Güneş Enerjili Su Isıtıcılarının Tarihçesi

Güneş, Dünya'daki yaşamın kaynağıdır

Güneş, güneş sisteminin merkezidir. Yaydığı enerji gezegenimizi ısıtır ve dünyadaki tüm yaşam formlarını besler. Fotosentez süreciyle güneş enerjisi organik maddeye dönüştürülür ve bu da yaşamın varlığını mümkün kılar.

Yaygın olarak kullandığımız fosil yakıtlar, özünde yeryüzünde depolanan güneş enerjisidir. Ancak yenilenebilir değillerdir. Güneşin bize gönderdiği enerji çok bol miktardadır. Birçok kişi, insanlığın sahip olduğu ileri teknoloji sayesinde güneş enerjisinden yararlanmanın yakın zamanda başladığını düşünebilir. Ancak bu doğru değil. İnsanlık mağaralarda yaşadığı zamanlardan beri... insanlar güneydoğuya bakan mağaraları tercih ediyordu. Bu, sabah güneşinin sıcak aylarda onları aşırı ısıtmadan ısıtmasını sağlıyordu.

Belki ilginizi çeker:
Güneş enerjisi nedir ve nasıl kullanılır?

Antik Yunanlılar

Güneş ışığı, Yunan ikliminin temel özelliğidir. Antik Yunanlılar, ilahi armağanı anlayıp kullanmak için sensör ağlarına veya modern meteoroloji istasyonlarına asla ihtiyaç duymadılar. Neredeyse tüm yıl boyunca güneşli bir bölgede (ülkenin kuzey kesimlerinde bile bol güneş ışığı vardır), kişinin yapması gereken şey, kışın ısınmak için güneş ışınlarından yararlanmak, yazın ise aşırı ısınmaktan korunmak için güneş ışınlarından kaçınmaktır.

Birçok antik Yunan şehri ve yerleşiminde yapılan kazılar, müstakil evlerin ve binaların güneye bakacak şekilde inşa edildiğini göstermiştir. Hatta şehirlerin tamamı, kış aylarında tüm binaların eşit (adil) güneş ışığına (ücretsiz enerjiye erişim) sahip olacağı şekilde tasarlanmıştır. MÖ 500'de Yunanlılar topraklarını büyük ölçüde ormansızlaştırdılar Alternatif enerji kaynakları bulmak zorunda kaldılar. Bu yüzden güneş enerjisine yöneldiler.

Yerli Amerikalılar

Amerika'nın güneybatısındaki yerli halk, evlerini güneşin kendilerini ısıtacağı şekilde tasarlarken, yazın kayaları kullanarak güneş ışınlarından uzak tutuyorlardı. Çevre dostu yaşam tarzları iyi bilinmektedir. bugüne kadar değişmeyen bir şey.

Roma İmparatorluğu

Eski Romalılar, ısıtma amacıyla güneş enerjisinden yararlanma düzeyini önemli ölçüde artırmışlardır. Binaların yerel iklim özelliklerine göre yönlendirilmesi ve uyarlanması konusunda daha önce bahsedilen taktiklerin yanı sıra, binalarının açıklıklarında (kapılar ve pencereler) şeffaf (cam) kaplamalar kullanmışlardır. Bu, iç mekanlarda güneş enerjisinin verimliliğini büyük ölçüde artırırken, seralar, hamamlar vb. gibi birçok alanda mimariyi etkilemiştir. Güneşin mimari üzerindeki etkisi o kadar büyüktü ki, güneşe erişim "hakkı" Roma hukukuna dahil edildiRomalıların da kendi topraklarında ormansızlaştırma yaptıklarını belirtmek gerekir.

Güneş enerjisi unutuldu

Roma İmparatorluğu'nun çöküşünden sonra, cam kullanımı unutuldu ve bununla birlikte binaları ısıtmada güneş ışınlarının faydaları da unutuldu. Rönesans döneminde hem yapı mimarisine hem de seralara olan ilgi yeniden canlandı. Gelişen teknoloji cam üretimine olanak sağladı ve bu da mimariyi etkiledi; cam kullanımı yeniden artmaya başladı. ilk büyük seralar Hem üretim amaçlı (toprak işleme) hem de insanların vakit geçirmesi (dinlenme) için yaratılmışlardır.

1700 civarında önde gelen doğa bilimci Horace de Saussure Güneş enerjili sıcak kutularla deneyler yapmaya başladılar. Bunlar, esasen günümüz güneş kollektörlerinin atalarıydı. Siyah boyalı, bir tarafı camla kaplı, basit yalıtımlı kutulardı. Günümüz güneş fırınlarına çok benziyorlardı ve ilk deneylerin çoğu yemek pişirmek için yapılmıştı. Ayrıca, arıcıların eski petekleri eritmek ve mumu "ayırmak" için kullandıkları güneş enerjili mum eriticiler de aynı yapının bir varyasyonunu oluşturuyordu. O dönemde yapılan tüm deneylerin başarısı pek de iyi değildi.

