diğer gazlarla etkileşime girerek vücudun
bağışıklık sistemini etkilemektedir.
Yenilenebilir enerji kaynağı "Doğanın kendi evrimi içinde bir sonraki gün aynen mevcut
olabilen enerji kaynağı" olarak tanımlanmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının en
büyük özellikleri, karbondioksit emisyonlarını azaltarak çevrenin korunmasına yardımcı
olmaları ve yerli kaynaklar oldukları için enerjide dışa bağımlılığın azalmasına sebep
olmalarıdır. Unutulmamalıdır ki; gelecekte dünya lideri olacak olan ülkeler, enerjisini
üreten ve dünya enerji ihtiyacını karşılayabilen ülkeler olacaktır. Bunu gerçekleştirirken
kullanılan enerji kaynakları dünyaya ve canlı yaşama zarar vermeye devam ettiği
takdirde biz insanlar yaşadığımız dünyanın sonunu yanlış tercihler yüzünden getirmiş
olacağız.
2

18. 1.1 Çalışmanın Amacı ve Kapsamı
Dünyadaki fosil yakıtı rezervlerinin sınırlı olmasından dolayı insanlar artık petrole dayalı
ekonomiden yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı ekonomiye geçmeyi düşünmeye
başlamıştır. Petrol türevlerinin yanması sonucu başlıca karbondioksit olmak üzere pek
çok yanma ürünü oluşur. Bu yanma ürünlerinin birçoğu çevre ve insan sağlığı açısından
zararlı etki göstermekle birlikte, sera etkisine de yol açmaktadır. Kullanılabilecek diğer
bir enerji kaynağı ise elektriktir, ancak hidroelektrik enerji kaynakları dışında diğer
enerji kaynaklarının üretim maliyeti oldukça yüksektir.
Alternatif bir enerji kaynağı da güneştir. Güneş enerjisini elektrik enerjisine
dönüştürmek için güneş pilleri (fotovoltaik hücreler) gereklidir. Güneş pilleri, dünyaya
ulaşan güneş ışınlarını, yapısına göre bünyesindeki yarı iletkenler veya organik boyar
maddeler aracılığıyla, elektrik enerjisine dönüştürür. Güneş pilleri, elektrik enerjisinin
gerekli olduğu her uygulamada kullanılabilir. Güneş pili modülleri uygulamaya bağlı
olarak, akümülatörler, invertörler, akü şarj denetim aygıtları ve çeşitli elektronik destek
devreleri ile birlikte kullanılarak bir güneş pili sistemi (fotovoltaik sistem) oluştururlar.
Güneş enerjisi sistemleri ulaşımdan aydınlanmaya yaşamın birçok alanında
kullanılabilir. Yenilenebilir bir enerji kaynağı olduğundan ülkemizin enerji ihtiyacı
yönünden dışa bağımlılığını azaltma potansiyeline sahiptir. Bu nedenle her yıl birçok
ülkede ulaşımda alternatif enerji uygulamalarının geliştirilmesine yönelik yarışmalar
düzenlenmektedir. Ülkemizin enerji ihtiyacını karşılamak amacıyla her alanda alternatif
enerji kaynaklarına yönelmek gerekmektedir. Projenin ulaşım alanında petrole bağımlı
araçlar yerine, güneş enerjili araçların ülkemizde kullanımının yaygınlaştırılmasına
katkıda bulunacağı düşünülmektedir.
Yapılan çalışma olası ulusal ve uluslararası Güneş Arabası yarışları için aracın revizyonu,
mümkünse çalıştırılması ve test edilmesi, sonrasında da daha sonraki yıllarda yarışacak
arkadaşlarımız için verimli çalışma şartlarının belirlenebilmesi, aracın gelişimi açısından
doğru bir strateji takibi ve sürüş stratejisi oluşturabilmek amacıyla yapılmıştır.
3

19. Günümüz otomobillerinde kullandığımız fosil yakıtların çevreye verdikleri zarar, bu
yakıtlar ile çalışan araçların enerji dönüşümündeki düşük verimleri ve fosil yakıtların bir
gün mutlaka tükenecek olması insanoğlunu yeni arayışlar içine sürüklemiştir. Fosil yakıt
tüketen araçların çevreye yaydıkları egzoz çıktısının içerisinde atmosfere kükürt oksit
(SOx), nitrik oksit (NOx) ve karbondioksit (CO2) gibi kirletici veya sera gazlarıyla,
parçacık kirleticiler salınıyor. Bu yüzden de özellikle büyük yerleşim yerlerinde sağlık
sorunları baş gösteriyor. Bu sorunu halletmek için temiz otomobil arayışları hız
kazanıyor.
Bu projede ayrıca geleceğin araçları olan güneş arabalarının teknik özellikleri,
tasarımlarında dikkat edilmesi gerekenler, ülkemizde düzenlenen güneş arabaları yarışı
ve bize kazandıracakları gibi konulara değinilecektir. Ayrıca bir güneş arabası yapılırken
nelere dikkat ediliyor, hangi sorunlarla karşılaşılıyor ve bunların çözüm yollarının
yanında güneş pillerinin nasıl çalıştıkları hakkında bilgi verilecektir.
1.2 Neden Güneş Arabaları
Yeryüzünde iki nokta arasında yolculuk ederken asıl yaptığımız iş, yerçekimi kaynaklı
potansiyel enerjimizi değiştirmekten ibarettir. Fakat bu iş içten yanmalı motora sahip
bir otomobille yapıldığında, motorun ürettiği mekanik enerjinin ancak %10 kadarı bu
amaca hizmet eder. Kalan kısmı, sürtünme kuvvetlerine karşı yapılan iş olarak, bir
bakıma ziyan olur.
Motorun, kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürme verimiyse, zaten %25
civarında düşük bir düzeydedir. Dolayısıyla, eğer bitiş noktasının rakımı başlangıç
noktası-nınkinden yüksekse; yani eğer yükseklik kazanmışsak, kullandığımız benzinin
içerdiği kimyasal enerjinin yalnızca, yaklaşık %2,5 kadarını potansiyel enerjimizdeki
artışa dönüştürmüş oluruz. Hele eğer yokuş aşağı bir yolculuk yapıyorsak, hem
potansiyel enerjimizden, hem de harcadığımız benzinin içerdiği kimyasal enerjinin
tümünden olmuş oluruz. Halbuki benzini elde ettiğimiz petrol, tükenmeye yüz tutmuş
bir kaynak.Bu verim düşüklüğü, beraberinde ek bir yakıt maliyeti getirdiği gibi, fosil
yakıt kullanımının yol açtığı çevre sorunlarını da misliyle katlıyor. Çünkü bilindiği üzere,
egzoz çıktısının içerisinde atmosfere kükürt oksit (SOx), nitrik oksit (NOx) ve
karbondioksit (CO2) gibi kirletici veya sera gazlarıyla, parçacık kirleticiler salınıyor.
4

