ŞENER OKTİK

Quo Vadis: Güneş Fotovoltaik + Elektrokimyasal Depolamanın Aralıklı Güç Kaynağı

Abstract

2026 itibariyle, standart test koşulları (AM1.5G) altında arka temas mimarisine sahip tek eklemeli kristal silikon heteroeklemli güneş pillerinin deneysel olarak kaydedilen verimlilikleri %27’nin üzerinde (NREL) rapor edilmekte olup, bu değer tek p-n eklemli güneş pillerinin yaklaşık %33’lük maksimum teorik verimliliğine (Shockley-Queasier sınırı) yaklaşmaktadır. Fotovoltaik malzemeler ve cihaz mimarilerindeki son gelişmeler, spektral kullanımı iyileştirerek ve rekombinasyon kayıplarını azaltarak bu temel sınırlamayı aşmayı amaçlamaktadır. Bu yaklaşımlar arasında, çoklu bağlantı ve tandem güneş pilleri en başarılı yolu temsil etmektedir. Farklı bant aralıklarına sahip emicileri üst üste yığarak, tandem yapılar güneş spektrumunun daha geniş bir bölümünü yakalayabilir ve termalizasyon kayıplarını azaltabilir. 2025 yılında, perovskit-silikon tandem güneş pilleri %34,85’lik sertifikalı verimliliklere ulaşarak, tek eklemeli cihazlar için teorik SQ sınırını aştı ve yeni nesil fotovoltaikler için tandem mimarilerin uygulanabilirliğini kanıtladı. (2). Teknolojik ilerlemelerin tetiklediği benzeri görülmemiş maliyet düşüşleri, artan küresel pazar hacmiyle birleşerek, küresel elektrik üretimini dönüştürmek için güneş fotovoltaik (PV) sistemlerinin yaygınlaşmasını hızlandırmaktadır. 2026 yılına kadar, küresel güneş PV kurulu gücü 3 TWp’ye yaklaşmaktadır; kamu hizmeti ölçeğindeki güneş PV için “Düzleştirilmiş Elektrik Maliyeti (LCOE)” son on yılda yaklaşık %90 oranında önemli ölçüde azalarak yaklaşık 24–50 USD/MWh’ye düşerken, geleneksel baz yük üretimi enerji kaynağına bağlı olarak genellikle 50–150 USD/MWh aralığında kalmaktadır (3) ve yine de güneş PV enerjisinin doğasında var olan aralıklı çalışma özelliği, şebeke istikrarı ve güvenilirliği için kritik zorluklar ortaya koymaktadır. Uluslararası Enerji Ajansı ve Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı’nın son değerlendirmelerine göre, yıllık büyüme oranları %40’ı aşan ve küresel pil depolama kapasitesi 100 GW’yi geçen, lityum-iyon teknolojilerinin hakim olduğu güneş PV artı elektrokimyasal depolama (PV+BESS) sistemleri hızla yaygınlaşmaktadır (4). Bu gelişmeler, entegre güneş-depolama sistemlerinin güneş enerjisini aralıklı bir kaynaktan gelecekteki güç sistemlerinin güvenilir bir temel taşı haline getirebileceğini göstermektedir.

Bu makale, dağıtılabilir ve esnek güç üretimini mümkün kılmak için elektrokimyasal enerji depolamanın, özellikle lityum-iyon ve yeni ortaya çıkan pil teknolojilerinin PV sistemleriyle entegrasyonunu inceleyerek “Quo Vadis?” sorusunu araştırmaktadır.

PV-pil enerji depolama sistemleri (PV-BESS) ve bunların üretim ile talep arasındaki zamansal uyumsuzlukları azaltmadaki rolüne odaklanan bir sistem düzeyinde analiz sunulmaktadır. Elektrokimyasal depolama, verimlilik, tepki süresi, ölçeklenebilirlik ve yaşam döngüsü performansı açısından değerlendirilmektedir. Çalışma, PV-BESS konfigürasyonlarının kapasite değerini nasıl artırdığını, kesintileri nasıl azalttığını ve frekans düzenleme ve pik yük yönetimi dahil olmak üzere temel şebeke hizmetlerini nasıl sağladığını vurgulamaktadır. Ekonomik etkiler, seviyelendirilmiş elektrik maliyeti ve sistem değeri perspektifinden ele alınmakta ve enerji odaklı piyasa yapılarından esneklik odaklı piyasa yapılarına geçiş vurgulanmaktadır.