Güneş enerjisiyle su ısıtmanın ilk patenti ve Amerika'da modern güneş enerjili su ısıtıcılarının başlangıcı

1900'den kısa bir süre önce, kentsel çevreye su temini için boru şebekeleri kurulmaya başlandı. Tıpkı bugün olduğu gibi, o dönemde de şebekelerden akan su oldukça soğuktu. İnsanlar suyu ısıtmanın yollarını aramaya başladı. Kullanıma sıcak su sağlayan ilk su ısıtıcıları odun veya kömürle çalışıyordu. 1891 Clarence M. Kemp Dünyanın ilk güneş enerjili su ısıtıcısı climax'ın patentini aldı. Bir tarafı cam olan yalıtımlı ahşap bir kutunun içinde siyah bir su deposu vardı. Güneş enerjisi kutularıyla yapılan ilk denemelere büyük benzerlik gösteriyordu, tek fark artık amacın su ısıtmak olmasıydı!

İlk ürün, neredeyse tüm yıl boyunca kullanılabildiği Kaliforniya'da popülerlik kazandı. Kaliforniya'nın Yunan-Akdeniz iklimine benzer bir iklime sahip olduğunu belirtmek gerekir. Kısa sürede binlerce benzer cihaz üretilip kuruldu. Bu tür cihazlarda güneş, kara tankın içindeki suyu doğrudan ısıtır ve su aynı yerde depolanır.

1909 yılında Kaliforniyalı bir mühendis olan William J. Bailey, "Termoset" adını verdiği başka bir ürünü satmaya başladı. "gece gündüz" güneş enerjili su ısıtıcılarıGüneş kollektörleri ve kollektörlerin üzerinde ayrı bir su depolama tankından oluşuyordu. Depolama tankı (hazne), ek ısı tutması için yalıtılmıştı. Kollektör, düz bir yüzeye sabitlenmiş ve cam kapaklı yalıtımlı bir kutu içinde bulunan bir dizi borudan oluşuyordu. Sistem suyla dolduruluyor ve güneş tarafından ısıtıldığından, daha sonra kullanılmak üzere tanka yükseliyordu. Bu sistemler, malzeme açısından değil, şekil ve mantık açısından günümüz sistemlerine oldukça benziyordu.

İçinde 1913 korkunç bir don Kaliforniya'yı vurdu ve bu tipteki birçok güneş enerjili su ısıtıcısı donup "patladı". Bailey, gelecekte benzer durumları önlemek veya sınırlamak için tankın içine ısı eşanjörü görevi görecek bir boru bobini yerleştirdi. Ayrıca eşanjörün içinde antifriz olarak su ve alkol karışımı kullandı. Böylece bu sıvı güneş tarafından ısıtıldıkça eşanjörün (bobin) içinde yükseldi. Böylece tanktaki su, doğrudan temas olmadan eşanjörle temas ederek ısındı ve eşanjör sıvısı, sıcaklık farkından beslenen bir devre oluşturdu. Bunlar, bugün kapalı devre dediğimiz sistemlerdir. Şimdiye kadar açıklanan patentler ve uygulamalar (1913), esasen güneş enerjili su ısıtıcılarının bugün, yani 100 yıldan fazla bir süre sonra bile nasıl çalıştığını bize anlatıyor.

Doğalgaz güneş enerjisini neredeyse yeniden yok etti

1920'ler ve 1930'lar boyunca Los Angeles bölgesinde büyük miktarlarda doğal gaz bulunuyordu. Bailey, çok ucuz ve bol olduğu için yakıt olarak doğal gaz kullanan su ısıtıcıları üretmeye başladı. Ayrıca, termostatlarla kontrol edilebilen ve kullanıcıya zahmet vermeden gece gündüz ihtiyaç anında sıcak su sağlayan ürünler de üretti. Bu yeni ürünün satışları hızla artarken, güneş enerjili su ısıtıcılarının satışları düştü. Doğal gaz dağıtım ve tedarik şirketleri, evlerin yeni ağa dahil olması için güçlü teşvikler sundu. Bu durum, güneş enerjili su ısıtıcılarının satışlarını daha da düşürdü ve nihayet Bailey'nin son ürünleri 1941'de üretim hattından çıktı.

