Enerji Kaynakları: Alternatif Enerji Kaynakları

Bikifi Instagram'da

Günümüzdeki teknolojik ilerlemeler sayesinde çeşitlenen elektronik cihazların ve motorlu araçların ihtiyaç duydukları enerji ihtiyacı sürekli artmaktadır. Gelişen toplumun ihtiyaç duyduğu enerjinin çevre dostu yöntemlerle üretilmesi için alternatif enerji kaynakları üzerinde çalışmalar yapılmaktadır.

Alternatif enerji kaynakları, geleneksel fosil yakıtların yerine kullanılan enerji kaynaklarıdır. Bu terim genellikle, fosil yakıtlara karşı daha çevreci ve sürdürülebilir olan enerji türlerini ifade etmektedir.

Alternatif Enerji Kaynakları Çeşitleri

Güneş (Solar) Enerjisi

Güneş enerjisi, güneş ışığının ve ısısının enerjiye dönüştürülmesi sürecidir. Bu enerji, elektrik veya ısı enerjisi olarak kullanılabilir ve bir dizi uygulamada kullanılır. Güneş enerjisi, yenilenebilir bir enerji kaynağıdır ve doğru şekilde kullanıldığında, enerji tüketiminin çevresel etkilerini azaltmada önemli bir rol oynar.

Güneş enerjisinden elektrik üretiminde genellikle iki ana teknoloji kullanılır. Bunlar, fotovoltaik (PV) sistemler ve konsantre güneş enerjisi (CSP) sistemleridir.

Fotovoltaik Sistemler

Fotovoltaik (PV) sistemler, güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştürür. Dönüşüm işlemi, özel olarak tasarlanmış hücreler olan güneş hücreleri aracılığıyla gerçekleştirilir. Güneş hücreleri genellikle silisyumdan yapılır ve genellikle birkaç hücre, bir güneş panelini oluşturmak üzere bir araya getirilir. Güneş panelleri çatılara, binalara veya diğer yapıların yüzeylerine monte edilebilir veya ayrı bir yapı üzerine yerleştirilebilir.

Konsantre Güneş Enerjisi Sistemleri

Konsantre güneş enerjisi (CSP) sistemleri, güneş ışığını bir noktada yoğunlaştırır ve bu yoğun ışığı enerjiye dönüştürür. Bu genellikle aynaları kullanarak güneş ışığını bir alıcıya yönlendiren ve ısı enerjisini bir türbinin döndürülmesi ve elektrik üretimi için kullanılan bir ısıtma sıvısını ısıtan büyük ölçekli sistemler aracılığıyla gerçekleştirilir.

Rüzgar Enerjisi

Rüzgar enerjisi, rüzgarın kinetik enerjisini kullanarak elektrik üreten bir enerji türüdür. Rüzgar enerjisi, dünya genelinde kullanılan en yaygın yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir ve çevresel etkisi düşük, verimli ve sürdürülebilir bir enerji seçeneği sunar.

Rüzgar enerjisi genellikle rüzgar türbinleri aracılığıyla toplanır. Rüzgar türbinleri, genellikle yüksek bir kule üzerinde bulunan büyük pervaneleri (veya kanatları) kullanır. Rüzgar, bu pervaneleri döndürür, bu hareket türbinin içindeki jeneratörü döndürür ve bu da elektrik üretir.

Rüzgar türbinleri genellikle rüzgarın güçlü ve sürekli olduğu alanlarda, örneğin açık denizlerde, yüksek tepelerde veya geniş, açık düzlüklerde bulunur. Bu türbinler genellikle bir “rüzgar çiftliği” veya “rüzgar parkı” olarak adlandırılan gruplar halinde bulunur.

Jeotermal Enerji

Jeotermal enerji, yer kabuğunun altındaki doğal ısı kaynaklarından elde edilen bir enerji türüdür. “Geo” Yunanca bir kelime olup “Dünya’yı” ve “termal” “ısıyı” ifade eder. Bu enerji tipi, sıcak su ve buharı kullanarak elektrik üretir ve ısıtma veya soğutma için direkt kullanılır.

