Enerji Kaynakları Ve Bilimsel Gelişmeler → Bütün Bölümler

Dersin Özellikleri:

• Gerekli Bilgiler:
  • Organik Bileşikler
• Öğretmen:
  • Muzaffer KAYA

Anlatılacak Başlıklar*:

1. Fosil Yakıtlar
2. Alternatif Enerji Kaynakları
3. Sürdürülebilirlik
4. Nanoteknoloji

* Konu anlatımı, örneklerle zenginleştirilmiştir.

Yakıtlar Ne İşe Yarar?

• Enerji kaynaklarıdır.
• Enerji ile yapılan başlıca işler;
  • Aydınlatılma
  • Isıtma/soğutma
  • Hareket ettirme…

Fosil Yakıt Nedir?

• Fosil yakıtlar şunlardır:
  1. Kömür
  2. Petrol ve doğal gaz
• Yaklaşık 300 milyon yılda oluşurlar.

I. Kömür

• Yer altında kalan bitki kalıntıları ile inorganik minerallerden oluşan tortul bir kayaçtır.

• Turba: Kömürün ilk aşamasıdır. Yakıt değildir, suludur.
• Kömür türleri ve karbon oranları şöyledir:
  • Bataklık kömürü (turba) : %60
  • Linyit : %62-76
  • Taş kömürü : %76-86
    • Nem oranı %3′ ün altındadır.
  • Antrasit kömür : %91-99
    • En yaşlı kömürdür.
• Temel bileşeni C elementidir.
• N ve S elementleri içerir.

II. Petrol ve Doğal Gaz

• Petrol; bitki ve hayvan kalıntılarının kum, kil ve mineral tanecikleri ile birlikte uzun yıllar boyunca kayaçlar arasında birikmesi sonucu oluşur.
• Koyu renkli ve bir hidrokarbonlar karışımıdır.
• Gözenekleri içinde ham petrol ve doğal gaz kapanlanmış kayaç parçasına petrol rezervi denir.
• Doğal gaz, petrolün giremeyeceği bir göç yolu bulup ham petrolden ayrılabilir.
• Sadece doğal gaz kapanlanmış kayaç parçasına doğal gaz rezervi adı verilir.
• Rezervde; üstte doğal gaz, altında ham petrol ve en altta da su bulunur.
• Doğal gaz; %80-95 metan, %5-20 etan, propan ve bütan içerir.
• Orta Doğu; petrol rezervinin yaklaşık yarısına (%47,7) sahiptir.

II. Petrol ve Doğal Gaz

• Ham petrolün rafine edilmesiyle;
  • Sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG)
  • Nafta
  • Benzin
    • Metanol ile oktan sayısı arttırılabilir.
  • Fuel oil
  • Gaz yağı
  • Motorin (dizel)
  • Madenî yağ
  • Asfalt vb. ürünler elde edilmektedir.

Fosil Yakıtların Çevreye Etkisi

• Yandıklarında SO₂, NO₂ ve CO₂ üretirler.
  • CO₂; sera etkisine (küresel ısınma ve iklim değişiklikleri) neden olur.
  • SO₂, NO₂ ve CO₂ gazları, asit yağmurlarına neden olur.
• Sonsuz kaynaklar değildir, bir gün tükeneceklerdir.

Fosil Yakıtların Verdiği Zararı Azaltmak İçin Yapılabilecekler

• Tüketimi azaltılmalı, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmeliyiz.
• Toplu taşıma araçlarının kullanımı yaygınlaştırılmalıdır.
• Doğal bitki örtüsü korunmalı, orman yangınları önlenmeli ve yeşil alanlar artırılmalıdır.
• Fabrika bacalarına filtre takılmalıdır.
• Enerji verimliliği yüksek cihazların ve aydınlatma ürünlerinin kullanılmalıdır.

Fosil Yakıtlara Alternatif Enerji Kaynakları

1. Güneş Enerjisi (Solar Enerji)
2. Rüzgar Enerjisi
3. Jeotermal Enerji
4. Biyokütle Enerjisi
5. Hidrojen Enerjisi
6. Nükleer Enerji
7. Hidroelektrik Enerjisi

I. Güneş Enerjisi (Solar Enerji)

• Yenilenebilir bir enerji kaynağıdır.
• Isıtma, soğutma ve elektrik enerjisi üretiminde kullanılabilmektedir.