Tarih değişti ve son yolculuğuna çıktı

Ancak Bailey için bu son gelmeden önce, diğer girişimciler güneş enerjili su ısıtıcısı tasarımlarını Florida'ya taşıdılar. Tarih yazıldı ve benzeri görülmemiş bir başarı elde edildi. 1935 ile 1941 yılları arasında yaşanan kentsel patlamada 60.000'den fazla sistem kuruldu. 1941'de Miami nüfusunun yarısından fazlası güneş enerjili su ısıtıcıları kullanıyordu ve o dönemde inşa edilen evlerin 80%'sinde güneş enerjisinden yararlanmak için bir tür tesisat vardı.

II. Dünya Savaşı

II. Dünya Savaşı sırasında güneş enerjili su ısıtıcılarının üretimi ve kurulumu durduruldu. Bakır, güneş enerjili su ısıtıcılarının üretiminde kullanılan temel hammaddelerden biriydi ve savaş sırasında kullanımı savaş endüstrisi dışında herhangi bir amaçla "donduruldu". Savaş sona erdiğinde üretim şirketleri geri döndü, ancak ortaya çıkan diğer koşullar güneş enerjili su ısıtıcılarını belirsizliğe itti.

Sektörün daha önceki gelişme döneminde kurulan mevcut güneş enerjili su ısıtıcıları, ortaya çıkan ihtiyaçlar için artık yetersiz kalıyordu. Çamaşır, bulaşık ve benzeri yıkama aletleri için kullanılan otomatik çamaşır makinelerinin sıcak su talebi, o dönemin güneş enerjili su ısıtıcılarının karşılayamayacağı kadar yüksekti. Son darbeyi ise, savaştan sonra yarı yarıya düşürülen ve herkes için çok daha ekonomik ve uygun fiyatlı hale getirilen elektrik enerjisi için yeni fiyatlandırma politikası vurdu.

O dönemde (konvansiyonel olarak üretilen) elektrik enerjisinin kullanımı konusunda yaygın olan bir örnek, Florida'da artık ucuz olan elektrik akımıyla sıcak su ihtiyacını karşılamak için ücretsiz elektrikli su ısıtıcısı kurulumunun sunulduğu agresif politikaydı. Aynı zamanda eski güneş enerjili su ısıtıcıları zaten birkaç yıldır çalışıyordu ve aşınma, malzeme arızaları ve sızıntılar gösteriyordu. Çoğu hane, eski güneş enerjili su ısıtıcılarını onarmaktansa, ucuz elektrikli su ısıtıcılarıyla değiştirmeyi daha ekonomik buluyordu. 1950'ler ve 1960'lar, Amerika Birleşik Devletleri için sınırsız elektrik enerjisi tüketimi yıllarıydı. Neredeyse herkes (küçük bir azınlık hariç) için güneş enerjisi kullanımı anlamsız ve ilkel görünüyordu.

Petrol ambargosu ve tarihin evrimindeki rolü

1973 yılında ilk Arap ülkelerinin Amerika'ya uyguladığı petrol ambargosu dayatıldı. Ardından Amerika, alışık olmadığı durumlarla karşılaştı. Yakıt sıkıntısı, benzin istasyonlarında uzun kuyruklar, ısınma yakıtlarında da kıtlık yaşandı ve küçük miktarlardaki yakıtların fiyatları ikiye, üçe katlandı. Başkan Jimmy Carter Amerika'nın enerji verimliliğine doğru ilerlemesine yardımcı oldu ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını ulusal bir öncelik haline getirdi. Sembolik bir hareketle, Beyaz Saray'ın çatısına sıcak su sağlamak için 32 güneş kolektörü yerleştirdi (Ronald Reagan'ın başkanlığı döneminde 1986'da Beyaz Saray'dan kaldırıldılar). Eski Başkan Carter, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik tutumunu değiştirmedi ve bunu daha sonraki tutumuyla kanıtladı.

Enerji krizi ve petrol ambargosu Amerika Birleşik Devletleri'ni değiştirdi. Vietnam Savaşı'nın sona ermesiyle birlikte bazı zayıflıklarının farkına vardılar ve enerji kullanımına bakış açılarını değiştirdiler. Tüketiciler, otomobillerin yanı sıra daha iyi enerji verimliliğine sahip cihazlar aramaya başladılar. Fosil yakıtlardan (Orta Doğu'dan) bağımsızlık ihtiyacı, tüm ulusu enerji ihtiyaçlarının bir kısmını yenilenebilir enerji kaynaklarıyla karşılamaya yöneltti. Bu elbette bir zorluktu, basit bir şey değildi. Bu ihtiyaç teknolojik ilerlemeyi beraberinde getirdi ve artan talebi karşılamak için yenilenebilir enerji sektöründeki şirketler her yerde türedi. Yenilenebilir enerji araştırmalarına devlet desteği 1 milyondan 400'e fırladı (bunun nükleer enerjiyle ilgili miktarlarla karşılaştırıldığında çok küçük bir miktar olduğu unutulmamalıdır).