20. Otomobille ulaşımın yoğun olarak kullanıldığı büyük yerleşim merkezlerinde hava
kirliliği ve buna bağlı sağlık sorunları artarken, yaşam kalitesi düşüyor. Sonuç olarak,
konvansiyonel kara taşıtlarıyla ulaşıma ağırlık vermekle, bir bakıma adeta daha fazla
çevre sorunu yaratabilmek için daha fazla kaynak harcamak zorunda kalıyoruz.
Dolayısıyla, temiz otomobil tasarımlarına yönelik yoğun arayışlar var. Bu tasarımlardan
birisi, yakıt olarak hidrojen kullanan araçlar. Gerçi, hidrojen hala içten yanmalı bir
motorda yakıldığından, verimlilik açısından pek bir iyileştirme getirmiyor. Fakat yanma
ürünü olarak yalnızca su buharı ürettiğinden, aracın çalışması sırasında atmosfere
kirletici unsurlar salınmıyor.
Dolayısıyla olumsuz çevre katkıları, eğer kullanılan hidrojen temiz yöntemlerle
üretilmişse tümüyle ortadan kaldırılmış değilse de en azından otomobil kullanımının
yoğun olduğu kentlerden uzaklaştırılıp, söz konusu hidrojenin üretildiği merkezlere
kaydırılmış oluyor. Bu tasarımlar prototip aşamasında olup, hidrojenin dağıtım ve
depolanma sorunlarının çözümünü bekliyorlar. Temiz ulaşım arayışlarındaki bir diğer
tasarım, elektrikli ulaşım araçları. Elektrikli motorlar çok daha yüksek verimlerle
çalışıyor ve çalışırken atmosfere kirletici yaymıyorlar. Buna karşılık, yüksek güç
taleplerine yanıt vermekte zorlandık larından, kısa sürelerde hızlanamıyor ve manevra
yetenekleri sınırlı kalıyor.
Öte yandan, kullandıkları elektriğin önceden depolanmış olması, bunun için de
akülerin kullanılması gerekiyor. Halbuki yüksek güce sahip akülerin halen, boşalma
süreleri kısa, yeniden doldurma süreleriyse uzun. Bu durum, tümüyle elektrikli
araçların kullanışlığını azaltıyor. Bu soruna çözüm, aracın gereksinim duyduğu elektriği
yolda üretebilmesinde yatıyor. Örneğin, hem elektrikli ve hem de sıvı yakıtla çalışan
içten yanmalı birer motoru bulunan ‘hibrid’ araçlar bunu yapabiliyor. Bu araçların, şehir
içindeyken çoğunlukla elektrikli motorunu, aküsünün zayıfladığı veya hızlı manevra
gereksiniminin doğduğu durumlarda ve uzun sürelerle hız yapılan şehirlerarası yollarda
da içten yanmalı motorunu kullanması öngörülüyor. Söz konusu iki motor birbirine seri
ya da paralel olarak bağlanabiliyor. Seri bağlanmaları halinde, aracı yalnızca elektrikli
motor sürüyor ve içten yanmalı motor yalnızca jeneratör olarak çalışıp, aküyü
boşaldıkça dolduruyor. Paralel bağlanmaları halindeyse, aracın sürümü için
motorlardan biri veya diğeri devreye girebiliyor. Bu türden ‘hibrid’ araçlar, piyasada
5

21. halen mevcut. Ancak bu teknoloji, göreceli olarak pahalı ve yalnızca, şehirlerdeki hava
kirliliğinin azaltılmasına katkıda bulunuyor. ulaşım sektörünün petrole olan bağımlılığını
azaltmıyor. Kimyasal enerjiyi doğrudan elektriğe dönüştüren, düşük sıcaklıklı yakıt
hücreleri teknolojisi, bu açıdan büyük ümit vaat ediyor. Çünkü söz konusu kimyasal
enerjiyi, metanol veya hidrojen gibi çok çeşitli kaynaklardan sağlamak mümkün.
Ancak halen, güç düzeyi ve maliyet açılarından çözüme muhtaç sorunları var. Bir de
tabii, kimyasal enerji kaynağı olan hidrojen veya etanolu elde etmenin temiz yollarını
bulup geliştirmek gerekiyor. Halbuki, elektrikli bir aracın gereksinim duyduğu elektriği,
fotovoltaik gözeler aracılığıyla güneş ışınlarından doğrudan elde etmek de mümkün.
Güneş panelli otomobil tasarımları, bu olasılık üzerinde çalışıyor. Böyle bir otomobilin
aküsü de olmak zorunda. Göze sisteminin ihtiyaç fazlası elektrik üretebilmesi halinde
akü doldurulacak, üretimin yetersiz kaldığı sırada da, aküde depolanmış olan enerji
kullanılacaktır. Fikir basit görünmekle beraber, böyle bir tasarım oldukça karmaşık
mühendislik sorunları içerir [25].
1.3 Konu ile İlgili Yapılmış Çalışmalar
Hammad and Khatib (1996), yaptıkları çalışmada; 6m2 güneş modülü kullanılan 5 m
uzunluk 1,8 m genişlikte 2 kişilik ve kişi başına 480 W enerji üreten bir güneş arabasının
tüm enerji parametrelerinin Amman şartlarında incelemişlerdir [2].
Pudney et al. (2000), güneş enerjili arabalarda optimal enerji düzenini belirlemek
amaçlı bir çalışma yapmışlardır. Üzerinde çalışılan araç Dünya Güneş Rallisinde yarışan
bir güneş arabasıdır. Aracın optimum çalışma verilerini belirlemek amacı ile yapılmış bir
çalışmadır [3].
Howlett et al (1997), yaptıkları çalışma 1993 dünya güneş rallisinde yarışan 52 araçtan
yarışı bitiren 5 araç üzerinden yapılmış bir araştırma projesidir. Çalışmada optimal
sürüş stratejisinin yarış için önemi anlatılırken verimsiz enerji depolamanın gereksizliği
enerji depolama ihtiyacının güneş ışınımının düşük olduğu anlarda kullanımı için gerekli
olduğu ve bu durumlarda sürüş hızını üretilen güç ile orantılı düşürmek gerektiğini
ispatlama amaçlı bir çalışmadır [4].
6

22. Kennedy et al (1999), yaptıkları çalışmada; elektrikli araçlarda lityum-ion pil kullanımı
denenmiştir. 1999 yılında dünya güneş rallisine katılan bir güneş arabasında kullanılan
lithium-ion pillerin uygunluğu konusunda yapılmış bir çalışmadır [5].
Lovatt et al (1997), yaptıkları çalışmada; dünyada nadir bulunan bir mıknatıs türünden
imal edilen manyetik doğru akım motorunun, verimi %92-%95 ve ağırlığı 12 kg–16 kg
aralığında olan motorlarla karşılaştırmışlardır. Karşılaştırılan motorun verimi %97,5 ve
ağırlığı 8,3 kg’ dır. Dünya güneş rallisinde motor veriminin diğer motorlara oranla daha
yüksek olduğu ispatlanmıştır [6].
King (1990), yaptığı çalışmada; yarışlarda kullanılan güneş arabalarından yola çıkarak,
günlük kullanımda evden işe yolculuk maksatlı güneş enerjili araçların kullanılabilirliğini
ve Amerika Birleşik Devletleri şartlarında uygunluğunu araştırmıştır [7].
Üstün vd (2006), yaptıkları çalışmada; Tübitak Bilim Teknik Dergisi’nin düzenlediği
Formula G yarışmasının, her iki ayağında da birincilik kazanan İstanbul Teknik
Üniversitesi Güneş Arabası Ekibi’ne ait, ARIba isimli güneş arabasının elektrik,
elektronik, elektromekanik düzeneklerinin tasarım metodolojisi ve bu düzeneklerin
bilgisayar benzetim çalışmaları sunulmaktadır. Bu tasarımda güneş gözeleri (güneş
pilleri), elektrik besleme ve akü devreleri, doğrudan sürüşlü fırçasız doğru akım
motoru, motor sürüş ve kontrol devreleri, veri haberleşme sistemi, yol sürüş
senaryoları ve benzetimleri ile aracın yarış performansını optimize eden enerji yönetim
sistemi ile ilgili geliştirmeler açıklanmaktadır. Bu çalışma ile, İTÜ ARIba ekibi, yarış jürisi
tarafından TÜBİTAK “2006 En Yüksek Yerli Katkılı Özgün Tasarım Ödülü” ne layık
bulunmuştur [8].
7

