Post on 13-Jan-2020
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
Ayhan ATIZ
YALITIMLI SİLİNDİRİK MODEL BİR GÜNEŞ HAVUZUNUN OPTİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ
FİZİK ANABİLİM DALI
ADANA, 2011
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
YALITIMLI SİLİNDİRİK MODEL BİR GÜNEŞ HAVUZUNUN OPTİK
ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ
Ayhan ATIZ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
FİZİK ANABİLİM DALI Bu Tez /01/2011 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği ile Kabul Edilmiştir. ………………........................... ……….……………… ……………………….. Yrd.Doç.Dr.Mehmet KARAKILÇIK Prof.Dr.Metin ÖZDEMİR Doç.Dr.Ramazan BİLGİN DANIŞMAN ÜYE ÜYE Bu tez Enstitümüz Fizik Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No:
Prof. Dr. İlhami YEĞİNGİL Enstitü Müdürü
Bu Çalışma ÇÜ. Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: FEF2010YL26 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve
fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 Sayılı Fikir ve sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.
I
ÖZ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
YALITIMLI SİLİNDİRİK MODEL BİR GÜNEŞ HAVUZUNUN OPTİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ
Ayhan ATIZ
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
FİZİK ANABİLİM DALI
Danışman: Yrd.Doç.Dr. Mehmet KARAKILÇIK Yıl: 2011, Sayfa: 117
Jüri :Yrd.Doç.Dr. Mehmet KARAKILÇIK Prof.Dr. Metin ÖZDEMİR Doç.Dr. Ramazan BİLGİN
Güneş havuzlarının enerji kaynağı güneş ışınımıdır. Güneş ışınımının
yeryüzüne ulaşan kısmını ısı enerjisine dönüştürebilen çeşitli sistemler bulunmaktadır. Bu sistemlerden birisi de güneş havuzlarıdır. Güneş havuzlarının iç bölgeleri, farklı yoğunluklarda ve farklı kalınlıklarda temiz tuzlu su tabakalarında oluşmaktadır. Bunlar; üst konveksiyonlu bölge, konveksiyonsuz bölge ve depolama bölgesidir. Üst konveksiyonlu bölge temiz su bölgesidir. Havuz yüzeyine gelen ışığın uzun dalga boyuna karşılık gelen kısmı burada soğurulur. Işığın görünür bölgede kalan kısmı ise, yansımaya, soğurulmaya, saçılmaya uğradıktan sonra geri kalan kısmı konveksiyonsuz bölgeye oradan depolama bölgesine ulaşır. Depolama bölgesine gelen güneş ışınımını burada soğurularak ısı enerjisi biçiminde toplanmakta ve depolanmaktadır. Depolama bölgesine gelen güneş ışınımı, enerjisin önemli bir kısmını tuzlu suyun yapısı ve sudaki kirlilik yüzünden de kaybetmektedir. Bu kayıplar güneş havuzunun verimini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu çalışmada, 3 ay boyunca 10 farklı tabakadan alınan tuzlu su numunelerinin geçirgenlik analizlerinden, tuzlu sudaki paslanma (demir oksit) ve çevreden havuz suyuna karışan kirletici toz ve diğer parçacıkların özellikle depolama bölgesinin üst kısmının geçirgenliğini önemli ölçüde etkilediği gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Güneş Enerjisi, Güneş Havuzları, Isı Depolaması, Tuzlu Suda
Geçirgenlik
II
ABSTRACT
MSc THESIS
INVESTIGATION OF OPTICAL PROPERTIES OF INSULATED
CYLINDRICAL MODEL SOLAR POND
Ayhan ATIZ
CUKUROVA UNIVERSITY INSTTITUTE OF NATUREL AND APPLIED SCIENCES
DEPARTMENT OF PHYSICS
Supervisor: Asst.Prof. Dr. Mehmet KARAKILÇIK Year: 2011, Page: 117
Jury :Asst.Prof.Dr. Mehmet KARAKILÇIK Prof.Dr. Metin ÖZDEMİR Assoc.Prof.Dr. Ramazan BİLGİN
The energy source of solar pond is solar beam. Solar radiation reaching the earth is part of the various systems taht can convert heat energy. One of the systems is solar ponds. Solar ponds interior regions is composed of layers of different densities and different thicknesses , clean salt water. These are upper convective, non convective and heat storage zone. The upper convection zone is clean water. Reacing to the portion of long-wavelength light on the surface of the solar pond is absorbed here. In the remaning part of the visible region of light is reached from convective zone to storage zone after reflection, absorbtion, scattering in convective zone. Storage area where incoming solar radiation is collected and stored in the form of heat energy Incoming solar radiation to storage area are lost the significant part due to the the structure of the salt water and water pullution. These losses significantly affect the efficiency of the solar pool.In this study, for 3 months to diffrent layer of diffussion analysis of samples taken from salt water , rust (iron oxide) in salt water and the environment are involved in solar pond water , dust and other contaminants significantly affect the permeability of the particles were observed, especially the upper part of the storage area. Key Words: Solar Energy, Solar Ponds, Haet Storage, Salt Water Transmission
III
TEŞEKKÜR
Yüksek lisans tezi olarak hazırlanan bu çalışmanın hazırlanması süresince,
değerli görüş ve önerileri ile beni yönlendiren danışman hocam Yrd.Doç.Dr. Mehmet
KARAKILÇIK’ a sonsuz saygı ve teşekkürlerimi sunarım.
Çalışmalarım sırasında Uzay Bilimleri ve Güneş Enerjisi Araştırma ve
Uygulama Merkezinde bana rahat çalışma ortamı sağlayan Prof. Dr. Aysun
AKYÜZ’e ve spektrometrenin kullanılmasına izin veren ve ölçümler sırasında
yardımcı olan Yrd.Doç.Dr. Cebrail GÜMÜŞ’ e, tez yazım aşamasında bana yardımcı
olan arkadaşlarım Muhammet KILIÇ, Sevinç MANTAR, Abdullah İSKENDER,
İsmail BOZKURT ve ismini sayamadığım diğer tüm arkadaşlarıma teşekkür ederim.
IV
İÇİNDEKİLER
ÖZ……………………………………………………………………………………..I
ABSTRACT ............................................................................................................ II
TEŞEKKÜR ........................................................................................................... III
İÇİNDEKİLER ...................................................................................................... IV
ŞEKİLLER DİZİNİ…………………………………………………………………VI
TABLOLAR DİZİNİ ........................................................................................... VIII
SİMGELER VE KISALTMALAR……………………………………………….…X 1. GİRİŞ ................................................................................................................... 1
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR…………………………………………………………3
3. GÜNEŞ ENERJİSİ……………………………………………………………….15
3.1. Yeryüzüne Gelen Güneş Enerjisi…………………………………………….17
3.2. Güneş Enerjisi ve Teknolojileri….……….…………………………...............18
3.2.1. Güneş Pilleri…….......…………………………………………………19
3.2.2. Isıl Güneş Enerjisinden Elektrik Üreten Enerji Santralleri……………21
3.2.3. Enerji Kuleleri…….…………………………………………………...21
3.2.4. Yoğunlaştırıcılı Kollektörler ve Buhar Motorları……………….……..22
3.3. Türkiye’de Güneş Enerjisi Potansiyeli……………………………………….22
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI……………………………………………………..27
4.1.Işık …..……………………………………………………………………..27
4.1.1. Işığın Farklı Maddelerle Etkileşim…...…………………………..…...31
4.1.2. Güneş Işığının Suda Soğurulması.………………….……....................31
4.2.Suyun Molekül Yapısı…………….…………………………………………..31
4.2.1. Suyun Molekülünün Hidrojen Bağı…….….….……………………....32
4.2.2. Suyun Fiziksel Özellikleri…………………………..………………....34
4.2.3. Suyun İçindeki Maddeler ve Optik Özellikleri...…..……………….…35
4.2.4. Deniz Suyunun Optik Özellikleri…..….……………..…………….….36
5.GÜNEŞ HAVUZLARI…………………………………………………………....41
5.1.Güneş Havuzlarının Yapısı…….…………………………………………….41
5.1.1. Gelen Güneş Enerjisi…………………………………………………..42
5.1.2. Güneş Havuzunun Optik Özellikleri….……..………………………...43
SAYFA
V
5.1.3. Güneş Işınının Doğrultusu...…………..………………………………43
5.1.4. Güneş Enerjisinin Havuz Yüzeyine Gelişi ve İzlediği Yol…..……….45
5.1.5. Güneş Enerjisinin Tuzlu Suda Soğurulması…...….…………..………46
5.1.6. Güneş Havuzlarında Güneşin Ortalama Konumunun Günlük Etkisi…49
5.1.7. Background Teori……………………………………………………..51
6. MATERYAL VE METOT……………….………………………………………59
6.1.Materyal…..……………..……………………………………………………59
6.1.1. Yalıtımlı Silindirik Model Güneş Havuzu (SMGH)..………………....59
6.1.2. SMGH’ un Isısal Yalıtımı…...…..…………………………..…………59
6.1.3. Tuz Gradyentli Güneş Havuzunun İç Yapısı………………..………...60
6.1.4 SMGH'da Kullanılan Isı Yalıtım Malzemesi.……...…….….…………60
6.1.5. SMGH’ nın İç Bölgeleri..………………………….………..…………61
6.1.6. SMGH’ nın İç Yalıtım Bölgesinin (Tabakaların) Oluşturulması……...62
6.1.7. Tuzlu Su Örneklerin Alındığı Tabakalar…………………………..…..63
6.2. Metot…..……………………………………………………………………..64
7. BULGULAR VE TARTIŞMA..………………………………………………….71
8. SONUÇLAR VE ÖNERİLER…………………………………………………..105
KAYNAKLAR………………………………………………………………….....111
ÖZGEÇMİŞ……………………………………………………………………......117
VI
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil 3.1. Güneşin Uzak Bir Açıdan Görünümü…………………………………....15
Şekil 3.2. Dünyaya Üzerine Gelen Yıllık Ortalama Güneş Işığı Miktarı…………...16
Şekil 3.3. Global Güneş Enerjisi Dağılımları………………………………………..16
Şekil 3.4. Güneş Pilleri ile Elektriğini Üretebilen Yat……………………………...20
Şekil 3.5. Enerji Kulelerinin Görünümü…………………………………………….21
Şekil 3.6. Solar İki Yoğunlaştırılmış Güneş Enerji Kulesi………………………….22
Şekil 5.1. Işığın Güneş Havuzunda İzlediği Yol…………………………………....45
Şekil 6.1. SMGH’ nin İç Bölgeleri…………………………………………...…….62
Şekil 6.2. Tuz Yoğunlunu Ölçme Sistemi…………………………………………..64
Şekil 6.3 Spektrometrenin Önden Görünümü…………………………………..….65
Şekil 6.4. Spektrometrenin Çalışır Görünümündeki Hali…………………………...65
Şekil 6.5. Havuzdan Alınan Numuneler ve Spektrometre………………………….66
Şekil 6.6. Numunelerin İçine Konulduğu Küçük Plastik Kaplar…………………...66
Şekil 6.7. Havuzdan Alınan Numunenin Plastik Kaplara Konularak Optik
Özelliklerini Belirlemek İçin Numunenin Spektrometre İçine
Konulan Düzeneğin Görünümü……………..……………………..…….66
Şekil 6.8. Spektrometrenin Nasıl Çalıştığını Gösteren Şematik Yapı……………....67
Şekil 6.9. Bilgisayarda Kullanılan Qbasic Programının Başlangıç Şeması………....67
Şekil 6.10. Ölçümler başlamadan Önce Qbasic Programının Görünümü…………..68
Şekil 6.11. a) Örnek Soğurma ve b) Geçirgenlik Eğrisi…………………………….69
Şekil 7.1. 16.06.2010 Tarihinde Yoğunluğun Derinlikle Değişimi……...………….71
Şekil 7.2. 16.06.2010 Tarihinde Sıcaklığın Derinlikle Değişimi………...………….72
Şekil 7.3. Su ile Farklı Yoğunluklarda Hazırlanan Tuzlu Suyun Geçirgenlikleri.….73
Şekil 7.4. 16.06.2010 Tarihinde Dalga Boyuna Karşı % Geçirgenlik Değişimi……74
Şekil 7.5. 23.06.2010 Tarihinde Yoğunluğun Derinliğe Göre Değişimi……………76
Şekil 7.6. 23.06.2010 Tarihinde Sıcaklığın Derinliğe Göre Değişimi………………77
Şekil 7.7. 23.06.2010 Tarihinde Dalga Boyuna Karşı % Geçirgenlik Değişimi……78
Şekil 7.8. 29.06.2010 Tarihinde Yoğunluğun Derinliğe Göre Değişimi…………....79
Şekil 7.9. 29.06.2010 Tarihinde Sıcaklığın Derinliğe Göre Değişimi……………..80
SAYFA
VII
Şekil 7.10. 29.06.2010 Tarihinde Dalga Boyuna Karşı % Geçirgenlik Değişimi…..81
Şekil 7.11. 05.07.2010 Tarihinde Yoğunluğun Derinliğe Göre Değişimi..................82
Şekil 7.12. 05.07.2010 Tarihinde Sıcaklığın Derinliğe Göre Değişimi.....................83
Şekil 7.13. 05.07.2010 Tarihinde Dalga Boyuna Karşı % Geçirgenlik Değişimi….84
Şekil 7.14. 12.07.2010 Tarihinde Yoğunluğun Derinliğe Göre Değişimi……….....85
Şekil 7.15. 12.07.2010 Tarihinde Sıcaklığın Derinliğe Göre Değişimi……….…....86
Şekil 7.16. 12.07.2010 Tarihinde Dalga Boyuna Karşı % Geçirgenlik Değişimi….87
Şekil 7.17. 26.07.2010 Tarihinde Yoğunluğun Derinliğe Göre Değişimi……….…88
Şekil 7.18. 26.07.2010 Tarihinde Sıcaklığın Derinliğe Göre Değişimi………….....89
Şekil 7.19. 26.07.2010 Tarihinde Dalga Boyuna Karşı % Geçirgenlik Değişimi….90
Şekil 7.20. 02.08.2010 Tarihinde Yoğunluğun Derinliğe Göre Değişimi……….…91
Şekil 7.21. 02.08.2010 Tarihinde Sıcaklığın Derinliğe Göre Değişimi…………....92
Şekil 7.22. 02.08.2010 Tarihinde Dalga Boyuna Karşı % Geçirgenlik Değişim…..93
Şekil 7.23. 09.08.2010 Tarihinde Yoğunluğun Derinliğe Göre Değişimi……….…94
Şekil 7.24. 09.08.2010 Tarihinde Sıcaklığın Derinliğe Göre Değişimi……….……95
Şekil 7.25. 09.08.2010 Tarihinde Dalga Boyuna Karşı % Geçirgenlik Değişimi….96
Şekil 7.26. 17.08.2010 Tarihinde Yoğunluğun Derinliğe Göre Değişimi…….……97
Şekil 7.27. 17.08.2010 Tarihinde Sıcaklığın Derinliğe Göre Değişimi…………....98
Şekil 7.28. 17.08.2010 Tarihinde Dalga Boyuna Karşı % Geçirgenlik Değişimi….99
Şekil 7.29. 23.08.2010 Tarihinde Yoğunluğun Derinliğe Göre Değişimi………...100
Şekil 7.30. 23.08.2010 Tarihinde Sıcaklığın Derinliğe Göre Değişimi………..….101
Şekil 7.31. 23.08.2010 Tarihinde Dalga Boyuna Karşı % Geçirgenlik Değişimi...102
Şekil 8.1. Farklı.Miktarlarda Tuz İçeren Suyun Geçirgenliği……………………..106
Şekil 8.2. Farklı Miktarlarda Kirlilik İçeren Suyun Geçirgenliği….…………...…106
Şekil 8.3. Farklı Tabakaların Dalga Boyunda 10 Haftalık Ortalama Geçirgenliği...107
Şekil 8.4. Tabakaların Tabandan İtibaren 10 Haftalık Ortalama Sıcaklık Dağılımı.107
VIII
TABLOLAR DİZİNİ SAYFA
Tablo 3.1. Türkiye'nin Aylık Ortalama Güneş Enerjisi Potansiyeli………………...23
Tablo 3.2. Türkiye'nin Yıllık Toplam Güneş Enerjisi Potansiyeli………………….24
IX
X
SİMGELER VE KISALTMALAR
0C: Sıcaklık birimi (santigrat)
Nm: Metrenin 109’ da biri
Kw: İncelme katsayısı
aw: Soğurma katsayısı
W: Güç birmi
°K: Sıcaklık birimi(kelvin)
J: Enerji birmi
h: Saat
λ: Dalga boyu
c: Işık hızı
h: Planck sabiti
Hz: Frekans birimi (Herzt)
E( λ ,z): z Derinliğindeki spektral parlaklık
c=a+b : Işığın toplam incelme katsayısı
a: Soğurma katsayısı
b=bf+bb: Toplam saçılma katsayısı
bf : İleriye doğru saçılan ışığın saçılma katsayısı
bb: Geriye doğru saçılan ışığın saçılma katsayısı
cw : Saf su için incelme katsayısı
K wfw : En temiz doğal tatlı suyun incelme katsayısı
1/2b mfw : Tatlı su içinde moleküler saçılma (rayleight)
B= b p / b: Geri saçılma fonksiyonu
ÜKB: Üst Konveksiyon Bölgesi
YB: Yalıtım Bölgesi
DB: Depolama Bölgesi
SMGH: Silindirik Model Güneş Havuzu
δd: Eğiklik açısı (denklinasyon)
φ: Enlem açısı
XI
ϕ: Dikkate alınan yüzeyin yatay düzlemle yaptığı eğim açısı
γ: Yüzeyin azimut açısı
ws: Güneş saat açısı
θz: Zenith açısı
Ggs: Güneş sabiti
n: Yılın günleri
nh: Havanın kırılma indisi
nc: Camın kırılma indisi
θ1: Güneş ışınının havuzun yüzeyine geliş açısı
θ2: Güneş ışının havuzun yüzeyinden kırılma açısı
τ : Geçirme katsayısı
Iλ(x): λ dalga boylu ışık demetinin x derinliğindeki şiddeti
αi: Güneş yüksekliğinin fonksiyonu
x: Havuzun düşey doğrultudaki derinliği
Ii : i. zaman aralığında ortalama güneş radyasyonu
αet: Günlük olarak ortalama aylık güneş radyasyon açısının etkisi
t1: Güneşin yükselme saati
t2: Güneşin batış saati
F: Fresnel katsayısı
θy: Yansıma açısı
Ix: x derinliğindeki ışın
Is: Yüzeye düşen ışının suya giren miktarı
Fδ: Yüzeyde soğurulan güneş enerjisi kesri
µ: Etkin soğurma katsayısı
G: Gölgeleme uzunluğu
h: Düşey yan duvarın tabandan itibaren yüksekliği
C: Tuz derişimi
T: Sıcaklık
ν: Tuzlu suyun viskosluk katsayısı
αtuz: Tuzlu suyun ısısal difüzyon katsayısı
XII
D: Tuzun difüzyon katsayısı
kts: Tuzlu suyun ısı iletkenlik katsayısı
T(x): Düşey doğrultuda sıcaklık yayılması
T(ç): Ortalama hava sıcaklığı
λm: Kara cisim ışıması yoluyla yayınlanan ışının maksimum dalga boyu
Er: Radyasyon sabiti
hkonv: Isı taşınım katsayısı
ksu: Suyun ısı iletim katsayısı
ky: Yalıtım malzemesinin ısı iletim katsayısı
A: İki tabaka arasındaki yüzeyin alanı
qgr: Yansımadan sonraki net güneş radyasyonu akısı
gar: Net atmosferik radyasyon akısı
gsr: Yüzey suyunun gerisindeki radyasyon akısı
qb: Buharlaşma ısı akısı
qi: İletimle ısı akısı
K: x,y düzlem boyunca hücreler arasındaki birim uzunluk başına iletkenliktir
TEP: Ton eşdeğer petrol
R: Sınır yüzey direnci
h(x) : Soğrulma oranını veren fonksiyonu
n
sλ
: Saçılmasının yoğunluğu
k ve kw: Saf suyun ve asılı parçacıkların soğurma katsayısı
ε ve wε : Saf su, asılı parçacık ve çözülmemiş maddelerin saçılma katsayısı
B ),( xλ : x derinliğinden geçen enerji
TR(x): Birim miktarda geçmiş olan enerjinin oranı
dI λx: Radyasyonun değişimi
Am: Havanın yoğunluğu
λλ βα , ve λγ : Tek renkli dalga boyuna bağlı katsayılar
ε λ , λλλ ζηξ ve, : Tek renkli dalga boyuyla ilişkisi olan katsayılar
XIII
1. GİRİŞ Ayhan ATIZ
1
1. GİRİŞ
Enerji kaynakları bugün sahip olduğumuz medeniyetin temel taşlarından
birini oluşturmaktadır. Bu kaynakların başında da kömür, doğal gaz ve petrol gibi
fosil yakıtlar gelmektedir. Bu kaynakları verimli ve etkin bir şekilde tüketen
toplumlar kalkınma ve gelişmişlikte önde olan toplumlardır. Ancak, son yıllarda
tüketilen bu enerji kaynakları yerine yenisi konulamayacak şekilde yok edilmektedir.
Binlerce yılda oluşmuş olan fosil kaynakları günümüzde hızla azalmaktadır. Bu
kaynakların ömrü birkaç yüzyıl kadardır. Bu kaynakların kullanılmasıyla, bir taraftan
kalkınma sağlanırken diğer taraftan canlı doğa zarar görmektedir. Dolayısıyla, hem
fosil kaynakların sınırlı olması hem de bu kaynakların kullanımı sonucu meydana
gelen çevre kirliliği ile enerji üretiminde hem yenilenebilir ve sınırsız, hem de
çevreyle uyumlu kaynakların araştırılması ve geliştirilmesi gerekmektedir. Bu
kaynakların en başında güneş tarafından üretilen güneş enerjisi gelmektedir. Güneş
enerjisi, füzyon reaksiyonuyla, 4 hidrojen atomu birleşerek bir helyum atomu
oluşumu sonucu açığa çıkan bir ışınım enerjisidir. Güneşin ışınım enerjisi, yer ve
atmosfer sistemindeki fiziksel oluşumları etkileyen baslıca enerji kaynağıdır.
Dünyadaki madde ve enerji akışları güneş enerjisi sayesinde mümkün
olabilmektedir. Rüzgâr, deniz dalgası, okyanusta sıcaklık farkı ve biyokütle
enerjileri, güneş enerjisini değişim geçirmiş biçimleridir. Güneş enerjisi, doğadaki su
döngüsünün gerçekleşmesinde de rol oynayarak, akarsu gücünü yaratmaktadır. Fosil
yakıtların da, biyokütle niteliğindeki materyallerde birikmiş güneş enerjisi olduğu
kabul edilmektedir. Doğal enerji kaynaklarının pek çoğunun kökeni olan güneş
enerjisinden, ısıtma ve elektrik elde etme gibi amaçlarla doğruda yararlanılmaktadır.
Güneş enerjisi çevre açısından temiz bir kaynak özelliği taşındığından da fosil
yakıtlara alternatif olmaktadır. Yeryüzüne her yıl düşen güneş ısınım enerjisi,
yeryüzünde şimdiye kadar belirlenmiş olan fosil yakıt haznelerinin yaklaşık 160 katı
kadardır. Ayrıca yeryüzünde fosil, nükleer ve hidroelektrik tesislerinin bir yılda
üreteceğinden 15000 kat kadar daha fazladır. Bu bakımdan bu devasa enerjisinin
insanların faydalanabileceği şekilde verimli sistemlerle uygun kullanılabilir bir enerji
türüne dönüştürülebilmesi canlı doğanın geleceği için önemlidir. Yenilenebilir enerji
1. GİRİŞ Ayhan ATIZ
2
kaynaklarının başında yer alan güneş enerjisi hem sahip olduğu mevcut potansiyel
hem de üretim teknolojileri bakımından farklı ve önemli bir yere sahiptir. Bu
nedenle, güneş kaynaklı enerji üretim sistemlerinin geliştirilmesi büyük önem arz
etmektedir. Güneş enerjisinden yaralanılan sistemlerden biri de güneş havuzlarıdır.
Güneş havuzları, genellikle üç farklı tuzlu su bölgesinden oluşan, ısı toplama ve
depolama sistemidir. Güneşten gelen ışınlar havuzun üst ve konveksiyonsuz
bölgesinden geçerek en alt bölgesi olan yoğun tuzlu su kütlesinde ısı biçiminde
toplanmakta ve depolanmaktadır. Bu yüzden güneş havuzlarının iç bölgeleri
oluşturan bölgelerinin temiz ve geçirgenliğinin iyi olması gerekmektedir.
Geçirgenliği yüksek olan bölgelerden geçen ışınlar depolama bölgesinin tamamına
ulaşması sistemin ısı performansı bakımından önemlidir. Bu nedenle güneş
havuzlarının iç bölgelerinin saydam ve geçirgen olması gerekmektedir. Bunun için
zamanla oluşabilecek çeşitli kirliklerin kontrol altında tutulmalıdır. Bu amaçla, Ç.Ü.
UZAYMER’de çapı 1,60 m, derinliği 2 m yalıtımlı silindirik model bir güneş
havuzunun (SMGH) iç bölgelerinin optik özellikleri incelenecektir. Havuzun iç
bölgelerinden, depolama bölgesi daha önce elimizde bulunan tuzlu su ile
doldurulmuştur. Diğer bölgeler ise, temiz çeşme suyu ile yeniden oluşturulan farklı
yoğunluklarda tuzlu su ile doldurulmuştur. Havuz iç bölgesinin tuz eğimi oluştuktan
sonra bu tuz eğiminin korunması için düzenli olarak yoğunluk ölçümleri ve
tabakalarda zamanla oluşabilecek kirliklerin takip edilmesi içinde suyun geçirgenliği
spektrometre yardımıyla ölçülmektedir. Tuz yoğunlukları ise hidrometreler yardımı
ile ölçülmüştür. Bu suretle suyun geçirgenlik dağılımlarındaki değişimlerin havuzun
sıcaklık dağılımları üzerindeki etkisi saptanmaya çalışılmıştır. Bu çalışma
sonucunda, güneş havuzunun depolama bölgesine daha fazla ışığın girmesi için tuzlu
suyun saydamlığının ısıl performansı üzerindeki etkisi belirlenmeye çalışılmaktadır.
Elde edilecek sonuçlar ışığında, böyle bir sistemin tuzlu su tabakalarının ve bu
tabakalarda zamanla oluşan kirliliğin tabakaların geçirgenliği üzerindeki etkileri
belirlenebilecektir. Böylece bu çalışma ışığında, yeni kurulması düşünülen güneş
havuzu sistemlerine, iç bölgelerin geçirgenlik parametrelerinin önceden
belirlenmesine katkı sağlaması beklenmektedir.