1970'ler ve 1980'ler boyunca güneş enerjisi kullanan altyapı kurulumu vatanseverlikle özdeşleşmişti. Birçok eyaletin mevzuatında, yenilenebilir enerji altyapısı kurulumu için teşvikler sağlayan düzenlemeler yer alıyordu. Örneğin vergi indirimleri gibi. Yeni bir gelişme dönemi başladı ve insanlar araştırma yapmaya, rüzgar türbinleri, fotovoltaikler, aktif ve pasif ısıtma sistemleri kurmak istemeye başladılar. Doğal olarak, sıcak su üretmek için eski ve denenmiş bir çözüm olan ve günümüzde bariz bir çözüm olarak kabul edilen güneş enerjili su ısıtıcılarına yöneldiler.

Güneş enerjisi kullanan cihazlara olan talebin patlama yaşadığı dönemde, ticari alanda tasarım hataları içeren, ancak çoğunlukla yeterli testlerden geçirilmemiş uygulamalar ortaya çıktı. Bazı uygulamaların başarısızlığı kötü bir üne kavuştu, ancak tüm sektörler gibi yenilenebilir enerji sektörü de bazı anormallikler yaşadı ve ardından ürünlerinin kalitesi konusunda istikrar kazandı.

Fosil yakıt lobisi ve rolü

Yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygın kullanımı için yaratılan akım, fosil yakıt satışından kâr elde edenlerin hoşuna gitmedi. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki en pahalı seçim kampanyasının ardından Ronald Reagan başkan seçildi. Bu kampanya petrol şirketleri tarafından finanse edildi. Yeni başkanın, özellikle de onu destekleyen ve seçilmesini destekleyenlerin niyetleri kısa sürede ortaya çıktı. Başkanlığı sırasında ABD'nin fosil yakıtlara dönüşü netleşti. Belki de sembolik bir hamle olarak (Başkan Carter'ınkine benzer, ancak zıt içerikli), tüm Amerikan vatandaşlarına yenilenebilir enerji kullanmaları ve enerji tasarrufu konusunda hassasiyet göstermeleri için "örnek teşkil eden" güneş kolektörleri derhal Beyaz Saray'dan kaldırıldı.

1981 ile 1986 yılları arasında halkın enerji meseleleriyle ilgili siyaseti algılama biçimi sonsuza dek değişti. ABD politikasının değiştiğini ve koşullar nedeniyle ekonomiyi desteklemek için tekrar daha ucuz enerjiye yöneldiklerini iddia etmek mümkün. Ancak Reagan yönetimi sırasında, yenilenebilir enerjiyle ilgili araştırma programlarına ayrılan fonlar büyük ölçüde kesildi.

Diğer tüm gelişmekte olan ülkeler yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını yaygınlaştırma çabalarını sürdürürken, Amerika onları terk etti. Avrupa ve Asya ülkeleri, GSYİH'lerine oranla enerji tüketimlerini Kuzey Amerika'ya kıyasla yaklaşık yarı yarıya azalttı. Amerika'dakine benzer bir yaşam tarzı sürdürmelerine rağmen, enerji tüketiminde 50%'lik bir azalma sağlandı. İsrail örneğinin karşılaştırılması değerlidir Enerji kıtlığıyla nasıl başa çıkıldığı konusunda Amerika'ya kıyasla. Elbette nüfus, alan ve ekonomi açısından farklı ölçeklerde. İsrail kendini ihtiyaç içinde buldu ve sert önlemler aldı. Güneş enerjisini, diğer tüm enerji kaynakları yetersiz kaldığında kullandığımız geçici bir çözüm olarak değil, istikrarlı bir kaynak olarak ele aldı.

Reagan, diğer uluslar enerji sorunlarıyla başa çıkmanın ana çözümü olarak güneş enerjisi sektörünü yüceltirken, Amerika'daki güneş enerjisi sektörünü yerle bir etti. Yenilenebilir enerjiyle ilgili tüm vergi indirimlerini kaldırmayı ve bu sektördeki araştırmalar için 90% tarafından sınırlı fon sağlamayı hedefledi. Yönetiminin uyguladığı duruş ve politikalar, Amerikan güneş enerjili su ısıtıcısı sektörüne son darbeyi vurdu. 1984-1986 döneminde güneş enerjili su ısıtıcısı satışları 91%'den fazla düştü. 1990'lara kadar sektör, vicdanları doğrultusunda ve maliyet perspektifinden değil, güneş enerjisine yatırım yapanlar sayesinde ayakta kaldı. Yani, enerji tasarrufunun anlamını para tasarrufundan ziyade anlayan bireyler sayesinde. Antik çağlardan bugüne insanların çoğu, farkı bilmelerine rağmen, sonuçta paraya göre seçim yapıyor.