2. Alternatif Enerji Kaynakları


Rüzgar Enerjisi

  • Fosil yakıtlara en önemli alternatif enerji kaynakları yenilenebilir enerji kaynaklarıdır.
  • Yenilenebilir enerji, kaynağından alınan enerjiye eşit oranda veya kaynağının tükenme hızından daha çabuk kendini yenileyebilen enerji olarak tanımlanmaktadır.
  • Yenilenebilir enerji kaynakları şunlardır:
    1. Güneş enerjisi
    2. Rüzgâr enerjisi
    3. Hidrojen enerjisi
    4. Jeotermal enerji
    5. Biyokütle enerjisi
  • Yenilenebilir enerjilerin fosil yakıtlara göre en önemli avantajı tükenme riskinin olmamasıdır.
  • Ayrıca çevreci olmaları yenilenebilir enerji kaynaklarının diğer avantajları arasında ifade edilebilir.
  • Yenilenebilir enerji kaynaklarının bazı coğrafi sınırlılıkların bulunması; hidroelektrik ve rüzgâr enerjisi dışında bazı yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımında maliyetlerin yüksek olması yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım artışını yavaşlatmaktadır.
  • Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı gün geçtikçe yaygınlaşmakta ve fosil yakıtların yerini almaktadır.

I. Güneş Enerjisi

Güneş Enerjisi
Güneş Enerjisi
  • Güneş enerjisi, Güneş’ten gelen yenilenebilir bir enerji kaynağıdır.
  • Isıtma, soğutma işlemlerinde ve elektrik enerjisi üretiminde kullanılabilmektedir.
  • Güneş enerjisi teknolojileri genel olarak iki ana gruba ayrılabilir:
    • Isıl Güneş Teknolojileri ve Odaklanmış Güneş Enerjisi (CSP): Güneş enerjisinden ısı elde edilen bu sistemlerde, ısı doğrudan kullanılabileceği gibi elektrik üretiminde de kullanılabilmektedir.
    • Güneş Hücreleri: Fotovoltaik güneş elektriği sistemleri de denilen yarı iletken malzemeler Güneş ışığını doğrudan elektriğe çevirir.

II. Rüzgâr Enerjisi

Rüzgar Enerjisi
Rüzgar Enerjisi
  • Rüzgâr enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için rüzgâr türbinleri kullanılır.
  • Rüzgâr türbinleri, rüzgâr enerji santrallerinin temel ögesidir ve hareket hâlindeki havanın kinetik enerjisini önce mekanik enerjiye ve sonra elektrik enerjisine dönüştüren makinelerdir.
  • Rüzgâr enerjisi türbinlerinin ilk yatırım maliyeti yüksek, üretim kapasitesi düşüktür.
  • Rüzgâr türbinleri, belirli bir rüzgâr hızı oluştuğunda elektrik enerjisi üretimine başlayabilmektedir.
  • Rüzgâr enerjisi, rüzgârın sabit bir hızda ve belirli bir yönde esmemesi nedeniyle değişken enerji üretimine sahiptir. Ayrıca rüzgâr türbinleri, göçmen kuşların göç yollarını etkileyebilmekte ve gürültü kirliliğine neden olabilmektedir. Bu dezavantajları yanında rüzgâr enerjisi bazı üstünlüklere de sahiptir:
    • Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır, çevre dostudur.
    • Tükenmesi ve zamanla fiyatının artması söz konusu değildir.
    • Geliştirilen yeni teknolojiler ve rüzgâr enerjisi kullanımının yaygınlaşması ile birlikte maliyet değerleri de azalmaktadır.
    • Bakım ve işletme maliyetleri yüksek değildir, istihdam yaratır.

III. Jeotermal Enerji

Jeotermal Enerji Kaynakları
Jeotermal Enerji Kaynakları
  • Jeotermal enerji, yerin derinliklerinde bulunan kayaçların içinde biriken ısının akışkanlarca taşınarak depolanması sonucu oluşan sıcak su, buhar ile kızgın kuru kayalardan yapay olarak elde edilen ısı enerjisidir.
  • Ülkemiz, jeoloji ve coğrafi konumu itibarı ile aktif bir tektonik kuşak üzerinde yer aldığı için jeotermal kaynaklar bakımından zengindir.
  • Ülkemizin jeotermal potansiyelinin %78’i Batı Anadolu’da, %9’u İç Anadolu’da, %7’si Marmara Bölgesi’nde, %5’i Doğu Anadolu’da ve %1’i diğer bölgelerde 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.
  • Jeotermal kaynaklar yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Bugün için jeotermal kaynaklardan elektrik üretimi, ısıtma (sera ve konut), sağlık turizmi, endüstriyel mineral eldesi gibi alanlarda yararlanılmaktadır.