• Genel olarak 2 gruba ayrılabilir:
  • Isıl Güneş Teknolojileri ve Odaklanmış Güneş Enerjisi (CSP): Isı üretir.
  • Güneş Hücreleri: Fotovoltaik hücre ya da pilleri ile güneş ışığını doğrudan elektriğe çevirir.

II. Rüzgâr Enerjisi

• Rüzgâr enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için rüzgâr türbinleri kullanılır.
  • İlk yatırım maliyeti yüksek, üretim kapasitesi düşüktür.
  • Rüzgârın sabit olmaması nedeniyle değişken enerji üretimine sahiptir.
  • Göçmen kuşların göç yollarını etkileyebilmektedir.
  • Gürültü kirliliğine neden olabilmektedir.
  • Bazı üstünlüklere de sahiptir:
    • Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır.
    • Zamanla maliyeti azalmaktadır.

III. Jeotermal Enerji

• Yerin derinliklerinde bulunan kayaçlarda biriken ısının akışkanlarca taşınarak depolanması sonucu oluşan sıcak su, buhar ile kızgın kuru kayalardan elde edilen ısı enerjisidir.
• Ülkemiz, jeotermal kaynaklar bakımından zengindir.
• Ülkemizin jeotermal potansiyelinin %78’i Batı Anadolu’da yer almaktadır.
• Jeotermal kaynaklarımızın % 90’ı düşük ve orta sıcaklıktadır ve doğrudan uygulamalar (ısıtma, termal turizm, mineral eldesi vb.) için uygundur; %10’u ise dolaylı uygulamalar (elektrik enerjisi üretimi) için uygundur.
• Elektrik üretimi, ısıtma (sera ve konut), sağlık turizmi, endüstriyel mineral eldesi gibi alanlarda yararlanılmaktadır.

• Organik madde kaynaklı enerji kaynağıdır.
• Yeşil bitkiler güneş enerjisini, fotosentez ile depolar.
  • Bitkilerde depolanan bu enerjiye biyokütle enerjisi denir.
• Biyokütlenin fermantasyonu sonucu biyogaz oluşur.
• Şu alanlarda kullanılabilir:
  • Elektrik üretiminde
  • Kimyasal üretiminde
  • Akaryakıt olarak

• Biyokütle kaynakları çeşitlilik göstermektedir.
  • Bitkisel
  • Orman ve orman ürünleri
  • Hayvansal
  • Organik çöplerden, şehir ve endüstriyel atıklar

• Kimyasal yakıtlar içerisinde en verimlisidir.
• Hidrojen boldur fakat doğal bir enerji kaynağı değildir.
• Çevre dostudur.

• Bu alanda yapılan çalışmalar, hidrojeninin yakıt olarak kullanıldığı yakıt pili teknolojisi üzerinde yoğunlaşmıştır.

• Hidrojen gazı şu yöntemlerle elde edilebilir:
  • Fosil yakıtlardan
  • Suyun elektrolizi ile
  • Güneş enerjisi ile sudan
  • Fotobiyolojik yöntemle yeşil yosunların doğal fotosentez faaliyetleriyle
  • Çeşitli hidrür bileşiklerinden
    • Sodyum borohidrürdür (NaBH₄) gibi

VI. Nükleer Enerji

• Atom çekirdeğinde depolanan enerjidir.
• Nükleer santraller nükleer enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.
• Nükleer santrallerde, atom bombaları yavaş yavaş patlatılır.
• Ülkemizde ilk nükleer enerji santrali Akkuyu Nükleer Enerji Santrali olacaktır.
• Çevrecidir.
• Sürdürülebilir değildir.

VII. Hidroelektrik Enerjisi

• Suyun hareketinden üretilen elektrik enerjisidir.
  • Barajlar birer hidroelektrik santrallerdir.
• Çevrecidir.
• Sürdürülebilirdir.

Sürdürülebilirlik Nedir?

