İki hidrojen protonunun füzyona uğrayarak bir nötron ve protona dönüşürken bir pozitron ve elektron nötrinosu açığa çıkarır. Kütle kaybının karşılığı olan enerji Albert Einstein’in “E= m x c²” formülü ile hesaplanmaktadır.

Güneşte bir saniye oluşan 10³⁸ adet füzyon tepkimesi ile 3,86×10²⁶ Joule’luk enerji açığa çıkar. (Yani, 1 J’luk güneş enerjisi için 259×10⁹ adet reaksiyon gerçekleşmektedir.) Bu bir saniyelik devasa enerji, 564 ton hidrojenin 560 ton helyuma dönüşmesi sürecinde açıkta kalan 4 milyon ton hidrojen kütlesinin enerjisidir.

Güneşten yayılan enerjinin sadece 2,2 milyarda biri dünyaya gelmekte ve bu enerji yaşam için temel enerji kaynağı olmaktadır. Dünya atmosferinin dışında güneş enerjisinin şiddeti, yaklaşık olarak 1370 W/m² değerindedir, ancak yeryüzüne ulaşan miktarı atmosferden dolayı 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişim gösterir.

Tepkimeler sonucunda oluşan Güneş enerjisi Dünyamıza hayat verdiği gibi artık teknolojinin de hızla ilerlemesiyle Güneş artık elektrik üretiminde de kullanılabilmektedir.

Güneşten saniyede 4 milyon ton kütle enerjiye dönüşmektedir. Güneş daha milyonlarca yıl ışımasını sürdüreceğinden, dünyamız için sonsuz bir enerji kaynağıdır. Dünyamızdaki tüm enerji kaynakları (petrol, kömür, rüzgar, su döngüsü…) güneşten meydana gelmektedir.

Dünyanın Güneş Enerji Potansiyeli Nedir?

Dünya’nın birincil enerji ihtiyacı yaklaşık 107,000 TWh/Yıl dır. Güneş bize bu miktarın 20 katını sunar. Güneşten gelen güç yaklaşık 63 MW/m² dir. Güneş yüzeyinden yayılan ışınım 3.8 x 10^20 MW gücündedir. Yeryüzü her yıl bu miktarın 2.500.000 TWh’nı alır.

Yenilenebilir enerji kaynakları içinde güneş enerjisi en yüksek potansiyele sahip enerji türüdür. Yapılan hesaplamalara göre dünyanın gereksinim duyduğu enerjinin çok büyük kısmı Güneş tarafından sağlanıyor.

2005 yılında dünyanın toplam elektrik tüketimi 17 trilyon kWh olmuştur. 2015’te 24 trilyon kWh ve 2030’da 33 Trilyon kWh olacağı tahmin edilmektedir. Aşağıdaki hesaplama, dünyanın küçük bir bölgesinde dünyanın tüm enerji ihtiyacını üretebileceğimizi göstermek açısından önemlidir. Bu hesaplamaya göre, 9 milyon km² Sahra Çölü ve Arap Çölü ile Avustralya Çölü birlikte 2,3 milyon km² olduğu düşünülürse bu alanlarda dünyanın ihtiyacını karşılamak mümkündür

Dünya yüzeyine düşen güneş enerjisi güneşin en tepede olduğu zamanda, bulutsuz temiz bir günde ve 25 °C sıcaklıkta 1.000 Wpeak /m² olarak ölçülmüştür.

Dünya yüzeyine düşen bu enerjinin, kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürülmesi, güneş pilleriyle mümkündür. Verimleri bugünkü teknoloji ile % 15 civarındadır. Dolayısıyla 1 m² alandan yaklaşık yukarıda belirtilen şartlar doğrultusunda 150 Wpeak üretmek mümkündür. Ancak güneşin daha az olduğu kış dönemlerinde veya bulutlu olduğu dönemlerde, dünyaya düşen radyasyon miktarı azalır. Dolayısıyla üretilen enerji azalır. Aynı şekilde kuzey yarımküre için, güneşi, kuzey bölgelerine göre daha fazla gören güney bölgelerinde üretilen elektrik enerjisi miktarı artış gösterecektir.

–Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyeli

Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası (GEPA)‘na göre, yıllık toplam güneşlenme süresi 2.741 saat (günlük ortalama 7,5 saat), yıllık toplam gelen güneş enerjisi 1.527 kWh/m².yıl (günlük ortalama 4,18 kWh/m².gün) olduğu tespit edilmiştir.

Yapılan bir çalışmada ise Türkiye’nin güneş enerjisi potansiyeli hakkında şu bilgiler verilmektedir:

Türkiye için yaz ve kış sezonu ortalaması güneşlenme süresi 3,5 saat olarak çıkartılmıştır. Güneşlenme süresi, bir tam gün içinde 1000 W/m2 değerini alabileceğimiz toplam saat miktarını vermektedir. Dolayısıyla, bir günde tüm meteorolojik veriler doğrultusunda, senelik gün ortalaması bir metrekare için 3.500 W/m2 / gün olabilmektedir. Bu değer kışın 2.000 W/m2 /gün bile altına inebileceği gibi, yaz mevsimlerinde bölgeye bağlı olarak 5.500 W/m2 /gün, hatta üstü olabilmektedir. Burada güneş pillerinin, güneşe belirli bir açıyla yönlendirilmesi gereği unutulmamalıdır.

Güneş pillerinin verimi % 15 olduğundan, Türkiye ortalaması 3.500 W/m² /gün faydalanabilir elektrik enerjisi üretimi günde ancak 525 W/m² yaklaşık değerlerinde olabilmektedir. Çok kaba bir hesapla günde 5.000 Wh tüketimi olan ortalama bir evin ihtiyacı, 5.000/525 = yaklaşık 10 m² ile karşılanabilecektir. Ancak burada unutulmaması gereken kışın güneş radyasyon değerinin 2.000 W/m² /gün değerine düşebildiği, yazın 5.500 W/ m² değerine yükselebildiğidir. Dolayısıyla aynı mantıkla kışın 2.000 W/m2 x % 15 = 300 W/m² /gün veya 5.000 W/m² / 300 W/m² = yaklaşık 17 m² güneş pili gerekirken, aynı enerji için yazın 6 m² yeterli olabilmektedir.

Günümüzde maliyeti en düşük ve sürdürülebilirlik açısından en kullanışlı sistemler arasında güneş enerjisi ile çalışan sistemler yer almaktadır.