IV. Biyokütle Enerjisi

Biyogaz Tesisi
Biyogaz Tesisi
  • Biyokütle, yeşil bitkilerin güneş enerjisini fotosentez ile kimyasal enerjiye dönüştürerek depolaması sonucunda oluşan biyolojik kütle ve organik madde kaynaklarıdır.
  • Karbon içeriği zengin bu organik maddeler, oksijen ile tepkimeye girdiğinde enerji açığa çıkar.
  • Organik madde içeren artıkların değerlendirilmesi, çevre kirliliğinin ortadan kaldırılması açısından büyük önem arz etmektedir.
  • Biyokütle; elektrik üretiminde, kimyasal madde üretiminde ve taşıtlarda akaryakıt olarak kullanılabilmesi nedeni ile önemli bir enerji kaynağıdır.
  • Biyokütle kaynakları çeşitlilik göstermektedir.
    • Bitkisel biyokütle kaynakları: Yağlı tohumlu bitkiler (ayçiçeği, kanola, soya vb.), şeker ve nişasta bitkileri (şeker pancarı, patates, buğday vb.), lifli bitkiler (keten, kenevir vb.), proteinli bitkiler (bezelye, fasulye vb.), bitkisel ve tarımsal artıklar (dal, yaprak, sap, saman kök, vb.)
    • Orman ve orman ürünlerinden elde edilen biyokütle kaynakları: Odun ve orman atıkları
    • Hayvansal biyokütle kaynakları: Mezbahane atıkları, sığır, at, koyun gibi hayvanların dışkıları
    • Organik çöplerden, şehir ve endüstriyel atıklardan elde edilen biyokütle kaynakları: Kanalizasyon ve dip çamurları, gıda sanayi atıkları, endüstriyel ve evsel atık sular.

V. Hidrojen

Hidrojen ile Çalışan Bir Otobüs
Hidrojen ile Çalışan Bir Otobüs
  • Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir. Ancak birim enerji başına hacmi yüksektir. Sıvı hidrojenin hacmi, gaz hâlindeki hacminin sadece 1/700’ü kadardır.
  • Hidrojen doğada serbest hâlde bulunmaz, bileşikler hâlinde bulunur. En çok bilinen bileşiği ise sudur. Bu nedenle doğal bir enerji kaynağı değildir.
  • Hidrojenden enerji elde edilmesi esnasında çevreyi kirletici ve sera etkisini artırıcı hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde oluşumu söz konusu değildir, atmosfere salınan ürün sadece su ve/veya su buharı olmaktadır.
  • Hidrojen, fosil yakıtlara göre daha verimli bir yakıttır. Hidrojen gazı şu yöntemlerle elde edilebilmektedir:
    • Kömür, doğal gaz, benzin gibi fosil yakıtlardan termokimyasal yöntemlerle hidrojen elde edilebilmektedir.
    • Suyun elektrolizi ile hidrojen elde edilebilmektedir. Elektrik enerjisi kullanılarak sudan hidrojen ve oksijen gazı elde edilir.
    • Fotoelektrokimyasal yöntemle güneş enerjisinden hidrojen elde edilebilmektedir. Bunun için suya batırılmış güneş pillerinden yararlanılır. Normal elektroliz yönteminden daha verimlidir.
    • Fotobiyolojik yöntemle yeşil yosunların doğal fotosentez faaliyetlerinden faydalanılarak hidrojen elde edilebilmektedir.
    • Çeşitli hidrür bileşiklerinden kimyasal yöntemlerle hidrojen elde edilebilmektedir. Bunların en önemlisi sodyum borohidrürdür (NaBH4).
  • Hidrojen gazından enerji üretimine ilişkin yapılan çalışmalar, hidrojeninin yakıt olarak kullanıldığı yakıt pili teknolojisi üzerinde yoğunlaşmıştır.
  • Hidrojen enerjisinin insan sağlığını ve çevreyi tehdit edecek bir etkisi yoktur.
  • Hidrojen, enerji kaynağı olarak değil bir enerji taşıyıcısı olarak düşünülmektedir.
  • Hidrojen; yerel olarak üretimi basit, kolaylıkla ve güvenli biçimde her yere taşınabilen, taşınması sırasında az enerji kaybı olan, ulaşım araçlarından ısınmaya, sanayiden mutfaklarımıza kadar her alanda yararlanacağımız bir enerji sistemidir.