• Sürdürülebilirlik;
  • Dünya’nın kaynaklarının, bizden sonraki nesiller tarafından da kullanılabilmesini sağlamak ve doğal dengeyi bozmamak için yapmamız gerekenleri ifade eder.

Neden Sürdürülebilirlik?

• Aşağıdaki insan faaliyetleri Dünya’nın doğal dengesini tehdit etmektedir.
  • Endüstriyel faaliyetler
  • Bilinçsiz tüketim
  • Hızlı nüfus artışı
  • Orman yangınları
  • Bilinçsiz şehirleşme
  • Geri dönüşüme gerekli önemi vermeme
• Sürdürülebilirlik, doğal dengeyi korumak için gereklidir.

Sürdürülebilir Kalkınma Nedir?

• Sürdürülebilir kalkınma;
  • Çevreyi ve tüm insanların yaşam kalitesini koruyarak refaha ulaşmaktır.
  • Gelecek nesillerin ihtiyaçlarını karşılama yeteneğinden ödün vermeden bugünün ihtiyaçlarını karşılamasıdır.
• Temel öğeleri; toplum, çevre ve ekonomidir.
• Çevresel sürdürülebilirlik için, yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmak ve doğaya karşı bilinçli olmak şarttır.

• Sürdürülebilir kalkınma için gerekli faktörler şunlardır:
  • Toplumsal bilinç
  • Bilgi ve iletişim
  • Çevre eğitimi ve öğretimi
  • Yenilikçi enerji stratejilerinin geliştirilmesi
  • Teşvik programlarının geliştirilmesi
  • Finansman
  • İzleme ve değerlendirme:

Nanoteknoloji Nedir?

• Nanometre: 1 metrenin milyarda biridir.
  • Atomik büyüklüğün 10 katıdır.
• Nanoteknoloji:
  • Nanometre ölçeğinde gerçekleşen olayların anlaşılması, kontrol edilmesi ve bu boyutlarda araçların ve sistemlerin geliştirilmesi olarak ifade edilebilir.
  • Kısaca, molekül seviyesinde makinalar ve malzemeler yapma çalışmalarıdır.

• Richard Feynmann (1959) ile başlamıştır.
• “Nanoteknoloji” kavramı K. Eric Drexler’e (Erik Dıreksler) aittir.
• Gelişmiş mikroskoplar ve karbon nanotüpler, nanoteknolojinin gelişimini hızlandırmıştır.

Nanoteknolojinin Kullanım Alanları

1. Malzeme bilimi
2. Bilgisayar teknolojisi
3. Havacılık ve uzay araştırmaları
4. Tıp ve sağlık
5. Savunma
6. Enerji

I. Malzeme Bilimi

• Hafif ve dayanıklı kaporta
• Islanmayan, kendi kendini temizleyen, yanmayan, çizilmeyen yüzeyler, boyalar ve kumaşlar mümkün olacaktır.

II. Bilgisayar Teknolojisi

• Kuantum işlemcilerin geliştirilmesi mümkündür.
• Atomları ve moleküller kullanılarak transistor ve elektronik aygıtlar üretilmiştir.
• Yakın gelecekte nano ölçekte süper bilgisayarlar geliştirilebilecektir.

III. Havacılık ve Uzay Araştırmaları

• Daha dayanıklı, hafif uçaklar ve uzay araçlarının üretilmesi
• Daha hassas radarlar nanoteknoloji ile üretilebilmektedir.

IV. Tıp ve Sağlık

V. Savunma

• Savunma alanında nanoteknolojinin çalışma konularından bazıları şunlardır:
  • Kurşun geçirmez malzemeler
  • Radarların tespit etmesini önleyen kamuflaj örtüler
  • Askerlerin sağlık durumunu anlık takip etmeye imkân veren biyosensörler
  • Çok küçük boyutlarda silahları
  • Islanmayan, soğuktan koruyan ve terletmeyen kamuflajlı askerî kıyafetler

VI. Enerji

• Nanoteknolojinin enerji alanına katkıları şunlardır:
  • Dizel yakıtlarda, verimi arttıran nano parçacıklar üretilmiştir.
  • Daha verimli güneş enerjisi panelleri
  • Enerji iletim hatlarının geliştirilmesi
  • Yüksek kapasitede hidrojen depolanabilecektir.