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
3
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR
Güneş havuzlarının doğada bulunan ilk benzeri Kalecksinsky tarafından 20.
yy’in başlarında keşfedilmiştir. Romanya’nın Karpat dağları eteğindeki Transylvania
bölgesindeki (42º44′ K, 28º45′ D) Medve gölünde sıcaklığın yaz ayları sonunda 1.32
m’ lik derinlikte 70 ºC’ ye yükseldiğini ve ilkbaharda ise 26 ºC’ ye düştüğünü
gözlemlemiştir. Bunun nedenleri araştırılmıştır. Bu gölde ilk kez tuz yoğunluğu
ölçümlerini yapılmıştır. Ölçümler sonucunda gölün derişimin yukarıdan aşağıya
doğru arttığını saptamıştır. Bu yoğunluk eğiminin, konveksiyonla ısı kaybını
önlemesi nedeniyle, gölün derin bölgelerinin yüksek sıcaklığa ulaşmasına sebep
olduğu görülmüştür. Yazın sonunda gölün 1,32 m derinliğinde sıcaklığın 70 0C ’ye
kadar çıktığı ve ilkbahar aylarında ise en düşük sıcaklığın 26 0C olduğunu
gözlemiştir. Anderson 2 m derinlikli, Orovillve’de (Washington) yaz aylarında
sıcaklığı 50 0C ye ulaşan bir gölü rapor etmiştir. Wilson ve Wellman Antartika’daki
Vanda Gölünün buz ile örtülü ve çevre sıcaklığının -200C olmasına rağmen taban
sıcaklığının 25 0C olduğunu tespit etmişlerdir. Por ve arkadaşları ve daha sonra
Cohen tarafından rapor edilen İsrail’ de Eliat yakınındaki 300 yıldır var olan doğal
bir güneş gölcüğü bulmuş ve bunu 1967 de bir güneş havuzu olarak tanımlamıştır
(Tabor, 1981).
1948 de İsrail’deki ölü deniz araştırmalarında, Block, buharlaşmayı azaltmak
için yoğunluğu eğiminin bir gölcük toplayıcısı içinde %15 oranında kaybolduğunu
belirtmiştir. 1954 de ise yapay tabakalanmış gölcüklerin, güneş enerjinin kullanımı
amacıyla toplanması ve depolanmasını, İsrail ulusal araştırma konseyine önermiştir.
İlk öncü çalışma 1950’nin sonlarında, Tabor tarafından Ulusal İsrail Fizik
laboratuvarında başlatılmıştır. Bu süreçte, Tabor ve arkadaşları birkaç güneş
gölcüklerinde araştırmalar yapmıştır. Küçük yataklarda sıcaklığın en yüksek 103 °C
olduğunu ve toplayıcı verim oranının %15 olduğunu kaydetmişlerdir. Laboratuardaki
güneş gölcükler teorik ve deneysel gözlemlerle olduğu kadar fiziksel olarak da
gölcüklerin anlaşılması konusundaki çalışmalar, Weinberger, Eleta ve Lavin, Tabor
ve Matz ve Hirschmann tarafından yapılmıştır (Gar, 1985).
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
4
Kanayama ve ark. (1997) tarafından sodyum klorürlü su ile suyun ışık
geçirgenliğini, farklı yoğunluklarda tuzlu suyun geçirgenliğini araştırılmıştır. Suyun
ve NaCl çözeltisi için spektral geçirgenliği ölçümü ve toplam geçirgenliğin
hesaplanmasıyla ilgilenmişlerdir. NaCl çözeltisinin spektral geçirgenliği artan tuz
yoğunluğu ile kalınlığı ve hava kütlesi sabit olan bir numunenin kızılötesi ve
yakınındaki bölgelerin üzerinde geçirgenliği artığını gözlemlediler. Spektral
geçirgenliğin güneş havuzunun termal performansını eksiksiz olarak hesaplamak için
kullanışlı olacağını ve geçerli olan bir soğurma katsayısı kullanılarak, suyun üç
metreye kadar toplam geçirgenliği beş parça metoduyla dalga boylarını beş bant
aralığına bölerek hesaplanabileceğini ve bunun güneş havuzları için pratik bir metot
olabileceğini bulmuşlardır.
Li ve ark. (2000) tarafından tuz gradyentinde dengeye ulaşmış olan bir güneş
havuzunun spektral güneş radyasyonu altında havuzdaki ısının spektroskopik
sonucunu ölçmeye uygun bir yöntem üzerinde çalışılmışlardır. Ayrıca güneş
havuzunun yüzeyinin üzerindeki yansıyan ışının, tuzlu su tabakları arasında yansıyan
ışını ve güneş havuzunun içindeki tuz difüzyonunu hesaplamayla uğraşmışlardır.
Diğer taraftan güneş havuzunda toplanan ve depolanan ışının mekanizmasını
oluşturmak için 1,6 m derinliğinde 2 m genişliğinde güneş havuzunda X lambasından
gelen ışık radyasyonu altında bir deneyle, küçük bir alanda tuz gradyentinin sayısal
analizi yapmışlardır. Deneysel analize göre güneş havuzunun termal performansı için
bir model oluşturarak dengelenen ısıyı ölçmeyi başarmışlar ve bulunan simulasyonun
deneysel sonuçlara uygun olduğunu görmüşlerdir. Böylece termal simulasyon modeli
ve metodunun doğru olabileceği savunuldu. Aynı zamanda bir holojen lamba ve X
lambasından gelen ışık ışını değiştirerek termal ısı ölçüldü. Sonuç olarak, havuzun
içindeki sıcaklık dağılımın açıkça farklı olmasının kullanılan ışık ışının
spektroskopik karakterinin (dalga boyunun faklı olması ) etki ettiğini görmüşlerdir.
Bu yüzden herhangi bir güneş havuzun termal performansını doğru olarak elde etmek
için kullanılan ışığın spektral özellikleri (yani dalga boyları) dikkate alınmasının
gerekli olduğunun sonucuna varılmıştır.
Husain ve ark. (2004) tarafından güneş havuzunun için giren toplam ışık
akısın tahmin etmek için iki basit formül oluşturuldu. Birinci formül Bryant and
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
5
Colbeck ‘in korelasyonunu kullanılarak havuzun dibinden ve yüzeyinden yansıyan
ışık ışınını da kapsayacak şekilde genişletilmiş bir formulasyondur. Diğer
formülasyon ise dördüncü dereceden ampirik bir polinom fonksiyonudur. Giren ışık
akısının tahminin doğruluğunu kıyaslamak için Hull ‘un genel fonksiyonları baz
alınmıştır. Formüllerin amacı ölçülen zamanda önemli miktarda tasarruf sağlayacak
şekilde çok daha basit analitik hesaplar yaparak havuzun dibindeki ışık akısını doğru
ve akla yatkın elde edilmesini sağlamaktadır. Bu formüllerin etkisinin havuzun
içindeki termal hareketlerin uzun dönemdeki hareketlerini ve hesaplama açısından
kazancı analiz edildi. Hull un metoduyla kıyaslandığında % 20-25 bir tasarruf
sağladığı görülmüştür.
Afeef Mohammed ve L.B. Mullett (1989) tarafından güneş havuzlarındaki
güneş radyasyonunun geçirgenliği üzerine yapılan çalışmaların çoğu okyanus suyu
ile aynı olduğu belirtilmiştir. Yani damıtılmış su ya da son derece iyi filtre edilmiş
deniz suyunu çalışılmışlardır. Ölçümler saf su baz alınarak yapılmıştır. Bir güneş
havuzunun % 20 ya da daha fazla sodyum, magnezyum ya da ikisinin karışmış halini
içerebilen çözeltilerden oluştuğunu belirlemişlerdir. Filtre edilmemiş çözeltilerin
büyük miktarda geçirgenlik kaybına sebep olduğu halde, iyi filtre edilmiş saf suyun
geçirgenliği kolaylaştırdığını görmüşlerdir.
Viskanta and Toor (1978) tarafından radyasyon transfer teorisi kullanılarak
bir güneş havuzunda soğrulan bölgesel güneş enerjisinin tahmini için analizler
oluşturulmuştur. Fiziksel model su tarafından soğrulan ve saçılmayı içermektedir ve
su ile hava arasından ve dipten yansıyan ışınları da kapsamaktadır. Bir ileri saçılma
yaklaşımı ve radyasyon transfer eşitliğinin faklı koordinatlardaki bir yaklaşım
tartışılmıştır. Suyun içindeki soğrulan güneş enerjisinin oranını gösteren yerel
büyüklüğü için sayısal sonuçlar gösterilmiştir. Bu çalışmada su yüzeyine gelen güneş
radyasyonun ışınlarının yönünün etkisi, gündüz döngüsü sırasında atmosfer
tarafından inceltilen güneş radyasyonu, kirleticiler ve katkılar tarafından suyun
spektral radyasyonun değişikliğinin soğurma üzerinde ve havuzun içinde soğrulmuş
enerji dağılımı araştırılmıştır.
Y. A. Cengel and M. N. Özişik, (1984) tarafından güneş havuzu içinde güneş
ışınlarının yerel soğurma oranı 0° den 75° arası doğrudan geliş açılarında ve 15°
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
6
derece aralığında yayılan bileşenle birlikte radyasyon probleminin doğru çözümü
belirlenmeye çalışılmıştır. Havuzun derinliklerinden ve dibinden yansıyan ışının
etkisi ve havuzun termal performansı üzerindeki radyasyon modeli araştırılmıştır.
Direk olarak gelen ışının yayılan radyasyonun doğru olarak belirlemek için yeni kaba
bir yaklaşım benimsenmiştir. Değişik şartlar altında suyun ilk 10 cm arasında
soğrulan güneş radyasyonun formülü belirlemişlerdir. Herhangi bir derinlikteki yerel
soğurman oranı ve herhangi bir geliş açısı dördüncü dereceden polinomla hızlıca
hesaplanabildiği ve katsayılar değişik geliş açılarıyla dipteki yansıtırlık elde
edilmiştir.
John T. O. Kirk (1988) tarafından su kütlelerine giren güneş enerjisin
anlaşılması için gerekli hidrolojik optik kavramlarının kurulmasını minimum olarak
özetlenmiş ve güneş havuzları için bu kavramların pratik uygulama özellikle Monte
Carlo modelindeki yöntem tartışılmıştır. Herhangi bir güneş havuzuna gelen ışın
transferini anlamak için yapılması gereken optik ölçümler için bir hesaplama
bulunmuştur. Güneş radyasyonun hareketlerinin, Monte Carlo serisinin ölçüm
sonuçlarını mükemmeliyet içinde olduğu ifade edilmiştir. Ama gerçek optik
özellikleriyle birlikte güneş havuzlarının geniş bir sahayı kapsadığını belirtilmiştir.
Renkli maddelerin konsantrasyon değişim verimliliğinin, toplanan enerji üzerindeki
etkisi, saçılma katsayısı ve taban temizliği detaylı bir biçimde araştırılmıştır. Ayrıca
başarılı güneş havuzunun çalışması için yerine getirilmesi gereken optik kriterler
kısaca tartışılmıştır.
Huovinen ve ark., (2003) tarafından Finlandiya’daki beş göl içerisinden
alınan bütün ölçümlerde güneşin UV ışınlarının incelmesi değerlendirilerek, 1999
yazında gölün optik özellikleri belirlenmiştir. Spektral UV havadaki birim alandaki
radyasyon (parlaklık) ve üç gölün birkaç metre altında çözülmemiş organik karbonla
ölçümler alınmıştır. Alınan bu ölçümlere göre UV-B bölgesi radyasyonun %99
yaklaşık olarak suyun yarım metre altında en temiz gölde inceldiği belirlenmiştir.
Radyasyonda ise 380 nm ’lik UV–A bölgesi 1 metrenin üstünde uygun incelme
meydana geldiği gözlenmiştir. Küçük kirli bir gölde UV-B ısınları yukarıdan aşağıya
10 cm de %1 kadar inceldiği ve UV-a ışınları maksimum 25 cm kadar derine girdiği
belirlenmiştir. Bu sonuçlar göl suyunun içindeki kirliliğin UV ışınlarının incelmesini
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
7
etkilediğini gösterilmiştir. Alınan ölçümler temel alınarak dikey incelme katsayısı Kd
ile laboratuvar ortamından ölçülen soğurma katsayısı ve çözülmemiş organik
maddelerin Kd ile önemli derecede bağlantısı olduğu anlaşılmıştır.
Raymond ve ark., (1981) tarafından 300 ‘den 400 nm ’ye kadar olan bölgede
en temiz doğal suların içinde birim alandaki radyasyon için incelme katsayısını K w
belirlemek için su altına batabilen bir UV spekrodiameter kullanılmıştır. K w ile
suyun doğal optik yapısı radyasyon transfer teorisinden elde edilen denklemlerle
özellikle saçılma katsayısı ve toplam soğurma katsayısıyla (aw) ilişkilendirilebileceği
belirtilmiştir. Kw‘nin sınır değerlerini toplam soğurma katsayısından yararlanarak
tahmin edilebilir olduğunu gösteren bir analizi mevcut olduğunu göstermişlerdir.
Alınan aw data ile tahmin edilen aw arasında sanılandan çok daha büyük bir çelişki
olduğunu gösterilmiş ve yeniden kısaca incelenmiş ve aldıkları Kw verisiyle
kıyaslamışlardır. Bu kıyaslamalı analizlerle, 300 ile 800 nm arasında yeni tutarlı bir
veri sağlayarak, en temiz doğal suyun, saf suyun ve tuzlu su için doğru optik
özellikler elde edilmiştir.
Okyanus yüzeyine yakın bir yerde ışığın incelme katsayısı (c), ışığın
yansıması (R) ve aşağıya doğru akan ışının incelme katsayısı (Kd) baz alınarak alınan
ölçümlerde soğurma (a), saçılma (b) ve geri saçılma katsayılarının bulmak için bir
metot geliştirilmiştir. Bu metot kullanılarak, okyanus-atmosfer sisteminde ışığın
transferi Monte Carlo simülasyonuyla test edilmiştir. Metot, eğer güneş tepedeyse, R
‘nin değerinin tahmini için güneşin dik geliş açısıyla birlikte R ‘nin değişiklerini
değerlendirilmiştir. Bb ’i elde etmek için bulanan R ‘nin değerleri Kd ile birlikte
birleştirilmiştir. Işığın incelmesi saçılmaya oranlanarak a ve b katsayıları elde
edilerek saçılma fonksiyonunun β(α) büyüklüğü 60 ≤≤ α 150 saçılma açısı aralığında
bulunmaya çalışılmıştır. Bu tahmin Bb ve β(α) tahminleri 10 ile 1000 m 3 hacminin
üzerindeki ışığın yayılması üzerine baz alınarak yapılmıştır. Okyanusun üst
tabakasındaki radyasyon ışın transferinin tahmini için klasik saçılma ölçümleri alan
aletlerle beraber yapılan ölçümlerin uygulanabilirliğini değerlendirmenin önemli
olduğu belirtilmiştir. Yüzeye yakın yerlerde Raman saçılması ve fluorescence, Kd ve
r içinde ihmal edilmiştir (American Society of Limnology and Oceanography, 1991).
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
8
Tsilingiris, (1990) tarafından Tuz grandyentli güneş havuzlarında tuzluluğun
sanılandan çok daha fazla bir şekilde ışığın transferini etkilediğini ve havuzun suyun
spektral sönme karakterinin büyük miktarda buna bağlı olduğu belirlenmiştir.
Li ve ark., (2010) tarafından deniz suyunu kaynak olarak kullanarak güneş
havuzlarındaki kirliliği azaltılması ç hakkında birçok deney yapılmıştır. Deneylerde
kirliliği iyi derece kontrol edebilen kimyasalların (KAl(SO4)212H2O) kirliliği
azaltmasıyla beraber deniz suyunun içindeki yosunun ve bakterinin artmasının
bastırarak bunların çoğalması kontrol edilmeye çalışılmıştır. Yapılan deneylerde
kirli su ile deniz suyu ile kıyaslandığında tuzlu suyun arındırmasından sonra uzun bir
süre herhangi bir kimyasal kullanmadan berraklığın korunabileceğini gösterilmiştir.
Deneyler tuzun ve kirliğin difüzyonu hangi yöne olduğu hakkında bilgi vermiştir ve
kirliliğin yukarı doğru yayılmadığı görülmüştür. Deneyler kirli su ile tuzlu su
üzerinde aynı miktarda tuz kullanılarak beraber yapılmıştır. Toprağın temiz tuzlu
suda hızlı bir şekilde çöktüğü fakat kirli su içinde çok yavaş bir şekilde çöktüğü
bulunmuştur. Bu çalışmada aynı zamanda güneş havuzlarını yağmurun etkilerinden
korumak için ekonomik bir model oluşturmaya çalışılmıştır. En sonunda güneş
havuzunu farklı kirlilikteki termal performansını incelemek için termal difüzyon
modelinin benzetimini yapmışlardır.
Wang J. ve J. Seyed-Yagoobi (1995) tarafından tuz grandyentli bir güneş
havuzunda su kirliliğinin havuzun termal performansı üzerinde etkisini incelemek
için bir boyutlu teorik bir model kullanılarak çalışılmıştır. Teorik model suyun
kirliliğinin etkisinin su içine giren güneş radyasyonunu da dahil ederek ampirik bir
bağlantı kullanılmıştır. Bağlantı suyun içinde dağılan düzgün bir kirliliği temel
almıştır fakat bağlantı suyun derinliğine göre düzgün olmayan bir kirlilik dağılımı da
dahil ederek genişletilmiştir. Sonuçlar güneş havuzun temizliliğin havuzun termal
performansı üzerinde son derece önemli bir rol oynadığını göstermiştir.
Ouni ve ark., (1998) tarafından Tunus’un güneyinde El Bibane ’de kurulan
bir güneş havuzunun içinde olan durumları belirlemek için bir boyutlu simülasyon
modeli geliştirilmiştir. Bu modelde meteorolojik veriler kullanılmış, yüzey ve
topraktan ısı kayıpları hesaba katılmıştır. Yazılan diferansiyel eşitlikler sonlu farklar
metodu kullanılarak çözülmüştür. Sistemin performansının hesaplanması için bir
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
9
bilgisayar programı önerilmiştir. Yaz aylarında ortalama 80 W/m2 ve kış aylarında
ise ortalama 19 W/m2 ısı çekilebileceği belirtilmiştir.
Tsilingiris,( 1988) tarafından güneş spektrumunu uygun spektral bantlara
ayırarak ve Beer’s kanunlarına göre farklı değerlerle integral alınarak, iki alternatif
analitik yaklaşım öne sürüldü. Schmidt ’in orijinal çalışmalarına dayanılarak üst
kısmındaki geçirgenlik limitleri kullanılarak ve temiz suyun geçirgenlik özellikleri de
dikkate alındığı kadarıyla genel olarak kullanılan soğurma kanunu elde edilmiştir (
Wang ve Seyed-Yagoobi (1994) tarafından değişik derinliklerde kirliliğin ve
tuz yoğunluğunun giren güneş üzerindeki etkilerini araştırmak için dışarıda iki büyük
tank inşa etmişlerdir. Tuzlu suyun ve kirliliğin farklı konsantrasyonda suyun sönüm
katsayısı ve spektral geçirgenliğini araştırmak için laboratuarda deneyler yapılmıştır.
Hem dışarıdaki hem de içerde yapılan deneylerin sonuçlarına göre tuz yoğunluğunun
giren güneş enerjisi üzerinde çok etkisi olmadığı belirtilmiştir. Ancak suyun
temizliğin giren güneş enerjisi üzerinde kritik bir öneme sahip olduğu ve suyun
derinliğiyle birlikte giren enerjiyi etkilediği görülmüştür. Suyun derinliğine ve
kirliliğe bağlı olarak giren güneş enerjisini veren çok iyi bir fonksiyon
geliştirilmiştir.
Kurt ve ark., (2000) tarafından güneş havuzlarının performansını önceden
tahmin edebilmek için bir boyutlu matematiksel bir model geliştirilmiştir. Bunun
yanı sıra İstanbul Teknik Üniversitesi’nde bir güneş havuzu kurulmuştur. Elde edilen
deneysel veriler teorik hesaplamalarla karşılaştırılmıştır. Teorik olarak yapılan
çalışmalarda kütle ve enerji dengeleri kullanılmıştır. Matematiksel modelde yazılan
eşitlikler analitik ve nümerik olarak çözülmüştür. Çözümlerden alınan sonuçlar
deneysel çalışma ile karşılaştırılarak sıcaklık profilleri çıkarılmıştır. Teorik ve
deneysel sıcaklık profilleri arasında iyi bir benzerlik olduğu görülmüştür.
Konsantrasyon profilleri deneysel ve teorik olarak çıkarılmış, deneysel ve teorik
profiller arasında çok az farklılıkların olduğu görülmüştür. Güneş havuzunun güneş
enerjisini depolamak için doğru bir şekilde planlandığında güneş enerjisini uzun süre
depolamasının mümkün olduğu belirtilmiştir
Husain ve ark., (2004) tarafından güneş havuzlarında radyasyon değişimi
düşüncesi hakkında basit metotlar önerilmiştir. Güneş havuzlarında belirli bir
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
10
derinlikte kullanılabilir net radyasyon için iki basit formül önerilmektedir. Bunlardan
birincisi, Bryant ve Colbeck’in (1977) geliştirdiği formüldür. İkincisi ise ampirik
dördüncü dereceden polinom fonksiyonudur. Formüllerin doğruluğunun
karşılaştırılması için Hull (1980) tarafından geliştirilen genel formüllerle
karşılaştırma yapılmıştır. Yapılan karşılaştırmada geliştirilen formüllerin Hull’ un
modeline göre doğru sonuçlar verdiği aynı zamanda hesaplama süresinin 10-12 kez
azaldığı görülmüştür. Önerilen formüller geçirgenlik fonksiyonunu matematiksel
olarak kolaylaştırdığından araştırmacılar için programlamanın daha kolay olacağı
belirtilmiştir.
Angeli ve Leonardi (2004) tarafından tuz gradyentli güneş havuzlarında tuz
difüzyonunun bir boyutlu nümerik bir çalışması yapılmıştır. Bir boyutlu
matematiksel model kullanılarak tuz difüzyonu ve tuz yoğunluğu gradyentinin
kararlılığı araştırılmıştır. Sonlu farklar yöntemi ile sıcaklık ve tuz konsantrasyonuna
bağlı olan difüzyon katsayısı kullanılarak tuz difüzyonu eşitliği çözülmeye
çalışılmıştır. Tuz difüzyonu çok az olmasına rağmen konveksiyonsuz bölge
sınırlarındaki tuz konsantrasyonu değişikliğini telafi etmek için doymuş tuzlu su
çözeltisini depolama bölgesine ekleyerek üst konvektif bölgeye yükselmesini
sağlayıp konveksiyonsuz bölgenin kararlı tutulması gerektiği söylenmiştir
Karakılçık (1992) tarafından yalıtımsız bir güneş havuzunun ısısal davranışı
ve bu davranışı etkileyen faktörler deneysel olarak saptanmaya çalışılmıştır. Havuz
içi ve havuzu çevreleyen toprağın farklı derinliklerinde sıcaklık ölçümleri ve su
içerisinde çeşitli derinliklerde yoğunluk ölçümleri yapılmıştır. Yapılan ölçümler ile
havuzu oluşturan bölgelerin kalınlık değişimleri ve bunların havuz performansına
etkileri belirlenmiştir. Bunun yanı sıra havuz suyundaki kirliliklerin havuz
performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu etmenlerin, tuzlu su
tabakalarındaki konveksiyon hareketleri, havuz suyunun kimyasal ve biyolojik olarak
kirlenmesi olduğu tespit edilmiştir. Zamanla konveksiyonsuz bölgelerde oluşan ara
bölgelerin konveksiyonsal hareketlere sebep olduğu saptanmıştır. Ayrıca alt ve üst
konveksiyonlu bölgelerdeki konveksiyonsal hareketlerin konveksiyonsuz bölgeyi
incelttiği görülmüştür.
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
11
Karakılçık ve ark., (2005) tarafından bir güneş havuzundaki sıcaklık dağılımı
deneysel ve teorik olarak araştırılmıştır. Güneş havuzundaki sıcaklık dağılımları
gündüz ve gece ayrı ayrı incelenmiştir. Birçok sıcaklık ölçüm sensörü güneş
havuzunun içine, tabanına ve dikey ve yatay olarak yan duvarlarına yerleştirilmiştir.
Teorik olarak sıcaklık dağılımının hesaplandığı bir model geliştirilmiş, modelden
elde edilen sonuçlarla deneysel sonuçlar karşılaştırılmış deneysel verilerle
hesaplanan veriler arasında çok iyi uyum olduğu görülmüştür. Sıcaklık farkına bağlı
olarak gündüz ve gece ısı kayıpların arasında büyük bir fark olduğu görülmüştür.
Ocak, Mayıs ve Ağustos ayları boyunca, havuzun iç yüzeyi, yan duvarları ve
tabanından olan toplam ısı kayıpları % 84.94’ü iç yüzeyinden, % 3.93’ü tabandan, %
11.13’ü yan duvarlardan olmak üzere 227.76 MJ olarak hesaplanmıştır.
Karakılçık ve ark., (2006) tarafından bir güneş havuzunun performansı
deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Deneysel çalışma için 4 m yüzeyli ve 1.5 m derinlikli yalıtımlı bir güneş havuzu Çukurova Üniversitesinde inşa edilmiştir.
Güneş havuzu tuzlu su ile üç bölge olarak oluşturulmuştur. Ocak, Mayıs ve Ağustos
ayları boyunca havuzun tabanı, iç bölgesi ve yan duvarlarının değişik yerlerinden
sıcaklık ölçümleri yapılmıştır. Havuzun ve havuzu oluşturan tabakaların verimliliğini
hesaplamak için bir model geliştirilmiştir. Isı transferinde sıcaklık farkı önemli bir
sürücü güçtür. En yüksek ısı verimi Ağustos ayı içinde üst konvektif bölge için %
4,5, konveksiyonsuz bölge için % 13,8 ve ısı depolama bölgesi için % 28,1 olarak
hesaplanmıştır.
Kayalı (1992) tarafından 100 m2 yüzey alanlı ve 2,50 m derinliğinde bir
güneş havuzunun yalıtımlı ve yalıtımsız olması halinde 1 m2’ sinin maliyeti ve
Çukurova Bölgesi şartlarında bu güneş havuzlarından alınabilecek enerji miktarları
hesaplandı. Hesaplanan değerler kullanılarak ekonomik analizler yapılmış ve güneş
havuzlarının kendilerini amorti etme süreleri bulunmuştur.
Bezir. Ç. ve ark., (2008) tarafından tuz gradyentli güneş havuzunun sayısal
ve deneysel analizlerinin performansını kapalı bir yüzey yansıtıcı veya yansıtıcısız
olarak araştırmışlardır. Bu çalışmada bir tuz gradyentli güneş havuzu 3.5x3.5 m2
yüzey alanı ve derinliği 2 m olarak inşa edilmiştir. Gün boyunca güneş havuzunun
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
12
termal etkinliğini artırmak ve gece boyunca da güneş havuzunun yüzeyinden termal
enerji kayıplarını azaltmak için 2 tane açılır kapanır kapak kullanmışlardır. Analitik
fonksiyonlar, Isparta bölgesindeki yerel meteoroloji istasyonundan hava ve toprak
için elde edilen veriler ortalama saatlik ve günlük sıcaklık değerlerinin kullanımı ile
türetilmiştir. Hesaba dayalı model yalıtımlı ve yalıtımsız güneş havuzunun üzeri
kapalı ve yansıtıcı ile veya kapaksız ve yansıtıcısız performansını tanımlamak için
meydana getirilmiştir. Yansıtıcılar güneş havuzunun performansını %25
artırmışlardır. Sonuç olarak bu model bir deneysel tuz gradyentli güneş havuzunun
çeşitli sıcaklıklarının tahmini için kullanılmıştır.