23. BÖLÜM 2
YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI VE TÜRKİYE AÇISINDAN ÖNEMİ
Ülkemiz, yerli, yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları ile enerji ihtiyacının önemli bir
kısmını karşılayabilecek bir potansiyele sahip olmasına karşın henüz bu kaynaklar
mevcut potansiyelin çok altında değerlendirilmektedir.
Türkiye önemli miktarda yenilenebilir enerji kaynakları potansiyeline sahiptir. Hidrolik,
rüzgar, jeotermal, güneş ve biyokütle ülkemizin kullanılan ve kullanılma potansiyeli
yüksek yenilenebilir enerji kaynaklarıdır ve kömürden sonra enerji üretimi için ikinci
büyük yerli kaynaktır.
2007 yılında yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen enerji miktarı 8,47 MTEP
mertebesindedir. Bu toplam birincil enerji arzımızın yaklaşık % 8 ine karşılık
gelmektedir. Ülkemiz yenilenebilir enerji arzı ağırlıklı olarak hidrolik kaynaklar ve
biyokütleden (odun, bitki ve hayvan artıkları) üretilmektedir. Biyokütlenin payı
yenilenebilir enerji arzımızın % 47 sini oluşturmaktadır. Bu oranın tamamına yakını
ticari olmayan yakıtlardan olan ve konut ısıtılmasında kullanılan odun ve hayvan
artıklarıdır. Geri kalan yenilenebilir enerji arzı ise ağırlıklı olarak hidrolik kayanaklardan
elde edilmektedir. Şimdilik rüzgar ve güneş enerjilerinin payı çok küçük olsa bile yakın
gelecekte hızla artması beklenmektedir. Ülkemizde büyük potansiyele sahip jeotermal,
rüzgar ve güneş gibi yerli kaynaklarımız şimdiye kadar sistematik olarak
geliştirilmemiştir. 2007 yılında bu üç kaynağımızın toplam birincil enerji arzı içindeki
payı sadece %1.5-2 civarındadır.
8

24. Şekil 2. 1 Yenilenebilir enerji tüketiminin birincil enerji tüketimindeki payı
Bu kaynaklarımızın kullanımının hızla geliştirilmesi beklentisine karşın 2030 yılında bile
birincil enerji arzımıza ancak %5 oranında bir katkı yapması söz konusu olacaktır. Son
yıllarda elektrik üretiminde yenilenebilir enerji kaynaklarının payında ciddi bir artış
görülmemektedir.
Şekil 2. 2 Elektrik enerjisi paralelinde yenilenebilir elektrik enerjisinin trendi
9

25. Şekil 2. 3 Elektrik üretiminde kaynakların payı
Elektrik enerjisi üretiminde yenilenebilir enerjinin payı 2006 yılında %26 mertebesinde
olmuş ancak bu pay 2007 yılında % 19 mertebesine gerilemiştir. Ancak Elektrik enerjisi
kurulu güç elektrik üretiminin gelişiminde yenilenebilir enerji kaynaklarının payının
hızla artırılması beklenmektedir. Bu konuda yapılan öngörüler aşağıdaki tabloda
özetlenmiştir.
Çizelge 2. 1 Yenilenebilir enerji arz projeksiyonu-MW
10

26. 2020 yılında 15 000 MW hidro ve 10 000 MW rüzgar ve güneş kurulu gücünün ulusal
şebekeye bağlanması hedeflenmektedir. İthalat bağımlılığını azaltabilmek, enerji arzı
güvenliğini sağlayabilmek ve sera gazı salınımlarını düşürebilmek için ülke enerji
dengesinde yenilenebilir enerji kaynaklarının payının artırılmasına önem verilmelidir.
Ülkemiz açısından yenilenebilir enerji kaynaklarının ulaşmış olduğu potansiyel, içinde
bulunulan enerji darboğazının aşılması, ithal kaynaklara olan bağımlılığın azaltılması ve
döviz kaybının önlenmesi için önemli bir kaynaktır.
Özellikle güneş, jeotermal ve rüzgar kaynaklarından enerji elde etmek için gerekli
üretim ve ekipmanların büyük bir çoğunluğunun ülkemizde üretimi imkanı vardır. Eğer
ülkemizde AR-GE çalışmalarına gerekli kaynak ayrılır, uygulamaya yönelik üniversite-
ilgili meslek odaları-sanayi işbirliği sağlanır ve bu konuda özellikle ulusal, kamusal
çıkarları gözeten bir enerji programı uygulanabilirse; ülkemiz gerek ulusal kaynakları
gerek insan gücü gerekse yetişmiş ve deneyimli mühendis yapısıyla gerekli teknolojik
hamleyi yapabilecek alt yapıya sahiptir [9].
Çizelge 2. 2 EPDK ‘dan alınan enerji üretim lisanslarının durumu
11

27. 2.1 Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Çeşitleri
Yenilenebilir enerji kaynakları, sürekli devam eden doğal süreçlerdeki var olan enerji
akışından elde edilen enerjilerdir. En genel olarak, yenilenebilir enerji kaynağı; enerji
kaynağından alınan enerjiye eşit oranda veya kaynağın tükenme hızından daha çabuk
bir şekilde kendini yenileyebilmesi olarak tanımlanır.
Yenilenebilir enerji kaynakları tükenmeyen ve konvansiyonel enerji kaynaklarından
çevreye en az zarar veren kaynaklardır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının her biri çeşitli
uygulamalar için özel avantajlara sahiptir. Bu kaynakların hiçbiri işlemleri boyunca ne
sıvı ne de gaz olarak kirlilik oluşturmazlar. Yenilenebilir enerji kaynaklarının bir diğer
önemli yanı, yeni iş alanları yaratmasıdır.
Modern yenilenebilir enerji çeşitleri şunlardır:
Rüzgâr
Hidroelektrik
Nükleer
Biyoyakıt
Jeotermal
Okyanus kaynakları enerjisi.
Yenilenebilir enerji kaynakları kullanımında pasif (direkt, doğrudan) ve aktif (endirekt,
dolaylı) olmak üzere iki sistemden yararlanılmaktadır. Direkt kullanım örnekleri,
jeotermal ısıtma, su veya rüzgâr değirmenleridir. Bu örneklerde ısıtma ve soğutma
maliyetleri önemli oranlarda azaltılarak enerji korunumu sağlanabilir. Endirekt (aktif)
sistem ise güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik ve ısı enerjisi
elde etmek amacıyla yapıya bütünleşmiş edilen mekanik donanımlarla sağlanmaktadır.
Örnek olarak, elektrik üretiminde kullanılan rüzgâr türbinleri veya fotovoltaik piller
verilebilir.
Yenilenebilir enerji, ücretsiz enerji olarak kategorize edilebilse de, çoğu yenilenebilir
enerji kaynağına normalde ücretsiz enerji denemez. Mühendislikte, ücretsiz enerji ile
12

