ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

Günümüzde, endüstrinin en temel enerji tüketimi elektrik enerjisi olup, onu ısınma veya ısıtma amaçlı fosil yakıtlar (petrol, kömür, doğal gaz...) takip etmektedir. Geçmişten günümüze elektrik genellikle hidroelektrik santraller vasıtasıyla üretilmektedir. Arazi yapısı ve nehir potansiyeli uygun olmayan ülkeler ise termik santraller vasıtasıyla elektrik ihtiyacını karşılamışlardır. Tüm ülkeler yine ısınma ihtiyacını kömür, petrol veya doğalgaz ile karşılamaktadırlar. Diğer taraftan enerji ve yakıt talebi sürekli olarak artmaktadır.

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI Her dönem belirli bir enerji kaynağı önem kazanmıştır. Kömürün yerini zamanla petrol almış ve sonraki yıllarda doğalgaz önem kazanmıştır. Önümüzdeki yıllarda ise alternatif enerji kaynakları değer kazanacaktır.

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI Fosil yakıtlar içindeki karbon havadaki oksijen ile birleşerek tam yanma halinde veya yarım yanma halinde veya yanma havasının az olması gazlar ortaya çıkmaktadır. Yine yakıt içerisinde eser miktarda bulunan kurşun, kükürt gibi elementler yanma sıcaklığında oksijen ile birleşerek insan sağlığı açısından önemli tehdit oluşturan bileşikler oluşturmaktadır. Bu yanma ürünleri atmosfere bırakılmakta ve atmosfer içerisinde birikmektedir. İlave olarak, fosil yakıtların ana maddesi olan karbon endüstrinin en temel malzemesi olan çeliğinde önemli bir elementidir. Gelecek nesillerin sanayisinde üretilecek plastik-sentetik kumaş, solventler, yağlar, karbon lifli ürünler içinde mevcut fosil yakıt kaynaklarının muhafazası gerekir. Kömür ve petrol rezervlerinin sınırlı olması alternatif enerji kaynağına olan ihtiyacı daha önemli hale getirmektedir.

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI Klasik enerji kaynakları olan hidroelektrik enerji ve fosil yakıtlara alternatif olabilecek enerjiler aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir.

NÜKLEER ENERJİ Nükleer enerji nükleer reaktörlerde atom çekirdeğinin parçalanması veya çekirdek kaynaşması esnasında açığa çıkan enerjidir. Nükleer yakıtlar ise uranyum ve toryumdur. Bu maddelerden çok yüksek oranlarda elektrik enerjisi üretilmektedir. Örneğin bir gram uranyumdan elde edilen enerji dört ton maden kömüründen elde edilen enerjiye denktir. Nükleer enerjide en büyük sorun radyasyon tehlikesidir.

NÜKLEER ENERJİ

GÜNEŞ ve GÜNEŞ ENERJİSİ Güneş ve çevresinde dolanan gezegenlerden oluşan güneş sistemi dünya için, temel bir enerji kaynağıdır. Özellikle, dünyada yaşayan canlılar vazgeçilmez bir kaynaktır. Bugün kullanılan çeşitli enerji kaynaklarına büyük kısmı, güneşin sebep olduğu olaylar sonucu ortaya çıkar. Günlük güneş enerjisi ile dünya aydınlatılabilmekte; yağışlar ile su döngüsü sağlanabilmekte ve en önemlisi de, fotosentez ile canlı yaşam sürdürülebilmektedir. Temiz ve masrafsız bir enerji kaynağı olan güneşin en önemli özelliği bol ve sınırsız olmasıdır. Kullanımı giderek artan güneş enerjisinden önceleri ısı enerjisi olarak son yıllarda ise gelişen teknoloji ile beraber elektrik enerjisi olarak yararlanılmaktadır. Güneş panelleri ve fotovoltaik pillerle giderek azalan maliyetlerle elektrik enerjisi elde edilmektedir. Güneş enerjisiyle çalışan otomobiller yapılmıştır. Fakat bunlar genellikle tek kişilik ve çok sınırlı güce sahip araçlardır.