Angeli ve ark., (2005) tarafından Bir güneş havuzunda tuz kontrasyonlarının
sorunlarını çözmeye yönelik bir profil üzerinde çalışmışlardır. Aynı zamanda termo-
difüzyonu da hesaplamışlardır ve sonlu fark yaklaşımını ve bir boyutlu matematiksel
modeli kullanılmıştır. Güneş havuzundaki ısı miktarları iki boyutlu akışkanlar
dinamiğini hesaplayan simülasyonla beraber bir tablo şeklinde gösterilmiştir.
Kurt ve ark., (2004) tarafından tuz yoğunluk gradyentlerinin
oluşturulmasında bu güne kadar kullanılmamış olan sodanın (sodyum karbonat) tuz
Tabakalı Güneş Havuzu TTGH 'ların yoğunluk gradyentinin oluşturulmasında uygun
bir tuz olup olmadığı denenerek, soda çözeltili havuzun ısı depolama karakteristiği
deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, laboratuar
şartlarında küçük ölçekli bir havuzda yapılan deneysel çalışma ile birlikte TTGH ’ın
bir boyutlu ısı ve kütle transferi matematik modeli oluşturulmuştur. Modelden elde
edilen diferansiyel denklemler, sonlu farklar metodu ile nümerik olarak çözülerek,
deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, soda çözeltili
havuz içerisinde sıcaklık gradyentinin oluşabilmesi için, %12 büyüklüğünde tuzluluk
oranına sahip bir yoğunluk gradyentinin oluşturulması gerektiği tespit edilmiştir.
Bu bölümde tanıtılan önceki çalışmalar ışığında, yalıtımlı silindirik model bir
güneş havuzunun iç bölgelerini oluşturan tuzlu su tabakalarının optik özelliklerini
etkileyen etmenlerden bazıları belirlenmeye çalışılmıştır. Söz konusu havuzun ve
tuzlu su numunelerinin geçirgenliklerini ölçen spektrometrenin özellikleri 6.
Bölümde verilmektedir. Bu çalışmada, havuzun iç bölgelerini oluşturan tabakaların
yoğunluk, sıcaklık ve geçirgenlik dağılımları eş zamanlı olarak ölçülmüştür. Burada
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
13
amaç, zamanla oluşabilen kirliklerin, tuzlu suyun optik özelliklerini hangi oranda
etkilediğini belirlemektir.
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayhan ATIZ
14
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
15
3. GÜNEŞ ENERJİSİ
Güneş 1,4 milyon km çapıyla dünyanın 110 katı büyüklüğünde ve dünyadan
1,5x1011 m uzaklıkta yüksek basınçlı ve yüksek sıcaklıklı bir yıldızdır. Güneş yüzeyi
kütlesinin %74 'ünü ve hacminin %92 'sini oluşturan hidrojen, kütlesinin % 24-25 'ini
ve hacminin %7 'sini oluşturan helyum ile Fe, Ni, O, Si, S, Mg, C, Ne, Ca, ve Cr gibi
diğer elementlerden oluşur. Yüzey sıcaklığı yaklaşık 6000 °K olup iç bölgelerindeki
sıcaklığın 8x106 °K ile 40x106 °K arasında değiştiği tahmin edilmektedir. Doğal ve
sürekli bir füzyon reaktörü olan güneşin enerji kaynağı 4 Hidrojen atomunun 1
Helyum atomuna dönüşmesinde gizlidir. 4 hidrojen atomu 4,032 birim ağırlıkta, 1
Helyum atomu 4,003 birim ağırlıktadır. Bu olay sonucu 0,029 birim ağırlık
Einstein’ın madde-enerji bağıntısı sonucu enerjiye dönüşmektedir. Yani güneşte her
saniyede 564 milyon ton hidrojen, 560 milyon ton helyuma dönüşmekte ve kaybolan
4 milyon ton kütle karşılığı 3,86x1026 J enerji açığa çıkmakta ve bu enerji ışınım
seklinde uzaya yayılmaktadır. Toplam enerji rezervi 1,785x1047 J olan bu yıldız daha
milyonlarca yıl ışımasını sürdüreceğinden Dünya için sonsuz bir enerji kaynağıdır.
Dünyanın çapına eşit bir dairesel alan üzerine çarpan güneş gücü, 178 trilyon kW
düzeyindedir. Güneş enerjisi uzaya ve gezegenlere elektromanyetik ışınım
(radyasyon) biçiminde yayılır. Dünya’ya güneşten gelen enerji, Dünya’da bir yılda
kullanılan enerjinin 20 bin katıdır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki
çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri
teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş enerjisi
çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir.
Şekil 3.1. Güneşin uzak bir açıdan görünümü
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
16
Güneş dünyanın yörünge eksenine 1,366 W/m² enerji iletir, fakat
yeryüzüne ulaşan enerji miktarı biraz daha azdır.
Şekil 3.2. Dünyaya üzerine gelen yıllık ortalama güneş ışığı miktarı.
Şekil 3.3 Global güneş enerjisi dağılımları
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
17
Şekil 3.3 ’de Haritadaki renk dağılımları 1991-1993 yılları arasında
gerçekleşen ortalama yerel güneş enerji değerleri hakkında W/m2 cinsinden bilgi
vermektedir.
3.1. Yeryüzüne Gelen Güneş Enerjisi
Dünyanın yörüngesi üzerinde, uzayda, birim alana ulaşan güneş ışınları,
güneşe dik bir yüzey üzerinde ölçüldükleri zaman 1,366 W/m2’dir. Bu değer güneş
enerjisi sabiti olarak da anılır. Atmosfer bu enerjinin %6’sını yansıtır, %16’sını da
sönümler ve böylece deniz seviyesinde ulaşılabilen en yüksek güneş enerjisi 1,020
W/m2’dir. Bulutlar gelen ışımayı, yansıtma suretiyle yaklaşık %20, sönümleme
suretiyle de yaklaşık %16 azaltırlar. Şekil 3.3 ’e göre Kuzey Amerika’ya ulaşan
güneş enerjisi 125 ile 375 W/m2 arasında değişirken, günlük elde edilebilen enerji
miktarı, 3 ila 9 kWh/m2 arasında değişmektedir. Bu değer, elde edilebilecek mümkün
en yüksek değer olup, güneş enerjisi teknolojisinin sağlayacağı en yüksek değer
anlamına gelmez. Örneğin, fotovoltaik (güneş pili) panelleri, bugün için
yaklaşık %15’lik bir verime sahiptirler. Bu nedenle, aynı bölgede bir güneş paneli,
19 ile 56 W/m2 ya da günlük 0.45-1.35 kWh/m2 enerji sağlayacaktır. Şekil 3.3’teki
koyu renkli alanlar, güneş paneli kaplanması durumunda aynı bölgede 2003 yılında
üretilen toplam enerjiden biraz daha fazla enerji üretebilecek örnek alanları
göstermektedir. Bugünkü %8 verime dayalı teknoloji ile dahi, işaretli bölgelere
yerleştirilecek güneş panelleri, bugün fosil yakıtlar, hidroelektrik vb kaynaklara
dayalı tüm santrallerin ürettiği elektrik enerjisinden biraz daha fazlasını
üretebilecektir. Hava kirliliğinin neden olduğu küresel loşluk ise daha az miktarda
güneş ışının yeryüzüne ulaşmasına neden olduğu için, güneş enerjisinin geleceği ile
ilgili az da olsa endişe yaratmaktadır. 1961-90 yılları arasını kapsayan bir
araştırmada, aynı dönem içerisinde deniz seviyesine ulaşan ortalama güneş ışını
miktarında %4 azalma olduğu gözlenmiştir.
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
18
3.2. Güneş Enerjisi Ve Teknolojileri
Güneş ışınlarından yararlanmak için pek çok teknoloji geliştirilmiştir. Bu
teknolojilerin bir kısmı güneş enerjisini ışık ya da ısı enerjisi şeklinde direk olarak
kullanırken, diğer teknolojiler güneş enerjisinden elektrik elde etmek şeklinde
kullanılmaktadır. Güneş enerjili sıcak su sistemleri, suyu ısıtmak için güneş
ışınlarından yararlanır. Bu sistemler evsel sıcak su ya da bir alanı ısıtmak için
kullanılabildiği gibi çoğunlukla bir havuzu ısıtmak için kullanılır. Bu sistemler
çoğunlukla bir termal güneş paneli ile bir de depodan oluşur. Güneş enerjili su
ısıtıcıları üç grupta toplanır.
• Aktif sistemler, suyun ya da ısı transfer sıvısının çevirimi için pompa
kullanırlar.
• Pasif sistemler, suyun ya da ısı transfer sıvısının devrini doğal çevirim ile
sağlarlar.
• Kütle sistemleri su tankının doğrudan güneş ışığı ile ısınmasını amaçlarlar.
Yaygın güneş enerjisi uygulamaları şunlardır:
• Düzlemsel güneş kollektörleri: Ülkemizde de çok yaygın olarak kullanılan,
evlerde sıcak su elde etmede kullanılan sistemlerdir.
• Yek-odaklı güneş enerjisi santralleri: Bunlarda, doğrusal, çanak şeklinde ya
da merkezi bir odağa yönlendirilmiş dev aynalar kullanılarak, odak
noktasında çok yüksek sıcaklıkta ısı elde edilir. Genellikle elektrik üretiminde
kullanılır. Ancak henüz bir yaygınlık kazanamamışlardır.
• Vakum Tüplü Güneş Enerjisi Sistemleri: Vakum tüplü güneş enerjisi
kolektörleri: iç içe geçmiş 2 adet silindirik cam tüpün ısı yolu ile birbirine
bağlanması ve bu işlem sırasında arasındaki havanın alınması ile üretilir. Dış
silindirik tüpün yüzeyine düşen Güneş ışınları aradaki havasız ortamdan
geçerek iç kısımdaki silindirik tüpün yüzeyinde soğurulmasıyla ile çalışır.
Arada madde olmadığından dolayı sadece ışıma ile ısınan sistem suyu dış
hava sıcaklığından bağımsızdır.
• Güneş ocakları: Çanak şeklinde ya da kutu şeklinde güneş ısısını toplayan
yapılardır. Gelişmekte olan ülkelerde daha yaygın kullanılır.
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
19
• Trombe duvarı: Sandviç şeklinde cam ve hava kanalları ile paketlenmiş bir
pasif güneş enerjisi sistemidir. Güneş ışınları gün boyunca, duvarın altında ve
üstünde yer alan hava geçiş boşluklarını tahrik ederek, doğal çevirim ile
termal kütleyi ısıtırlar. Gece ise trombe duvarı biriktirdiği enerjiyi ışıma yolu
ile yayar.
• Geçişli hava paneli: Aktif güneş enerjili ısıtma ve havalandırma sistemidir.
Termal güneş paneli gibi davranan, güneşe bakan delikli (perfore) bir
duvardan oluşur. Panel, binanın havalandırma sistemine ön ısıtma uygular.
Ucuz bir yöntemdir. %70’e kadar verime ulaşılabilir.
Yaygınlaşmamış ancak araştırılma aşamasındaki bazı güneş enerjisi teknolojileri:
• Güneş Havuzları: Tuzlu su tabakalarından oluşur. En yoğun tuzlu su tabakası
olan depolama bölgesi yardımı ile güneş enerjisi toplanır ve burada depolanır.
Güneş Bacaları: Bir binanın zemininde toplanan ısı, yüksek ve dar bir bacaya
yönlendiğinde, bacada kurulu türbini çalıştırır
• Su Arıtma Sistemleri: Bunlar da bir çeşit havuz sistemidir. Havuzun üstüne
eğimli cam kapak yerleştirilir, buharlaşan su tuzdan arınarak bu kapakta
yoğunlaşır. Temiz su ve tuz elde etmek amacıyla kullanılır.
• Ürün kurutma sistemleri: Bu sistemler güneş enerjisinden yararlanmak
suretiyle sebze ve meyve kurutulması amacıyla kullanılan sistemlerdir.
3.2.1. Güneş Pilleri
Güneş pilleri ya da fotovoltaik piller diye bilinen aygıtlar, yarıiletkenlerin
fotovoltaik etki özelliğini kullanarak, güneş ışığından elektrik enerjisi üretirler.
Güneş pilleri, kurulan sisteme bağlı olarak bir kaç kW 'dan birkaç MW 'a kadar
elektrik üretebilir. Yüksek üretim maliyetleri nedeniyle, yakın zamana kadar oldukça
az kullanılmıştır. 1956 'lerden bu yana uzayda uydularda, 1970 'li yıllarda, elektrik
hattından uzak yerlerde, yol kenarlarındaki acil telefon cihazları ya da uzaktan
algılama gibi uygulamaların enerji gereksiniminin karşılanmasında kullanılmıştır.
Son yıllarda, evlerde elektrik şebekesi ile birlikte çalışan sistemler de
yaygınlaşmıştır. 2005 sonu itibarı ile toplam 5300 MW olduğu zannedilen kurulu
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
20
güneş pili kapasitesinin, gelişmiş ülkelerin, güneş pillerinin evsel amaçlı kullanımına
verdiği teşvikler nedeniyle, 2006 yılında da ciddi artış göstermesi beklenmektedir.
Gerek kullanımdaki artış, gerekse teknolojik gelişmeler nedeniyle güneş pillerinin
üretim maliyetinde her yıl azalış görülmektedir. Bir güneş pili panelinin Watt başına
maliyeti 1990 yılında yaklaşık 7,5 USD iken, 2005 yıllında bu rakam yaklaşık 4 USD
seviyesine inmiştir. Gelişmiş ülkelerin sunmuş olduğu teşvikler, güneş pillerinin
yatırım maliyetinin 5 ile 10 yıl arasında geri dönebilmesini sağlamaktadır. Evsel
amaçlı kullanılan güneş pilleri bir dönüştürücü aracılığı ile elektrik şebekesine
bağlanmakta, böylece üretilen elektriğin akülerde depolanmasından tasarruf
edilmektedir. 2003 yılı içerisinde tüm dünyada gerçekleşen güneş pili
üretiminde %32 'lik bir artış gözlenmiştir. Güneş pili kullanımındaki artış o kadar
büyüktür ki, yarıiletken üretiminin talebi karşılayamaması, güneş pili üretiminin
artışında kısıtlamaya neden olmuştur. Bu sorunun 2006 ve 2007 'de de devam
edebileceği sanılmaktadır.
Şekil 3.4. Güneş pilleri ile elektriğini üretebilen yat.
Sekil 3.4 ’de güneş pilleri ile elektrik ihtiyacının bir kısmını karşılayabilen bir
yat görülmektedir. Burada, güneş pilleri 12 voltluk aküleri, 9 Ampere kadar
doğrudan güneş ışığı yardımıyla doldurabilmektedir. Burada üretilen elektrik enerjisi
ile yatın enerji ihtiyacının önemli bir bölümü güneş panellerinden sağlanmaktadır.
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
21
3.2.2. Isıl Güneş Enerjisinden Elektrik Üreten Enerji Santralleri
Isıl güneş enerjisi sistemleri, yaygın olarak, bir ısı eşanjörünü yüksek
sıcaklıklara kadar ısıtarak, elde edilen ısının elektrik enerjisine dönüştürülmesi
şeklinde kullanılırlar.
3.2.3. Enerji Kuleleri
Enerji kuleleri bir ağ şeklinde yerleştirilmiş, çok sayıda düz ve hareketli
olurlar.
Şekil 3.5. Enerji kulelerinin görünümü
3.2.4. Yoğunlaştırıcılı Kollektörler ve Buhar Motorları
Bir yoğunlaştırıcılı kollektörde ısıya dönüştürülen güneş enerjisi, nükleer ya
da kömürlü elektrik santrallerinde olduğu gibi, suyun kaynatılarak buhara
dönüştürülmesi ve elde edilen buharla da bir buhar motoru ya da bir buhar türbininin
tahrik edilmesi suretiyle elektrik enerjisi elde edilir. Stirling motoru buharla çalışan
motorlara benzer. Bu tür motorlarda buhar yerine gaz kullanılır. Bir stirling motoru
herhangi bir tür ısı kaynağı ile tahrik edilir. Stirling motoru, içinde belirli bir gaz
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
22
bulunan ve kapalı devre çalışan bir ısı motorudur. Stirling motorunun çalışma sistemi
sıcak ve soğukluk farkına dayanır. Kapalı devre bir sisteme sahip motorun içine
dışarıdan bir yakıt verilmez. Stirling motorunun çalışması için gerekli enerji dışardan
ısı şeklinde verilir. Güneş enerjisinin elektriğe dönüştürülmesinde stirling motorunun
kullanımı, %30'luk bir verim ile en yüksek verime sahip bir sistem olarak kabul
edilir.
Şekil 3.6. Solar İki, yoğunlaştırılmış güneş enerji kulesi (www.wikipedia.org/wiki/güneş).
3.3. Türkiye’de Güneş Enerjisi Potansiyeli
Ülkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli
açısından birçok ülkeye göre şanslı durumdadır. Güneşten dünyaya saniyede yaklaşık
olarak 170 milyon MW enerji gelmektedir. Türkiye'nin yıllık enerji üretiminin 100
milyon MW olduğu düşünülürse bir saniyede dünyaya gelen güneş enerjisi,
Türkiye'nin enerji üretiminin 1.7 katıdır. Devlet Meteoroloji işleri Genel
Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme
süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE tarafından yapılan çalışmaya
göre, Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saattir. Ortalama
toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m²yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m²) olduğu tespit
edilmiştir. Türkiye, 110 gün gibi yüksek bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir ve
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
23
gerekli yatırımların yapılması halinde Türkiye yılda birim metre karesinden ortalama
olarak 1.100 kWh ’lik güneş enerjisi üretebilir Tablo 3.1'de Türkiye güneş enerji
potansiyeli ve güneşlenme süresi değerleri aylara göre dağılımı verilmiştir.
Tablo 3.1. Türkiye'nin Aylık Ortalama Güneş Enerjisi Potansiyeli
Aylık Toplam Güneş Enerjisi Güneşlenme süresi
Aylar Kcal/cm2ay kWh/ m2ay (saat/ay)
Ocak 4,45 51,75 103,0
Şubat 5,44 63,27 115,0
Mart 8,31 96,65 165,0
Nisan 10,51 122,23 197,0
Mayıs 13,23 153,86 273,0
Haziran 14,51 168,75 325,0
Temmuz 15,08 175,38 365,0
Agustos 13,62 158,40 343,0
Eylül 10,60 123,28 280,0
Ekim 7,73 89,90 214,0
Kasım 5,23 60,82 157,0
Aralık 4,03 46,87 103,0
TOPLAM 112,74 1311 2640
ORTALAMA 308,0 cal/cm2-gün
3,6 kWh/m2gün
7,2 saat/gün
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
24
Tablo 3.2. Türkiye'nin yıllık toplam güneş enerjisi potansiyeli
Bölgeler
Toplam Güneş Enerjisi
En Çok Güneş Enerjisi
En Az Güneş Enerjisi
Ortalama Güneş- lenme Süresi
En Çok Güneş- lenme Süresi
En Az Güneş- lenme Süresi
kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 Saat/yıl Saat Saat
Güneydoğu 1.460 1.980 729 2.993 407 126
Akdeniz 1.390 1.869 476 2.956 360 101
Doğu Anadolu
1.365 1.863 431 2.664 371 96
İç Anadolu 1.314 1.855 412 2.628 381 98
Ege 1.304 1.723 420 2.738 373 165
Marmara 1.168 1.529 345 2.409 351 87
Karadeniz 1.120 1.315 409 1.971 273 82
Tablo 3.2’de Türkiye'nin en fazla güneş enerjisi alan bölgesinin Güneydoğu
Anadolu Bölgesi olduğu ve bunu Akdeniz Bölgesinin izlediği görülmektedir. Buna
göre genel olarak, Türkiye’nin en çok ve en az güneş enerjisi üretilecek ayları sırası
ile Haziran ve Aralık olmaktadır. Bölgeler arasında ise öncelikle Güneydoğu
Anadolu ve Akdeniz sahilleri gelmektedir. Güneş enerjisi üretiminin yok denecek
kadar az olduğu Karadeniz bölgesi dışında yılda birim metre kareden 1100 kWh ’lik
enerji üretilebilir ve toplam güneşli saat miktarı ise 2640 saattir. Ancak, bu
değerlerin, Türkiye’nin gerçek potansiyelinden daha az olduğu, daha sonra yapılan
çalışmalar ile anlaşılmıştır. 1992 yılından bu yana EİE ve DMİ, güneş enerjisi
değerlerinin daha sağlıklı olarak ölçülmesi amacıyla enerji amaçlı güneş enerjisi
ölçümleri almaktadırlar. EİE ’nin ölçüm yaptığı 8 istasyondan alınan yeni ölçümler
ve DMİ verileri yardımı ile 57 ile ait güneş enerjisi ve güneşlenme süreleri değerleri
hesaplanarak bir kitapçık halinde basılmış ve EİE ’in internet sitesinde satışa
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
25
sunulmuştur (I. Ulusal Güneş ve Hidrojen Enerjisi Kongresi, 21-23 Haziran 2006,
ESOGÜ, Eskişehir).
3. GÜNEŞ ENERJİSİ Ayhan ATIZ
26
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
27
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI
4.1.Işık
Işık, doğrusal dalgalar halinde yayılan elektromanyetik dalgadır. Işığın
görülebilir dalga boyu 380-750 nm dir. Ancak bilimsel terminolojide gözle
görünmeyen dalga boylarına da ışık denilebilir. Işığın özellikleri, radyo dalgalarından
gamma ışınlarına kadar gidebilen, elektromanyetik dalganın boyuna göre değişir.
Işığın ve diğer tüm elektromanyetik dalgaların temel olarak üç özelliği vardır.
Bunlar;
• Frekans: Dalga boyu ile ters orantılıdır, insan gözü bu özelliği renk olarak
algılar.
• Şiddet: Genlik olarak da geçer, insan gözü tarafından parlaklık olarak
algılanır.
• Polarite: Titreşim açısıdır, normal şartlarda insan gözü tarafından algılanmaz.
Işık foton denilen kütlesiz (ağırlıksız değil, kütlesiz) ve yüksüz atom-altı
parçacıklardan oluşur. Tüm parçacıklar gibi fotonlar da dalga özelliği gösterirler.
Yani bir dalga boyları ve bir frekansları vardır. Işık ışınları da fotonların ilerlerken
aldıkları yoldan başka bir şey değildirler. Fotonlar kaynaklarından çıktıktan sonra -
eğer önlerinde hiçbir engel yoksa düz doğrultuda ve hiç sapmadan yayılırlar.
Herhangi bir cisme çarpınca da cismin şeffaf olup olmamasına göre yansır veya
kırılırlar.
Günümüzde ışığın hareketi dual (ikili, çift) model denilen dalga ve parçacık
teorilerinin birleşmesinden oluşmuş bir teori ile açıklanmakta. Açıklama kısaca
şöyle: Işık dalga özelliği gösteren fotonlardan oluşmuştur. Ve yayılırken iki özelliği
de gösterebilir. Ama kesinlikle ikisini bir arada değildir. Bazen dalga bazen de
parçacık olarak yayılır. Dalga olarak görmek istiyorsak dalga, parçacık olarak
görmek istiyorsak parçacık olarak davranır. Dalga parçacık ikiliği, fizikte
elektromanyetik dalgaların aynı zamanda parçacık özelliğine sahip oldukları ve
parçacıkların da (örneğin elektronların) aynı zamanda dalga özelliklerine sahip
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
28
oldukları anlamına gelir. Başka bir deyişle, ışık ve madde aynı anda hem parçacık
hem dalga özelliklerine sahiptirler; ne başlı başına bir dalga ne de başlı başına bir
parçacıktırlar. Böylece ne ışık için, ne de madde için belli tek bir modelin geçerli
olamayacağı görülmektedir.
Gerçekte dalga ve tanecik modelleri birbirlerini dışlayan varlık biçimleri
olduğundan, bir nesnenin bir anda hem dalga hem de parçacık olarak görünmesi
mümkün değildir. Dalga parçacık ikiliğinden kasıt madde veya ışığın belli koşullarda
dalga, belli koşullarda ise parçacık özellikleri göstermesidir. Dalga olarak mı yoksa
parçacık olarak mı görüneceği ise onun nasıl gözlemlendiğine bağlıdır. Maddenin bu
ikili karakteri yalnızca atom seviyesindeki gözlemlerde (mikroevren’de) ortaya
çıkmaktadır. Madde parçacıkları, eğer konumunu ortaya çıkaran bir gözlem de
bulunulursa parçacık gibi, momentumunu (hızını) ortaya çıkaran bir gözlem de
bulunulursa dalga gibi görünmektedirler.
Işığın ve maddenin küçük taneciklerden mi oluştuğu, yoksa uzaya yayılmış
bir dalga olarak mı görülmeleri gerektiği sorularının kökeni çok eskiye dayanır. 19.
yüzyılın sonunda, kuantum kuramının gelişmesinden hemen önce J.C.Maxwell 'in
elektromanyetik kuramı ışık için çok sağlam bir dalga modeli sunmuştur. Aynı
zamanda atomların keşfi ile maddenin küçük taneciklerden oluştuğu fikri de netlik
kazanmıştı. Böylece ışık için dalga modelinin, madde için ise tanecik modelinin
geçerli olduğu düşüncesi ortaya çıkmıştır.
Kuantum kuramının gelişmesiyle, hem ışığın foton denilen taneciklerden
oluştuğu hem de atomu oluşturan parçacıkların aynı zamanda dalga özelliklerinin
olduğu keşfedildi. Işığın parçacık teoremine göre elektromanyetik ışımanın da en
küçük birimi fotondur. Görülebilir ışık için geçerli olan bütün fizik kuralları tüm
elektromanyetik ışımalar için de geçerlidir. Elektromanyetik ışımaların ortak
özellikleri şunlardır;
• Boşlukta düz bir doğrultuda yayılırlar.
• Hızları ışık hızına (yaklaşık 300.000 km/sn) eşittir.
• Geçtikleri ortama; frekanslarıyla doğru orantılı, dalga boylarıyla ters orantılı
olmak üzere enerji aktarırlar.
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
29
• Enerjileri; maddeyi geçerken, yutulma ve saçılma nedeniyle azalır, boşlukta
ise uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır.
Elektromanyetik radyasyonlar, sinüsoidal yayılım yaparlar. Sinüsoidal yayılımı
anlayabilmek için, dalga modelini incelemek gerekir. Elektromanyetik dalgaların
elektriksel ve manyetik güçleri birbirine dik ve eş zamanlı olarak salınım yaparlar.
Sinüsoidal yayılımdaki hız, frekans ve dalga boyu parametreleri fotonun yayılımını
açıklamaktadır. Dalga yüksekliğinin (genlik) burada diğer parametrelerle bir ilişkisi
yoktur. Hız; dalga boyu (λ) ile frekansın (f) çarpımına eşittir. Elektromanyetik
radyasyonların hızları, ışık hızına eşittir. Bu nedenle formül "c" (ışık hızı) ile
gösterilmektedir.