28. kastedilen direkt olarak doğadan elde edilebilen ve insanlar tarafından tüketilmesi
mümkün olmayan enerjidir.
2.2 Rüzgar Enerjisi
Rüzgâr enerjisi insanlığın ilk keşfettiği enerjilerden biridir. Yüzyıllardan beri rüzgâr
enerjisi gemilerde yelkenler vasıtasıyla itme kuvveti olarak kullanılmaktadır. Rüzgâr
enerjisi ile elektrik üretimi ise o kadar eski değildir, ama günümüzde enerji sektörünün
en genç ve hızlı büyüyen enerji türüdür.
Rüzgâr enerjisi güvenilir, temiz ve her şeyden önce sonsuz bir kaynak olması sebebiyle,
dünya ölçeğinde çok önemli ve güçlü bir enerji kaynağıdır. Rüzgâr enerjisinde üretim
maliyetlerin son 15 yılda %50 düşmesi bugün bu enerjiyi üretmeyi cazip hale
getirmiştir.
Bugün modern rüzgâr türbinlerinin kurulu güçleri, verimlilikleri ve güvenilirlikleri yeni
teknolojiler sayesinde çok hızlı bir şekilde gelişim göstermiştir. Dünyada rüzgâr enerjisi
ile ilgili gelecek vaat eden beklentiler hâkimdir. Konvansiyonel senaryolara göre 2003
yılındaki 40 GW’ lık rüzgâr enerjisi kurulu gücünün 2012 yılında 4 kat artarak 160 GW’ a
yükselmesi bekleniyor. Gelecek 10 yılda ise bütün dünyadaki ülkelerin rüzgâr enerjisine
ve yenilenebilir alternatif enerjiler üzerine daha fazla yatırım yapması beklenmektedir.
Dünyada rüzgârdan enerji üretiminin %36.3’ ü Almanya’ da gerçekleştirilmektedir.
Almanya toplamda 14,612 MW güç üretmektedir ve Almanya’ nın elektrik enerjisi
ihtiyacının %5.6’ sını karşılamaktadır. Rüzgâr gücünden en çok yararlanan diğer ülkeler
sırasıyla İspanya, ABD, Danimarka, Hindistan, Hollanda, İtalya, Japonya, Birleşik Krallık
ve Çin’ dir. Diğer tüm ülkeler toplamda 3,756 MW’ lık güç üretimi ile %9.3’ lük paya
sahiptirler.
13

29. Aşağıda Şekil 2.4’ de rüzgar sisteminin temel elemanları gösterilmektedir [26].
Şekil 2. 4 Rüzgâr sisteminin temel elemanları
Dönen kanatlar arasından gelen hava akımının kinetik enerjisi rotor sayesinde
jeneratörü döner harekete gecirir. Rotor üzerinde 2 - 3 kanat (genellikle 3 kanat)
bulunur. Rotor kanatlarının yakaladığı rüzgârla döner ve jeneratör elektrik üretir.
Kanatlar değişik boyutlarda olabilir. Bugün kullanılan en büyük kanat çapı 50 metredir.
Jeneratör, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Türbinden elde edilecek enerji
miktarının en iyi göstergesi rotorun süpürdüğü alanı belirleyen rotor çapıdır.
Çizelge 2. 3 Türkiye iyi sıradışı arası rüzgar kaynağı
14

30. Şekil 2. 5 Türkiye rüzgar atlası yıllık rüzgar dağılım haritası 70 m
Türkiye rüzgâr enerji potansiyeli, rüzgâr sınıfı iyi ile sıra dışı arasında 47,849.44 MW
olarak belirlenmiştir. Bu araziler Türkiye toplamının %1.30’una denk gelmektedir. Orta
ile sıra dışı arası rüzgâr sınıfına ait rüzgârlı arazilere bakıldığında ise 131,756.40 MW’lık
rüzgâr enerjisi potansiyelini bulunduğu ve toplam rüzgârlı arazinin alanının ise
Türkiye’nin %3.57 ’si olduğu görülmüştür.
Şekil 2. 6 Marmara bölgesindeki muhtemel rüzgar santrallari -REPA
Türkiye, Avrupa’da rüzgâr enerjisi potansiyeli bakımından en zengin ülkelerden
birisidir. Üç tarafı denizlerle çevrili olan ve yaklaşık 3500 km kıyı şeridi olan Türkiye’de
özellikle Marmara kıyı şeridi ve Ege kıyı şeridi ile sürekli ve düzenli rüzgâr almaktadır
15

31. Türkiye’de halihazırda şebeke bağlantılı rüzgâr santralarının toplam kurulu gücü 146.25
MW ulaşmış olup 2007 de 355 GWh enerji üretmiştir. 2007 de toplam 76,4 MW rüzgar
santralı devreye alınmıştır(EPDK).
Bunların yanı sıra inşaatı süren 276.9 MW ve tedarik anlaşması yapılan 579.7 MW
rüzgâr santrali mevcuttur. Elektrik Piyasası Düzenleme Kurumu tarafından bu güne
kadar toplam kurulu gücü 2126 MW olan 58 adet rüzgâr santraline lisans verilmiş,
toplam kurulu gücü 533 MW olan 13 adet santralin lisansı ise sona erdirilmiştir. 1
Kasım 2007 tarihinde, yalnızca tek bir gün süreyle kabul edilen, 78 000 MW
büyüklüğündeki rüzgâr santral lisans başvuruları ile inceleme ve değerlendirmede olan
rüzgar projeleri toplam gücü 84 674 MW’a ulaşmıştır.
Rüzgara dayalı elektrik üretim başvurularına ilişkin belirtilen rakamlar, aynı kaynağın
elektrik amaçlı kullanımına ilişkin olarak yapılan birden fazla başvuruyu da içermektedir
[9].
2.3 Hidroelektrik
Hidro enerji, suyun düşüşünden yararlanılarak elde edilen elektrik gücüdür. Güç
istasyonunun dağlık bölgelerde kurulması ve elektriğin uzak yerlere iletilmesi gerektiği
durumlarda dahi yine de ucuza gelir, çünkü yakıt olarak kullanılan su bedavadır. Ayrıca
işletme masrafları da düşüktür. Su gücü bazen doğal şelaleden sağlanır. Ama
çoğunlukla su gücü elde etmek için barajlar yapılır. Kurulan baraj ayrıca çevresine içme,
kullanma ve sulama suyu sağlar. Yüksekten düşen su, bir türbini, bu da bir jeneratörü
çalıştırır. Türbinleri ve jeneratörleri içeren hidroelektrik santrali ya barajın tabanında ya
da belli uzaklıkta kurulur. Şekil 2.7 bir hidroelektrik enerji santrali şemasını
göstermektedir. Su borular ya da tünellerle iletilir. Hareket eden su türbinlere çarpar
ve türbin dairesel olarak odak noktası ekseninde dönmeye başlar. Türbinlerdeki
mekanik enerji alternatör (ya da çevirici) adı verilen araçlar yardımıyla alternatif akıma
dönüştürülür.
16

32. Şekil 2. 7 Hidro enerji santrali
Alternatörlerin ürettiği akımın frekansı şehir şebekesine uygun 50 Hertz olarak
ayarlanır. Hidroelektrik santraller ile elektrik üretimi, dünyada toplam elektrik
üretimine yaklaşık %23 oranında katkıda bulunmaktadır [27]. Hidroelektrik santralleri
ile enerji üretimi için uygun coğrafi koşulların sağlanması gerekmektedir. Günümüz
koşullarında kullanılabilir hidroelektrik kapasitenin büyük bir bölümü hali hazırda
kullanılmaktadır. Son zamanlarda gel - git hareketlerinden yararlanarak hidroelektrik
elde etme girişimlerinde bulunulmaktadır.
Türkiye’nin brüt hidroelektrik potansiyeli 433 milyar kWh/yıl, teknik hidroelektrik
potansiyeli 216 milyar kWh/yıl, ekonomik potansiyeli ise 150 milyar kWh/yıl dır.
Ekonomik potansiyelin, yeni projelerle birlikte önümüzdeki yıllar daha da artış
göstererek yaklaşık 170 milyar kWh/yıl’a ulaşacağı tahmin edilmektedir. Türkiye teknik
potansiyelinin %22’si,ekonomik yapılabilir hidroelektrik potansiyelinin ise %32’si ancak
değerlendirilmiş bulunmaktadır.
2007 yılı sonu itibariyle Türkiye’de işletmede olan HES lerin toplam kurulu gücü 13
394,4 MW, bu ise Türkiye kurulu gücünün % 33 ünü oluşturmuştur. 2007 yılında 31,5
MW gücünde ilave potansiyel devreye alınabilmiştir(EPDK).
17

