GELECEK YÜZYILIN ENERJİ OPSİYONLARI

Geleceğin dünyası için kaynak güvenliği açısından birçok senaryo vardır. Bizim umut ettiğimiz senaryo, belirli bölgelerdeki kaynakları paylaşan dünyanın yerini alacak olan kendi enerjisini yaşadığı bölgede yenilenebilir ve temiz kaynaklardan üreten yeni dünyadır. Her geçen gün gerçekleşen buluşlar ve keşfedilen üretim teknikleri de bunu destekler niteliktedir.

1. İnsan Kaynaklı Enerji

Gelecek yüzyılın en büyük enerji kaynaklarından birisi insandır. Henüz küçük miktarlarda faydalanabilen bu kaynaklar insan dışkısı, idrarı ve teridir. Bu kaynakların ortaya çıkışı temelde taşınabilir cihazları insan gücüyle çalıştırma hayaline dayanmaktadır. Her birinden enerji eldesi farklı prosesler ile mümkündür.

İnsan idrarı üretilen mikrobik yakıt hücreleri sayesinde elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Yakıt hücrelerindeki elektrik üretimi doğrudan bakteriler sayesinde yapılmaktadır. Bakterilerin anaerobik solunumu sırasında oluşan elektronlar bir elektrottan geçirilmekte, bu sayede elektrik elde edilmektedir. Burada idrarın kullanımı proseste dolaylı olarak gerçekleşmektedir. İdrar bakteriler tarafından beslenmek ve nefes almak amacıyla yakıt olarak kullanılmaktadır.

İnsan terinden enerji üretimi biyopiller sayesinde gerçekleşmektedir. Geliştirilen geçici dövme şeklindeki biyopil terdeki laktak moleküllerini yakıt olarak kullanarak enerji üretebilmektedir. İnsan vücudu hareket enerjisini karşılamak için glikozu kullanmaktadır. Enerjiye dönüşüm süreci olan glikoliz sırasında yan ürün olarak laktak molekülü açığa çıkmaktadır. Biyopilde bulunan enzimler vasıtasıyla bu laktak molekülündeki elektronlar alınarak elektriksel akım oluşması sağlanmakta ve elektrik enerjisi üretilmektedir. Günümüz teknolojisinde biyopil çalışırken deriden 70 mikrowatt/cm2 enerji üretilebilmektedir. Bu üretilen değerin gelecekte artması ile insan terinin önemli bir enerji kaynağı haline dönüşmesi beklenmektedir.

2. Uzay Tabanlı Güneş Enerjisi

Füzyon tabanlı olan güneş enerjisi önemini gelecekte daha gelişmiş üretim teknikleriyle artıracaktır. Günümüzde insanoğlu güneş enerjisinden çok fazla yararlanamamaktadır. Bunun en büyük nedeni güneşten gelen ışınların yaklaşık %53’ünün dünya atmosferinden geri yansımasıdır. Bu yansıyan enerjiden de faydalanabilmek ve enerjide 24 saatlik sürekliliği sağlamak için uzay tabanlı güneş enerjisi teknolojileri önem kazanmaktadır. 1970 yılında başlanılan araştırmalarda çok büyük yol katedilmiştir.

Uzay tabanlı güneş enerjisi üretimi üç aşamadan oluşmakta:

1. Güneş pilleri üzerinde reflektör veya şişme aynalarla güneş enerjisini toplama

2. Dünyaya kablosuz güç iletimi

3. Bir anten aracılığıyla yeryüzünde güç alma işlemi

Güneş enerjisini toplama işlemi uzaya yerleştirilecek olan uydular ile gerçekleşecektir. Bu amaçla iki tür uydu mevcuttur. Bunlardan birincisi 3 ile 10 km çapında dev aynalar kullanan mikrodalga uydularıdır. Diğeri teknoloji ise lazer ışını uydularıdır.

Mikrodalga uyduları sağında ve solunda bulunan bal peteği şeklindeki aynalar ile topladığı ışığı uydunun ortasında bulunan kolektör antene yansıtıyor. Uydunun alt kısmında uzaydan toplanan bu güneş enerjisini dünyaya mikrodalga halinde yansıtmak üzere bir anten bulunuyor. Bu mikrodalga uyduları yaklaşık 80 ton ağırlığındaki büyük yapılardır ve yeryüzünden 35 bin km yukarıda bulunan yer sabit yörüngeye konuşlandırılacaktır. Boyutundan kaynaklı olarak uyduyu böyle bir mesafeye fırlatmak çok maliyetli olmaktadır. Çünkü taşınması için çok fazla yakıt gerekmektedir.