= (4.1)
Işığın yayılım alanına dikey birim alandan birim sürede geçen enerji
miktarına ışık şiddeti adı verilir ve bu nicelik uzaklıktan bağımsızdır. Nokta ışık
kaynağından yayılan elektromanyetik radyasyonların enerjileri, uzaklığın karesi ile
azalır.
2
2
1
2
1
=
dd
II (4.2)
4.2 eşitliğine göre ışık kaynağına 2x uzaklıkta ışığın aydınlanma şiddeti, x
uzaklığına göre 4 kat azalır.
Foton ışık hızı ile hareket ederler ve enerjileri frekensları ile doğru orantılıdır.
Enerjileri;
E=hf (4. 3)
denklemiyle gösterilebilir. Burada E; fotonun enerjisi, h; Planck sabiti (4,13x10-18
keVs), f; frekası gösterir. Bu denklem daha önce verilen c = λf denklemiyle
birleştirilirse,
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
30
E= λhc ⇒
λ4.12 (4. 4)
Eşitlik 4.4 elde edilir.
Tanısal amaçlı X-ışını fotonlarının enerjileri 100 keV, dalga boyları 10-2 nm.
frekansları 1019 Hz civarındadır.
Elektromanyetik radyasyonların madde ile etkileşimini dalga boyları belirler.
Dalga boyları metreleri bulan radyo dalgaları, radyo antenleriyle alınabilir.
Mikrodalgaların dalga boyları santimetrelerle belirtilir. Görülebilir ışığın dalga boyu,
görme hücrelerini (rod ve cone) etkileyecek boyuttadır. Ultraviyole ışık, X ışını ise
atom ve subatomik parçacıklarla etkileşir.
Eklektromanyetik spekturumun algılayabileceğimiz bölümü olan görülebilir
ışık, spektrumun çok dar bir bölümünü oluşturur. Görülebilir ışığın, bir uçta uzun
dalga boyu olan kırmızı radyasyona uzanan bir renk spektrumu vardır.
Elektromanyetik spektrumda görülebilir ışığa yakın yerleşen morötesi ve kızılötesi
radyasyonlar insan gözüyle görülmezler. Fakat, fotoğrafik emülsiyon ve benzeri
diğer yöntemlerle saptanabilirler.
Görülebilir ışığın madde ile etkileşimi X- ışınından farklıdır. Görülebilir ışık
fotonu maddeye çarptığında madde uyarılır ve foton, maddenin moleküler yapısına
göre değişen diğer bir ışık fotonu şeklinde yansıtılır. Bir madde, günışığında eğer
kırmızı görülüyorsa, bu madde gün ışığındaki kırmızı dışında tüm görülebilir ışık
fotonlarını soğururlar. Fakat, uzun dalga boylu olan kırmızı ışığı tekrar yayarlar.
Görülebilir ışığın ve dolayısıyla elektromanyetik radyasyonların birçok özellikleri,
yukarıda da belirtildiği gibi dalga modeliyle açıklanabilmiştir. Yapay dalgalarla
yapılan deneylerde elektromanyetik radyasyonların; yansıma (refleksiyon), emilim
(absorbsiyon) ve maddeyi geçebilme (transmisyon) gibi özellikleri
gösterilebilmektedir. Görülebilir ışığı geçiren maddeler saydam (transparent), yarı
geçirgen maddeler, translusent, geçirmeyen maddeler ise opak olarak adlandırılır.
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
31
4.1.1. Işığın Farklı Maddelerle Etkileşimi
Işık doğrusal yolla yayılır. Maddelerin görülmesinin nedeni ışık–madde
etkileşimidir. Işık–madde etkileşimi, bütün maddelerde aynı şekilde gerçekleşmez.
Işık, maddelerle üç yolla etkileşir. Işık kaynağından çıkan ışık ışınları bir maddeye
çarptığında maddenin ışık geçirme özelliğine göre;
• Işık ışınlarının büyük bir kısmı maddeden geçebilir.
• Işık ışınlarının büyük bir kısmı maddeden geçemez ve ışık ışınlarının bir
kısmı maddeye çarpınca geri dönebilir yani yansıyabilir.
4.1.2. Güneş Işığının Suda Soğurulması
Araştırmacılar doğal suyun içine giren güneş enerjisiyle saf suyun doğal optik
özellikleri arasında yoğun bir ilişki olduğuyla yakından ilgilendiler. Prensipte bu
doğal saf suyun optik özellikleri en saf doğal suyun optik özeliklerini hesaplamada
kullanılabilir. Su ile ilgili foton sürecini tahmini için doğal suyun derinliklerine giren
maksimum nicelikteki güneş enerjisini tanımlamak için kullanılır. Bu yüzden en
temiz doğal su için bilinen deneysel değerleri saf suyun doğal optik özelliklerini
tahmin etmekte kullanılabilir (Raymond et al. 1981) .
4.2. Suyun Molekül Yapısı
Su, kimyasal olarak pek çok olağanüstü özelliğe sahiptir. Her bir su
molekülü, 2 hidrojen ve 1 oksijen atomunun birleşmesiyle oluşmaktadır. Biri yakıcı,
diğeri de yanıcı olan iki gazın, birleşerek suyu oluşturuyor olmaları oldukça ilginçtir.
Hidrojen atomunun çekirdeğinin etrafında yalnız bir elektron vardır. Normal
olarak iki elektron olması gerekir. Eğer hidrojen atomu bir elektron daha alacak
olursa, bu tabaka elektron bakımından dolacak ve hidrojen daha kararlı bir yapı
kazanacaktır. Oksijen atomunun ise ilk yörüngesinde 2, ikinci yörüngesinde 6
elektron olmak üzere toplam 8 elektron bulunur. Ancak oksijenin daha kararlı bir
hale gelmesi için son yörüngesini 8'e tamamlaması gerekmektedir. Oksijen atomu,
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
32
dış yörüngesindeki boş olan iki elektronun yerini, iki ayrı hidrojen atomunun
elektronlarıyla doldurur. Aynı anda oksijen atomunun dış yörüngesindeki iki
elektron, iki hidrojen atomunun yörüngelerindeki boş olan birer elektronun yerini
doldurur. Böylece oksijen ve hidrojen atomları elektronlarını ortaklaşa kullanarak
(Kovalent bağla); oldukça kararlı bir molekül olan su molekülünü oluştururlar.
Kovalent bağlar kuvvetli bağlardır. Bu bağların kırılması için yaklaşık 50-110
kcal/mol 'lük bir enerji gerekmektedir. Bu nedenle sağlamdırlar ve genellikle kendi
kendine kopmazlar. Kovalent bağlar iki hidrojen atomunu oksijen atomuna 0.957°A
uzaklıkta bağlar ve 104.5° 'lik bir açı ile ayrılırlar. Su molekülü V şeklindedir.
Kovalent bağlarda bağlayıcı kuvvet, ortak kullanılan elektronların her iki atomun
çekirdeği tarafından çekilme kuvvetleridir. Su (H2O) molekülü simetrik değildir.
Oksijen atomu çok elektronegatif olduğundan hidrojen atomunun elektronlarını
üzerine çeker. İki hidrojen çekirdeğinin üzerinde kalan pozitif yükler karşılıklı itme
oluşturur. Bu durum hidrojen atomları arasındaki açının büyümesine yol açar. Su
molekülünü oluşturan atomlar arasındaki bağ arasındaki açı 104.5° dır. Ve aynı
zamanda polardır. Polar oluşunun nedeni ise bu elektronların tercihen oksijenin
etrafında yoğunlaşmasından ileri gelir. Böylece su molekülünde, pozitif yüklerin
ağırlık merkezi ile negatif yüklerin ağırlık merkezi çakışmaz. Bunun sonucu olarak
su molekülü yüksek dielektrik momentine sahip kalıcı bir dipolden (çift kutup)’tan
ibarettir. Suyun iyi bir çözücü olma nedeni işte bu polar karakteridir. Su molekülleri
arasındaki çekim kuvvetleri ve suyun az da olsa iyonlaşmaya olan eğilimi
biyomoleküllerin yapı ve görevlerinin oluşmasında başlıca öneme sahiptir.
Biyomoleküllerin “tanınma” özgüllüğünden ve gücünden sorumlu olan nonkovalent
etkileşimlere, suyun çözücü özelliği yön verir (Emrumiye A., 2007 ).
4.2.1. Su Molekülünün Hidrojen Bağı
Oksijen atomu, hidrojenden daha büyük olduğundan hidrojen elektronlarına
yaptığı çekim etkisi daha büyüktür. Böylece elektronlar, daha büyük olan oksijen
atomunun yapısına yakın, hidrojen atomundan uzakta olacak şekilde
çekilmektedirler. Sonuçta, suyun oksijen tarafında eksi yüklü iki bölge ile hidrojen
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
33
tarafında artı yüklü iki bölge oluşur. Birden fazla su molekülü bir araya geldiğinde,
artı ve eksi yükler birbirini çekerek; "hidrojen bağı" denen çok özel bir bağ
oluştururlar. Hidrojen bağı çok zayıf bir bağdır ve ömrü aklımızın alamayacağı kadar
kısadır. Bir hidrojen bağının ömrü, yaklaşık olarak, bir saniyenin yüz milyarda biri
kadardır. Ancak çok büyük sayılarda oldukları zaman, bulundukları bileşiğin
özellikleri üzerinde çok önemli bir etkiye sahip olurlar. Yapısal durumu ile su, çok
değişik katı maddeleri çözebilmekte ve biyolojik çözücü olarak görev yapmaktadır.
Bağlardan biri kırıldığında hemen bir diğer bağ oluşur. Bireysel moleküllerdeki bağ
değişse de, tüm sistemde hidrojen bağı miktarı sabit kalır. Böylece su molekülleri,
birbirlerine yapışırken, diğer taraftan, zayıf bir bağla birbirlerine bağlandıklarından,
akışkan olurlar. Bu bağlar, tam da gereken miktarda yapışkanlığa sahiptirler. Bağlar,
daha da zayıf olsaydı su molekülleri parçalanır ve işe yaramaz hale gelirdi.
Olduğundan güçlü olsalardı, su yeterince akışkan olamazdı (Emrumiye A., 2007).
Eğer su ısıtılırsa moleküllerin ısı enerjisi artar. Böylece moleküllerin
hareketleri de artar. Bu durum hidrojen bağlarının oluşmasından daha çok, hidrojen
bağlarının kırılması ile sonuçlanır. Su buharında hidrojen bağları yoktur. Buna
karşılık su molekülleri bağımsız birimler halindedir. Su molekülleri arasındaki
ortalama uzaklık sıcaklıktan etkilenebilir. Sıcaklıktaki artışla, su moleküllerinin
kinetik enerjileri de artar ve daha hızlı hareket ederler. Hem sıcaklık, hem de molekül
hareketlerindeki artış, suyun yoğunluğunu etkilemektedir. Hidrojen bağlarının, suya
kattığı bir başka özellik de, suyun sıcaklık değişimlerine direnç göstermesidir.
Havanın sıcaklığı aniden artsa bile suyun sıcaklığı yavaş yavaş artar. Aynı şekilde
havanın sıcaklığı, aniden düşse bile, suyun sıcaklığı yavaş yavaş düşer. Suyun
sıcaklığının önemli miktarda artması için, çok büyük ısı enerjisine ihtiyaç vardır.
Suyun ısınması için, gerekli olan ısı enerjisinin, bu derece yüksek olması, canlı
hayatında önemli rol oynar. Örneğin, vücudumuzda çok büyük oranda su vardır. Su,
eğer havadaki ani sıcaklık iniş ve çıkışlarıyla orantılı değişseydi; aniden ateşimiz
çıkardı veya aniden donardık (Wernet et al 2004).
Hidrojen bağlarının suya kazandırdığı bir diğer olağanüstü özellik ise suyun,
sıvı halinde iken katı haline göre daha yoğun olmasıdır. Oysaki yeryüzündeki
maddelerin çoğunun katı hali, sıvı haline oranla daha yoğundur. Ancak su, diğer
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
34
maddelerin tersine, donarken genleşir. Bunun sebebi ise hidrojen bağlarının su
moleküllerinin birbirlerine sıkı şekilde bağlanmasını engellemesi ve arada kalan
boşluklardır. Su sıvı halinde iken, hidrojen bağları kırıldığında bu durum buzun
sudan daha hafif olmasını da beraberinde getirir. Normalde herhangi bir metali eritip,
içine aynı metalden birkaç katı parça atsanız, bu parçalar hemen dibe çöker. Ancak
durum suda farklıdır. Tonlarca ağırlıktaki buz dağları, suyun üzerinde gemi misali
yüzmektedirler. Havalar çok soğuduğunda ırmaktaki suyun tamamı değil, sadece
üzeri donar. Deniz seviyesinde su, +4 °C de en ağır haldedir ve bu dereceye ulaşan
su hemen dibe çöker. 0°C ile +4°C arasındaki su, daha sıcak sudan hafiftir ve bu
yüzdende yüzeyde kalır. Suyun üzerinde, 'katman halinde buz' oluşur. Bu katmanın
altında su akmaya devam eder. +4°C, canlıların yaşayabileceği bir sıcaklık olduğu
için sudaki canlılar bu sayede hayatlarını sürdürürler (Wernet, et al.2004).
4.2.2. Suyun Fiziksel Özellikleri
Su, bütün sıvılar içinde, doğada en çok bulunan maddedir. Su, çok yaygın
bulunması nedeni ile adeta değersiz olarak düşünülür. Oysaki su, benzer molekül
yapısı ve ağırlığına sahip bileşiklerden özellikleriyle ayrılmakta ve öne çıkmaktadır.
Hidrojenin bir oksidi olan ve H2O formülü ile gösterilen suyun katı, sıvı ve gaz
olmak üzere üç faz hali vardır. 1 atmosfer basınçta ve 0°C ’nin altında katı (buz),
0°C ile 100°C arasında sıvı, 100 °C' nin üzerinde buhar halindedir. Buzun 0 °C' de
iken sıvı haline dönüşmesi için hidrojen bağlarının kırılması gerekir ve bu nedenle
enerjiye gerek vardır. Buz sıvıya dönüşünceye kadar sıcaklıkta değişme olmaz.
Suyun kaynama sıcaklığı, hava basıncına bağlı olarak değişir. Hava basıncı düştükçe
suyun kaynama sıcaklığı da düşer. Yükseklere çıktıkça hava basıncı düştüğü için
buralarda su, 100 °C 'den daha düşük sıcaklıklarda kaynamaya başlar. Su
kaynadıktan sonra sıcaklığı artmaz. Hidrojen bağlarının uzunluğu nedeni ile suyun
donma ve kaynama noktaları, benzer bileşiklerden daha yüksektir Bir su kütlesinin
içindeki bir su molekülü, her yönden komşu moleküllerden gelen ve birbirlerini
karşılayan, aynı büyüklükte, çekim kuvvetlerinin (hidrojen bağları) etkisi altındadır.
Su yüzeyindeki bir molekül ise, içeriye doğru tek yanlı bir kuvvet tarafından
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
35
etkilenir. Böylece yüzey molekülleri aşağıya doğru, bir lastik zarın yaptığı gibi,
çekim kuvveti uygularlar. Bu suretle, gergin bir yüzey oluşur. Buna “suyun yüzey
gerilimi” denir. Tüm bunlar su moleküllerinin birbirine tutunma özelliği (kohezyon)
sayesinde olur. Su, izotermik olarak 46 derecede minimum sıkıştırılabilirliğe, yüksek
dielektrik sabite çok sayıda kristalli polymorf’a, artan dış basınçla artan bir
akışkanlığa, benzeri çözücülerle kıyaslandığında anormal yüksek erime kaynama ve
kritik sıcaklıklara sahiptir (Emrumiye A., 2007).
4.2.3. Suyun İçindeki Maddeler ve Optik Özellikleri
Doğal yolla meydana gelen suyun içinde bulunan birçok bileşen ışıkla
etkileşime girer. Birincisi ve en önemlisi suyun kendisidir, suyun en saf hali bile
kompleks bir soğurma spektrumu gösterir ve kırılma indisinden dolayı ışığın önemli
bir miktarı dağılır. Çeşitli tuzların yanı sıra denizin içinde olan tuz uzak ultraviole
(UV) bölgesinde ekstra bir soğrulmaya neden olacaktır ve kırılma indisindeki
değişmelere ek olarak değişen küçük miktarda tuz yoğunluğu ışık saçılmasının
artıracaktır. Doğal suyun ikinci en önemli optik özelliği ise, suyun içine karışmış sarı
maddeler olarak bilinen çözülmemiş organik maddelerdir. Bunlara aynı zamanda
Almanca olarak tercih edilen Gelbstoff da denir. Bunun sarı adı güneş ışığının
içindeki UV ve biyolojik kalıntılardan oluşmuş olan kompleks organik bileşenlerin
mavi bölgedeki güçlü soğurmasından gelmektedir. Bu sarı madde, yaşayan değişik
organizmaların parçalanması ve metabolizmasından ortaya çıkıyor. Bunların bazıları
nehirler ve su yüzeylerinin okyanusa taşımasıyla karadan okyanusa süzülür. Bazıları
ise bakteri virüs ve planktanlorın parçalanmasıyla oluşur ve okyanusa açılan
biyolojik aktivitenin direk olarak yan ürünüdür. Bu maddelerin konsantrasyonu
okyanusun içinde değişiklik gösterir. Okyanusun en saf halinde neredeyse ihmal
edilecek kadar varken sahillere doğru geldikçe önemli miktarda artış gösterir ve
okyanusun ortasında suyun rengini maviden yeşile değiştirir. Bunun varlığı
okyanusun derinliğinde görünür bölge spektrumunu kontrol eden birinci faktördür.
Bütün doğal su kütlelerinde büyük miktarda asılı parçacıklar vardır. Bunlar hem
plankton gibi hem de kayalardan parçalanan kuartz, slika, silt ve kum gibi
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
36
parçacıkları içerir. Bunlar suyun içinde ışık saçılmasını domine eden en önemli
parçacıklardır. Bunların doğal suyun içinde oluşan ışık saçılmasına toplam katkısı
kırılma indisindeki değişiklikten dolayı, Einstein-Smoluchowki olarak bilinen diğer
terimden çok daha fazladır. Böylece standart elektromanyetik teori kurallarını
kullanılarak onların saçılma özellikleri çalışılabilir. Bunların şekli yaklaşık olarak,
kutupları yassılaşmış ve yayık kürelere benzetiliyor. Bu parçacıkların neredeyse
hepsi ışığın saçılma problemlerini basitleştirmede düşükte olsa bir ilişkiye sahiptirler.
Suyun infrared ve görünür bölge soğurma spektrumu su moleküllerinin içindeki
hidrojen çekirdeklerinin dönmesi ve titremesi tarafından açıklanmaktadır. UV
spektrumu tek bir molekülün elektronik enerji düzeyleri arasında hem bir geçiş hem
de başka bir su molekülü ile çarpışarak etkileşim genişletmektedir (Morel et al.,
2007).
Hidrojen atomlarının aynı anda oksijen atomunda doğru yaklaşıp uzaklaşması
modeline simetrik gerilme modu diyoruz. Hidrojen atomunun bir oksijen atomuna
doğru ilerlerken, diğeri uzaklaşıyorsa buna asimetrik gerilme modu diyoruz. Her iki
hidrojen atomu birbirlerine doğru yaklaşıp, uzaklaşırken oksijen çekirdeğiyle
arasındaki mesafeyi koruyorsa buna makas modu diyoruz. Makas modu diğer
modlara göre daha az enerji tüketimi yapmaktadır. Her bir atomun çekirdeği diğer
molekülün çekirdekleriyle birbirlerine girdiğinden molekül içindeki atomik
çekirdeklerin titreşim hareketi oluşturur(Morel et al., 2007).
4.2.4. Deniz Suyunun Optik Özellikleri
Deniz suyun optik özellikleri ikiye ayrılır. Birincisi denizin doğasında var
olan optik özellikleri, ikincisi çevrenin(denizin içinde sudan başka bulunan diğer
parçacıklar) görünen optik özellikleri diye sınıflandırılır. Suyun doğasında var olan
optik özellikler, direk olarak çevrenin saçılma ve soğurma özelliklerini doğru bir
şekilde belirtir ve çevrenin elektromanyetik özellikleri ve suyun içinde bulun asılı ve
çözülmemiş materyallere bağlıdırlar. Bu özellikler okyanusun sularına doğru yüksek
çözünürlükte geçirgenliği hesaplarken pratik olarak önemli parçacıklardır. Parlaklık
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
37
için incelme katsayısı olan K d okyanusun içine direk olarak giren ışının enerjisini
ölçülmesini sağlamaktadır. Dalga boyuna ve derinliğe bağlı olarak ışık enerjisi
E(λ ,z) = E(λ ,O-) exp[-K( λ ) z] (4.5)
eşitliğine göre verilir.
Burada E( λ ,z) ,z derinliğindeki spektral parlaklık, E( λ ,O-) ise yüzeyin
hemen altındaki parlaklık, K( λ ) ise okyanusun doğal olarak var olan optik
özellikleriyle doğrudan ilişkisi olan okyanusun optik özellikleri çözmek için gerekli
olan katsayıdır. Deneysel ve teorik çalışmalar doğal suyun iç optik özellikleri ile
incelme katsayısı arasında bir ilişki olduğu belirtilmiştir. Mesala Preisendorfer
aşağıdaki eşitlikleri elde etti.
c≈ K+ b f >K=D. a+ b b >a+ b b >a (4.6)
burada c=a+b, c ışığın toplam incelme katsayısı a, soğurma katsayısı,
b=b f+b b (4.7)
toplam saçılma katsayısıdır b f ileriye doğru saçılan ışığın saçılma katsayısı, b b ise
geriye doğru saçılan ışın saçılma katsayısıdır. D ise dağılım fonksiyonudur. Bütün
katsayılar dalga fonksiyonudur. İncelme katsayısı;
c = c w + b p + a p + a y (4.8)
şeklinde yazılabilir. Burada, cw, saf su için incelme katsayısı, bp; parçacıklar için
ışığın saçılma katsayısı
ap; ise parçacıların ışığı soğurma katsayıları, ay; ise sarı maddeler yani çözülmemiş
organik parçacıkların ışığı soğurma katsayılarıdır. Optiksel olarak saf su için asılı ve
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
38
çözülmemiş parçacıklar yok sayılacağı için çevrenin saçılma katsayısı şu şekilde
tanımlanıyor. Böylece, (b p = a p = a y =0) dır. Ve cw;
c w = a w +b m (4.9)
eşitliği seklinde verilmiştir. Burada, aw; saf suyun soğurma katsayısı, bm; ise
saf su için moleküler saçılma katsayısıdır. Yukarıdaki bağlantılardan,
K wfw ≥ a w + 1/2b m
fw (4.10)
eşitliği elde edilir. Burada K wfw ; en temiz doğal tatlı suyun incelme katsayısı,
1/2b mfw ise tatlı su içinde moleküler saçılma (Rayleight) için geri saçılma
katsayısıdır. Böylece eşitlik 10’a göre laboratuvar ortamında saf su için ölçülmüş
olan saf suyun doğal optik özelliklerinin değerleri temel alınarak doğal tatlı suyun
içinde karşılaması beklenebilen en düşük değeri temsil ediyor. Eğer tatlı suyun ve
tuzlu suyun soğurma katsayılarının aynı olduğunu farz edersek deniz suyu için
incelme katsayısı minumum bir değere sahip olmasını beklenir. O halde 4.10 eşitliği,
K minsw =, a w + 1/2b min
sw (4.11)
şeklinde yazılabilir. Eğer deniz suyunun içindeki tuz UV bölgesinde düşük miktarda
soğurma yaparsa, yavaş yavaş daha kısa dalga boylarında artarak eşitsizliği daha
güçlü hale getirir. Bu eşitlikte biraz daha düzeltme yapılırsa en temiz okyanus suları
için toplam geri saçılma katsayısı şu şekilde yazılabilir.
B.b = B. b msw +B. b p ( 0λ ).
n
0λλ
(4.12)
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
39
Burada B= b p / b geri saçılma fonksiyonudur. n ise parçacıkların saçılmasına bağlı
dalga fonksiyonu ifade eden kuvvettir. Sargasso, deniz için b p (515) ≈ 0,0023/m ve
B ≈ 0.044 olarak alınırsa, 4.11 eşitliği,
K min = a w + 1/2b minsw 0.0010.
n
515λ olur. (4.13)
şeklinde yazılabilir. Bu eşitlik ters çevrilip tekrardan yazılırsa,
a w ≤ K w - 1/2b m (4.14)
elde edilir. Böylece çok temiz okyanus suları için verilen K w için a maximum
değerleri şu şekilde olduğu tahmin edilir.
a max = K w +1/2b m (4.15)
veya (Kw-Bb) olarak elde edilir (Raymond et al. 1981).
4. IŞIĞIN VE SUYUN YAPISI Ayhan ATIZ
40
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
41
5. GÜNEŞ HAVUZLARI
5.1. Güneş Havuzlarının Yapısı
Güneş enerjisinin depolanması bakımından uygun olan sistemlerden biride
güneş havuzlarıdır. Güneş havuzlarının yapım teknolojileri basit, maliyetleri düşük,
gün boyu güneş enerjisi toplama ve depolama özelliğine sahip sistemlerdir. Güneş
havuzlarında kullanılan malzemeler her zaman doğadan bol ve ucuz olarak elde
edilir. Bu nedenden dolayı havuz maliyeti oldukça düşüktür (Kayalı, 1992).
Güneş havuzları yaklaşık 5-6 metre derinliğe sahip sistemlerden meydana
gelmişlerdir. Bu sistemlerdeki siyah renkli zemin, güneş ışınımını daha fazla
yakalayarak 90 °C sıcaklıkta sıcak su elde edilmesinde kullanılırlar. Ayrıca
havuzdaki ısının dağılımı suya eklenen tuz ile sağlanır ve sürekli olarak tuz
yoğunluğu kontrol edilir. Tuz yoğunluğu, en üstten alta doğru giderek artar ve
böylece en üstte soğuk su bulunsa bile havuzun alt kısmında doymuş tuz
konsantrasyonu bulunduğu için bu bölgede sıcaklık daima yüksek olur. Güneş
havuzlarında, NaCl, MgCl2, NaHCO2, Na2CO3, Na2SO4 gibi tuzlardan yararlanılır.
Ancak, bu tuzlardan NaCl ve MgCl2 ‘ün çözünebilirliği sıcaklıkla fazla değişmediği
için güneş havuzlarında kullanılmaları daha uygunlardır (Demirdöver, 1995).
Güneş havuzları, güneş ışınlarının yaklaşık olarak %20-30’ unu toplarlar ve
bu enerjiyi uzun süre depolarlar. Faydalı ısı çekilebilme özelliğe sahip sistemlerdir.
Bu da güneş havuzlarının önemini ve kullanım kolaylığını arttıran başlıca
sebeplerdendir (Tabor,1981).