33. Çizelge 2. 4 Ekonomik HES potansiyelinin proje durumlarına göre dağılımı
Herhangi bir nehirde bir kesitten enerjisi alınmadan geçen su ülke ekonomisi açısından
kayıptır. Türkiye geliştiremediği hidroelektrik potansiyelden dolayı,170 milyar kWh
elektrik üretim kapasitesinin halen yalnız 47.6 milyar kWh’lik bölümünü kullanabildiği
için, her yıl yaklaşık 122.4 milyar kWh enerji üretebileceği suyu enerjisini almadan
denizlere göndermekte ve bu yüzden, birim kWh başına 0.06 US cent hesabıyla her yıl
7-8 milyar ABD$’ı kaybetmektedir.
Diğer taraftan hidrolik enerji doğal koşullara ve yağışlara çok bağımlıdır. 2006 yılında
mevcut 13 062.7 MW kurulu gücündeki HES’lerden 44 244.2 GWh enerji üretilmişken
bu üretim 2007 yılında 13 394.9 MW kurulu güçteki tesislerden 35 850.8 GWh te
düşmüştür. Pik yüklerin ve değişken karekterli diğer yenileblir enerji üretiminin sistem
dengesini sağlamada en değerli üretim tipi olan Hidroelektrik santaralların hızla
tamamlanması ve pompa depolamalı santralların da Türkiye enerji sisteminde yer
alması gereklidir. Pompa depolamalı santrallarla ilgili olarak EİE Genel Müdürlüğünde
başlatılmış olan çalışmalar desteklenmeli ve geliştirilmektedir.
2.4 Jeotermal Enerji (Isı, Elektrik)
Jeotermal (jeo - yer, termal - ısı anlamına gelir) yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde
birikmiş ısının oluşturduğu, kimyasallar içeren sıcak su, buhar ve gazlardır. Jeotermal
enerji de bu jeotermal kaynaklardan ve bunların oluşturduğu enerjiden doğrudan veya
dolaylı yollardan faydalanmayı kapsamaktadır. Yer kabuğunun derinliklerinde bulunan
Uranyum (U238, U235), Toryum (Th232) ve Potasyum (K40) gibi radyoaktif maddelerin
bozunması sonucu sürekli olarak ısı üretmesi prosesinin, jeotermal enerjinin
kaynağıdır. Jeotermal sistemin mekanizması sıvının ısıyı iletimi üzerinedir. Şekil 2.8.a’
da orta sıcaklıklı jeotermal sistemdeki mekanizma basitçe gösterilmektedir.
18

34. Konveksiyon akım (ısı iletimi) ısınma nedeniyle oluşur ve sonuçta sistemdeki sıvının
termal genleşmesine neden olur. Düşük yoğunluklu ısınmış sıvı, sistemde yükselme
eğilimindedir ve sistemin kenarlarından gelen yüksek yoğunluklu soğuk su ile yer
değiştirir. Doğal olarak konvansiyonel akım sisteminde, alt kısımlarda sıcaklık azalma
eğiliminde iken üst kısımlarda sıcaklık artma eğilimindedir. Jeotermal sistem modeli
(Şekil 2.8.b) 1. eğri saf suyun kaynama noktasını, 2. eğri ise A noktasından beslenen, E
noktasından boşalan suyun devir daim sıcaklık profilini göstermektedir. Jeotermal
kaynaklar ile elektrik enerjisi üretimi merkezi ısıtma, merkezi soğutma, sera ısıtması vb.
ısıtma/soğutma uygulamaları, süreç ısısı temini ve mineraller içeren içme suyu üretimi
gibi uygulama ve değerlendirme alanlarında kullanımlar gerçekleştirilmektedir.
Şekil 2. 8 İdeal bir jeotermal sisteminin şematik gösterimi: (a) mekanizması, (b) modeli
Bu tip uygulamalar ve değerlendirmeler Şekil 2.9’ da gösterilmektedir.
Şekil 2. 9 Entegre jeotermal değerlendirme
19

35. Dünyada jeotermal elektrik üretiminde ilk 5 ülke sıralaması, ABD, Filipinler, İtalya,
Meksika ve Endonezya şeklindedir. Dünya jeotermal ısı ve kaplıca uygulamalarındaki ilk
5 ülke sıralaması ise Çin, İsveç, ABD, İzlanda ve Türkiye biçimindedir.
Türkiye’nin jeotermal brüt teorik ısı potansiyelinin 31.500 MW, kullanılabilir ısı
potansiyelinin de 3.524 MW olduğu belirtilmektedir.Toplam jeotermal elektrik
potansiyeli 2000 MW’dir.
1962 yılında MTA tarafından bir sıcak su envanter çalışması olarak başlatılan
Türkiye’nin jeotermal enerji araştırması ile bugün toplam 600’den fazla termal kaynak
(sıcak ve mineralli su kaynağı) bilgisine ulaşılmıştır.
Şekil 2. 10 Jeotermal Rezerv ve Üretim Sahaları Haritası
2005 yılı sonu itibariyle MTA tarafından yapılan jeotermal sondaj değerlendirmelerine
göre muhtemel potansiyelin 2924 MW ‘ı görünür potansiyel olarak kesinleşmiştir.
Türkiyedeki doğal sıcak su çıkışlarının 600 MWt olan potansiyelide bu rakama dahil
edildiğinde toplam görünür jeotermal potansiyelimiz 3524MWt ‘e ulaşmaktadır.
Ülkemizdeki jeotermal kaynakların % 95’i ısıtmaya uygun sıcaklıkta olup (40 °C’nin
üzerinde toplam 140 adet jeotermal alan) çoğunlukla Batı, Kuzeybatı ve Orta
Anadolu’da bulunmaktadır.
Türkiye’nin toplam jeotermal ısı ve elektrik potansiyeli; 5 milyon konut ısıtma eşdeğeri
veya 150 bin dönüm sera ısıtması, 1 milyonun üzerinde kaplıca yatak kapasitesi, 29
20

36. milyar $/yıl fuel-oil eşdeğeri (30 milyon ton/yıl), 30 milyar m3/yıl doğal gaz
eşdeğerindedir.
Türkiye’nin toplam jeotermal elektrik potansiyeli 2000 MWe dir. 2013 yılı jeotermal
elektrik üretim hedefi 550 MWe kurulu güç ve 4 milyar Kwh elektrik üretimidir.
Çizelge 2. 5 Jeotermal enerjinin mevcut kullanım durumu
Jeotermal enerji, doğrudan kullanım alanlarında, teknolojik açıdan yatırımların % 90’ı
yerli makina ve teçhizat tarafından karşılanabilecek bir düzeye ulaşmıştır. Dolayısıyla
elektrik dışı uygulamalarda ulusal teknoloji kolaylıkla geliştirilebilir durumdadır.
Türkiye’deki jeotermal enerji kaynaklarının tümüne yakınının düşük-entalpili (akışkan
sıcaklıkları 160 °C’den küçük), olması, kaynakların değerlendirilmesinde endüstriyel
proses ısısı ve konut ısıtmasına yönelinmesi gereğini ortaya çıkarmaktadır. Türkiye’nin
gelecek yıllardaki enerji gereksinimleri dikkate alındığında jeotermal enerjinin tek
21