GÜNEŞ ve GÜNEŞ ENERJİSİ Güneş enerjisinden sıcak su da elde edilmektedir. Örneğin Fransa ile İspanya arasındaki Pirene dağları üzerinde kurulu olan güneş kollektörlerinden 320 derece sıcaklık sağlanmaktadır. Aynı şekilde evlerin çatısına monte edilen güneş panellerinden sıcak su elde etmek de mümkündür ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Avustralya, Japonya, İsrail ve ABD güneş enerjisinden yararlanan ülkelerin başında gelmektedir. İsrail’de güneş enerjisiyle her yıl 300 bin ton petrole eşdeğer enerji sağlanmaktadır.

GÜNEŞ ve GÜNEŞ ENERJİSİ Üstünlükleri; Güneş enerjisi tükenmeyin bir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisi, arı bir enerji türüdür. Gaz, duman, toz, karbon veya kükürt gibi zararlı maddeleri yoktur. Güneş, tüm dünya ülkelerinin yararlanabileceği bir enerji kaynağıdır. Bu sayede ülkelerin enerji açısından bağımlılıkları ortadan kalkacaktır. Güneş enerjisinin bir diğer özelliği, hiçbir ulaştırma harcaması olmaksızın her yerde sağlanabilmesidir. Güneşi az veya çok gören yerlerde biraz verim farkı olmakla birlikte, dağların tepelerinde vadiler ya da ovalarda da bu enerjiden yararlanmak mümkündür. Güneş enerjisi doğabilecek her türlü bunalımın etkisi dışındadır. Örneğin, ulaşım şebekelerinde yapacakları bir değişiklik bu enerji tümünü etkilemeyecektir. Güneş enerjisi hiçbir karmaşık teknoloji gerektirmemektedir. Hemen hemen bütün ülkeler, yerel sanayi kuruluşları sayesinde bu enerjiden kolaylıkla yararlanabilirler.

GÜNEŞ ve GÜNEŞ ENERJİSİ Karşılaştığı Sorunlar; Güneş enerjisinin yoğunluğu azdır ve sürekli değildir. İstenilen anda istenilen yoğunlukta bulunamayabilir. Güneş enerjisinden yararlanmak için yapılması gereken düzeneklerin yatırım giderleri bugünkü teknolojik aşamada yüksektir. Güneşten gelen enerji miktarı bizim isteğimize bağlı değildir ve kontrol edilemez. Bir çok kullanım alanının, enerji arzı ile talebi arasındaki zaman farkı ile karşılaşılmaktadır. Güneş enerjisinden elde edilen ışınım talebinin yoğun olduğu zamanlarda kullanılmak üzere depolanmasını gerektirir. Enerji depolaması ise birçok sorun yaratmaktadır.

GÜNEŞ ve GÜNEŞ ENERJİSİ GÜNEŞ ENERJİSİNDEN YARARLANMA ALANLARI A- Düşük Sıcaklıklarda:150 C’ den düşük sıcaklıklar Kullanma suyunun ısıtılması Bina ısıtma ve havalandırma Tarım da ürün kurutma, seracılık Su damıtımı, tuz üretimi B- Orta Sıcaklıklarda:600 C’ a kadar olan sıcaklıklar Sulama için su pompaları Küçük motorlar, güneş tencereleri Buhar jeneratörüyle elektrik üretimi C-Yüksek Sıcaklarda:600 C’ nin üzeri sıcaklıklar Güneş fırınları Elektrik elde edilmesi Madde araştırılması Egzotik maddeler yapımı, seramikler.

GÜNEŞ ve GÜNEŞ ENERJİSİ 1.Güneşten yeryüzüne gelen ışıma enerjisinin ısı enerjisine dönüştüren “TOPLAYICI” 2.Toplayıcıda elde edilen ısıyı depoya ulaştıran “TOPLAYICI DEVRESİ” 3.Enerjiyi güneşin olmadığı zamanlarda kullanabilmek için toplanan ısının depolandığı “ISI DEPOSU” 4.Depodan veya ek ısı kaynağından gelen ya da direkt toplayıcıdan gelen ısı enerjisini istenen yere ileterek yayan “KULLANICI DEVRESİ” 5.Güneşten depolanan enerjinin yeterli olmaması halinde devreye giren “EK (YARDIMCI) ISITICI” 6.Güneş enerjisi sistemin çalışmasını düzene sokan “KONTROL DÜZENİ” dirler.