Güneş havuzları 2-3 m derinliğinde olup en üstte tatlı su aşağıya doğru ise
artan yoğunluklarda tuzlu su içeren havuzlardır. Yüzeyine gelen güneş ışınlarının
küçük bir kesri yüzeyden yansır, geri kalan kısmı havuzun tabanına doğru ilerler. Bu
sırada çeşitli dalga boylu ışınlar, farklı derinliklerde değişik oranlarda soğurulur ve
tabana %25–35 kadarı ulaşır. Biriken enerji, depolama bölgesine yerleştirilen bir ısı
aktarma sistemi ile istenildiği zaman alınıp kullanılabilir. Tuz gradyentli bir güneş
havuzu üst konvektif bölge (ÜKB), konvektif olmayan bölge veya yalıtım bölgesi,
(YB) ve alt konvektif bölge veya depolama bölgesi, (AKB) olmak üzere üç bölgeden
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
42
oluşmaktadır. Havuzda oluşturulan tuz yoğunluk gradyenti, depolama bölgesi ile
yüzey arasında taşınımla ısı geçişini önler ve böylece depolama bölgesinde kaynama
noktasına yaklaşan sıcaklıklara ulaşılabilir. Güneş havuzlarının uzun süreli enerji
depolama özellikleri olmasından dolayı, yaz aylarında depolanan enerjiyi kış aylarına
kadar saklayabilme özellikleri vardır. Bu da güneş havuzlarının önemini ve
kullanışlılığını artırır. Güneş havuzları gün boyu güneş enerjisi toplama ve depolama
özelliğine sahip olan sistemlerdir. Güneş havuzlarında kullanılan malzemeler her
zaman doğadan bol ve ucuz olarak elde edilebildiğinden havuzun maliyeti oldukça
düşüktür ( Bezir Ç. ve ark, 2007).
5.1.1. Gelen Güneş Enerjisi
Bize en yakın olan güneş, 93 milyon km uzaklıkta çoğunlukla hidrojen, biraz
helyum, çok az miktarda oksijen, azot, karbon, neon ve diğer elementleri içeren sıcak
bir kütledir. Sıcaklık, güneşin merkezinde yaklaşık 12 milyon santigrat derecede,
yüzeyinde ise yaklaşık 5650 0 K dır. Güneşin bu sıcaklıkta karacisim ışıması sonucu
yaydığı elektromanyetik dalgalar, 1350 W/m2 şiddetinde dünya atmosferinde ulaşır
(Duffie ve Beckman,1962). Daha sonra, su buharı, toz ve çeşitli gazlardan oluşan
atmosferden geçer. Bu geçiş sırasında güneş ışınları, ortamda bulunan su ve diğer
madde molekülleri tarafından hem soğurulur hem de saçılmaya uğratılırlar. Bu iki
olaydan soğurulma, güneş ışını şiddetini azalmasına neden olurken, saçılma da
atmosfer dışında yalnız doğrusal ışın bileşeni olan güneş ışınının, bir kısmının yaygın
ışın haline dönüşmesine neden olur. Onun için yeryüzüne ulaşan güneş ışını, yaygın
ve doğrusal ışın bileşenlerinden oluşur. Gelen güneş ışınlarının, atmosferden
geçerken yalnız şiddeti ve özelliği değişmekle kalmaz, bazı dalga boylarının
yutulması sonucunda tayfsal dağılımı da değişir. Atmosferde toz ve su buharının
artması veya havanın bulutlu olması güneş enerjisinin hem şiddetini hem de yaygın
ve doğrusal ışın bileşenlerinin oranını değiştirir. Güneş havuzlarında, gelen ışınımın
doğrusal veya yaygın olması, havuzun performansını pek etkilemez. Güneş havuzları
için yalnız gelen enerjinin miktarı önemlidir.
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
43
5.1.2. Güneş Havuzunun Optik Özellikleri
Bu bölümde güneş havuzu fiziği hakkında bilgi verilecektir. Güneş
havuzunun enerji kaynağı güneştir. Bu nedenle ilk olarak güneşin hareketi
konusunda bilgi sunulacaktır. Daha sonra güneş ışınlarının güneş havuzuna kadar
olan yolculuğu anlatılacaktır.
5.1.3. Güneş Işınının Doğrultusu
Güneşten gelen ışın ile yüzeyin normali arasındaki açı θg geliş açısıdır. Yatay
düzlem için geliş açısı Zenith açısına (θz) eşittir (Duffie ve Beckmann, 1980). Geliş
açısını aşağıdaki gibi yazabiliriz;
[ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ))
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )]
g d d
d s d s
d s
Cos Sin Sin Cos Sin Cos Sin CosCos Cos Cos Cos w Cos Sin Sin Cos Cos wCos Sin Sin Sin w
θ δ φ ϕ δ φ ϕ γ
δ φ ϕ δ φ ϕ γδ ϕ γ
= −
+ ++
(5.1)
bu eşitlikte; δd, eğiklik açısı (denklinasyon); φ, enlem açısı; φ, dikkate alınan yüzeyin
yatay düzlemle yaptığı eğim açısı; γ, yüzeyin azimut açısıdır, yerel boylamdan yüzey
normalinin sapmasıdır ve güneye bakan yüzey için sıfırdır. Doğu için pozitif, batı
için negatif değerler alır. ws, güneş saat açısı ve θz, Zenith açısıdır (gelen ışının yatay
düzlemin normali ile yaptığı açıdır). Yatay yüzey için φ=0 olduğundan güneşin geliş
açısı Zenith açısına eşit olur ve geliş açısı aşağıdaki gibi daha basit şekilde
yazılabilir;
-1 [ ( ) ( ) ( ) ( ) ( )]g z d s dCos Cos Cos Cos w Sin Sinθ θ δ φ δ φ= = + (5.2)
Burada φ (−90 < φ < +90), güneş yükseklik açısının bulunacağı bölgenin
enlem derecesidir. Kuzey Yarım Küre için (+), Güney Yarım Küre için (−) dir.
Adana, Çukurova Üniversitesi, UZAYMER için 35°18’ doğu boylamı ve 36°59’
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
44
kuzey enlemleri kullanılmıştır. ws saat açısı, güneş tam tepede iken (saat 1200’de)
sıfırdır ve sabah (+), öğleden sonra ise (−) değerdedir. Boylamın her 15° derecesi bir
saate eşit olduğuna göre, saat 1100 için +15° iken saat 1300 için -15° değerindedir.
Denklinasyon açısı aylara ve mevsimlere göre, güneş ışınlarının dünyaya
geliş açılarıdır. Bu açının en büyük değeri yaz ve kış gündönümlerinde, ±23.45° dir.
Bu açının oluşumundan dolayı güneş ışınları kış gündönümünde en düşük değeri 21
Aralık’ta −23.45° güney enlemine, yaz gündönümünde de 21 Haziran’da +23.45°
kuzey enlemine diktir. Dünyanın, kendi çevresinde ve güneşin çevresinde dönüşü
sırasında oluşan bu açıya Denklinasyon açısı denir. Denklinasyon açısının yaklaşık
değeri Cooper eşitliği ile bulunabilir.
28423.45sin 360365d
nδ
+ =
(5.3)
Burada, n, yılın herhangi bir günüdür ve 1 ≤ n ≤ 365 dir (Duffie ve
Beckman,1980).
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
45
5.1.4. Güneş Enerjisinin Havuz Yüzeyine Gelişi ve Havuz İçinde İzlediği Yol
Şekil 5.1 Işığın güneş havuzunda izlediği yol
Duffie ve Beckman (1980), atmosfer dışındaki yatay bir yüzeye gelen güneş
enerjisini aşağıdaki gibi yazmıştır;
1 0.033cos 360
365sc gsnG G = +
(5.4)
Burada Ggs, (güneş sabiti) güneş yüzeyinden yayılarak dünya atmosferine
kadar ulaşabilen enerji (1353 W/m2); n, yılın günleridir. Atmosfer dışı yatay yüzeye
gelen ışınım miktarı J/m2 cinsinden;
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
46
0
2 1
24.3600. / 1 0.033cos 360 [ ( ) ( ) ( )365
(2 / 360)( - ) ( ) ( )]
gs d s
s d
nI G Cos Cos Sin w
w w w Sin Sin
π φ δ
π φ δ
= + +
(5.5)
Aynı yüzeye gelen güneş enerjisinin saatlik ortalama değerleri ise,
0 2 1
2 1
12.3600. / 1 0.033cos 360 [ ( ) ( ) ( )365
(2 /360)( - ) ( ) ( )]
gs d
s d
nH G Cos Cos Sin w w
w w w Sin Sin
π φ δ
π φ δ
= + − +
(5.6)
Burada, w2 ve w1 günün saatlerini; n, yılın günlerini ve ws, günlük saat açısını
ifade eder (Duffie-Beckman, 1980). Güneş havuzunun yüzeyine ulaşan güneş
ışınının havuz içerisinde izleyeceği yol Şekil 5.1 ’de gösterilmiştir. Gelen güneş
ışının bir miktarı havuzun yüzeyi tarafından yansıtılır kalanı havuzun üst konvektif
bölgesinden (ÜKB) yalıtım bölgesine (YB) iletilir. Bir miktarı ÜKB tarafından
soğurulur. Yalıtım bölgesine ulaşan güneş ışının büyük bir kısmı depolama bölgesine
(DB) iletilir. Bir miktarı YB tarafından soğurulur çok az bir miktarı ise YB den ÜKB
ye yansıtılır. Güneş havuzunun yüzeyine gelen güneş enerjisinin büyük bir kısmı DB
’ne ulaşır ve burada soğurularak depolanır. Çok az miktarı havuzun tabanı tarafından
yansıtılır.
5.1.5. Güneş Enerjisinin Tuzlu Suda Soğurulması
Güneş havuzlarında bulunan tuz molekülleri ve su molekülleri gelen güneş
enerjisinin soğurulan kısmına göre çok az miktarının saçılmasına neden olur. Güneş
havuzunun kirli olması havuzun performansını etkiler. Güneş ışınının derinliğe ve
kirliliğe bağlı olarak su içerisinde nasıl soğurulduğu önemlidir.
Dalga boyu λ olan bir ışın demeti, dalga boyuna ve aldığı yola bağlı olarak
soğurulur. Buna göre ışının “x” derinliğindeki şiddeti;
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
47
)exp(0 xII λλ µ−=
(5.7)
İfadesi ile verilir. Burada, Iλ; (x), λ dalga boylu ışık demetinin x derinliğindeki
şiddetini x, ışığın su içinde düşey doğrultuda aldığı yolu, iI 0 ; demetin havuz
yüzeyinden suya giren kısmın enerjisidir. Ve µλ = −1/δλ , λ dalga boylu ışının
soğurulma katsayısıdır. δλ, λ dalga boylu gelen ışının karakteristik soğurulma
derinliğini verir. Bu ifadeyi (5.7) eşitliğinde yerine yazarız. Bu eşitlik kullanılarak
her dalga boyu için soğrulma enerjisi hesabı yapılabilir. Fakat bu oldukça zaman alır
ve pratikte uygulaması zordur. Onun için, güneş enerjisi tayfının n parçaya
bölündüğü varsayılırsa bu eşitlik;
)exp(
10
1
xII i
n
ii
n
ii µ−= ∑∑
== (5.8)
şeklinde genelleştirilebilir. Elde edilen bu son eşitliğin, ilk enerjiye 0I ‘a
bölünmesiyle soğrulma oranını veren h(x) fonksiyonu elde edilir.
∑
∑
=
=
−= n
ii
i
n
ii
I
xIxh
10
10 )exp(
)(µ
(5.9)
şeklinde elde edilir. Eşitlik 5.9 ’da i’inci ışın demetinin toplam enerjiye göre oranını
gösteren
∑
=
n
ii
i
I
I
10
0 (5.10)
yerine, iη koyarsak, h(x) fonksiyonu,
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
48
)exp()(
1
xxh i
n
ii µη −= ∑
= (5.11)
şeklinde elde edilir.
Yukarıdaki soğrulma fonksiyonla uyum içinde olan birçok çalışma
yapılmıştır. Rabl ve Nielsen 1975‘ te soğrulma fonksiyonu şu şekilde tanımladılar
=)(xh )(.08.036.0 xIn− (5.12)
Daha sonra Bryant ve Colberk 1977’de soğrulma fonksiyonunu
)(08.073.0)( xInxh −= (5.13)
şeklinde bulmuşlardır.
Bunlardan başka Hull 1980’de deneysel değerlere daha iyi sağlayan bir
fonksiyon geliştirmiştir.
)100(0561.0727.0)( xInxh −= (5.14)
Yalnız daha önceki çalışmalar x’ in değeri cm alınırken burada metre
alınmaktadır. Hull bu fonksiyonu, güneş enerjisi tayfını 40 eşit parçaya bölerek elde
etti. Buradaki değerler evrensel sabitler değillerdir. Tamamen suyun kirliliğine
bağlıdır ve sadece temiz sular için geçerlidir.
Tsilingiris 1988’ de yukarıdaki formülleri kullanarak tuz grandyentli güneş
havuzu için soğrulma foksiyonunu güneş tayfını 19 parçaya bölerek formulü
aşağıdaki gibi elde etmiştir.
)(.0953.046.0)( xInxh −= (5.15)
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
49
Burada x; 5.5 2.0≥≥ x m aralığındadır. Daha sonra biz bu formüllerden
hangisi bizim için uygunsa onu güneş havuzundaki hesaplamaları yapmak için
kullanacağız.
5.1.6. Güneş Havuzlarında Güneşin Ortalama Konumunun Günlük Etkisi
Rabl ve Nielsen (1975) temsili olarak seçilen güneşin ortalama yıllık konumu
için gün dönümünü, öğleden sonra saat 1400 olarak belirlemişlerdir. Güneş
radyasyonun yaklaşık yarısının sabah saat 1000 ile öğleden sonra saat 1400 arasını
kapsadığı belirtilmiştir. Duffie ve Beckman (1980), tarafından yatay bir yüzey
üzerine günde saatlik olarak gelen toplam radyasyon oranı Liu ve Jordan eğrilerinden
verilmiştir. Güneşin günlük konumunun etkisi hesaplanmıştır ve günlük en düşük
değerleri tahmin edilmiştir. Böylece, geçici davranışı günlük zaman basamakları
biçiminde yapılmasına olanak veren güneş havuzu simülasyonları yapılabilmektedir.
Bu simülasyonlarla, konuma bağlı gerçek radyasyon verilerinin saatlik olarak
alınması gerektiği sonucuna varılmıştır (Reddy ve Arkadaşları 1986). Tüm bir gün
boyunca havuz tabanında soğurulan güneş enerjisi,
( ) ( )2
1
, ,t
et i ii t
E H x I xτ α τ α−
=
= = ∑
(5.16)
eşitliği ile verilebilir. Burada τ, havuz suyunun geçirgenliği; αi, güneş yüksekliğinin
bir fonksiyonu ve x, havuzun düşey doğrultudaki derinliğidir. Ii, i. saatte, saatlik
olarak aylık ortalama veya günlük olarak ortalama aylık toplam güneş
radyasyonudur. αet, günlük olarak ortalama aylık güneş radyasyon açısının etkisi, t1
ve t2 sırasıyla güneşin yükselme ve batış saatleridir. (5.16) eşitliğinin her iki tarafını
H−
ile bölersek,
( )et i ( , x) r(i) , xτ α τ α= ∑
(5.17)
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
50
(5.17) eşitliği elde edilir. Burada r(i) aşağıdaki eşitlik ile verilir;
( ) iIr iH−
=
(5.18)
Bir güneş havuzunun geçirgenliği için ampirik birkaç ilişki bulunmaktadır.
Bunların her birinin kapalı değerleri ispat edilmeden önce Bryant ve Colbect (1977)
tarafından orijinal olarak basit bir ilişki önerilmiştir ve daha sonra Wang ve
Akbarzadeh (1983) tarafından değiştirilmiştir.
90cos( , x) 0.08(1 ) ln y
i Fx
θτ α
= −
(5.19)
Burada, F, havuz yüzeyinden yansımanın Fresnel katsayısıdır; x, havuzun
derinliği; θy ise havuz suyu yüzeyinden olan yansıma açısıdır. Güneş zamanının bir
yıllık etkisinin belirlenmesi, konumdan bağımsız olamaz ve yıl boyunca H−
‘ın
değerinden bağımsız elde edilemez (Reddy ve Arkadaşları 1986).
Havuz yüzeyine ulaşan güneş ışınlarının bir kısmı yansır, bir kısmı da suya
girer. Hava-su yüzeyinden yansıyan ve içeri giren güneş enerjisi yüzdeleri, frensel
denklemleri kullanılarak hesaplanabilir (Mantar, 2010). Yansıyan ve içeri giren ışın
miktarı gelen ışının normalle yaptığı açıya göre değişir. Gelen güneş enerjisinin suya
giren kısmının, gelen enerjiye oranını hesaplayalım. Eğer güneş havuzunun yüzeyi
düz ya da sadece biraz pürüzlü ise yüzeyden içeri giren güneş enerjisinin fonksiyonu
şu şeklidedir.
=Τ 1-
+−
++−
)(tan)(tan
)(sin)(sin
21
2
2
2
2
kz
kz
kz
kz
θθθθ
θθθθ (5.20)
Burada, T =1- Fs ve x derinliğine bağlı olarak suya giren ışık enerjisi
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
51
)exp( xTII sx µ−=
fonksiyonu şeklinde verilir.
(5.21)
Burada x,
1 ( - ) sec kx x δ θ=
(5.22)
eşitliği ile verilmektedir. Snell Yasasına göre θk açısı,
-1 sin (sin / )k z tsnθ θ= (5.23)
Eşitliğine göre bulunur. Burada, Ix, x derinliğindeki ışın; Is, yüzeye düşen
ışının suya giren miktarı; Fδ, yüzeyde soğurulan güneş enerjisi kesridir ve ortalama
değeri yaklaşık olarak 0.4 dür. μ, etkin soğurma katsayısı; x, havuzdaki yol uzunluğu;
δ, Fδ faktörü ile verilen ve güneş radyasyonunun uzun dalga bölümünün soğurulduğu
yüzey tabaka kalınlığıdır ve önerilen kalınlık yaklaşık olarak 0.06 m dir. θy yatay bir
yüzeyden yansıyan ışının yüzeyin normali ile yaptığı açısıdır. θz; yatay bir yüzeye
gelen ışının yüzeyin normali ile yaptığı açıdır. nts, tuzlu suyun kırılma indisidir
(Hawlader ve Brinkworth, 1981). Suyun kırılma indisi nsu=1.33 tür ve tuzlu su için
aynı değer kabul edilebilir.
5.1.7. Background Teori
Doğal suyun yüzeyinden giren güneş enerjisi, saf su, asılı parçacıklar ve
çözülmemiş maddeler tarafından soğrulmaya ve saçılmaya uğratılarak ışık
yoğunluğunu azaltırlar. Soğrulan enerji çoğunlukla ısıya dönüştürülmesine rağmen,
küçük miktarda kimyasal enerji ve saçılmadan dolayı küçük parçacıklarda ve
kaloidal çözeltilerde yansıma ve kırılmaya sebep olur. Işığın yönünün değişmesinin
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
52
sebebi budur. Işığın saçılmasının yoğunluğu n
sλ
oranına eşittir. Burada s cismin
yoğunluğudur. Saçılmaya cismin büyüklüğü dalga boyundan küçükse n=4 değilse
n<4 tür ( Rayleigh Saçılması). Suyun moleküllerinin Brownian hareketlerinden
dolayı saf suyun içinde optik olarak saçılma oluşuyor, bu da çok küçük miktarda
yoğunluğun değişmesine ve su içinde homojen olmayan bir optik değişimine neden
oluyor. Böylece moleküler büyüklükteki alanı içinde düzenli olmayan ışık
saçılmasına yol açıyor. Yukarıdaki etmenlerin her biri bağımsız bir şekilde ışık
yoğunluğunun azalmasına katkıda bulunuyor. Ve çıkarılan katsayı güçlü bir şekilde
dalga boyuna bağlıdır. Bütün etmenlerin katsayıları dahil edilerek elde edilen katsayı
dalga boyuna bağlı olarak elde edilmiştir.
E(λ) = k(λ) + )(λε + k w (λ) + )(λε w (5.24)
Burada k ve kw; saf suyun ve asılı parçacıkların soğurma katsayısını temsil
ediyor. ε ve wε ise saf suyun, asılı parçacıların ve çözülmemiş maddelerin saçılma
katsayısını temsil ediyor. Buna ek olarak güneş havuzlarında, Usmanov ve ark.
(1971), E(λ) ‘nin yoğunluk ve derinliği de bağlı olduğunu belirmiştir. Böylece
toplam radyasyon enerjisi için ortalama E katsayısının çıkarımını tanımlamak
mümkün olabilir. Beer’s kanunlarına göre belli bir derinlikteki radyasyonu şu şekilde
tanımlamıştır.
B ),( xλ =B( λ ,0 ) exp[-E( λ )x] (5.25)
Burada, B(λ ,0) yüzeyin hemen altındaki x=0 noktasındaki λ dalga
boyundaki güneş enerjisi, x ise güneş enerjisi tam dik gelirkenki havuzun derinliği
veya optik derinliğidir.
B ),( xλ ise x derinliğindeki geçen enerji, E( λ ) ise λ dalga boyunda saçılma
ve soğurmayı da dahil ederek çıkarılmış katsayıdır. Havuzun x noktasında toplam
enerji şu şeklide ifade ediliyor.
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
53
B(x)= ∫∞
0
),( λλ dxB (5.26)
B(x)= [ ] λλλ dxEB∫∞
−0
).(exp)0,( (5.27)
Eğer güneş enerjisi ışınları sınırlı bir dalga boyunda düşünüldüğü zaman
genellikle ifade şu şekle dönüşüyor.
[ ] λλλ
λ
λ
dxEoB∫ −MAX
MİN
).(exp),( (5.28)
Saf suyun içinde küçük yoğunlukta çözülmemiş tuz olmasına rağmen bunun
geçirgenliği gözle görünür şekilde etkilemediği bilinmektedir. Fakat yüksek
yoğunluktaki güneş havuzlarında özellikler havuzun dibine yakın bölgelerde
yoğunluk ışığın geçirgenliğini etkilemektedir. Tek renkli dalga boyu için tuz
yoğunluğu sıfırdan başlayarak lineer bir şekilde artan güneş havuzunun yüzeyinden x
metre uzaklıkta dx kalınlığındaki tabaka için radrasyon şu şekildedir.
dxxBxExdB ),(),(),( λλλ −=
(5.29)
0 dan x ‘e integralini alırsak,
InB( λ ,x)= ∫−x
dxxE0
).,(λ +C (5.30)
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
54
şeklinde elde edilir. Başlangıç koşullarında x=0 da B( λ ,x)=B( λ ,0) buradan sayısal
sabit elde edilerek ifade şu şekle dönüşüyor.
B( λ ,x)=B(λ ,0). exp
− ∫
x
dxxE0
).,(λ (5.31)
x derinliğindeki belirlenen dalga boyları arasındaki enerji şu şekildedir.
B(x)= λλλλ
λ
ddxxEBx
.).,(exp).0,(0
∫ ∫
−
MAX
MİN
(5.32)
Eşitlik 5.31 ve 5.32’de x noktasındaki toplam enerjiyi tam olarak
vermektedirler. B(λ ,0), E( λ ) ve E( λ ,x) fonksiyonları grafiksel olarak veya elde
edilen verilerden integrali alınarak sayısal değerler şu şekilde elde edilebilir.
Havuzun herhangi bir derinliğindeki geçmiş olan enerjiyi hesaplamak için
sayısal hesaplamalardan kaçarak daha az komplike olan dalga boyunu n tane
spektruma bölen λ 1 , 132 ,,....., +nn λλλλ yaklaşım tercih edilir. Her bir dalga
boyundaki çıkarılan katsayının değerine göre,
B(x)=−
−
=
−
∑ xEN
ii
ieB .
1
. (5.33)
Burada
∫
∫+
+
=−
1i
1
1İ
1
λ
λ
λ
λ
λ
λλ
d
dBB
).( (5.34)
ve
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
55
∫
∫+
+
=−
1i
1
1i
1
λ
λ
λ
λ
λ
λλ
d
dEE
).(
(5.35)
Eğer toplam enerji güneş spektrumu için şu şekilde tanımlanır ise
∫+
=− 1i
1
λ
λ
λλ dBB ).( (5.36)
birim miktarda geçmiş olan enerjinin oranı şu şekilde tanımlanıyor.
−=B
xBxTR )()( (5.37)
Eğer dalga boyu daha fazla spektruma bölünüp hesaplamalar yapılırsa
sonuçlar daha fazla doğru olacaktır ( Tsilingiris, 1988)
Güneş havuzunda hava-su yüzeyinden içeri giren güneş ışınları, gelem
açısına, ışığın dalga boyuna, canlı organizmaların su içindeki dağılımına ve havuz
içindeki toz-toprak gibi kirlilik miktarına, bağlı olarak değişik derinliklerde değişik
oranlarda soğurulur. Canlı organizmaların ve diğer kirliliklerin çokluğu, havuzun
performansını büyük ölçüde etkiler (Tabor, 1981).
Güneş ışınları su içinde ilerlerken yalnız soğrulmakla kalmaz aynı zamanda
ortamda bulunan parçacıklar tarafından saçılmaya uğratılırlar. Işığın saçılmaya
uğrayan kısmının miktarı, soğurulandan daha azdır. Diğer taraftan, saçılan ışının
birkaç metre aşağıda saçılma açısı, 3 0 ile 9 0 arasında değişmektedir (Rothmayer
1980) ve (Cengel ve Özışık 1984). Bu da hesapları etkileyecek kadar, büyük bir
saçılma değildir.
Güneş enerjisi havuzun üst kısmındaki su yüzeyine geldiğinde ışığın bir kısmı
yansımaya uğrar ama ışığın çoğu havuzun içine doğru girer. Aynı zamanda ışığın bir
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
56
kısmı havuzun (ÜKB) ve YB tabakları tarafından soğrulur. Geriye kalan ışık, AKB
bölgesine varır ve ısıya dönüştürülerek depo edilir. Güneş havuzlarının soğurma
kapasitesi suyun tuz yoğunluğuyla birlikte değişime uğrar. Ancak bu olağandışı
durum spektral analizler sonucu anlaşılabilir çünkü gelen ışın bir radyasyon
yoğunluğu spektrumu dağılımına sahip olmasıdır. Diğer taraftan havuzun optik
özellikleri örneğin soğurma, geçirgenlik ve saçılma gibi özellikleri gelen ışığın dalga
boyuna bağlıdır. Bu yüzden havuzun termal performansı hem gelen ışığın spektral
dağılımı hem de havuzun spektral özellikleri hesaba katılarak doğru bir şekilde
hesaplanabilir. Depolama bölgesindeki toplam enerjinin artması için havuzun ÜKB
ve DB kısmının mümkün olduğu kadar geçirgen olmalıdır. Çünkü hem gelen ışığın
radyasyon yoğunluğu hem de tuzlu suyun soğurması dalga boyuna bağlıdır. Toplam
geçirgenliği tam olarak hesaplamak için sırasıyla spektral yoğunluk (gelen ışığın
yoğunluğu) ve soğurma katsayılarını belirtmek zorundayız. Güneşin spektrumu hava
yoğunluğuyla değişirken, soğurma katsayısı spektrumu tuz yoğunluğuyla
değişmektedir. Güneş radyasyon spektrumu ve güneşin yükseklik açısı ve soğurma
katsayısı ve yoğunluk arasında bir bağlantı kurmak gereklidir.