37. başına çözüm olmayacağı; fakat enerji sorununda tamamlayıcı bir rol oynayacağı
açıktır. Devletin ve özel yatırımcıların jeotermal kaynakların son derece çekici olduğu
konut ısıtması ve proses ısısı gibi kullanımlara yatırım yapması, ülke ekonomisine
katkıda bulunacak, hava kirliliğini azaltacaktır.
Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA), 2007 Haziran ayında yürürlüğe giren
Jeotermal Yasası ve Aralık ayında yürürlüğe giren yönetmeliği kapsamında elektrik
üretimi amaçlı altı jeotermal sahayı özel sektörün kullanımına açmıştır. Sıcaklıkları
213°C’ye kadar değişen aralıklarda olan bu altı sahada, 110 MWe (megavat elektrik)
kurulu gücünde yaklaşık 1 milyar kWh elektrik üretilmesi planlanmaktadır. Bu sahalar:
 Aydın Merkez - Köşk - Umutlu - Serçeköy
 Aydın - Sultanhisar - Atça
 Aydın - Germencik - Bozköy - Çamur
 Aydın -Sultanhisar
 Manisa - Salihli - Caferbeyli
 Manisa - Alaşehir - Kavaklıdere.
Jeotermal sahalarıdır [9].
2.5 Biyokütle Enerjisi
Türkiye’nin biyokütle, biyogaz ve biyoyakıt enerji kapasiteleri de ciddi potansiyellere
sahiptir. Biyokütle yeni-yenilenebilir enerji kaynakları içinde ciddi bir teknik potansiyele
sahiptir. Ana bileşenleri karbo-hidrat bileşikleri olan bitkisel ve hayvansal kökenli tüm
maddeler “Biyokütle Enerji Kaynağı”, bu kaynaklardan üretilen enerji ise “Biyokütle
Enerjisi” olarak tanımlanmaktadır.
Türkiye’de toplam arazinin sadece % 33,1’i işlenmektedir. İşlenmeyen arazi içinde
tarıma uygun % 3’lük bir alan mevcuttur. Bu alanın enerji tarımında kullanılması, kota
kapsamından çıkarılan ürünler (tütün, şeker pancarı gibi) yerine de enerji amaçlı tarım
(şeker pancarı, tatlı sorgum, miskantus, kanola, aspir, C4 bitkileri ekimi gibi) yapılması,
tarım kesimine yön verecek, istihdam yaratacak ve ulusal geliri artıracaktır.Bugün
22

38. AB’de şeker üretimine kota getirilse de şeker pancarının üretimi kısıtlanmamakta, tam
tersine biyoyakıt üretimine dönük şeker pancarı üretimi hektar başına 45 € ile
desteklenmektedir GAP, Yeşilırmak Havza Projesi gibi projeler kapsamında biyokütle
enerji teknolojisi plan ve uygulamaları mutlaka yer almalıdır.
Ülkemiz enerji ormancılığına uygun (kavak, söğüt, kızılağaç, okaliptüs, akasya gibi hızlı
büyüyen ağaçlar) 4 milyar hektar devlet orman alanına sahiptir. Söz konusu alan uygun
planlamalar dahilinde, modern enerji ormancılığında değerlendirilmeli ve bu ağaçların
yakacak olarak kesimi önlenmelidir. Yapılan hesaplamalar, 1 milyon hektar alana
kurulacak enerji ormanlarından yılda yaklaşık 7 milyon ton biyokütle enerji kaynağı
elde edilebileceğini göstermektedir.. Bu miktar yaklaşık 30 milyon varil ham petrole
eşdeğerdir [9].
2.5.1 Biyogaz
Ülkemizde 65.000 ton/gün miktarında çöp çıkmaktadır. Çöplerin düzenli depolama ile
elektrik eldesinde değerlendirilmesi de göz ardı edilmemelidir. Türkiye için en önemli
biyoyakıt seçeneklerinden biri biyogaz’dır. AB’de son yıllarda biyogaz üretimine önemli
destekler sağlanmakta ve doğal gaz niteliğinde elde edilecek biyogazın tüm sektörlerde
(ulaştırma, elektrik üretimi, sanayi, konutlar vb) kullanımı hedeflenmektedir.
Türkiye’de hayvansal atıkların biyogaz üretiminde değerlendirilmesi ile, fermantör içi
sıcaklığın 38 °C olması ve optimum fermantör sıcaklığında çalışılması durumunda bu
potansiyelin 2,2-3,3 milyar m3/yıl arasında olması teorik olarak mümkün
görünmektedir. Bu da 2,4 milyon ton taş kömürü eşdeğeri bir enerjiye karşılık
gelmektedir.
Çizelge 2. 6 Hayvansal atık potansiyeline karşılık gelen üretilebilecek biyogaz miktarı ve
taşkömürü eşdeğeri
23

39. Biyogaz tesislerinin yanı sıra, şebeke ile bağlantılı çalışan “çöp termik santralleri” ile
elektrik üretimi sağlanabilmektedir. Biyoelektrik üretimi için değerlendirilebilecek atık
potansiyelinin ülkemizde mevcut olduğu bilinmektedir. 2003 genel enerji dengesi
içerisinde 14.991 bin ton odun, 5.439 bin ton hayvansal-bitkisel atık arzı olmuştur.
2006 yılı genel enerji dengesinde ise 13411 bin ton odun, 4984 bin ton hayvansal ve
bitkisel atık arzı bulunmaktadır. Bunun yanı sıra ortalama değerlerle yılda 15 milyon
ton evsel atık, 20 milyon ton belediye atığı da oluşmaktadır.
Dünyadaki arıtma tesisleri bünyesinde biyogaz üretimi de yaygındır. Türkiye’deki
arıtma tesislerinde biyogaz üretimine ilişkin en güzel örnek, Ankara Su ve Kanalizasyon
İdaresi Genel Müdürlüğü (ASKİ) Atık Su Arıtma Tesisi’dir. 4 milyon nüfusa hizmet
vermek üzere 2000 yılında işletmeye açılan tesis, Avrupa’nın en iyi tesislerinden biri
olup, 2025 yılına kadar 6 milyon nüfusa hizmet verecek kapasiteye genişletilecektir.
Tesiste bulunan her biri 1650 KW kapasiteli iki elektrik jeneratörü, biyogazı elektrik
enerjisine çevirmektedir. Elde edilen elektrik enerjisi, tesisin yılık enerji ihtiyacının
yaklaşık % 80’ini karşılamaktadır.
İstanbul Su ve Kanalizasyon İdaresi Genel Müdürlüğü (İSKİ) bünyesinde bulunan Tuzla
Atıksu Biyolojik Arıtma Tesisi’nde bulunan anaerobik çamur çürütme ünitesinden elde
edilen ve günlük ortalama 600-1000 m3 hacminde olan biyogaz, tankların ve tesis
içinde bulunan idarî binaların ısıtılmasında kullanılmaktadır.
Türkiye’de son zamanlarda organik atık, biyokütle ve biyogazdan enerji elde edilmesine
yönelik kamu ve özel sektör yatırımları artmaya başlamıştır. Öncelikle Büyükşehir
Belediyeleri çöp atıklarının çözümüne yönelik atık yakma ve enerji üretim tesisleri
kurmaya başlamışlardır. Türkiye’de yaklaşık 65.000 ton/gün miktarında çöp
çıkmaktadır. Çöplerin düzenli depolanmasının önemi gözardı edilmemelidir. Ancak
çöplerin düzenli depolandığı belediye sayısı sınırlı olsa da, bazı belediyeler çöp
alanlarında açığa çıkan metan gazından elektrik üretmektedir.
Türkiye’de ilk lisanslı atık bertaraf tesisi olan İZAYDAŞ, yıllık 35.000 ton tıbbî atık
kullanmaktadır. Tesis 5,2 MW elektrik üretim kapasitesine sahiptir. Üretilen enerjinin
1,3 MW’ı tesis ihtiyacını karşılamak için kullanılmakta, kalan kısmı ise ulusal sisteme
satılmaktadır [9].
24

