Güneş enerjisi dünyanın her yerindeki insanlar tarafından binlerce yıldan beri çok farklı şekillerde kullanılmıştır. Güneş enerjisinin en eski kullanım alanları ısıtma, pişirme ve kurutmadır. Günümüzde, insanların yaşadığı yerlerden daha uzaklarda ve uzayda olduğu gibi diğer güç kaynaklarının bulunmadığı yerlerde elektrik üretmek için de güneş kullanılmaktadır. Güneş enerjisinden elektrik elde etmek daha ucuz bir seçenek haline gelmektedir. Güneş her zaman ısı verdiği için, güneş enerjisi tükenmez ve Güneş Enerjisinin Kimyasal, Elektrik ve Isı Enerjisine Dönüştürülerek Kullanımıyenilenebilir bir enerjidir, paneller ve aynalar kullanılarak yararlanılabilir. Bu özellikleri nedeniyle kömür, petrol gibi yenilenemeyen kaynaklara bir alternatif olarak kabul edilebilir. Güneş enerjisi, Dünya üzerinde kullanılabilmesi için kimyasal enerji (bitkilerin besin yapımı için), elektrik enerjisi ve ısı enerjisine dönüştürülür. Güneş enerjisi günümüzde aşağıda belirtildiği gibi çeşitli şekillerde kullanılmaktadır:

-Bitkiler tarafından fotosentez işlemi için kullanılır.
-Sıcak su elde etmek, binaları ısıtmak için ısı olarak kullanılır.
-Güneş pilleri veya ısı motorları ile elektrik üretmek için kullanılır.
-Deniz suyunun tuzunun uzaklaştırılması amacıyla kullanılır.
-Giysileri ve çamaşırları kurutmak için güneş ışınları kullanılır.
-Yemek pişirmek için (güneş ocakları ya da güneş fırını) kullanılır.

Bitkilerin Güneş Enerjisini Kullanımı

Güneşin sahip olduğu enerjinin çoğu dünya atmosferinden geçtikten sonra görünür ışık ve kızılötesi ışık radyasyonu biçimindedir. Güneş enerjisi (güneşten gelen ışık) Dünya’da canlıların hayatta kalabilmesi için çok önemlidir. Yapraklar bitkilerin fotosentez adı verilen bir işlemin gerçekleştiği organlardır. Güneş ışığı (görünür ışık) bitkilerin yaprakları üzerine düşer ve emilir. Bitkilerin Güneş’ten emdiği enerji (kırmızı ve mavi ışık) daha sonra depolanmak üzere basit şekerlerin yapımı için gereken enerjinin kaynağıdır. Bitkiler güneş ışığında bulunan enerjiyi fotosentez süreciyle kimyasal enerjiye dönüştürür. Bitki daha sonra bu enerji deposunu büyümek için kullanabilir. Bitkilerin sentezlediği besinlerde depolanan kimyasal enerji onları yiyen insanlara ve hayvanlara aktarılır, insanlar örneğin balıkları ve diğer hayvanları yerken de bu enerjiyi kullanır. Bitkileri besin olarak kullanan canlılara aktarılan bu enerji büyümek, hareket etmek, ses çıkarmak ve nefes almak gibi tüm yaşam süreçleri için bir enerji deposu sağlar. Tüm yaşam Güneş’in enerjisine bağlıdır. Fosil yakıtların yakılması sırasında da dolaylı olarak bitkilerin kimyasal enerjiye dönüştürüp depoladığı güneş enerji kullanılır.