Lambart kanunlarına göre tek renkli dalga boyuna λ sahip bir ışın havuza
farklı tabakalarına girdiğinde, soğurma katsayısı k λ ve radyasyonun değişimi dI xλ
arasındaki eşitlik şu şekilde veriliyor.
dI xλ = -k λ I xλ dx (5.38)
Bu eşitlik; x=0 sınır koşulunda, Iλx= Iλ0 ve x=L sınır koşulunda ise Iλx= IλL eşittir.
Soğurma katsayısı,
k λ =LIIIn L
− 0λ
λ
(5.39)
eğer soğurma katsayısı biliniyorsa spektral geçirgenlik λΤ şu şekilde hesaplanabilir.
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
57
λΤ = )exp(0
LkII L
λλ
λ −=
(5.40)
suyun x derinliğindeki bütün dalga boyu üzerinden integral alındığından toplam
geçirgenlik şu şekilde hesaplanabilir.
T x =
∫
∫∞
∞
00
00
λ
λ
λ
λλ
dI
dIT x
=
∫
∫∞
∞
∞
−
0λ0
0λ0λ
dλI
dλX)Iexp(k
(5.41)
Burada havuzun dikey derinliği olan x belirtilmek zorundadır. Aslında
havuzun yüzeyine gelen ışık ışınların çoğunun dik gelmediği daha tercih edilen bir
durumdur.
Bu yüzden gelen ışık dik değilse geçirgenliği doğru olarak bulmak için bazı zor
hesaplamalar yapmak gereklidir. Her farklı renkteki dalga boylu ışık için gelen ışık
miktarı şu kilde ifade ediliyor.
( )MMM AAAI 320 exp ζηξε λλλλ ++= ) (5.42)
Bu eşitlikte ε λ , λλ ηξ , ve λζ katsayıları her tek renkli dalga boyuyla ilişkisi
olan katsayılardır. A M ise havanın yoğunluğu ya da hava kütlesidir. Ayrıca spektral
soğurmayı yoğunluğa bağlı olarak şu şekilde ifade edilmiştir.
=λk λλ βα + C + λγ C 2 (5.43)
Burada, C yoğunluk , λλ βα , ve λγ katsayıları tek renkli dalga boyuna bağlı
katsayılardır (Li XY et al. 2000).
5. GÜNEŞ HAVUZLARI Ayhan ATIZ
58
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
59
6. MATERYAL ve METOT
6.1. Materyal
Bu bölümde yalıtımlı silindirik model bir güneş havuzundan haftalık olarak
alınan numunelerin optik özelliklerinin hangi aletle yapıldığı ve bu özelliklerin nasıl
belirlediğimiz açıklanacaktır. Aynı zamanda SMGH’ un yapısı, özellikleri, yalıtımı
hakkında bilgiler verilecektir.
6.1.1. Yalıtımlı Silindirik Model Güneş Havuzu (SMGH)
Bu çalışmanın amacı, yalıtımlı silindirik model bir güneş havuzunun
(SMGH) ısıl dağılım performansını araştırmaktır. SMGH, 160 cm çapında 200 cm
yüksekliğinde olacak şekilde ve 5 mm kalınlığında çelik sacdan yapılmış olup yerden
130 cm yüksekliğinde çelik bir kaide üzerine yerleştirilmiştir. Çukurova Üniversitesi
Uzay ve Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi (UZAYMER)’de silindirik
model bir güneş havuzu inşa edilmiştir. Havuzun gövdesini oluşturan iç ve dış
kısımlarının paslanmaya karşı korunması için boyanmıştır. SMGH‘un taban ve yan
duvarları 10 cm kalınlığında cam yünü ile yalıtılmıştır. Cam yününün yağmur, rüzgar
gibi dış etkenlere karşı korumak için dış kısımları galvanizli sac ile kapatılmıştır.
6.1.2. SMGH’ un Isısal Yalıtımı
Güneş havuzları güneş enerjisini toplayan ve ısı enerjisi olarak depolayan
sistemlerdir. Depolanan ısının uzun süre saklanması ve ısı kayıplarının önlenmesi
için çeşitli yalıtım önlemlerinin alınması gerekir. Bunların başında da havuzun iç ve
dış kısımlarının yalıtılması gelir. İç kısmın iyi bir yalıtım görevi yapması için tuz
gradyentinin oluşturulması ve korunması, dış yüzeylerin uygun bir kalınlıkta ve iyi
bir yalıtım malzemesi ile kaplanması gerekmektedir. Bu çalışmada, SMGH’ un iç
kısımları eşit kalınlıklarda fakat farklı yoğunluklarda 10 farklı tabakadan olacak
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
60
şekilde konveksiyonsuz bir bölgeden oluşturulmuştur. Dış kısımları ise maliyeti
düşük ve iyi bir yalıtım malzemesi olan cam yünü yalıtılmıştır.
6.1.3. Tuz Gradyentli Güneş Havuzunun İç Yapısı
Güneş havuzları, güneş enerjisini ısı enerjisi biçiminde depolama bölgesi
denilen yüksek yoğunluklu tuzlu su içinde depolayan basit ve düşük maliyetli
sistemlerdir (Angeli ve Leonardi, 2004). Güneş havuzları genellikle üç bölgeden
oluşmaktadır. Havuzun en alt kısmında bulunan çok yoğun bölge, depolama bölgesi
(DB) veya alt konvektif bölge (AKB) olarak adlandırılır. Depolama bölgesinin
üzerinde bulunan havuzun yüzeyine doğru yoğunluğu azalan tabakalardan oluşan
bölge yalıtım bölgesi (YB) veya ara konveksiyonsuz bölge olarak adlandırılır. YB’
deki tuzlu su yükselemez çünkü onun hemen üzerindeki tuzlu su tabakası daha az
yoğunluğa sahiptir. Aynı şekilde aşağıya da inemez çünkü hemen altında daha fazla
yoğunluklu tuzlu su vardır. Böylece DB’ den konveksiyonla ısı kayıpları engellenir.
DB’ den ÜKB’ ye ısı kayıpları sadece iletim yolu ile olur. YB saydam bir yalıtkan
gibi davranır güneş ışınının DB’ ye geçmesine izin verir aynı zamanda
konveksiyonla ısı kayıplarını önler (Angeli ve Leonardi, 2004). YB’ nin üzerinde
bulunan tatlı sudan oluşan bölge ise üst konveksiyonlu bölge (ÜKB) olarak
adlandırılır.
6.1.4 SMGH ‘da Kullanılan Isı Yalıtım Malzemesi
Yapı endüstrisinde yalıtım malzemeleri sıkça kullanılan bir üründür. Isı
yalıtım malzemelerinin en temel özelliği ısı iletim katsayılarının düşük olmasıdır.
Aşağıda binalarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri verilmiştir. Isı yalıtım
malzemelerinde uygulamaya göre aranması gereken özellikler;
• Isı İletim Katsayısı (W/mK)
• Yoğunluk (kg/m3)
• Yangın Sınıfı (DIN 4102, BS476)
• Sıcaklık Dayanımı (ºC)
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
61
• Mekanik Dayanım (kPa)
• Buhar Difüzyon Direnci
• Su Emme
• Boyutsal Kararlılık
SMGH da kullanıla ısı yalıtım malzemesi olarak cam yünü seçilmiştir. Bu
madde, inorganik hammadde olan silis kumunun 1200ºC–1250ºC’ de eritilerek elyaf
haline getirilmesi sonucu oluşan ısı yalıtım malzemesidir. Şilte ve levha halinde
kullanılabilir. Her türlü ahşap oturtma çatıda, metal çatılarda, sandviç çatılarda, tavuk
çiftliklerinde, hayvan barınaklarında ve güneş enerjisi toplayıcı sistemlerinde ısı
yalıtımı amacıyla kullanılır
(http://www.izocam.com.tr/izocam/Urunler/Cam-Yunu.aspx).
Cam Yününün Teknik Özellikleri:
• Isı iletkenlik beyan değeri λ ≤ 0.040 W/mºK’ dır.
• Su buharı difüzyon direnç faktörü µ = 1’ dır.
• Kullanım sıcaklığı -50/+250 ºC aralığındadır. Bağlayıcısız cam yünü
ürünler 500 °C ’ye kadar kullanılabilmektedir. Ayrıca −200/+400 ºC
aralığında kullanılan özel cam yünü ürünler de üretilebilmektedir.
• Alman Normu olan DIN 4102’ye ve Türk Standardı TS EN 13501-1’e
göre ”yanmaz malzemeler” olan A sınıfındandır.
6.1.5. SMGH’ nın İç Bölgeleri
SMGH’ nin iç bölgesi üç bölgeden oluşmaktadır. Havuzun en alt kısmında
bulunan çok yoğun bölge, depolama bölgesi (DB) veya alt konvektif bölge (AKB)
olarak adlandırılır. Depolama bölgesinin üzerinde bulunan havuzun yüzeyine doğru
yoğunluğu azalan tabakalardan oluşan bölge yalıtım bölgesi (YB) veya
konveksiyonsuz bölge olarak adlandırılır. YB’ deki tuzlu su tabakaları yoğunluk
farkı nedeniyle birbirine karışmazlar. Böylece DB’ den konveksiyonla ısı kayıpları
engellenir. DB’ den ÜKB’ ye ısı kayıpları sadece iletim yolu ile olur. YB saydam bir
yalıtkan gibi davranır güneş ışınının DB’ ye geçmesine izin verir aynı zamanda
konveksiyonla ısı kayıplarını önler (Angeli ve Leonardi, 2004). YB’ in üzerinde
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
62
bulunan tatlı sudan oluşan bölge ise üst konvektif bölge (ÜKB) olarak adlandırılır.
Depolama bölgesi havuzun tabanından 80 cm yüksekliğine kadar yoğunluğu yaklaşık
olarak 1182 kg/m³ olan tuzlu su ile oluşturulmuştur. Güneş havuzunun yüzeyine
gelen güneş enerjisinin büyük bir bölümü DB’ ye ulaşır ve burada soğurularak ısı
enerjisi olarak depolanır. YB, havuzun yüzeyine doğru yoğunluğu azalmakta olan 20
cm kalınlığında 5 tabakadan oluşmaktadır. Bu tabakların yoğunluğu 1150 kg/m³ den
1000 kg/m³‘ e kadar kademeli olarak azalmaktadır. Bu bölgenin konveksiyonsuz
olması nedeniyle iletim ile ısı kayıpları önlenmiştir. ÜKB’ in kalınlığı 20 cm olup
yoğunluğu 1000 kg/m³ de olan su ile oluşturulmuştur. Güneş havuzunu oluşturan bu
bölgeler Şekil 6.1’ de gösterilmiştir.
Şekil 6.1. SMGH’ nin iç bölgeleri
6.1.6. SMGH’ nıın İç Yalıtım Bölgesinin (Tabakaların) Oluşturulması
Bu çalışmada kolay temin edilebilmesi, ucuz olması ve sistemimiz için uygun
olması nedeniyle çözeltileri oluşturmak için tuz kullanılmıştır. SMGH’ in iç
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
63
bölgelerini oluşturmak için önceden belirlenen yoğunlarda tuz çözeltileri hazırlanır.
Şekil 6.1 ’de görüldüğü gibi havuzun tabanın başlama suretiyle en yoğun bölge olan
depolama bölgesi oluşturulur. DB’ nin hemen üstünde bulunan yalıtım bölgesi,
azalan yoğunluklarda olacak şekilde tuzlu su çözeltileri bir hortum vasıtasıyla
sırasıyla havuza akıtılmak suretiyle iç bölgeler oluşturulmuştur. DB için 1182 kg/m³
yoğunluğundaki tuzlu su çözeltisi hazırlanmıştır. Hazırlanan tuzlu su çözeltileri
tabandan itibaren 80 cm yüksekliğe kadar doldurulmuştur. Güneş havuzunun YB’ si
yani konveksiyonsuz bölge, yoğunlukları DB’ nin üst kısmından itibaren yukarıya
doğru belli oranlarda yoğunluğu azalan tuzlu çözeltiler 20’şer cm kalınlıklı tabakalar
halinde üst üste yığılarak yalıtım bölgesi olarak oluşturulmuştur. Bu tabakaları
oluşturmak için 1150, 1120, 1090, 1060, 1030 kg/m³ yoğunluklu tuzlu su çözeltileri
karıştırıcı ile hazırlanarak yoğunluğu havuzun yüzeyine doğru azalacak şekilde DB’
in üzerine yerleştirilmiştir. Daha sonra YB’ in üzerine 20 cm kalınlığında çeşme suyu
doldurulmuştur Tabakalar üst üste yığılırken sarsıntı ile farklı yoğunluklu tabakaların
birbirine karışmasını önlemek için havuzun içinde yüzen ince bir sunta
yerleştirilmiştir ve çözeltiler bu sunta levha üzerine yavaş yavaş boşaltılmıştır.
6.1.7. Tuzlu Su Örneklerin Alındığı Tabakalar
Güneş havuzlarının iç bölgeleri farklı yoğunluklu tabakalardan meydana
gelmektedir. Tabaklar arasındaki bu yoğunluk farkları havuzun performansı için çok
önemlidir. Bu nedenle havuzu oluşturan bu tabakaların yoğunluklarının sürekli takip
edilmesi gerekmektedir. İç bölgelerin yoğunluklarını ölçmek için havuzun. 2 m
boyunda 5x5 cm kalınlığında bir tahta direk üzerine 5 mm çapında 10 adet şeffaf
plastik hortumlar kroşeler yardımı 20’şer cm ara ile tahta direk üzerine
tutturulmuştur. Üzerine hortumlar bulunan direk düşey doğrultuda havuz içine
yerleştirilmiştir. Diğer uçları havuzun dışında bulanan hortumlar sifonlanmak
suretiyle tuzlu su numuneleri alınmaktadır. İstenilen zaman aralıklarında havuzun
belirlenen derinliklerinden bir miktar tuzlu su çekilerek 250 ml ölçekli bir behere
konulup yoğunlukları, yoğunluk ölçme aralıkları 1000-1100 ve 1100 -1200 kg/m3
arasında değişen hidrometreler yardımıyla yapılmaktadır.
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
64
Bu çalışmada kullanılan sistemde Şekil 5.2 ’de görüldüğü gibi, et kalınlığı 8
mm, iç çapı 30 cm ve yüksekliği 120 cm olan silindirik plastik (PVC) kaplar
kullanılmıştır. Silindirik kabın tabanından bir kaç cm yukarıya tuz tanelerinin havuza
erimeden akmaması için üzerinde 2 mm çapında çok sayıda delikler bulunan bir elek
sistemi yerleştirilmiştir (İskender, 2010).
Şekil 6.2. Tuz yoğunlunu ölçme sistemi
5.2. Metot
Bu bölümde, materyal bölümünde tanıtılan sistemlerin nasıl çalıştığı, çalışma
prensipleri ve alınan verilerin nasıl değerlendirildiği anlatılacaktır.
Spektrometreler malzemelerin ışık geçirgenlik, soğurma ve yansıması gibi
optik özelliklerini ölçmeye yarar. Başlıca kullanım alanı ince filmler fotovoltaik
hücrelerin karakterizasyonu belirlemektedir. Ayrıca yüksek sıcaklıktaki yakıt pilleri
malzemelerinin radyasyon özelliklerinin ölçülmesi için de kullanılabilir.
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
65
Şekil 6.3. Spektrometrenin önden görünümü
Şekil 6.4. Spektrometrenin çalışır görünümündeki hali
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
66
Şekil 6.5. Havuzdan alınan numuneler ve spektrometre
Şekil 6.6. Numunelerin içine konulduğu küçük plastik kaplar.
Şekil 6.7. Havuzdan alınan numunelerin plastik kaplara konularak optik
özelliklerini belirlenmesi için numunenin spektrometre içine
konulduğu düzeneğin görünümü.
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
67
Şekil 6.8. Spektrometrenin nasıl çalıştığını gösteren şematik yapı.
Şekil 6.9. Bilgisayarda kullanılan Qbasic programının başlangıç şeması
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
68
Şekil 6.10. Ölçümler başlamadan önce Qbasic programının görünümü
Numune kaplarının içine sıvı numuneler boşaltıldıktan sonra spektrometrede
suyun temiz halinde kalibrasyon yapılarak havuzdan alınan her bir numune için 400-
700 nm arasında % geçirgenliğini belirlemek için Qbasic program başlatılarak veri
alınmaya başlanır.
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
69
(a)
(b)
Şekil 6.11. a) Örnek soğurma ve b) Geçirgenlik eğrisi
50
60
70
80
90
100
285 485 685 885 1085
%G
eçirg
enlik
Dalgaboyu(nm)
6. MATERYAL METOT Ayhan ATIZ
70
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
71
7. BULGULAR VE TARTIŞMA
Bu bölümde, deneysel çalışmalarımızda silindirik model yalıtımlı bir güneş
havuzunun (SMGH) iç bölgelerinin yoğunluk ve sıcaklık dağılım profilleri elde
edilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla, iç bölgenin sıcaklık dağılımları saatlik olarak ve
10 farklı tabakadan alına tuzlu su numunelerinin ise yoğunlukları ve geçirgenlikleri
ölçülmüştür. Bu ölçümler Haziran, Temmuz ve Ağustos aylarında eş zamanlı olacak
şekilde yapılmıştır. Aynı zamanda, tuzlu su tabakaların geçirgenliğini etkileyen
etmenler ve bunların iç bölgelerin sıcaklık dağılımları üzerindeki etkisi belirlenmeye
çalışılmıştır.
Şekil 7.1. 16.06.2010 tarihinde yoğunluğun derinlikle değişimi.
Şekil 7.1 ’deki yoğunluk dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama
bölgesinin (0-80cm) üst bölümünü oluşturan tabakanın yoğunluğunu 1180 kg/m3 ile
1179 kg/m3 arasında değişmemektedir. Bu değişme, Haziran ayında depolama bölge-
sinin sıcaklığının hızlı artmasıyla beraber tuzlu sudaki moleküler difüzyonun artışıyla
beraber üst tabakaların yoğunluğun artmasına neden olduğu görülmüştür. Konveksi-
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
72
yonsuz bölgede (80-180 cm) yoğunluğun aşağıdan yukarıya doğru azalması ile olu-
şan eğim ise beklenen bir durumdur. Bu eğimin bozulmaması ve korunması gerek-
mektedir. Çünkü, depolama bölgesindeki ısının, konveksiyonla üst bölgeye (180-200
cm) oradan da atmosfere kaçmasını önleyen yüksek geçirgenlik özelliğine sahip say-
dam bir bölgedir.
Şekil 7.2. 16.06.2010 tarihinde sıcaklığın derinlikle değişimi
Şekil 7.2 ’deki sıcaklık dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama böl-
gesinin (0-100 cm) sıcaklığı tabandan yukarıya doğru artış göstermektedir. Bu bekle-
nen bir dağılım değildir. Tabanda sıcaklık 36 °C iken depolama bölgesinin üst kıs-
mında 41,3 °C olarak ölçülmüştür. Depolama bölgesinin üst kısmı ile tabanı arasın-
daki sıcaklık farkının depolama bölgesindeki kirlilik ve gölgelemeden kaynaklandığı
kanısındayız. Tuzlu sudaki kirliliğin belirlenebilmesi için temiz tuzlu su ve havuzdan
alınan kirli tuzlu suyun geçirgenlik analizlerinin karşılaştırılması gerekmektedir. Bu-
nun için, önce temiz su ile farklı yoğunluklarda hazırlanan tuzlu suyun görünür böl-
gede % geçirgenlikleri ölçülmüştür.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
73
Şekil 7.3. Temiz su ile farklı yoğunluklarda hazırlanan tuzlu suyun görünür bölgede % geçirgenlikleri
Şekil 7.3 ’de temiz su ile farklı yoğunluklarda olacak şekilde hazırlanan tuzlu
suyun % geçirgenlik dağılımları görülmektedir. Görünür bölgenin en düşük ve en
yüksek dalga boyunda (400-700 nm) yoğunluğa bağlı olarak % geçirgenlikleri temiz
su ve düşük yoğunluklu tuzlu su için sırasıyla, %97 ile %98, yüksek yoğunluklu tuz-
lu su için ise sırasıyla, %89 ile %93 ‘lük küçük farklar olduğu görülmektedir. Suda
çözünen yüksek yoğunluklu tuzlu suyun, geçirgenliği yoğunluğa bağlı olarak düşük
dalga boyunda yaklaşık % 8, yüksek dalga boyunda ise % 5 oranında azalttığı gö-
rülmüştür.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
74
Şekil 7.4. 16.06.2010 tarihinde dalga boyuna karşı % geçirgenlik değişimi
Şekil 7.4 ’de havuzun farklı tabakalarından alınan farklı yoğunluklardaki tuz-
lu suyun % geçirgenlik dağılımları görülmektedir. Üst konveksiyonlu bölgede (180-
200 cm) görünür bölgenin en düşük ve en yüksek dalga boyunda yoğunluğa bağlı
olarak % geçirgenlikleri sırasıyla, %98 ve %99, konveksiyonsuz bölgenin (80-180
cm) yoğunluğu 1029 kg/m3 ilk tabakasının (160-180 cm) geçirgenliği %98,5 ve %99,
yoğunluğu 1069 kg/m3 olan ikinci tabakasının (140-160 cm) geçirgenliği %98 ve
%99, yoğunluğu 1108 kg/m3 olan üçüncü tabakasının (120-140 cm) geçirgenliği %97
ve %98, yoğunluğu 1140 kg/m3 olan dördüncü tabakasının (100-120 cm) geçirgenliği
%95 ve %97 ve yoğunluğu 1163 kg/m3 olan beşinci tabakanın (80-100 cm) ise, ge-
çirgenliği %94,5 ve %97 olduğu görülmektedir. Depolama bölgesinde (0-100 cm)
ise, yoğunluğu 1179 kg/m3 olan tabakanın (60-80 cm) geçirgenlik %77,5 ve %87,
yoğunluğu 1180 kg/m3 olan tabakanın (40 ve 60 cm) geçirgenliği %70,5 ve %85,
yoğunluğu 1180 kg/m3 olan üçüncü tabakanın (20-40 cm) geçirgenliği %69 ve %80,
yoğunluğu 1181 kg/m3 olan dördüncü tabakanın (0-20 cm) geçirgenliğinin ise, %75
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
75
ve %85 olduğu görülmektedir. Şekil 7. 3’de farklı yoğunluklardaki temiz tuzlu suyun
geçirgenlik değerleri yoğunluk farkıyla sırasıyla görünür bölgenin en düşük ve en
yüksek dalga boyunda sırasıyla, %99 ve %95 arasında değişirken, Şekil 7.4 ’deki
havuz içinden alınan ilk örneklerde üst ve konveksiyonsuz bölgede %90 ve %99,
depolama bölgesinde ise, %70 ve %85 arasında değişmektedir. Tabakaların geçirgen-
liklerindeki düşüşlerin Şekil 7.2 ’de görülen depolama bölgesinde yaklaşık 4-5 °C
’lik sıcaklık farkı oluşmasına neden olduğu görülmektedir. Bu da yeteri kadar güneş
enerjisinin depolama bölgesine tamamına ulaşamadığı sonucunu doğurmaktadır. Ge-
çirgenlik düşüşlerinin en önemli nedenlerinden birisinin de suda zamanla oluşan bi-
yolojik, kimyasal, çevreden suya karışan toz partiküllerinden ve kullanılan tuzda
bulunan çeşitli kirliliklerde kaynaklandığı kanaatindeyiz. Bu kirliliğin başında daha
önce kullanılmış olan tuzlu suyun güneş havuzunda yeniden kullanılması ve kaynak-
landığı düşüncesindeyiz. Dolayısıyla, optik özellikleri bozulan suyun özellikle depo-
lama bölgesini oluşturan 20, 40, 60 ve 80 cm ’ler deki tabakalarda geçirgenliklerinin
önemli ölçüde azalmasına sebep olduğu ve özellikle de 80-100 cm deki tabakalarda
görünür bölgenin 400 nm dalga boyunda % geçirgenliklerin %60-70’lere kadar düş-
tüğü görülmüştür. Bu düşüşlere, depolama bölgesine gelen güneş ışınlarının önemli
bir bölümünün depolama bölgesinin tabanına kadar ulaşmasını engellediği ve üst
bölgelerde soğurularak bu bölgelerde sıcaklık farkının oluşmasına sebep olduğunu
göstermektedir.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
76
Şekil 7.5. 23.06.2010 tarihinde yoğunluğun derinliğe göre değişimi
Şekil 7.5 ’deki yoğunluk dağılımı profiline göre, depolama bölgesinin üst
bölümünü oluşturan tabakanın yoğunluğunun 1180 kg/m3 ile 1179 kg/m3 arasında
değişmektedir. Haziran ayında depolama bölgesinin sıcaklığındaki hızlı artışın tuzun
moleküler difüzyonla artmasına neden olduğu sonucunu oluşmuştur. Konveksiyon-
suz bölgede, yoğunluğun aşağıdan yukarıya doğru azalması ile oluşan eğim ise bek-
lenen bir durumdur. Bu eğimin bozulması 180-200 cm ‘deki yoğunluğun hemen he-
men aynı olmasının ve yaklaşık bir ya da iki hafta en üst kısma su takviyesi yapılma-
dığı için tuz difüzyonundan dolayı yoğunluklarda birbirine çok yaklaşmıştır. Bundan
dolayı eğim biraz bozulmuştur. Ancak bu eğimin bozulmaması ve korunması gerek-
mektedir. Çünkü depolama bölgesindeki ısının, konveksiyonla üst bölgeye oradan da
atmosfere kaçmasını önleyen yüksek geçirgenlik özelliğine sahip saydam bir bölge-
dir
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
77
Şekil 7.6. 23.06.2010 tarihinde sıcaklığın derinliğe göre değişimi
Şekil 7.6 ’daki sıcaklık dağılımı profiline göre, depolama bölgesinin sıcaklığı
tabandan yukarıya doğru artış göstermektedir. Bu beklenen bir dağılım değildir. Ta-
bandan sıcaklık 38 °C iken depolama bölgesinin üst kısmında 43-43,5 °C ’e yüksel-
diği görülmektedir. Depolama bölgesinin üst kısmı ile tabanı arasındaki sıcaklık 4-5
°C ’lik sıcaklık farkının tuzlu suyun saydamlığının bozulması ile suyun geçirgenli-
ğinde meydana gelen azalmasından kaynaklandığı düşüncesindeyiz
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
78
Şekil 7.7. 23.06.2010 tarihinde dalga boyuna karşı % geçirgenlik değişimi
Şekil 7.7 görünür bölgenin en düşük ve en yüksek dalga boyunda, yoğunluğa
bağlı olarak % geçirgenliklerinin sırasıyla, üst konveksiyonlu bölgede %98-100,
konveksiyonsuz bölgede yoğunluklar sırasıyla, 1026 kg/m3, 1069 kg/m3, 1100 kg/m3
1140 kg/m3 ve 1163 kg/m3 dir. Geçirgenlikleri ise sırasıyla, %98,5-100, %99-100,
%98-99, %96-98 ve %94- 99 olduğu görülmektedir. Depolama bölgesinin yoğunluğu
ise sırasıyla, 1179 kg/m3, 1179 kg/m3, 1180 kg/m3 ve 1180 kg/m3dir. Geçirgenlikleri
ise sırasıyla, %82-90, %88-80, %85-72 ve %84-72 olduğu görülmektedir. Şekil 7.7
’de ise havuz içinden alınan ilk örneklerde üst ve konveksiyonsuz bölgede %92 ve
%99, depolama bölgesinde ise %72 ve %88 arasında değişmektedir. Şekil 7.6 ’da
depolama bölgesindeki sıcaklık farkı, yeteri kadar güneş enerjisinin depolama bölge-
sine tamamına ulaşamaması sonucunu doğurmaktadır. Bunun en önemli nedeni suda
bulunan çeşitli kirliliklerde kaynaklandığı düşüncesindeyiz. Dolayısıyla, optik özel-
likleri bozulan suyun özellikle depolama bölgesini oluşturan tabakalarda geçirgenlik-
lerinin önemli ölçüde azalmasına sebep olduğu ve özellikle de 80-100 cm ‘deki taba-
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
79
kalarda görünür bölgenin 400 nm dalga boyunda geçirgenliklerin %70’lere kadar
düştüğü görülmüştür. Bu düşüşlerin, depolama bölgesine gelen güneş ışınlarının
önemli bir bölümünün depolama bölgesinin tabanına kadar ulaşmasını engellediği ve
üst bölgelerde soğurularak bu bölgelerde 5-6 °C’ kadar sıcaklık farkının oluşmasına
sebep olduğunu göstermektedir.