Jeotermal enerji, yer kabuğunun altında bulunan sıcak suyun veya buharın yüzeye çıkarılmasını içerir. Bu su veya buhar, bir türbinin döndürülmesini ve elektrik üretimini sağlar. Sıcak su veya buharın enerjisi tükenene kadar bu süreç tekrarlanabilir.

Jeotermal enerji, yenilenebilir bir enerji kaynağıdır çünkü dünya içindeki radyoaktif bozulma süreci boyunca sürekli olarak ısı üretilir. Bu ısı, magma ve çevresindeki kaya ve suyu ısıtarak yeryüzüne ulaşır.

Jeotermal enerjinin bazı dezavantajları ve zorlukları da vardır. Yüksek başlangıç maliyetleri ve uygun yerlerin sınırlı olması bu enerji türünün kullanımını kısıtlar. Ayrıca, jeotermal sondaj, yerel seviyede sismik aktiviteye neden olabilir ve bazı durumlarda yer altı suyu kirliliği riski vardır. Ancak, uygun yönetim ve teknoloji ile bu riskler yönetilebilir ve minimize edilebilir.

Biyokütle Enerjisi

Biyokütle enerjisi, bitki ve hayvan materyali (biyokütle) ile organik atıkların enerjiye dönüştürülmesiyle elde edilen bir enerji türüdür. Biyokütle enerjisi, yakıt olarak kullanılan malzemeyi yakmak, biyogazı fermente etmek veya biyoyakıtı üretmek gibi birkaç farklı şekilde üretilebilir.

Biyokütle enerjisi, aşağıdaki gibi çeşitli formlarda olabilir:

1. Katı Yakıtlar: Ahşap, tarımsal atıklar ve diğer kuru bitki materyali, ısı ve elektrik üretmek için doğrudan yanabilir.
2. Biyogaz: Çeşitli biyolojik atıklar, özellikle hayvansal gübre ve bitki atıkları, metan gazı üretmek üzere fermente edilebilir. Bu metan gazı, ısı ve elektrik üretmek için yanabilir.
3. Biyoyakıtlar: Bitki ve hayvansal yağlar, biyodizel üretimi için işlenebilir, ayrıca şeker ve nişastalı bitkilerden etanol üretilebilir. Bu biyoyakıtlar, taşıtlarda fosil yakıtların yerine kullanılabilir.

Biyokütle enerjisinin bazı avantajları şunlardır:

1. Yenilenebilir ve Sürdürülebilir: Biyokütle enerjisi, bitkiler ve hayvanlar gibi yenilenebilir kaynaklardan üretilir. Bu enerji türü, doğru şekilde yönetildiğinde sürdürülebilir olabilir.
2. Karbon Nötr: Biyokütle enerjisi, teorik olarak karbon nötr kabul edilir. Bu, bitkilerin büyüme sürecinde atmosferden karbon dioksit emdiği ve bu karbon dioksidin biyokütle yakıldığında tekrar atmosfere salındığı anlamına gelir. Bu döngü, atmosfere ekstra karbon dioksit eklemeyerek, karbon döngüsünü dengede tutabilir.
3. Atık Yönetimi: Biyokütle enerjisi, tarımsal, gıda ve ahşap atıkların enerjiye dönüştürülmesini sağlar. Bu, bu atıkların yönetilmesine yardımcı olurken aynı zamanda enerji üretir.

Hidrojen Enerjisi

Hidrojen enerjisi, hidrojen gazının (H₂) enerjisini kullanır. Hidrojen, en hafif ve en bol element olup evrenin en yaygın elementidir. Hidrojen enerjisi, hidrojenin yanması veya bir yakıt hücresinde oksijen ile birleşmesi yoluyla elde edilir. Bu süreçler, ısı ve/veya elektrik üretir ve buhar hariç hiçbir emisyon oluşturmaz, bu yüzden çevre açısından çok temizdir.

Hidrojen enerjisi genellikle iki ana şekilde üretilir

1. Elektroliz: Bu işlemde, elektrik enerjisi suyu (H₂O) hidrojen ve oksijene ayırır. Bu işlem için gereken elektrik, güneş veya rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından alınabilir, bu durumda bu sürecin karbon emisyonu olmaz.
2. Doğal Gaz Reformasyonu: Bu süreçte, doğal gaz (çoğunlukla metan) ve buhar yüksek sıcaklıklarda birleştirilir ve bu işlem hidrojen ve karbon monoksit oluşturur. Bu yöntem, hidrojen üretiminin en yaygın ve maliyet etkin yolu olmasına rağmen, karbon dioksit emisyonlarına neden olur.