Lazer ışını uyduları ise topladığı ışığı lazer ışınına dönüştürerek dünyaya kablosuz enerji transferi gerçekleştiriyor. Mikrodalga uydulardan daha az enerji ürettiği için gruplar halinde çalışacaklardır. Lazer ışını uydusu 10 ton ağırlığında olup 400 km alçak irtifada konuşlanmaları yeterli olmaktadır. Maliyetleri daha düşüktür.

Uzaya uydu fırlatmak için gereken büyük bütçenin yanısıra uzayda bulunan bu dev güneş panelleri üzerindeki yapım ve bakım çalışmaları tipik robotik işlemler ile yapılacaktır. Bu da ikinci olarak yüksek bakım maliyetlerini oluşturmaktadır. Bir başka dezavantajı ise toplanan ışının enerjiye dönüşüm ve iletim aşamaları uzun mesafelerde gerçekleşeceği için oluşan kayıpların olasılığı artmaktadır.

3. Füzyon

Doğadaki enerji kaynaklarının tamamına yakını doğrudan ya da dolaylı olarak güneş kökenlidir. Güneş ve diğer yıldızların enerji kaynağı ise füzyon (termonükleer) reaksiyonlarıdır. Kosmoz milyarlarca yıldır bu enerji kaynağını kullanmaktadır. Günümüz ticari nükleer enerji teknolojileri fisyon (çekirdek bölünmesi) tepkimelerine dayanır. Ancak bu tepkimeler için mevcut yakıtların sınırlı olması, radyoaktif atık problemleri ve sızıntı riskleri ciddi önem arz etmektedir. Buna karşın doğanın milyarlarca yıldır kullandığı füzyon (çekirdek kaynaşması) tepkimesinde kaynak sıkıntısı bulunmamakta, tepkime sonucu radyoaktif atıklar oluşmamakta ve sızıntı ya da çevre felaketi riski bulunmamaktadır. Küçük çekirdeklerin kaynaşması büyük çekirdeklerin bozunmasından çok daha zordur. Öncelikle hafif atomların elektronlarından kurtulabilecekleri bir fiziksel halde olmaları gerekmektedir. Buna maddenin plazma hali denmektedir. Ancak bu şartlarda, çekirdekler muazzam basınç ve sıcaklık altında kaynaşma ihtimaline sahip olmaktadır.

Güneş, çekirdeğinde 2.7 milyar atm basınç ve 15 milyar °C sıcaklıkta hidrojeni helyuma füzyonlar.Dünya şartlarında bu füzyonu gerçekleştirebilmek için 150 milyar °C ulaşılması gerekir. Bu sıcaklıklara dayanıklı bir sistem geliştirmek için vakumlu ortamda, plazmayı elektro manyetik alan içinde hapsederek akışı sağlanmalıdır. Ancak bu şekilde plazma hiçbir madde veya yüzeyle etkileşime geçmez. Bu şartlar altında dahi füzyon reaksiyonunu kontrol etmek en büyük zorluğu oluşturur. Zira en ufak yabancı partikül, reaksiyonun dengesini bozmaktadır. Füzyon reaksiyonun devamlılığını sağlamak üzerine çalışmalar devam etmektedir. Ne yazık ki henüz enerji kazancı konusunda başarıya ulaşılamamıştır. Bu amaçla AB, ABD, Rusya, Çin, Güney Kore, Hindistan ve Japonya bir araya gelerek ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor – Uluslararası Termonükleer Araştırma Reaktörü)’nü kurmaya karar vermişlerdir. Fransa'nın Cadarache yakınlarında inşa edilen tesis bu konudaki en ciddi çalışmaları gerçekleştirmektedir.

Yakın geleceğe dair ticari beklentiler olmasa da, istikrarlı çalışmaların bu yolu açması öngörülmektedir. Füzyon santrallerin potansiyeli neredeyse sınırsızdır. Bu teknolojinin hayatımıza girmesi ile insanlığın enerji ihtiyacını tek başına karşılamanın yanı sıra ihmal edilebilir çevresel etkiler ile en temiz enerji kaynağı olacaktır.

#yenilenebilirenerji #alternatifenerji #inthefuture #gelecekteenerji #enerji #thenerjist #theenerjist #theenerjist #füzyon #nükleer #uzaygüneşenerjisi #güneşenerjisi #insanterindenenerji #idrardanenerji