RÜZGAR ENERJİSİ Temiz ve yenilenebilen bir enerji kaynağı olan rüzgardan eskiden yel değirmenleri sayesinde günümüzde ise modern türbinler yardımıyla elektrik elde edilmektedir. Yel değirmenleriyle elektrik elde etme ilk olarak 1890 yılında Danimarkalılar tarafından bulunmuştur. Rüzgar gücünden elektrik elde eden ülkelerin başında Almanya gelmektedir. Almanya dünya rüzgar enerjisi üretiminin %27′sine tek başına sahiptir. %25.5 ile ABD ikinci sırada, %14,7 ile Danimarka üçüncü sırada yer alır. Danimarka’da 4000′e yakın rüzgar türbini çalışmaktadır. Bir yılda elde edilen rüzgar enerjisinin iki milyar yüz milyon ton petrole eşdeğer olduğu hesaplanmıştır.

RÜZGAR ENERJİSİ

Rüzgar türbininin kurulacağı bir yer için şu kriterlere bakılmalıdır. 1. Enerjiyi kullanacak birimin (köy, konut, çiftlik...) büyüklüğü 2. Mevcut enerji kaynaklarına veya inter-konnekte şebekeye uzaklığı 3. Yörenin rüzgar potansiyeli 4. Enerjiyi kullanacak kişi ve bölgelerin gelecek için enerji ihtiyaçları 5. Rüzgar enerjisini destekleyecek diğer kaynak potansiyelinin varlığı

JEOTERMAL ENERJİ Yerkabuğunun derinliklerindeki ısının fay hatlarından sıcak su veya buhar olarak kendiliğinden ya da sondajlarla çıkartılmasıyla elde edilen enerjiye jeotermal enerji denir. Sıcak su kullanımı çok eskilere kadar gitmektedir. Fakat modern anlamda ilk olarak İtalyanlar jeotermal enerjiyi elde etmişlerdir. Dünya üzerindeki jeotermal enerji kapasitesinin 7000 Megawatt dolayında olduğu tahmin edilmektedir. Dünya üzerindeki kullanılan jeotermal enerjinin çok daha ötesinde bir potansiyel vardır. Japonya 270 MW’lık kapasiteye sahip olmasına rağmen bunun 69 MW’lık kısmını ancak kullanabilmektedir. Jeotermal enerjiden ısıtmada, endüstride, tarımda ve elektrik elde etmede yararlanılmaktadır. İzlanda’da 1943 yılından beri konutlar jeotermal enerji ile ısıtılmaktadır. Ayrıca yollar ve kaldırımların ısıtılmasında da kullanılmaktadır. Yeni Zelanda’da kağıt ve kereste işletmelerinde, ABD’de sebze kurutma tesislerinde jeotermal enerji kullanılmaktadır.

JEOTERMAL ENERJİ Dünya’da jeotermal alanlar; 1- Pasifik Ateş Çemberi 2- Atlas Okyanusu Adaları 3- Akdeniz Kuzey Kıyı Ülkeleri 4- Kıtaların İç Kesimleri

HİDROJEN ENERJİSİ Fosil kökenli yakıtların teknolojisinin gelişmesi ve aşırı kulanım sonucu hızla tükenmesi, araştırmacıları alternatif yakıt arayışına itmiştir. Sudan elde edilebilirliği sayesinde sonsuz bir enerji kaynağı olan hidrojen günümüz teknolojisi ile motorlu taşıtlarda yakıt olarak kullanılabilme sınırına gelmiştir. Hidrojenin çevre dostu olması ve geleneksel yakıtlara göre avantajlarının bulunması, yakın gelecekte en gözde enerji kaynağı olmasını sağlamaktadır. Bir takım işletim problemleri bulunsa da yapılacak çalışmalarla bu problemler giderilebilir. Hidrojenin en belirgin özelliği Oksijenle çabuk reaksiyona girmesidir. Bu özelliği ile hidrojen doğal bir reaktiftir. Düz cam üretiminde, elektronik mikroçip üretiminde de olduğu gibi Oksijenin temizlenmesi için azot atmosferlerine Hidrojen verilir.