Güneş Enerjisi ile Elektrik Üretilmesi

Güneş ışınımı ya da radyasyonu, metrekare başına 1366 watt (W/m2) gücüyle Dünya’nın üst atmosferine ulaşır. Dünyanın yuvarlak olması Güneş Enerjisinin Kimyasal, Elektrik ve Isı Enerjisine Dönüştürülerek Kullanımısebebiyle kutuplarına daha yakın olan yüzey Güneş’ten uzaktır ve ekvatora yakın olan yüzeyden çok daha az güneş enerjisi alır. Güneş radyasyonundan yararlanmak için birçok teknoloji geliştirilmiştir. Bu teknolojilerden bazıları güneş enerjisinden doğrudan yararlanırken (örneğin ışık, ısı vb. sağlamak için) diğerleri elektrik üretir. Bilim insanları tıpkı güneş enerjisinin bitkilerde ve hayvanlarda (besin zinciri yoluyla) faydalı bir enerji biçimine dönüştürülmesi gibi, güneş enerjisinin çeşitli ihtiyaçlarda kullanılabilmesi için elektrik enerjisine (elektriğe) dönüştürebileceğini keşfetmişlerdir. Güneş enerjisi santraller vasıtasıyla güneş ışığı doğrudan fotovoltaik (PV) veya dolaylı olarak konsantre güneş enerjisi (CSP) kullanarak elektriğe dönüştürür.

Fotovoltaik Güneş Pilleri: Güneş ışığını, fotovoltaik etkiyle doğrudan elektriğe dönüştürür, Bazı malzemeler fotonları (ışık parçacıklarını) soğurabilir ve elektronların serbest kalmasıyla bir elektrik akımı oluşur. Şu anda, güneş pili panelleri, en iyi ihtimalle, kendilerine çarpan güneş ışığının yaklaşık % 15’ini elektriğe dönüştürmektedir. Bazen güneş pili terimi, özellikle güneş ışığından enerji elde etmeyi amaçlayan cihazlar için kullanılırken, ışık kaynağı belirtilmediğinde fotovoltaik hücre terimi kullanılır. Güneş pilleri birçok alanda uygulanır. Uzak alan güç sistemleri, Dünya yörüngesinde dönen uydular ve uzay sondaları, tüketici sistemleri, örneğin el tipi hesap makineleri veya kol saatleri, uzak mesafe telsiz telefonlar ve su pompalama uygulamaları gibi şebeke elektriğinin mevcut olmadığı durumlarda uzun süredir kullanılmaktadır.

Konsantre Güneş Enerjisi (CSP) Sistemleri: Bu sistemler geniş bir güneş ışığı alanını küçük bir ışın hüzmesine odaklamak için güneş kolektörlerinde bulunan lensler veya aynalar ve güneş izleme sistemleri kullanır.

Elektrik için güneş enerjisinin kullanılması çevre dostudur. Sera gazları ya da diğer atmosferik emisyonlar üretilmez. Bu güç üretiminin ana bileşeni sadece güneş ışığıdır. Bu güç kaynağını kullanmak, sınırlı bir kaynak olan fosil yakıtların kullanımının azaltılabileceği anlamına gelir. Yeni teknoloji ile güneş enerjisinden elektrik üretmek için parlak güneş ışığına ihtiyaç yoktur. Sıcaklık orta seviyede olduğunda güneş pilleri kapalı, iç karartıcı günlerde bile çalışabilir. Güneş enerjisi, elektriğe erişimin olmadığı fakat güneş ışığının bol olduğu Afrika ülkeleri gibi bazı az gelişmiş ülkelerde elektrik sağlamak için kullanılabilir. Tüm köyün elektriğini sağlamak için güneş enerjisi üretim tesisleri kurulabilir.

Bilim insanları, güneş altındaki koyu renkli nesnelerin açık renkli nesnelerden daha sıcak hale geldiğini keşfetmişlerdir. Bunun nedeni koyu renklerin daha fazla ışık enerjisi emmesidir. Güneşten gelen ışık enerjisi, nesnenin parçacıklarının titreşmesine neden olarak ışık enerjisini ısı enerjisine dönüştürür. Isı enerjisi daha sonra kızılötesi ışık olarak yayılır. Koyu nesneler, açık renkli nesnelere göre daha hızlı ısınır ve soğur çünkü kızılötesi ışığı absorbe etme ve yayma konusunda daha iyidirler. Görünür ışığı absorbe etmede iyi olmayan malzemeler, onu tekrar yansıtacaktır. Bu nedenle bu nesneler açık renkler olarak görünür. Açık renkli nesneler daha sonradan ışık enerjisinin çoğunu yansıtır ve bu nedenle koyu nesnelerden daha soğuktur. Koyu nesneler, açık renkli nesnelere göre daha hızlı ısınır ve soğur çünkü kızılötesi ışığı absorbe etme ve yayma konusunda daha iyidirler. Görünür ışığı absorbe etmede iyi olmayan malzemeler, onu tekrar yansıtacaktır. Bu nedenle bu nesneler açık renkler olarak görünür. Açık renkli nesneler daha sonra ışık enerjisinin çoğunu yansıtır ve bu nedenle koyu nesnelerden daha soğuktur