40. 2.5.2 Biyoyakıt
Biyoyakıt ya da biyodizel, mısır, soya, kolza - kanola gibi (Şekil 2.11) yağlı tohum
bitkilerinden elde edilen yağların veya hayvansal yağların bir katalizatör eşliğinde kısa
zincirli bir alkol ile (metanol veya etanol) reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt
olarak kullanılan bir üründür.
Evsel kızartma yağları ve hayvansal yağlar da biyodizel hammaddesi olarak
kullanılabilir. Genel olarak biyodizel standart dizel yakıtına alternatif veya ek olarak
kullanılabilecek, petrol yerine biyolojik içerikten yapılmış bir yakıttır. Biyodizel çeşitli
kimyasal reaksiyonlardan geçirilmiş bitki yağlar veya hayvan yağlarından üretilir.
Şekil 2. 11 Biyoyakıt tohum bitkileri
Bu iki kaynakta toksik değildir ve yenilenebilir. Biyodizel güvenlidir ve dizel motorlarda
ya çok küçük bir değişikliğe ihtiyaç duyarak ya da hiçbir değişikliğe ihtiyaç duymadan
kullanılabilir.
Biyoyakıtlar petrol ürünlerine alternatif olan, daha temiz çevre ve iklimlerin
korunmasına katkıda bulunan ve tarımsal iş hacminde genişleme yaratacak
yenilenebilir enerji seçenekleridir.
Ülkemizde şeker pancarı tarımına yönelik biyoetanol üretim potansiyeli 2-2,5 milyon
ton civarında olup bu değer 2007 benzin tüketimimizin % 60-70’ı kadardır. Ülkemizde
biyoetanolün benzinle harmanlanan %2’lik kısmı ÖTV’den muaftır ve bu miktar ancak
80-90 milyon litre biyoetanol tüketimini gerektirmektedir. Ancak bu miktar
biyoetanolün Türkiye’deki gelişimi için yeterli görülmemektedir. Çünkü mevcut
durumda kurulu biyoetanol üretim kapasitesimiz yaklaşık 160 milyon litredir. Bununla
birlikte ülkemizde benzine biyoetanol harmanlanması zorunlu değildir. Pek çok ülkede
25

41. olduğu gibi ülkemizde de biyoetanol kullanımı zorunlu olmalı ve ÖTV muafiyeti %2’den
%5’e çıkartılmalıdır.
Biyodizel, kanola (kolza), ayçiçeği, soya, aspir, pamuk gibi yağlı tohum bitkilerinden
elde edilen motorine eşdeğer bir yakıttır. Atık bitkisel yağlar ve hayvansal yağlar da,
biyodizel hammaddesi olarak kullanılabilir. Ancak halihazırda AB’inde ve ülkemizde
geçerli olan TS EN 14214 standardının gereklerini kanola yağından elde edilen biyodizel
karşılamaktadır. Bununla birlikte bilimsel çevreler farklı hammaddelerden paçal
yapılarak da standartlardaki değerlerin tutturulabileceğini belirtmektedirler.
Biyodizel petrol içermez; fakat saf olarak veya her oranda petrol kökenli motorine
karıştırılarak motorinin kullanıldığı her yerde yakıt olarak kullanılabilir. Biyodizel yerli
kaynaklarla ve yerli sanayi tesislerinde üretilebilir. Ayrıca, küçük ölçekli ve yöresel
üretim de mümkündür. 2003 yılından itibaren sektördeki yasal boşluğun da bir sonucu
olarak yatırımcılar tarafından plansız–programsız, değişik kapasitelerde pek çok
biyodizel tesisi kurulmuş ve sayıları 250 civarına ulaşan bu tesislerin kurulu kapasitesi
2,3 milyon tona ulaşmıştır. Ancak 2004 yılından sonra adım adım yapılan yasal
düzenlemelerle biyodizel üretimi, ulaşım sektörü için TS EN 14214, ısınma sektörü için
TS EN 14213 standartlarına uygun olarak ve EPDK’dan alınan işleme lisansına sahip
tesislerde yapılmaktadır.
Sulanabilir pancar ekim alanlarında münavebe bitkisi olarak kanola ekilmesi sonucu
4’lü ekim sistemine göre 800 000 bin hektar alanın 500 000 bin hektarının kanola ekimi
için kullanılması durumunda yıllık 500 bin ton biyodizel üretim potansiyeli vardır. Ayrıca
Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü’nün yaptığı analizler sonucu, tarıma
elverişli olduğu halde kullanılmayan tarım arazileri esas alınarak 2.000.000 ha. arazide
ekilecek yağlı tohumlu bitkilerden 1,5 milyon ton biyodizel üretilebileceği ve 54.000
kişiye istihdam sağlanabileceği de tahmin edilmektedir. Bu kapasite 2006 yılındaki dizel
tüketimi olan 14.2 milyon tonun %11’i düzeyindedir. Bu üretim aynı zamanda 2,8
milyon ton karbondioksit tasarrufunu da beraberinde getirmektedir [9].
26

42. 2.6 Hidrojen Enerjisi
Hidrojen evrende en fazla bulunan ve doğadaki en basit atom yapısına sahip
elementtir. Hidrojen çok hafif bir gaz olup, yoğunluğu havanın 1/14'ü, doğal gazın ise,
1/9'u kadardır. Atmosfer basıncında -253 °C 'ye soğutulduğunda sıvı hale gelen
hidrojenin yoğunluğu ise benzinin 1/10'u kadar olmaktadır.
Hidrojen en verimli yakıttır. Ortalama olarak, fosil yakıtlardan %26 daha verimlidir.
Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine
sahiptir. 1 kg hidrojen 2.1 kg doğal gaz veya 2.8 kg Petrolun sahip olduğu enerjiye
sahiptir.. Ancak birim enerji başına hacmi yüksektir. Hidrojen gazının ısıl değeri, metre
küp başına yaklaşık 12 MegaJoule olarak verilmektedir. Hidrojen çevre problemlerine
tek çözüm olarak gösterilmekte ve ülkeleri fosil yakıtlardan kurtarabilecek “bağımsızlık
yakıtı” olarak da adlandırılmaktadır.
Dünya Hidrojen Enerjisi Konseyi Başkanı olan ve aynı zamanda da Miami
Üniversitesi’nde “Temiz Enerji Araştırmaları Enstitüsü”nün başkanlığını yapmakta olan
Prof. Dr. T. Nejat Veziroğlu, 1974 yılında organizasyonunu üstlendiği “Hidrojen
Ekonomisi Miami Enerji Konferansı’nda (THEME) fosil yakıtların tükenmesine ve
bunların yakıt olarak kullanımının çevreye verdiği zararların önlenmesine çözüm olarak
“Hidrojen Ekonomisi / Hidrojen Enerji Sistemi” fikrini ortaya atmıştır.
“Birleşmiş Milletler Uluslararası Hidrojen Enerjisi teknolojileri Merkezi’nin (ICHET)
İstanbul’da kurulması ile ilgili olarak Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı ile 2003 te
imzalanmıştır. ICHET Mayıs 2004 de faaliyete geçmiş olup, Türkiye’de ve Dünyanın bir
çok ülkesinde başlattığı pilot projelerle çalışmalarına devam etmektedir. Ayrıca
Merkez, Türkiye’de organize ettiği çeşitli demonstrasyon projeleriyle hidrojen enerjisi
konusunda Türkiye’yi lider ülke konumuna taşımak için çeşitli sanayi kuruluşlarıyla
ortak çalışmalar yapmaktadır. Bunlar arasında THY, TEMSA, TPAO ile Atatürk
Havaalanında otobüs projesi, Demirer Holding, BOS, Çukurova holding ve Unilever
şirketi ile rüzgardan elde edilecek hidrojenin fabrika içinde fork lift çalıştırmada ve
margarin yapımında kullanılması, Ankara’da bir hastanede hidrojen ve oksijen
üretilerek hidrojenin ambulansta yakıt olarak kullanılması gibi bir çok proje üzerindeki
çalışmalar devam etmektedir.
27