Bor Madeni ve Enerji

Hidrojen enerjisi sistemlerinin oldukça verimli bir enerji kaynağı olduğu, yapılan araştırmalar sonucunda kanıtlanmıştır. Bu enerji formunun özellikle otomobil yakıtı olarak kullanılma potansiyeli, hidrojenin ve dolayısıyla bor madeninin değerini artırmaktadır. Hidrojenin taşınması, depolanması ve araçlara dolumu için bir dizi yöntem mevcuttur, ancak en uygun yaklaşım, metal hidrür formunda depolanmasıdır. Bu metal hidrürler içinde, sodyum borhidrür en verimli olanıdır.

Bordan Yakıt Eldesi

Sodyum borhidrür maddesi suyla karıştırılıp sıvı bir yakıt olarak saklanabilir. Aşağıda tepkime denklemi verilmiştir.

Su içerisinde çözünen sodyum borhidrür (NaBH4 ), bir karışım olarak muhafaza edilir. Hidrojen enerjisine ihtiyaç duyulduğunda Co, Ni gibi katalizörler yardımıyla kontrollü bir şekilde tepkime gerçekleştirilir ve gerektiğinde durdurulabilir.

Nükleer Enerji

Nükleer enerji, atom çekirdeklerinin parçalanması veya birleştirilmesi sonucu açığa çıkan enerjiye denir. Bu enerji, nükleer reaktörlerde kontrol edilebilir bir şekilde kullanılır ve elektrik enerjisine dönüştürülür.

Nükleer Santrallerde Enerji Üretimi

Nükleer enerji, küçük çekirdeklerin birleşerek büyük atomları (füzyon) veya büyük atomların parçalanarak küçük atomları (fisyon) oluşturması sonucu elde edilen enerjidir.

1. Nükleer Fisyon: Nükleer fisyon, bir atom çekirdeğinin parçalandığı ve enerji saldığı bir süreçtir. Bu süreç, nükleer enerji santrallerinde kullanılan en yaygın süreçtir. Ağır bir çekirdek (genellikle uranyum-235 veya plütonyum-239) bir nötron tarafından vurulduğunda parçalanır ve bu sırada büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu enerji, ısı olarak alınır ve buhar türbinlerini döndürmek için kullanılır.
2. Nükleer Füzyon: Nükleer füzyon, iki hafif atom çekirdeğinin birleşerek daha ağır bir çekirdek oluşturduğu ve bu sırada enerji açığa çıkardığı bir süreçtir. Güneş ve diğer yıldızlarda enerji üretiminin ana süreci budur. Ancak, bu süreci yeryüzünde kontrol etmek çok zordur ve hala aktif bir araştırma konusudur.

Nükleer santrallerde genellikle nükleer fisyon tepkimeleri gerçekleştirilerek enerji üretilir. Nükleer santrallerde gerçekleşen fisyon tepkimeleri kontrollü yürütülmediği takdirde seri şekilde fisyon tepkimeleri gerçekleşir ve bunun sonucunda patlama meydana gelir. Reaktörlerde kontrollü bir reaksiyon gerçekleştirmek için fazla nötronları tutan ve onların reaksiyona girmesine engel olan nötron tutucu maddeler kullanılır. Böylece kontrollü bir fisyon reaksiyon zinciri sağlanmış olur.

📝 Fisyon tepkimelerinin gerçekleştiği güç kaynaklarına nükleer reaktör denir.

Nükleer Enerjinin Olumlu ve Olumsuz Yanları

Nükleer enerji, kimyasal ve fiziksel enerjiye göre verimi çok yüksek bir enerji türü olmasına rağmen yenilebilir bir enerji kaynağı değildir.

Bu zorluklara rağmen, nükleer enerji, iklim değişikliğiyle mücadelede önemli bir rol oynayabilir, çünkü enerji yoğunluğu yüksek ve karbon emisyonu düşük bir enerji kaynağıdır.