Bor ve Hidrojen Üretimi

  • Hidrojen enerjisi ülkemiz açısından da son derece önemlidir. Bor hidrürlerinin hidrojen üretiminde kullanılabildiği hatırlanırsa ülkemizin hidrojen gazı üretiminde önemli bir avantaja sahip olduğu görülebilir.
  • Dünya bor rezervlerinin %74’ü ülkemizdedir.
  • Bor sadece hidrojen gazı elde edilmesinde değil birçok alanda kullanılabilmektedir. Bor ürünleri;
    • cam
    • tarım
    • kimya
    • deterjan
    • seramik
    • polimerik malzemeler
    • metalürji
    • nanoteknolojiler
    • otomotiv
    • enerji
    • elektronik
    • iletişim
    • uzay ve hava araçları
    • nükleer uygulamalar
    • askerî araçlar
    • yakıtlar
    • inşaat gibi pek çok farklı alanda kullanılmaktadır.
  • Bor bileşikleri, ülkemizde hidrojen gazı üretimi için kullanılabilir.

Hidrojen Yakıt Pilleri

Hidrojen Yakıt Pili
Hidrojen Yakıt Pili
  • Temelde hidrojen yakıt pilleri üç ana ögeden oluşmaktadır. Bu ögeler;
    • Anot
    • Membran
    • Katottur.
  • Anota gelen hidrojen molekülleri önce protonlarına (H+ iyonları), sonra ise elektronlarına ayrılır.
  • Proton, ortada bulunan membran tarafından çekilir ve membrandan geçerek, katotta bulunan havanın içindeki oksijen gazı ile tepkimeye girip saf suyu oluşturur.
  • Anotta açığa çıkan elektronlar, anot ile katot arasında dışarıdan kurulan bir kapalı devre üzerinden geçirilerek elektrik enerjisi elde edilir.
  • Yakıt pilinde gerçekleşen tüm bu olaylar neticesinde ısı, saf su ve elektrik enerjisi elde edilir.
  • Yakıt pilleri; taşınabilir bilgisayarlar, cep telefonları gibi mobil cihazlarda kullanılabildiği gibi elektrik santralları için de uygun güç kaynağıdır.
  • Yüksek verimlilik ve düşük emisyon gibi özellikleri nedeniyle ulaşım sektöründe kullanım alanı bulmaya başlamıştır.

VI. Nükleer Enerji

Nükeer Enerji
Nükeer Enerji
  • Nükleer enerji, büyük atomların (uranyum, plütonyum) parçalanması (fisyon) ya da küçük atomların (hidrojen) birleşmesi (füzyon) sonucunda açığa çıkan enerji olarak ifade edilebilir.
  • Nükleer enerjinin tarihi 1879 yılında Uranyum’un keşfi ile başlar ve 1934 yılında atomun kontrollü bir şekilde parçalanması ile devam eden süreci kapsamaktadır.
  • Atomların parçalanması ile açığa çıkan ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürecek sistemler geliştirmiştir. Nükleer santraller olarak adlandırılan bu sistemler, nükleer enerjinin güvenli, kontrollü ve sürdürülebilir bir şekilde elde edilmesini sağlamaktadır.
  • Nükleer santrallerde, atom bombaları yavaş yavaş patlatılarak açığa çıkan enerji ile elektrik üretilir.
  • Ülkemizde ilk nükleer enerji santrali olan Akkuyu Nükleer Enerji Santralinin kurulması ve işletilmesi konusunda 2010 yılında Rusya ile anlaşma yapılmıştır ve 2023 yılında Akkuyu Nükleer Enerji Santralinin
  • enerji üretmeye başlaması planlanmaktadır.
  • Ülkemizin ikinci nükleer enerji santralinin Sinop’ta kurulması planlanmaktadır bu alanda çalışmalar devam etmektedir.

DERSİN SONU

Yorum yaparak bize destek olabilirsiniz.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Şu kadar HTML serbest:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>