Bulgular, PV ve elektrokimyasal depolamanın sinerjik birleşiminin, gelecekteki düşük karbonlu baz yük elektrik enerjisi üretiminin temel taşı olduğunu göstermektedir. Maliyet, bozulma ve geri dönüşüm konusunda devam eden zorluklara rağmen, sürekli teknolojik ilerlemeler ve destekleyici politika çerçevelerinin, dayanıklı, merkezi olmayan ve sürdürülebilir güç sistemlerine geçişi hızlandıracağı beklenmektedir.

Biyografi

Prof. Dr. Şener Oktik doktorasını 1982 yılında Durham Üniversitesi uygulamalı fizik ve elektronik bölümünden “  almıştır. 1986 yılında Doçent ve 1995 yılında Profesör unvanlarına hak kazanan Prof. Dr. Şener Oktik, akademik kariyerinde, uluslararası ölçekte, Durham Üniversitesi (İngiltere), Lecce Üniversitesi (İtalya), Stuttgart Üniversitesi (Almanya) ve ulusal ölçekte, Selçuk Üniversitesi, Muğla Üniversitesi ve Kadir Has Üniversitesi’nde öğretim üyesi, araştırmacı, kıdemli uzman araştırmacı ve yönetici, üst düzey yönetici olarak görev yapmıştır. Prof. Oktik, 2002-2010 yılları arasında Muğla Üniversitesi “üçüncü” ve “dördüncü” dönem rektörlük” görevini yürütmüştür. Muğla Üniversitesinde 1996 yılında başlattığı fotovoltaik malzemeler ve aygıtlar üzerine araştırma çalışmaları ve kurduğu “ Muğla Üniversitesi Temiz Enerji Kaynakları Araştırma ve Geliştire Merkezi” nde başlayan  fotovoltaik çevrim teknolojileri için malzemeler, aygıtlar ve sistemler alanındaki öncü çalışmalar devam etmektedir

Endüstriyel araştırmalarda; uluslar arası ölçekte  BP Solar Sunbury, Imperial Chemical Industries, Durham University Indutrial Reseach Labs.(İngiltere), ZSW (Almanya) ve ulusal ölçekte Anel Group, Arıkanlı Holding, Şişecam Ar&Ge  gibi kuruluşların araştırma ve teknolojik geliştirme faaliyetlerinde  kıdemli uzman bilim adamı, kıdemli teknolojist ve üst düzey yönetici olarak görev yapmıştır. Prof. Oktik Ocak 2012 ve Mart 2020 tarihleri arasında Şişecam Topluluğu Araştırma ve Teknolojik Geliştirme Başkanlığı ve Mart 2020 ve Mart 2024 arası “Şişecam Yönetim Kurulu Üyeliği” görevlerini yürütmüştür.

Kariyeri süresince çok sayıda mesleki ve sivil toplum kuruluşunda görev yapan Prof. Dr. Oktik, Maltepe Üniversitesi’nde, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi öğretim üyesi, Sanayi Komisyonu Başkanı, ODTÜ Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi afiliye uzman  araştırmacı olarak akademik kariyerine devam etmekte olup, Uluslararası mesleki kuruluşlardan, Balkan Physical Union Başkan Yardımcılığı, International Commission on Glass, “ICG”, International Conference on Coatings on Glass and Plastics (ICCG), Society of Vacuum Coaters  (SVC) ve “The Center for Functional and Surface Functionalized Glass‘da Uluslararası Danışma Kurulu Üyeliği, “European Photovoltaic Solar Energy Conference EU-PVSEC” da Bilim Kurulu Üyeliğini, ulusal ölçekte Güneş Enerjisi Sanayicileri ve Endüstrisi Derneği” Onursal Başkanlığı, Temiz Enerji Vakfı (TEMEV) Yönetim Kurulu Üyeliği, Türkiye Temel Bilimler Araştırma Vakfı Genel Kurul Üyeliği, Muğla Üniversitesi, Sıtkı Koçman Vakfı Genel Kurul Üyeliği görevlerini sürdürmektedir.  Endüstriyel ilişkilerine Birleşim Enerji Yönetim Kurulu Üyesi olarak devam etmektedir. Prof.Dr. Oktik  fotovoltaik alanında çok sayıda doktora ve yüksek lisans tezi yönetmiş olup, sayıları yüzü aşan ulusal ve uluslararası makalenin ve iki dünya patentinin yazarı/ortak yazarıdır.