Pasif ısınmada güneş fazladan yardım almadan nesneleri ısıtabilir. Güneş, binaları çatıdan, duvarlardan ve pencerelerden bu şekilde ısıtır. Daha soğuk ülkelerdeki binalar genellikle çok fazla güneş enerjisi yakalamak için güneşe bakacak şekilde tasarlanmıştır. Duvarları koyu renklere veya siyaha boyamak, yüzeyleri ışığı emmek ve ısı enerjisi üretmek için çok iyi hale getirir. Dünyanın sıcak bölgelerinde insanlar, evleri serin tutabilmek ve güneş enerjisini yansıtmak için evleri beyaza veya diğer açık renklere boyarlar.

Güneş Enerjili Isıtıcılar: Elektrik veya gaz yerine suyu ısıtmak için güneş kullanılabilir. Bu, güneş toplayıcıları ya da kollektörleri aracılığıyla yapılır. Güneş kollektörlerinde güneşin ısısının emilmesi ve yoğunlaştırılması için paneller veya aynalar kullanılır. Güneş enerjisi toplayıcılarında ısıtılan akışkan türüne (sıvı veya hava) bağlı olarak iki temel aktif güneş enerjisi ısıtma sistemi vardır. Sıvı bazlı sistemler “hidronik” bir kollektörde suyu veya antifriz solüsyonunu ısıtırken, hava bazlı sistemler havayı “hava toplayıcı” içinde ısıtır. Hem hava hem de sıvı sistemleri basınçlı hava sistemlerini tamamlayabilir.

Genel olarak, güneş kolektörü üç katmandan oluşur. Güneş Enerjisinin Kimyasal, Elektrik ve Isı Enerjisine Dönüştürülerek Kullanımı

1-İlk katman, güneş ışınlarının içeri girmesine izin veren şeffaf bir katmandır.
2-Ortadaki katmanda yayılan ısı enerjisiyle ısıtılan suyla dolu borular bulunur. Borular daha sonra ısı enerjisini suya iletir. Isıtılmış su, ev ihtiyaçları için, evin içini ısıtmak için (yalıtımlı borularla) veya yüzme havuzları için kullanılabilir.
3-Alt katman, mümkün olduğunca fazla güneş enerjisi emmesi için siyaha boyanır (bu, daha sonra ısı enerjisi olarak yayılır).

Güneş Ocakları: Güneş ocakları pişirmede mangal kömürü, kömür veya gaz gibi standart pişirme yakıtları yerine enerji kaynağı olarak Güneş’i kullanır. Güneş fırınları dünyadaki bazı endüstriler (örneğin metallerin rafine edilmesi ve seramiklerin pişirilmesi) tarafından da kullanılmaktadır. Güneş ocakları ya da fırınları bir cam levha ile kaplanmıştır. Isı enerjisi, güneş kollektörleri olarak büyük ayna dizileri kullanılarak toplanabilir. Bu aynalarla güneş ışığı bir fırın veya ocağa odaklanır. Fırınlardan çıkan sıcaklıklar 3.300 ° C’nin üzerinde çıkabilir. Güneş ocakları, geleneksel fırınlara göre ucuz ve çevreye duyarlı bir alternatiftir. Ormansızlaşmanın bir sorun olduğu, yakıt satın almak için mali kaynakların sınırlı olduğu ve açık alevlerin insanlar ve çevre için ciddi bir risk oluşturacağı, gelişmekte olan ülkelerde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Fosil yakıtların aksine, güneş enerjisi asla tükenmez ve ücretsizdir, bu onu bir enerji kaynağı olarak geliştirilecek sürdürülebilir bir seçenek haline getirir. Bilim insanları, ihtiyaç nedeniyle bilimin belirli alanlarında halen araştırmalar yapmaktadır.