Şekil 7.8. 29.06.2010 tarihinde yoğunluğu derinliğe göre değişimi
Şekil 7.8 ’deki yoğunluk dağılımı profilinden görüldüğü gibi, depolama böl-
gesinin (0-80cm) üst bölümünü oluşturan tabakanın yoğunluğu değişmemiştir.
Fakat üst konveksiyonsuz bölgenin yoğunluğunu 1161kg/m3’ den 1180 kg/m3’ e çı-
karmıştır. Tuz yoğunluğunu koruyan sistemin devreye girmesiyle beraber artan yo-
ğunluğun sıcaklığın etkisiyle difüzyona başladığını göstermektedir. Konveksiyonsuz
bölgede (80-180 cm) yoğunluğun biraz daha yükselmesine sebep olmuştur. Aşağıdan
yukarıya doğru azalan eğimde bir miktar değişim oluşturmuştur. (180-20) arasındaki
en üst kesimde yoğunluğun 1000 kg/m3’ den 1020 kg/m3 çıkmasıyla %2 ‘ lik bir
artış meydana gelmiştir. Ancak bu eğim yaklaşık olarak korunduğunu görülmektedir.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
80
Bu eğimin bozulmaması ve korunması gerekmektedir. Çünkü depolama bölgesindeki
ısının, konveksiyonla üst bölgeye (180-200 cm) oradan da atmosfere kaçmasını önle-
yen yüksek geçirgenlik özelliğine sahip saydam bir bölgedir.
Şekil 7.9. 29.06.2010 tarihinde sıcaklığın derinliğe göre değişimi
Şekil 7.9’ daki sıcaklık dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama böl-
gesinin sıcaklığı tabandan yukarıya doğru artış göstermektedir. Bu beklenen bir dağı-
lım değildir. Tabandan sıcaklık 37 °C iken depolama bölgesinin üst kısmında 40 °C
olarak ölçülmüştür. Depolama bölgesinin üst kısmı ile tabanı arasındaki sıcaklık far-
kının daha az olması ışığın depolama bölgesinin üst kısmından daha az kırılarak sı-
caklıkların birbirine yakın olmasını sağlamıştır. Ancak sıcaklığın 40 °C ’de kalması-
nın en büyük sebebinin depolama bölgesinde ciddi bir kirliliğin olduğunu göstermek-
tedir.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
81
Şekil 7.10. 29.06.2010 tarihinde dalga boyuna karşı % geçirgenlik değişimi
Şekil 7.10 görünür bölgenin en düşük ve en yüksek dalga boyunda yoğunluğa
bağlı olarak % geçirgenliklerinin sırasıyla, üst konveksiyonlu bölgede %99-100 dür.
Konveksiyonsuz bölgedeki tabakaların yoğunlukları sırasıyla, 1020 kg/m3, 1069
kg/m3, 1100 kg/m3, 1156 kg/m3 ve 1180 kg/m3 dir. Geçirgenliklerinin ise sırasıyla,
%99-100, %97-99, %96-98, %93- 96 ve %71-89 olduğu görülmektedir. Depolama
bölgesinin yoğunluğu ise sırasıyla, 1180 kg/m3, 1180 kg/m3, 1181 kg/m3 ve 1181
kg/m3 dir. Geçirgenlikleri ise sırasıyla, %70-89, %69-88, %69-87 ve %64-87 olduğu
görülmektedir. Şekil 7.10 ’da havuz içinden alınan ilk örneklerde üst ve konveksi-
yonsuz bölgede %98 den %71 ‘e kadar düşmüştür. Bu düşüşün nedeni, difüzyonla
beraber hem kirlilik hem de tuz yoğunluğu üst kısımda artmasıdır. Depolama bölge-
sindeki geçirgenlikler ise %65 ve %90 arasında değişmektedir. Şekil 7.9 ’daki depo-
lama bölgesindeki sıcaklık farkı, yeteri kadar güneş enerjisinin depolama bölgesine
tamamına ulaşamadığı sonucunu doğurmuştur. Bunun en önemli nedenin de tabaka-
larda oluşan çeşitli kirliliklerde kaynaklandığı kanaatindeyiz. Dolayısıyla, optik özel-
likleri bozulan suyun özellikle depolama bölgesini oluşturan tabakalarda geçirgenlik-
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
82
lerinin önemli ölçüde azalmasına sebep olduğu özellikle de 80. ve 100. cm ‘deki ta-
bakalarda görünür bölgenin en düşük dalga boyunda (400 nm) geçirgenliklerin %60
ve %70’lere kadar düştüğü görülmüştür. Fakat artan sıcaklıkla beraber difüzyon art-
mış ve havuzun alt kısmında bir konvektif hareketin başlamasına sebep olmuştur. Bu
da depolama bölgesinde tabakalar arası sıcaklığın en fazla 3-4 °C’ olmasını sağlamış-
tır.
Şekil 7.11. 05.07.2010 tarihinde yoğunluğun derinliğe göre değişimi
Şekil 7.11’deki yoğunluk dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama
bölgesinin (0-80 cm) üst bölümünü oluşturan tabakanın yoğunluğunun kararlı olduğu
gözlenmektedir bu da tuz koruma sitemin iyi çalıştığını ve bu tabakaya yakın yerler-
de tuz difüzyonundan dolayı yoğunlukta bir artışa sebep olmuştur. Bu, Haziran ayın-
da depolama bölgesinin sıcaklığının hızlı artışına ve dolayısıyla da tuzun moleküler
difüzyonun artışına sebep olması sonucunda oluşmuştur. Konveksiyonsuz bölgede
(100-180 cm) yoğunluğun aşağıdan yukarıya doğru azalması ile oluşan eğim ise bek-
lenen bir durumdur. Bu eğimin bozulmaması ve korunması gerekmektedir. Çünkü,
depolama bölgesindeki ısının, konveksiyonla üst bölgeye (180-200 cm) oradan da
atmosfere kaçmasını önleyen yüksek geçirgenlik özelliğine sahip saydam bir bölge-
dir.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
83
Şekil 7.12. 05.07.2010 tarihinde sıcaklığın derinliğe göre değişimi
Şekil 7.12’deki sıcaklık dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama
bölgesinin (0-100 cm) sıcaklığı tabandan yukarıya doğru artış göstermektedir. Bu
beklenen bir dağılım değildir. Tabandan sıcaklık 38 °C iken depolama bölgesinin üst
kısmında 42,5 °C olarak ölçülmüştür. Depolama bölgesinin üst kısmı ile tabanı ara-
sındaki sıcaklık farkının daha az olması ışığın depolama bölgesinin üst kısmından
daha az kırılarak sıcaklıkların birbirine yakın olmasını sağlamıştır. Ancak sıcaklığın
40 ° de kalmasının en büyük sebebinin depolama bölgesinde ciddi bir kirliliğin oldu-
ğunu göstermektedir.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
84
Şekil 7.13. 05.07.2010 tarihinde dalga boyuna karşı % geçirgenlik değişimi
Şekil 7.13 ’de görünür bölgenin en düşük ve en yüksek dalga boyunda yoğunlu-
ğa bağlı olarak % geçirgenlikleri, üst konveksiyonlu bölgede %99-100, konveksiyon-
suz bölgenin 1., 2., 3., 4 ve 5. tabakalarının yoğunlukları sırasıyla, 1028 kg/m3, 1069
kg/m3 1102 kg/m3, 1155 kg/m3 ve 1178 kg/m3 , geçirgenlikleri ise sırasıyla, %98.5-
100, %97-99, %96-98, %93-96 ve %71- %90 oldukları görülmektedir. Depolama
bölgesinin 1., 2., 3. ve 4. tabakalarının yoğunlukları sırasıyla, 1178 kg/m3, 1180
kg/m3, 1181 kg/m3 ve 1181 kg/m3, geçirgenlikleri ise sırasıyla, %69-88, %70-87,
%67-87 ve %70-87 olduğu görülmektedir. Şekil 7.3 ’de farklı yoğunluklardaki temiz
tuzlu suyun geçirgenlik değerleri yoğunluk farkıyla sırasıyla görünür bölgenin en
düşük ve en yüksek dalga boyunda %95-100 arasında değişmektedir. Şekil 7.13’de
ise havuz içinden alınan ilk örneklerde üst ve konveksiyonsuz bölgede %71-99 dir.
Bunun nedeni ise difüzyonla beraber hem kirlilik hem de tuz yoğunluğu üst kısımda
artmasıdır. Depolama bölgesinde ise %67-86 arasında değişmektedir. Şekil 7.12’deki
depolama bölgesindeki sıcaklık farkı, yeteri kadar güneş enerjisinin depolama bölge-
sine tamamına ulaşamaması sonucunu doğurmuştur. Özellikle de 80-100 cm deki
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
85
tabakalarda görünür bölgenin 400 nm dalga boyunda % geçirgenliklerin %60-70’lere
kadar düştüğü görülmüştür. Fakat artan sıcaklıkla beraber difüzyon artmış ve havu-
zun alt kısmında bir konvektif hareketin başlamasına sebep olmuştur. Bu da depola-
ma bölgesinde tabakalar arası sıcaklığın en fazla 4 °C’ olmasını sağlamıştır.
Şekil 7.14. 12.07.2010 tarihinde yoğunluğun derinliğe göre değişimi
Şekil 7.14’deki yoğunluk dağılımı profilinden görüldüğü gibi, depolama böl-
gesinin (0-80 cm) üst bölümünü oluşturan tabakanın yoğunluğu değişmemiştir. Fakat
üst konveksiyonsuz bölgenin yoğunluğunu 1161 kg/m3’ den 1180 kg/m3’ e çıkart-
mıştır. Tuz yoğunluğunu koruyan sistemin devrede olması ve artan yoğunluğun sı-
caklığın etkisiyle difüzyona başladığını göstermektedir. Konveksiyonsuz bölgede
(80-180 cm) yoğunluğun biraz daha yükselmesine sebep olmuştur. Aşağıdan yukarı-
ya doğru azalan eğimde bir miktar değişim oluşturmuştur. 180-200 cm arasındaki en
üst kesimde yoğunluğun 1000 kg/m3’da olmasının sebebi suyun yeni değiştirilmesi-
dir. Ve eğim hemen hemen korunmuştur. Oluşan eğim ise beklenen bir durumdur. Bu
eğimin bozulmaması ve korunması gerekmektedir. Çünkü depolama bölgesindeki
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
86
ısının, konveksiyonla üst bölgeye (180-200 cm) oradan da atmosfere kaçmasını önle-
yen yüksek geçirgenlik özelliğine sahip saydam bir bölgedir
Şekil 7.15. 12.07.2010 tarihinde sıcaklığın derinliğe göre değişimi
Şekil 7.15’deki sıcaklık dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama
bölgesinin (0-80 cm) sıcaklığı tabandan yukarıya doğru artış göstermektedir. Bu bek-
lenen bir dağılım değildir. Tabandan sıcaklık 39 °C iken depolama bölgesinin üst
kısmında 43,6 °C olarak ölçülmüştür. Depolama bölgesinin üst kısmı ile tabanı ara-
sındaki sıcaklık farkının daha az olması ışığın depolama bölgesinin üst kısmından
daha az kırılarak sıcaklıkların birbirine yakın olmasını sağlamıştır. Ancak sıcaklığın
40° ‘ler de kalmasının en büyük sebebinin depolama bölgesinde ciddi bir kirliliğin
olduğunu göstermektedir
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
87
Şekil 7.16. 12.07.2010 tarihinde dalga boyuna karşı % geçirgenlik değişimi
Şekil 7.16 ’da görünür bölgenin en düşük ve en yüksek dalga boyunda yoğun-
luğa bağlı olarak % geçirgenliklerinin sırasıyla, üst konveksiyonlu bölgede %99-100,
konveksiyonsuz bölgenin 1., 2., 3., 4. ve 5. tabakalarının yoğunlukları sırasıyla, 1028
kg/m3, 1068 kg/m3, 1108 kg/m3, 1156 kg/m3, 1180 kg/m3 , geçirgenlikleri ise, %98,5-
99, %98-99, %97-99, %95-97 ve %73-90 dir. Depolama bölgesinde ise 1., 2., 3. ve 4.
tabakaların yoğunlukları sırasıyla, 1182 kg/m3, 1182 kg/m3, 1182 kg/m3 1181 kg/m3,
geçirgenliği ise sırasıyla, %66,5-84, %72-87, %72-90 ve %66-85 olduğu görülmek-
tedir. Şekil 7.16 ’da havuz içinden alınan ilk örneklerde üst ve konveksiyonsuz böl-
gede geçirgenlikleri %70-99 dur. Depolama bölgesinde ise %65-90 arasında değiş-
mektedir. Şekil 7.15’deki depolama bölgesindeki sıcaklık farkı, yeteri kadar güneş
enerjisinin depolama bölgesine tamamına ulaşamaması sonucunu doğurmaktadır.
Bunun en önemli nedeni suda bulunan çeşitli kirliliklerde kaynaklandığı kanaatinde-
yiz. Dolayısıyla, optik özellikleri bozulan suyun özellikle depolama bölgesini oluştu-
ran tabakalarda geçirgenliklerinin önemli ölçüde azalmasına sebep olduğu ve özellik-
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
88
le de 80-100 cm deki tabakalarda görünür bölgenin 400 nm dalga boyunda % geçir-
genliklerin %60-70’lere kadar düştüğü görülmüştür. Bu da depolama bölgesinde ta-
bakalar arası sıcaklığın en fazla 4,5 °C olmasına neden olmuştur.
Şekil 7.17. 26.07.2010 tarihinde yoğunluğun derinliğe göre değişimi
Şekil 7.17’deki yoğunluk dağılımı profilinden görüldüğü gibi, depolama böl-
gesinin (0-80cm) üst bölümünü oluşturan tabakanın yoğunluğu değişmemiştir. Artan
tuz yoğunluğu ve difüzyonuyla beraber diğer üst bölgelerde yoğunluğun artmasına
sebep olmuştur. Üst konveksiyonsuz bölgenin yoğunluğu 1175 kg/m3 ile 1069 kg/m3
arasında değişmektedir. Tuz yoğunluğunu koruyan sistemin devreye girmesiyle be-
raber artan yoğunluğun sıcaklığın etkisiyle difüzyona başladığını göstermektedir.
Konveksiyonsuz bölgede (80-180 cm) yoğunluğun biraz daha yükselmesine sebep
olmuştur. Aşağıdan yukarıya doğru azalan eğimde bir miktar değişim oluşturmuştur.
180-200 cm arasındaki en üst kesimde yoğunluğun 1000 kg/m3’ den 1020 kg/m3
çıkmasıyla %2 ‘ lik bir artış meydana gelmiştir. Ancak, eğim hemen hemen korun-
muştur. Bu eğimin bozulmaması ve korunması gerekmektedir. Çünkü depolama böl-
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
89
gesindeki ısının, konveksiyonla üst bölgeye, oradan da atmosfere kaçmasını önleyen
yüksek geçirgenlik özelliğine sahip saydam bir bölgedir.
Şekil 7.18. 26.07.2010 tarihinde sıcaklığın derinliğe göre değişimi
Şekil 7.18’deki sıcaklık dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama
bölgesinin sıcaklığı tabandan yukarıya doğru artış göstermektedir. Bu beklenen bir
dağılım değildir. Tabandaki sıcaklık 40 °C iken depolama bölgesinin üst kısmında 44
°C olarak ölçülmüştür. Depolama bölgesinin üst kısmı ile tabanı arasındaki sıcaklık
farkının daha az olması ışığın depolama bölgesinin üst kısmından daha az kırılarak
sıcaklıkların birbirine yakın olmasını sağlamıştır. Ancak sıcaklığın 40 °C ‘ler de
kalmasının en büyük sebebinin depolama bölgesinde ciddi bir kirliliğin olduğunu
göstermektedir
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
90
Şekil 7.19. 26.07.2010 tarihinde dalga boyuna karşı % geçirgenlik değişimi
Şekil 7.19 ’da görünür bölgenin en düşük ve en yüksek dalga boyunda yoğun-
luğa bağlı olarak % geçirgenliklerinin sırasıyla, üst konveksiyonlu bölgede, %97-99,
konveksiyonsuz bölgenin 1., 2., 3., 4. ve 5. tabakalarının yoğunlukları sırasıyla, 1030
kg/m3, 1069 kg/m3,1106 kg/m3, 1154 kg/m3 ve 1175 kg/m3dir. Geçirgenliği ise sıra-
sıyla, %97-99, %97-99, %97-99, %88-95 ve %87-94 olduğu görülmektedir. Depo-
lama bölgesinin 1., 2., 3. ve 4. tabakalarının yoğunlukları sırasıyla, 1180 kg/m3, 1180
kg/m3, 1180 kg/m3 ve 1181 kg/m3 geçirgenlikleri ise sırasıyla, %60-84, %55-82,
%60-84 ve %54-83 olduğu görülmektedir. Şekil 7.19’da ise havuz içinden alınan ilk
örneklerde üst ve konveksiyonsuz bölgede geçirgenlik %87-99 dur. Depolama bölge-
sinde ise, %54-84 arasında değişmektedir. Şekil 7.18’deki depolama bölgesindeki
sıcaklık farkı, yeteri kadar güneş enerjisinin depolama bölgesine tamamına ulaşa-
maması sonucunu doğurmaktadır. Dolayısıyla, optik özellikleri bozulan suyun özel-
likle depolama bölgesini oluşturan tabakalarda geçirgenliklerinin önemli ölçüde
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
91
azalmasına sebep olduğu ve özellikle de 80-100 cm deki tabakalarda görünür bölge-
nin 400 nm dalga boyunda % geçirgenliklerin %50-60’lare kadar düştüğü görülmüş-
tür. Yoğunluğun azalmasıyla beraber kirliliğin alt tabakalara doğru hareket ettiği
kanısındayız. Bu da depolama bölgesinde tabakalar arası sıcaklığın en fazla 4 °C’
olmasını sağlamıştır.
Şekil 7.20. 02.08.2010 tarihinde yoğunluğun derinliğe göre değişimi
Şekil 7.20’deki yoğunluk dağılımı profilinden görüldüğü gibi, depolama böl-
gesinin (0-80cm) üst bölümünü oluşturan tabakanın yoğunluğu değişmemiştir.
Fakat üst konveksiyonsuz bölgenin yoğunluğunu 1175 kg/m3 ‘de sabit kalınmıştır.
Tuz yoğunluğunu koruyan sistemin devreye girmesiyle beraber artan yoğunluğun
sıcaklığın etkisiyle difüzyona başladığını göstermektedir. Konveksiyonsuz bölgede
(80-180 cm) yoğunluğun biraz daha yükselmesine sebep olmuştur. Aşağıdan yukarı-
ya doğru azalan eğimde bir miktar değişim oluşturmuştur. (180-20) arasındaki en üst
kesimde yoğunluğun 1000 kg/m3’ den 1020 kg/m3 çıkmasıyla %2 ‘ lik bir artış
meydana gelmiştir. Ancak bu eğim hemen hemen korunmuştur. Oluşan eğim ise bek-
lenen bir durumdur. Bu eğimin bozulmaması ve korunması gerekmektedir. Çünkü
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
92
depolama bölgesindeki ısının, konveksiyonla üst bölgeye (180-200 cm) oradan da
atmosfere kaçmasını önleyen yüksek geçirgenlik özelliğine sahip saydam bir bölge-
dir
Şekil 7.21. 02.08.2010 tarihinde sıcaklığın derinliğe göre değişimi
Şekil 7.21’deki sıcaklık dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama
bölgesinin (0-100 cm) sıcaklığı tabandan yukarıya doğru artış göstermektedir. Bu
beklenen bir dağılım değildir. Tabandan sıcaklık 40 °C iken depolama bölgesinin üst
kısmında 44.7 °C olarak ölçülmüştür. Bu da ışık şiddetinin daha diğer günlere göre
daha yoğun olduğunu göstermektedir. Depolama bölgesinin üst kısmı ile tabanı ara-
sındaki sıcaklık farkının daha az olması ışığın depolama bölgesinin üst kısmından
daha az kırılarak sıcaklıkların birbirine yakın olmasını sağlamıştır. Ancak sıcaklığın
40 °C ’ler de kalmasının en büyük sebebinin depolama bölgesinde ciddi bir kirliliğin
olduğunu göstermektedir
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
93
Şekil 7.22. 02.08.2010 tarihinde dalga boyuna karşı % geçirgenlik değişimi
Şekil 7.22 görünür bölgenin en düşük ve en yüksek dalga boyunda yoğunluğa
bağlı olarak % geçirgenliklerinin sırasıyla, üst konveksiyonlu bölgede %100-99,
konveksiyonsuz bölgenin 1., 2., 3., 4. ve 5. tabakalarının yoğunlukları sırasıyla, 1028
kg/m3, 1061 kg/m3,1105 kg/m3, 1153 kg/m3 ve 1179 kg/m3dir. Geçirgenliği ise sıra-
sıyla, %100-99, %99-97, %98-93, %85-67ve %87-94 olduğu görülmektedir. Depo-
lama bölgesinin 1., 2., 3. ve 4. tabakalarının yoğunlukları sırasıyla, 1179 kg/m3, 1180
kg/m3, 1180 kg/m3 ve 1181 kg/m3 geçirgenlikleri ise sırasıyla, %82-63, %82-62,
%82-59 ve %80-57 olduğu görülmektedir. Şekil 7.22’de ise havuz içinden alınan ilk
örneklerde üst ve konveksiyonsuz bölgede %67-99, bunun sebebi difüzyonla beraber
hem kirlilik hem de tuz yoğunluğu üst kısımda artmıştır. Depolama bölgesinde ise
%57-82 arasında değişmektedir. Şekil 7.21’deki depolama bölgesindeki sıcaklık far-
kı, yeteri kadar güneş enerjisinin depolama bölgesine tamamına ulaşamaması sonu-
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
94
cunu doğurmaktadır. Dolayısıyla, optik özellikleri bozulan suyun özellikle depolama
bölgesini oluşturan tabakalarda geçirgenliklerinin önemli ölçüde azalmasına sebep
olduğu ve özellikle de üst tabakalarda görünür bölgenin 400 nm dalga boyunda %
geçirgenliklerin %50-60 ’lara kadar düştüğü görülmüştür. Bu da depolama bölgesin-
de tabakalar arası sıcaklığın en fazla 4 °C’ olmasını sağlamıştır.
Şekil 7.23. 09.08.2010 tarihinde yoğunluğun derinliğe göre değişimi
Şekil 7.23’deki yoğunluk dağılımı profilinden görüldüğü gibi, depolama bölge-
sinin (0-80cm) üst bölümünü oluşturan tabakanın yoğunluğu değişmemiştir.
Fakat üst konveksiyonsuz bölgenin yoğunluğunu 1175 kg/m3 ‘de sabit kalınmıştır.
Tuz yoğunluğunu koruyan sistemin devreye girmesiyle beraber artan yoğunluğun
sıcaklığın etkisiyle difüzyona başladığını göstermektedir. Konveksiyonsuz bölgede
(80-180 cm) yoğunluğun biraz daha yükselmesine sebep olmuştur. Aşağıdan yukarı-
ya doğru azalan eğimde bir miktar değişim oluşturmuştur. En üst kesimde yoğunlu-
ğun 1000 kg/m3’ den 1020 kg/m3 çıkmasıyla %2 ‘lik bir artış meydana gelmiştir..
Bu eğimin bozulmaması ve korunması gerekmektedir. Çünkü depolama bölgesindeki
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
95
ısının, konveksiyonla üst bölgeye (180-200 cm) oradan da atmosfere kaçmasını önle-
yen yüksek geçirgenlik özelliğine sahip saydam bir bölgedir.
Şekil 7.24.09.08.2010 tarihinde sıcaklığın derinliğe göre değişimi
Şekil 7.24’deki sıcaklık dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama
bölgesinin sıcaklığı tabandan yukarıya doğru artış göstermesi beklenen bir durum
değildir. Tabanda sıcaklık 40 °C iken depolama bölgesinin üst kısmında 44°C olarak
ölçülmüştür. Bu haftada da ışık şiddetinin biraz daha yoğun olduğu gözlemlenmekte-
dir. Depolama bölgesinin üst kısmı ile tabanı arasındaki sıcaklık farkının biraz fazla
olması ışığın depolama bölgesinin üst kısmından biraz daha kırılarak sıcaklıkların
birbirinden uzak olmasına neden olmuştur. Ancak sıcaklığın 40 ° ‘ler de kalmasının
en büyük sebebinin depolama bölgesinde ciddi bir kirliliğin olduğunu göstermekte-
dir.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
96
Şekil 7.25. 09.08.2010 tarihinde dalga boyuna karşı % geçirgenlik değişimi
Şekil 7.25 ’de görünür bölgenin en düşük ve en yüksek dalga boyunun yo-
ğunluğa bağlı olarak % geçirgenlikleri sırasıyla, üst konveksiyonlu bölgede %100-
99, konveksiyonsuz bölgenin 1., 2., 3., 4. ve 5. tabakalarının yoğunluğu sırasıyla,
1020 kg/m3, 1066 kg/m3, 1100 kg/m3, 1153 kg/m3 ve 1175 kg/m3 geçirgenlikleri ise
sırasıyla, %100-98, %99-97, %99-97, %98-89 ve %85-63 olduğu görülmektedir.