HİDROJEN ENERJİSİ Renksiz, yanıcı bir gazdır. Diğer kimyasallarla çabuk reaksiyona girer. Fiziksel özellikleri şu şekildedir:

HİDROJEN ENERJİSİ Kullanıldığı yerler: Rafineride desülfirizasyon ve hidrokraking işlemlerinde Düz cam üretiminde Işıl işlemlerde koruyucu ve reaktif atmosfer bileşeni olarak Enerji santral ekipmanlarının soğutulmasında Bitkisel yağların katılaştırılmasında Roket yakıt karışımlarında

HİDROJEN ENERJİSİ Hidrojenin depolanması Hidrojenin kimyasal ve fiziksel özelliğinden kaynaklanan problemlerden dolayı depolanma sorunları ortaya çıkmaktadır. Hidrojenin depolanmasında üç ana yöntem vardır; yüksek basınçlı gaz şeklinde, kroyojenik (aşırı soğutulmuş) sıvı haldeki depolama; bu durumda hidrojen genellikle alçak basınçlıdır ve metal-hidrit şeklinde depolanmasıdır. Hidrojenin yakıt tankının doldurulmasında bir gecikme söz konusudur. Hidrojen gazının depoya doldurulması bugünkü benzinli taşıtlardaki deponun dolum süresinden oldukça yavaştır. Örneğin 90 km'lik bir yol için gerekli hidrojen, bugünkü yöntemlerle ancak 10 dakikada doldurulmaktadır. Araştırmaların büyük bir kısmı bu sorun üzerine yoğunlaşmıştır.

DİĞER ENERJİ ÇEŞİTLERİ Biyoenerji Doğal ürünlerden elde edilen enerjidir. Biyokütle enerjisi olarak adlandırılan bu enerji türü organik maddelerden elde edilen enerjidir. Bitki ve hayvan atıklarından yararlanma yöntemidir. Başlıca biyokütle kaynakları şunlardır; Odun (çeşitli ağaçlar) Bazı yağlı tohumlu bitkiler (ayçiçeği, kolza, soya fasulyesi) Elyaf bitkileri (keten, kenevir, sorgum v.b) Karbonhidratlı bitkiler (patates, buğday, mısır, pancar v.b) Bitkisel artıklar (dal, sap, saman, kök, kabuk v.b) Sanayi atıkları Hayvansal atıklar

DİĞER ENERJİ ÇEŞİTLERİ Bazı organik bazlı atıkların oksijensiz ortamdaki fermantasyonu (mayalanma) sonucu ortaya çıkan renksiz, kokusuz, mavi bir alevle yanan gazdır. Çin ve Hindistan‘da biyogaz üretimi çok önemlidir. Çin’de hayvan ve insan atıklarının kullanıldığı yedi milyon biyogaz üretim ünitesi bulunmaktadır. Biyogaz enerjisi için bitkiler de kullanılmaktadır. Bitki atıkları arasında şeker kamışı, mısır, kauçuk ve kavak vardır. Bu bitkilerin atıklarındaki çürüme bazı yakıtların meydana gelmesine yol açar. Brezilya‘ya mısır ve şeker kamışından alkol elde edilmekte, bu alkol da motor yakıtı olarak kullanılmakta ve %20 oranında da petrole katılabilmektedir. Bazı yağlı tohum bitkilerinden(kolza, aspir, ayçiçeği gibi) elde edilen yağların bir katalizör eşliğinde alkol ile reaksiyonu sonucu ortaya çıkan yakıt biyodizeldir. Kızartma yağları ve hayvansal yağlar da biyodizel hammaddesi olarak kullanılır.

DALGA ENERJİSİ Denizlerde rüzgarların etkisiyle oluşan dalgalardan enerji elde edilmektedir. Dalga enerjisi suya yerleştirilen tribünlerle veya dalgaların kıyıya çarptıkları yerlerde kullanılan merceklerle elde edilir. Bütün dünyada dalgalardan 200 milyon ton taşkömürünün vereceği enerjiyi karşılayacak enerji elde edilebilir. Okyanusların kıyı şeridi yaklaşık km’dir. Bu kıyı şeridinin ortalama potansiyel gücü 4 milyar kWh’yi bulmaktadır. Bu da dünyadaki bütün su gücünden 7 kat fazladır.

DİĞER ENERJİ ÇEŞİTLERİ Gel-Git Enerjisi Okyanuslardaki suyun alçak ve yüksek olduğu zamanlar arasındaki farktan doğan enerjidir. Gel-git enerjisi tesisi ilk olarak 1966 yılında Fransa’nın kuzeybatısında Rance Nehri’nin ağız kısmındaki haliçte inşa edilmiştir. Bu tesisten 240MWh elektrik üretilmektedir. Rusya’da 400, Çin’de 10, Kanada‘da 18 MWh enerji üreten tesisler kurulmuştur. Hindistan’da ise proje aşamasında olan tesisler vardır.