43. TÜBİTAK-MAM Enerji Enstitüsünün AB 6. Çerçeve Programına yönelik yürüttüğü
HYPROSTORE “Hidrojen Teknolojileri Mükemmeliyet Merkezi” projesi, AB tarafından
desteklenmektedir. Ayrıca Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Ortadoğu
Teknik Üniversitesi, Sabancı Üniversitesi ve bazı endüstriyel kurumlarda de PEM
üzerine araştırmalar yapılmaktadır. Bir çok araştırma merkezinde yapılan araştırmalarla
hidrojen enerjisinin maliyetlerinin düşürülmesi mümkün olacaktır. Çizelge 2.7’ de
hidrojenin üretim yöntemlerinin maliyet karşılaştırılması verilmektedir [9].
Çizelge 2. 7 Hidrojen üretim yöntemlerinin maliyetleri
2.7 Nükleer Enerji
Ağır radyoaktif (Uranyum gibi) atomların bir nötronun çarpması ile daha küçük
atomlara bölünmesi (fisyon - parçalanma) veya hafif radyoaktif atomların birleşerek
daha ağır atomları oluşturması (füzyon - birleşme) sonucu çok büyük bir miktarda
enerji açığa çıkar. Bu enerjiye nükleer enerji denir. Nükleer reaktörlerde fisyon
reaksiyonu ile edilen enerji elektriğe çevrilir. Güneşteki reaksiyonlar ise füzyon
reaksiyonudur. Bu reaksiyonun yarattığı sıcaklık fisyon reaksiyonundakinden çok daha
fazladır (birkaç milyon derece santigrat). Bu yüzden bu sıcaklığı kontrol edebilecek bir
füzyon reaktörü henüz kurulamamıştır. Bir nükleer santraldeki sistemler konvansiyonel
güç santralleri ile aynı mantıkla çalışırlar. Isı enerjisinin üretildiği kısımda elde edilen
buharın türbin - jeneratörü döndürerek elektrik üretmesi felsefesi, temel olarak
nükleer santrallerde de aynıdır. Nükleer santraller ısı üretmek için nükleer reaksiyonu
28

44. kullandıkları ve bunun sonucunda çevreye salınmaması gereken radyoaktif maddeler
ürettikleri için, bazı ek sistemler kullanırlar. Örneğin, birçok nükleer santralde nükleer
yakıtı barındıran yakıt tüpleri arasından ısınarak geçen su, doğrudan türbine
gönderilmeyip, türbin için buhar üretilen ikinci bir çevrimi ısıtmak amacı ile kullanılır.
Bununla ilgili sistemlere Birincil Soğutma Sistemi adı verilir (Şekil 2.12 bunu
göstermektedir). İkincil sistem ise Birincil soğutma sistemindeki ısıyı alarak türbin -
jeneratörü döndürmek üzere gerekli olan buharın üretilmesinde kullanılan sistemdir.
Her iki sistem de kapalı birer döngü oluşturmuşlardır.
Şekil 2. 12 Nükleer reaktörünün çalışma prensibi
Nükleer santraller, birincil sistemlerindeki farklılıklara göre değişik şekillerde
adlandırılırlar. Dünyadaki 400’ den fazla sayıda nükleer santralin yaklaşık olarak yarısı
basınçlı su reaktörüdür. Basınçlı su reaktörlerinde, Birincil sistem yaklaşık 150
atmosferlik bir basınç altında tutularak, içinde bulunan suyun yüksek sıcaklıklara
kaynamadan çıkarılması sağlanmıştır. Buna ek olarak “kaynar sulu”, “basınçlı ağır sulu”
reaktörler de en çok kullanılan nükleer santral tipleridir.
Nükleer enerjinin radyoizotop uygulamaları yanında en çok tartışılan uygulaması ,
nükleer güç santrallarında elektrik enerjisi üretilmesidir. Nükleer enerji, uluslararası ve
ulusal düzeyde güvenilir kuruluşlarca (Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı ve Türkiye Atom
Enerjisi Kurumu ) denetlenen tek enerji türüdür.
Nükleer santrallardan ticari olarak elektrik üretimi 1950'li yıllarda başlamıştır. 2008 yılı
sonu itibarıyla dünyada 31 ülkede işletilmekte olan 439 nükleer güç reaktörün toplam
29

45. kapasitesi yaklaşık 372 000 MWe tir. Nükleer güç dünya elektrik talebinin yaklaşık
%16'sını karşılamaktadır. Fransa’da elektriğin yüzde 78 ’i, İsveç’de yüzde 52’si,
Almanya’da yüzde 32’si, Japonya’da yüzde 29’u, İspanya’da yüzde 23’ü, ABD’de yüzde
20’si, İngiltere’de yüzde 19’u nükleer santrallerde üretilmektedir. Halen işletilmekte
olan ticari reaktörler yakıtındaki Uranyum-235 çekirdeğinin parçalanmasına dayanan
reaktörlerdir.
Fransa ‘da 1996-1999 yılları arasında 1560 MWe‘lık dört yeni nükleer santral ile
Japonya’da 2005 yılında 1304 MWe‘lık bir nükleer santral işletmeye alınmıştır. Halen
Finlandiya’da 1600 MWe‘lık , Japonya’da 866 MWe‘lık , Romanya’da 655 MWe‘lık yeni
nükleer santrallar inşa edilmekte, Amerika Birleşik Devletleri’nde mevcut nükleer
santralların teknolojik ömrü uzatılmaktadır [9].
2.7.1 Türkiyenin Uranyum ve Toryum Kaynakları
Doğada bulunan Uranyum % 99.3 Uranyum-238 ve % 0.7 Uranyum-235 izotoplarının
karışımıdır. Türkiye’nin toplam görünür Uranyum rezervi yaklaşık 9 000 tondur ( U3O8).
Bu miktar 1500 MW gücündeki bir nükleer santralin 30 yıllık yakıt ihtiyacını
karşılayabilir.
Bulunduğu yerler: Manisa-Salihli-Köprübaşı, Uşak-Fakılı, Çanakkale-Ayvacık, Giresun-
Şebinkarahisar, Aydın-Koçarlı-Küçükçavdar ve Yozgat-Sorgun’ dur. Türkiye’de henüz
ticari amaçlı uranyum cevheri çıkartılması, işletilmesi ve sarı pasta üretimi yoktur.
MTA’nın Köprübaşı ve Fakılı cevherini işletmek için 1974-1982 yılları arasında kurduğu
pilot tesiste 1200 kg kadar sarı pasta üretilmiştir [9].
Doğal Uranyum içindeki Uranyum-235 izotopu oranının % 0.7 nin üzerine
çıkartılmasıyla zenginleştirilmiş yakıt elde edilir. Bir nükleer reaktörün yakıtında
bulunan U-235 çekirdeklerinin yavaşlatılmış serbest nötronlarla fisyon reaksiyonuna
girmesiyle yoğun enerji açığa çıkar.
Zenginleştirilmiş Uranyum yakıt ile birlikte hafif su (H2 O) yavaşlatıcı (moderatör) ve
aynı zamanda soğutucu olarak kullanılır. Yakıtın doğal Uranyum olması halinde ağır
suyun (Dötoryum oksit - D2 O) yavaşlatıcı ve soğutucu akışkan olarak kullanılması
gerekir. Doğal Uranyum yakıt teknolojisi yurdumuzda bilinen ve uygulanan bir
30