Depolama bölgesinde 1., 2., 3. ve 4. tabakalarının yoğunlukları sırasıyla, 1180 kg/m3,
1181 kg/m3, 1183 kg/m3 ve 1183 kg/m3 dir. Geçirgenlikleri ise sırasıyla, %54-81,
%57-81, %57-80 ve %80-53 olduğu görülmektedir. Şekil 7.25’de ise havuz içinden
alınan ilk örneklerde üst ve konveksiyonsuz bölgede %63-99 dir. Depolama bölge-
sinde ise %53 ile %81 arasında değişmektedir. Şekil 7.24’ deki depolama bölgesin-
deki sıcaklık farkı, yeteri kadar güneş enerjisinin depolama bölgesine tamamına ula-
şamaması sonucunu doğurmaktadır. Dolayısıyla, optik özellikleri bozulan suyun
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
97
özellikle depolama bölgesini oluşturan tabakalarda geçirgenliklerinin önemli ölçüde
azalmasına sebep olduğu ve özellikle üst tabakalarda görünür bölgenin 400 nm dalga
boyunda % geçirgenliklerin %50-60’lara kadar düştüğü görülmüştür. Bu da depola-
ma bölgesinde tabakalar arası sıcaklığın en fazla 5-6 °C ’e kadar yükselmesine neden
olmuştur.
Şekil 7.26. 17.08.2010 tarihinde yoğunluğun derinliğe göre değişimi
Şekil 7.26’daki yoğunluk dağılımı profilinden görüldüğü gibi, depolama bölge-
sinin (0-80cm) üst bölümünü oluşturan tabakanın yoğunluğu değişmemiştir.
Fakat üst konveksiyonsuz bölgenin yoğunluğunu 1175 kg/m3 ‘ten 1171 kg/m3’e dü-
şürmüştür. Bunun tuz difüzyonundan kaynaklandığını düşünmekteyiz. Tuz yoğunlu-
ğunu koruyan sistemin devreye girmesiyle beraber artan yoğunluğun sıcaklığın etki-
siyle difüzyona başladığını göstermektedir. Konveksiyonsuz bölgede (80-180 cm)
yoğunluğun biraz daha yükselmesine sebep olmuştur. Aşağıdan yukarıya doğru aza-
lan eğimde bir miktar değişim oluşturmuştur. (180-20) arasındaki en üst kesimde
yoğunluğun 1000 kg/m3’ den 1020 kg/m3 çıkmasıyla %2 ‘ lik bir artış meydana
gelmiştir. Ancak bu eğim hemen hemen korunmuştur. Bu eğimin bozulmaması ve
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
98
korunması gerekmektedir. Çünkü depolama bölgesindeki ısının, konveksiyonla üst
bölgeye (180-200 cm) oradan da atmosfere kaçmasını önleyen yüksek geçirgenlik
özelliğine sahip saydam bir bölgedir.
Şekil 7.27. 17.08.2010 tarihinde sıcaklığın derinliğe göre değişimi
Şekil 7.27’deki sıcaklık dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama
bölgesinin (0-100 cm) sıcaklığı tabandan yukarıya doğru artış göstermektedir. Bu
beklenen bir dağılım değildir. Tabandan sıcaklık 39 °C iken depolama bölgesinin üst
kısmında 44°C olarak ölçülmüştür. Depolama bölgesinin üst kısmı ile tabanı arasın-
daki sıcaklık farkının daha az olması ışığın depolama bölgesinin üst kısmından biraz
az kırılarak sıcaklıkların birbirine yakın olmasına sağlamıştır. Ancak sıcaklığın 40 °
de kalmasının en büyük sebebinin depolama bölgesinde ciddi bir kirliliğin olduğunu
göstermektedir.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
99
Şekil 7.28. 17.08.2010 tarihinde dalga boyuna karşı % geçirgenlik değişimi
Şekil 7.28 ’de görünür bölgenin en düşük ve en yüksek dalga boyunda yoğun-
luğa bağlı olarak % geçirgenlikleri üst konveksiyonlu bölgede %99-100, konveksi-
yonsuz bölgenin 1., 2., 3., 4. ve 5. tabakalarının yoğunluğu sırasıyla, 1023 kg/m3,
1069 kg/m3, 1100 kg/m3, 1151 kg/m3 ve 1171 kg/m3 dir. Geçirgenlikleri ise sırasıyla,
%99-100, %97-99, %90-97, %88-97 ve %58-82 olduğu görülmektedir. Depolama
bölgesinde ise yoğunluklar sırasıyla, 1171 kg/m3, 1180 kg/m3, 1181 kg/m3 ve 1181
kg/m3, geçirgenlikleri ise sırasıyla, %57-71, %52-72, %53-72 ve %55-71 olduğu
görülmektedir. Şekil 7.28’de ise havuz içinden alınan ilk örneklerde üst ve konveksi-
yonsuz bölgede %58-99 dur. Depolama bölgesinde ise %53-71 arasında değişmekte-
dir. Dolayısıyla, optik özellikleri bozulan suyun özellikle depolama bölgesini oluştu-
ran tabakalarda geçirgenliklerinin önemli ölçüde azalmasına sebep olduğu ve özellik-
le de üst tabakalarda görünür bölgenin 400 nm dalga boyunda % geçirgenliklerin
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
100
%50-60’lare kadar düştüğü görülmüştür. Alt tabaklarda geçirgenlik daha yüksek ol-
duğundan sıcaklığın düşmesi beklenmektedir. Düşen sıcaklıkla beraber difüzyon
azalmış ve havuzun alt kısmında bir konvektif harekette azalmış ve depolama bölge-
sinde tabakalar arası sıcaklığın 5 °C’ olmasını neden olmuştur.
Şekil 7.29. 23.08.2010 tarihinde yoğunluğun derinliğe göre değişimi
Şekil 7.29’daki yoğunluk dağılımı profilinden görüldüğü gibi, depolama bölge-
sinin (0-80cm) üst bölümünü oluşturan tabakanın yoğunluğu değişmemiştir.
Fakat üst konveksiyonsuz bölgenin yoğunluğunu 1171 kg/m3 ‘dan 1170 kg/m3’ e
düşmüş yani yoğunluk hemen hemen sabit kalınmıştır. Tuz yoğunluğunu koruyan
sistemin devreye girmesiyle beraber artan yoğunluğun sıcaklığın etkisiyle difüzyona
başladığını göstermektedir. Konveksiyonsuz bölgede (80-180 cm) yoğunluğun biraz
daha yükselmesine sebep olmuştur. Aşağıdan yukarıya doğru azalan eğimde bir mik-
tar değişim oluşturmuştur. (180-20) arasındaki en üst kesimde yoğunluğun 1000
kg/m3’ den 1020 kg/m3 çıkmasıyla %2 ‘ lik bir artış meydana gelmiştir.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
101
Şekil 7.30. 23.08.2010 tarihinde sıcaklığın derinliğe göre değişimi
Şekil 7.30’daki sıcaklık dağılımı profillerinden görüldüğü gibi, depolama
bölgesinin (0-80 cm) sıcaklığı tabandan yukarıya doğru artış göstermektedir. Bu bek-
lenen bir dağılım değildir. Tabandan sıcaklık 40 °C iken depolama bölgesinin üst
kısmında 44.5 °C olarak ölçülmüştür. Bu haftada da ışık şiddetinin biraz daha yoğun
olduğu gözlemlenmektedir. Depolama bölgesinin üst kısmı ile tabanı arasındaki sı-
caklık farkının biraz fazla olması ışığın depolama bölgesinin üst kısmından biraz
daha kırılarak sıcaklıkların birbirinden uzak olmasına neden olmuştur. Ancak sıcak-
lığın 40 °C ’ler de kalmasının en büyük sebebinin depolama bölgesinde ciddi bir kir-
liliğin olduğunu göstermektedir.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
102
Şekil 7.31. 23.08.2010 tarihinde dalga boyuna karşı % geçirgenlik değişimi
Şekil 7.31 ’de görünür bölgenin en düşük ve en yüksek dalga boyunda yoğun-
luğa bağlı olarak % geçirgenlikleri üst konveksiyonlu bölgede %99-100 dir. Konvek-
siyonsuz bölgenin 1., 2., 3., 4. ve 5. Tabakalarının yoğunluğu sırasıyla, 1021 kg/m3
1061 kg/m3, 1100 kg/m3, 1151 kg/m3 ve 1170 kg/m3 dir. Geçirgenlikleri ise sırasıyla,
%99-100, %97-100, %94-98, %91-97 ve %61-82 olduğu görülmektedir. Depolama
bölgesinin yoğunlukları sırasıyla, 1180 kg/m3, 1180 kg/m3, 1180 kg/m3 ve 1181
kg/m3 dir. Geçirgenlikleri ise sırasıyla, %70-48, %72-50, %,70-47 ve %70-45 olduğu
görülmektedir. Şekil 7.31’de havuz içinden alınan ilk örneklerde üst ve konveksiyon-
suz bölgede %61-99 ve depolama bölgesinde ise, %45-70 arasında değişmektedir.
Şekil 7.30’deki depolama bölgesindeki sıcaklık farkı, yeteri kadar güneş enerjisinin
depolama bölgesine tamamına ulaşamaması sonucunu doğurmaktadır. Dolayısıyla,
optik özellikleri bozulan suyun özellikle depolama bölgesini oluşturan tabakalarda
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
103
geçirgenliklerinin önemli ölçüde azalmasına sebep olduğu ve özellikle de 80-100 cm
deki tabakalarda görünür bölgenin 400 nm dalga boyunda % geçirgenliklerin %45-50
’lere kadar düştüğü görülmüştür. Yoğunluğun düşmesiyle beraber kirliliğin üst taba-
kalardan aşağıya doğru hareket ettiği kanısındayız. Alt tabaklarda geçirgenlik daha
yüksek olduğundan sıcaklığın düşmesi beklenmektedir. Düşen sıcaklıkla beraber
difüzyon azalmış ve havuzun alt kısmında bir konvenksiyonal harekette azalmış ve
depolama bölgesinde tabakalar arası sıcaklığın 4,5 °C olmasını neden olmuştur.
7. BULGULAR VE TARTIŞMA Ayhan ATIZ
104
8. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Ayhan ATIZ
105
8. SONUÇLAR VE ÖNERİLER
Güneş havuzlarının enerji kaynağı güneştir. Güneş enerjisi, yenilenebilir ve
sonsuz bir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisi ışınım olarak yeryüzüne ulaşmaktadır.
Güneş ışınımı yeryüzüne ulaşmadan önce atmosferde yansımaya, soğurulmaya,
saçılmaya ve geri kalan kısmı da atmosferden geçerek yeryüzüne ulaşır. Yeryüzüne
ulaşan güneş ışığını ısı enerjisine dönüştürebilen çeşitli sistemler bulunmaktadır. Bu
sistemlerden birisi de güneş havuzlarıdır. Güneş havuzlarıyla düşük sıcaklıklarda ısı
enerjisi elde etmek ve depolamak mümkündür. Fakat bu sistemler düşük verimli
sistemlerdir. Bu güneş enerjisi sistemini oluşturan sistem bileşenlerinden
kaynaklanmaktadır. Bu nedenle bileşenlerin iyi seçilmesi ve temiz olması
gerekmektedir. Güneş havuzlarının en önemli bileşenlerinin başında da iç bölgeleri
oluşturan farklı yoğunluklarda ve farklı kalınlıklarda tuzlu su tabakaları gelmektedir.
Bu bölgeler; üst konveksiyonlu bölge, konveksiyonsuz bölge ve depolama bölgesidir.
Üst konveksiyonlu bölge temiz su bölgesidir. Yüzeye gelen ışığın uzun dalga boyuna
karşılık gelen kısmı burada soğurulur. Işığın görünen bölümüne karşılık gelen kısmı
ise yansımaya, soğurulma ve geçerek konveksiyonsuz bölgeye ulaşır.
Konveksiyonsuz bölge, havuzun tabanına doğru farklı yoğunluklarda ve kalınlıklarda
tuzlu su tabakalarıdır. Bu bölgeye gelen ışığın önemli bir bölümü buradaki farklı
yoğunluk ve kalınlıklarda tabakalar tarafından yansıtılmakta, soğurulmakta ve geri
kalan kısmı ise tabakalardan geçerek depolama bölgesine ulaşmaktadır. Depolama
bölgesi en yoğun tuzlu su bölgesidir. Havuz yüzeyine gelen güneş ışığının geri kalan
kısmı burada soğurularak ısı enerjisi biçiminde toplanmakta ve depolanabilmektedir.
Depolama bölgesine gelen güneş ışığı depolama bölgesine gelinceye kadar tuzlu su
tabakalarında enerjisinin önemli bir kısmını kaybetmiştir. Bu kayıplar güneş havuzu
sisteminin verimi önemli ölçüde etkilemektedir. Bu nedenle, güneş havuzunun en
önemli bileşenlerinden olan tuzlu su tabakalarının optik özelliklerinin belirlenmesi
ile güneş enerjisi ile çalışan sistemlerinin verimleri üzerindeki etkilerinin
belirlenmesi mümkün olacaktır. Buradan elde edilecek sonuçlar göre de sistem
bileşenlerinin modellerin sunulması mümkün olacaktır.
8. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Ayhan ATIZ
106
Şekil 8.1. Farklı miktarlarda tuz içeren suyun geçirgenliği
Şekil 8.2. Farklı miktarlarda kirlilik içeren suyun geçirgenliği
8. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Ayhan ATIZ
107
Şekil 8.3. Farklı tabakaların farklı dalga boyunda 10 haftalık ortalama geçirgenliği
Şekil 8.4. Farklı tabakaların tabandan itibaren tabakaların 10 haftalık ortalama
sıcaklık dağılımları
8. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Ayhan ATIZ
108
Havuzdan aldığımız tuzlu suları içine koyduğumuz 150 ml ’lik plastik şişeleri
temizleyip içine temiz su koyduktan sonra içine kirlilik ve tuz ekleyerek hangisinin
geçirgenliği daha çok etkilediğini kıyaslamak istedik. Şekil 8.1 ve Şekil 8.2’ye
baktığımızda ortaya şaşırtıcı derecede büyük miktarda fark çıktığını gördük. Kirlilik
için sırasıyla 0.2gr/150ml %66 ‘ a kadar 0.4gr/150ml %45’ e kadar 0.6gr/150ml
%32’ye kadar 0.8 gr/150ml %21’e kadar geçirgenliği düşürdüğü görülüyor. Tuz için
4gr/150ml %95’e kadar 8gr/150ml %87’e kadar 12gr/150ml %88’e kadar
16gr/150ml %87’e kadar 20gr/150 ml %85’e kadar geçirgenliği düşürdüğünü
gördük. Bu da bize tuz oranını kirliliğe göre 10 ile 20 kat daha fazla koyduğumuzda
halde kirliliğin suyun geçirgenliği üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olduğunu
gösteriyor. Havuzdan aldığımız numunelerinin geçirgenliğine bakarken kirli olan
plastik şişelerin numunelerin daha fazla geçirgenliği düşürdüğü görülmüştür.
Havuzun üst konveksiyonlu bölgesi ile konveksiyonsuz bölgenin depolama bölgesine
göre daha çok ışığı geçirmesinin sebebi çok daha az kirli olmalarından
kaynaklanmaktadır. Bunu Şekil 8.3 ‘de on haftalık ortalamada da görmekteyiz.
Havuzun üst kısmının ve konvektif olmayan bölgenin ışığın geçirgenliğini
etkilemediğini ama depolama bölgesinin geçirgenliği çok daha fazla düşürdüğü
görülmektedir. Havuz suyu doldururken depolama bölgesindeki su daha önce başka
bir havuzda kullanılmış sudan alınmıştır. Bu da suyun içinde zamanla kirliğin artığı
bilinmekle beraber havuz içerisindeki suyun demiri çözdüğünü ve suyun içerisinde
yoğun miktarda bir kirliliğin oluştuğu kanısındayız. Üç ay içerisinde bile havuzun
geçirgenliğin %70’lerden %45’lere kadar düştüğü görülmektedir. Bu da havuzda
oluşan kirliliğinin daha çok depolama bölgesinde toplandığını ve bu yüzden havuzun
depolama bölgesinde geçirgenliğin daha çok düştüğü kanısındayız. Fakat tuz
difüzyonuyla beraber artan yoğunluk kirliliğin hemen hemen aynı olan yoğunluklu
tabaklarda bir difüzyon oluşturulduğu da görülmüştür. Ve geçirgenlik değerlerinin
farklı farklı olmasının sebebini havuzun içerisindeki kirliliğin homojen olmadığını
göstermektedir. Özellikle depolama bölgesinde bu kirliliğin bir konveksiyonel
harekete sahip olduğu kanısındayız. Şekil 8.4 ’deki tabakaların 10 aylık sıcaklık
dağılımlarından görüldüğü gibi depolama bölgesinin üst bölümündeki kirlikler
sebebiyle güneş ışınlarının önemli bir bölümünü burada soğurulduğu görülmüştür.
8. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Ayhan ATIZ
109
Soğurulan ışınlar sıcaklık artışına neden olduğu saptanmıştır. Bu sonuçlar bize eğer
bir güneş havuzunda daha fazla enerji toplanmak isteniyorsa mutlaka havuzun
suyunun ve kullanılan tuzun temiz olması gerekmektedir. Böylece havuz daha uzun
zamanda kirlenecek ve havuzdan daha uzun süre faydalanılabilecektir. Havuzun
verimliliğini etkileyen en önemli etkeninin kirlilik olduğu belirlenmiştir.
8. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Ayhan ATIZ
110
111
KAYNAKLAR
AFEEF, M. and MULLETT, L.B., 1989. Solar Transmission in Salt Solutions with
Reference to Solar Ponds Solar & Wind Technology, 6, 1, 1-9.
AMERICAN SOCIETY OF LIMNOLOGY ANDOCEANOGRAPHY, INC., 1991.
Absorption and Scattering Estimates From Irradiance Measurements, Monte
Carlo Simulations. Lmnol. Oceanogr., 36 4, 769-777.
ANGELI, C., and LEONARDI, E., 2004. A One Dimensional Numerical Study of
the Salt Diffusion in a Salinity-Gradient Solar Pond. International Journal of
Heat and Mass Transfer, 47, 1-10.
BEZİR, N.Ç., ŞENCAN, A., ÖZEK N., YAKUT, A.K., KAYALI, R., VE
DİKMEN, E., 2008. Deneysel Tuz Gradiyentli Prototip Bir Güneş
Havuzunun Isıl Performansı, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık
Fakültesi Dergisi, Cilt 23, Sayı 2, 405-411.
,2008. DÖNMEZ, O., KAYALI, R., OZEK, N., Numerical And
Experimental Analysis of a Salt Gradient Solar Pond Performance With or
Without Reflective Covered Surface.Applied Energy , 85, 1102-1112.
BRYANT, H.C., and COLBECK, I., 1977. A Solar Pond for London. Solar Energy,
19, 321.
CENGEL, Y. A and ÖZİŞİK , M. N., (1984) Solar Radiation Absorption in Solar Ponds, Solar Energy, 33, 6, 1984, 581-591.
DEMİRDÖVER, A., 1995. İzmir Bornova koşullarında güneş havuzlarının deneysel
Araştırılması. İzmir Güneş Enerjisi Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İzmir.
DUFFIE, J. and BECKMAN, W.A., 1980. Solar Engineering of Thermal Proceses.
John Wiley and Sons, New York, 71.
EMRUMİYE A., 2007. Suyun Hidrojen Bağı ve Özellikleri. Ç.Ü. Fen Bilimleri
Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Adana.
GAR, H.P., 1985. Solar Ponds-As an Energy Storage Device. Workshop on the
Physics of Non-Convectional Energy Sources and Material Science for
Energy, Trieste, Italy.
112
HAWLADER, M.N.A. and BRINKWORTH, B. J., 1981. An Analysis of the Non-
Convecting Solar Pond. Solar Energy, 27, 3, 195-204.
HUOVİNEN, P.S. H. PENTTİLEA , M.R. SOİMASUO., 2003. Spectral Attenuation
of Solar Ultraviolet Radiation in Humic Lakes in Central Finland.
Chemosphere. 51, 205–214.
HUSAİN M., S.R. PATİL, P.S. PATİL, S.K. SAMDARSHİ..2004. Simple Methods
for Estimation of Radiation Flux in Solar Ponds. Energy Conversion and
Management, 45 ,303–314.
HULL, J.R.,(1980). Computer simulation of Solar Pond Thermal Behaviour. Solar
Energy, 25, 33-40.
İSKENDER, A., 2010. Güneş Havuzlarının Termodinamik Özelliklerinin
İncelenmesi. Ç.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Adana.
JOHN T.O. KİRK., 1988. Effect of Scattering and Absorption on Solar Pond
Efficiency. Solar Energy, 40, 2, 107-116.
KARAKILÇIK, M., 1992. Yalıtımlı ve Yalıtımsız Güneş Havuzlarının
Performansını Etkileyen Etmenler. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova
Üniversitesi, Adana.
, 2006. DİNCER, İ., and ROSEN, M.A., Performance Investigation of a Solar
Pond. Applied Thermal Engineering, 26, 727-735.
, 2005. KIYMAÇ, K., and DİNCER, İ., Experimental and Theoretical
Temperature Distributions in a Solar Pond. International Journal of Heat and
Mass Transfer, 49, 825-835.
KAYALI, 1992. Yalıtımlı ve Yalıtımsız Güneş Havuzlarının Çukurova Bölgesi
Şartlarında Ekonomik Analizi, Güneş Enerjisi Enstitüsü Dergisi, 1, (4), 95-
101
KAMİL B. VARINCA ve M. TALHA GÖNÜLLÜ., 2006. Türkiye’de Günes
Enerjisi Potansiyeli ve Bu Potansiyelin Kullanım Derecesi, Yöntemi ve
Yaygınlığı Üzerine Bir Araştırma. 1. Ulusal Güneş ve Hidrojen Enerjisi
Kongresi, 21-23 Haziran 2006, ESOGÜ, Eskişehir.
113
KURT, H., HALICI, F., and BINARK, A.K., 2000. Solar Pond Conception –
Experimental and Theoretical Studies. Energy Conversion & Management
41, 939-951.
, 2004. OZKAYMAK, M., and BINARK, A.K., Experimental and Numerical
Analysis of Sodium-Carbonate Salt Gradient Solar-Pond Performance
Under Simulated Solar-Radiation, 83, 324-342.
, 2000. Güneş Havuzlarında Güneş Enerjisinin Toplama ve Depolama
Karakteristiklerinin Deneysel ve Teorik Olarak İncelenmesi, M.Ü. Fen
Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, İstanbul.
KANAYAMA, K., Lİ, XY., BABA, H. and ENDOH, N., 1997. Conventional
Equation For Calculation of Total Transmittance of Nacl Water Solution
Used To Solar Pond. J of Thermophysical Properties, 11, 34-8 (in
Japanese).
Lİ, XY., KANAYAMA, K, BABA, H., 2000. Spectral Calculation of The Thermal
Performance of a Solar Pond And Comparison of The Results with
Experiments. Renewable Energy 20, 371-387.
Lİ NAN, FANG YİN B, WENCE SUN, CAİHONG ZHANG, YUFENG SHİ., 2010.
Turbidity Study of Solar Ponds Utilizing Seawater As Salt Source. Solar
Energy. 84, 2, 289–295.
MOREL, A., GENTİLİ, B., CLAUSTRE, H., BABİN, M., BRİCAUD, A., RAS, J.
and TIECHE, F., 2007. Optical Properties of the ‘‘Clearest’’ Natural Waters
American Society of Limnology and Oceanography., 52 (1), 217–229.
OUNI, M., GUIZANI, A., and BELGUITH, A., 1998. Simulation of The Behaviour
of a Salt Gradient Solar Pond in Tunisia. Renewable Energy 14, 69-76.
RABL, A., and NIELSEN, C.E., 1975. Solar Ponds for Space Heating. Solar Energy,
17, 1, 1-2.
RAYMOND C.S. and KAREN, S.B., 1981. Optical Properties of The Clearest
Natural Waters. Applied Optics, 20, 2, 177-184.
REDDY, T.A., JUMPA, S., and SAUNIER, G.Y., 1986. Effective Daily Mean
Position of The Sun for Solar Ponds. Solar Energy, 37, 1, 75-77.
114
ROTHMEYER, M. 1980. The Soret Effect and Salt-Gradient Solar Ponds. Solar
Energy, 25, 567-568.
MANTAR S., 2010. Yalıtımlı Silindirik Model Bir Güneş Havuzunun Matematiksel
Modellemesi. Ç.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi Adana
USMANOV, Y., ELISEEV, V., and UMAROV, G.Y.,1971. On the Optical
Properties of a Solar Pond. Applied Solar Energy, 7, 78-81
TABOR, H., 1981. Solar Ponds. Solar Energy, 27, 3, 181-194.
TSILINGIRIS, P. T., (1990), Effect of Salinity-Concentration Gradient on Radiation
Transmission İn Salt-Gradient Ponds. Applied Energy, 35, 2, 125-133.
,1988, An Accurate Upper Estimate for The Transmission of Solar Radıatıon
in Salt Gradient Ponds. Solar Energy, 40, 1, 41-48.
VISKANTA, R. and TOOR. J. S., 1978. Absorption of Solar Radiation in Ponds.
Solar Energy, 21, 1, 17-25.
WANG, Y.F., and AKBARZADEH, A., 1983. A Parametric Study on Solar Ponds.
Solar Energy, 30, 6, 555-562.
WANG, J. and J.SEYED-YAGOOBI, J., 1994. Effects of Water Turbidity And Salt
Concentration Levels on Penetration of Solar Radiation Under Water. Solar
Energy. 52, 5, 429-438.
,1995 Effect of Water Turbidity on Thermal Performance of a Salt-Gradient
Solar Pond. Solar Energy, 54, 5, 301-308.
WERNET,P., NORDLUND, D., BERGMANN, U., OGASAWARA, H.,
CAVALLERİ, M., NÄSLUND, L. Å., HİRSCH, T. K., OJAMÄE, L.,
GLATZEL, P., ODELİUS,M.,PETTERSSON,L.G.M. and NİLSSON, A.,
2004, The Structure of The Firstcoordination Shell in Liquid Water,
Science. 304, 995.
115
http://www.teias.gov.tr/eBulten/makaleler/yenilenerj/yenilenebilirenerj.htm
http://www.kuresel-isinma.org/kuresel-isinma/sera-etkisi-ve-kuresel-isinma.html
www.gesk.yildiz.edu.tr
www.eie.gov.tr
http://www.eie.gov.tr/turkce/YEK/gunes/tgunes.html
http://www.yildiz.edu.tr/~okincay/dersnotu/gunesbacalari.pdf
http://tr.wikipedia.org
http://eosweb.larc.nasa.gov
http://www.izocam.com.tr/izocam/Urunler/Cam-Yunu.aspx
116
117
ÖZGEÇMİŞ
1983 yılında Bingöl’de doğdu. İlk, orta ve lise öğrenimini Adana’da
tamamladı. 2000 yılında Selçuk Üniversitesi Fizik Öğretmenliği bölümünü kazandı.
Aynı bölümden 2005 yılında mezun oldu. 2009 yılında Çukurova Üniversitesi Fizik
bölümünde yüksek lisans eğitimine hak kazandı. 2010 yılında yüksek lisans
derslerinde başarı sağlayarak tez çalışmasına başladı. Çukurova Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalında Yüksek Lisans öğrenimine halen devam
etmektedir.