Güneş Enerjisi ve Güneşten Elektrik Üretimi

– Gerçek bir termonükleer kaynaşma reaktörü olan Güneş, sürekli olarak çok büyük bir miktarda enerji yayar. Yer yüzündeki bir çok enerji kaynağı aslında bu ışımanın dönüşümünden kaynaklanmaktadır: Fotosentezle (biyokimyasal) biyokütleye dönüşüm, mesela ağaç-odun veya eski dönemlerden kalma biyokütlelerin dönüşümü sonucu oluşan kömür, petrol vs. gibi…; ısıl dönüşümün rüzgarlar ve okyanuslardaki sıcak-soğuk akıntılar olarak ısıl enerji haline geçmesi gibi bir çok yönde dünyada enerji hareketliliğine neden olur.

– Buna karşın, Dünyanın aldığı enerji, Güneşin yaydığı enerjinin çok çok altında ve küçük bir kısmıdır. Ekvatorun yakınlarında Güneşten alınan enerji miktarı 2400 kWsa/m²; Türkiye’de ise bölgeye göre 1150-1450 kWsa/m² den biraz fazladır. Güneş enerjisini saat ve mevsimlere göre daha verimli bir şekilde yararlanabilmek için yoğunlaşma ve depolama taktikleri geliştirilmiştir.

> Bir Güneş fırınında Güneş ışınlarının optik bir yöntemle tek noktaya yoğunlaştırılması, oradaki sıcaklığın 1700°C’yi aşmasını sağlayabilir.

– 1970’li yılların başlarında petrol krizi sonrası, fosil yakıtların tükenme endişesi ve çevreyi koruma gereğiyle Güneş enerjisine ait bilgi ve projeler tekrardan gündeme geldi ve güncellendi.
– Elektrik enerjisine veya ısıya dönüştürülen Güneş enerjisi, ulaşılması zor yerlerde veya eski dönem enerji kaynaklarına (petrol-kömür) sahip olmayan ülkelerde bir ek enerji kaynağı hatta bir çözüm olabilir. Mesela bu şekilde İsrail devleti 2020 yıllarına doğru ülke enerjisinin %10’luk bir kısmını doğanın yenilenebilir gücünden sağlamayı planlıyor.

> Güneş enerjisinden yararlanma tekniklerinin biraz fazla yere ihtiyacı vardır, ama bunun yanında doğaya da hiç zarar vermezler.

Güneş – Güneşin Oluşumu ve Güneş Enerjisi

Güneş’in Tanımı ve Oluşumu

– Bize en yakın ve en iyi tanıdığımız yıldızdır.
– Çapı 1400000 km yani dünya çapının 109 katıdır.
– Gökadamızın sarmal bir kolu içinde, bunun çekirdeğinden 30,000 ışık yılı uzağında yer alır ve kendi etrafında 25 günde döner.

– Yaklaşık %90 ı hidrojen % 10 u helyum ve çok az bir miktarda ağır elementler içerir.

– Güneş 5 milyar yıl önce, yıldızlar arası bir gaz bulutunun çekim etkisi altında büzülerek oluştuğu ve bu büzüşmenin etkisinde hidrojen atomlarının ısınarak hidrojeni helyuma dönüştüren kaynaşma tepkimeleri oluşturuncaya kadar devam ettiği sanılmaktadır.
– Güneş’in ışıma yoluyla saçtığı çok büyük miktardaki enerji, bu < yanma > olayıyla gerçekleşir.

– Bu enerji başlangıçta, sıcaklığın 15,665,000 °C olduğu ve yoğunluğunun suyun yoğunluğunun 158 katına ulaştığı bir yerde γ ışınları biçiminde oluşur. Yavaş yavaş (10 milyon yılda!) dış katmanlara doğru yayınan fotonlar enerjilerini kaybederek görünür şekilde yüzeye ulaşırlar.

* Fizik biliminde “Foton” elektromanyetik alanın kuantumu, Işığın temel birimi ve tüm elektromanyetik ışınların kalıbı olan temel parçacık olarak geçer.

– Güneş’in yüzey sıcaklığı 5500 °C ve yaydığı enerjinin 2 milyonda 1’i yeryüzüne ulaşmaktadır.
> Dünya’mızdaki tüm enerji kaynaklarını kullansak dahi (petrol, doğalgaz,kömür, ağaçlar) Güneş’in sadece 3 günde yaydığı enerji miktarına denk gelir.
– Güneş’ten gelen ışınlar Dünya’mıza 8 dakika 44 saniyede ulaşır.
– Güneş’in yüzeyi ve yaydığı ışınlar aslında beyaz renktedir, ama ışınlar atmosfere girerken kırılması sonucu ışınların sarımsı bir renkle görünmesine yol açar, bu renk ışığın atmosferdeki yolunun uzamasıyla kırmızılığa doğru ilerler.

Nükleer Santraller ve Elektrik Üretimi

Nükleer Santraller ve Elektrik

– Nükleer Santrallerde elektrik üretimi Klasik Termik Santrallerden pek farkı yoktur, elektrik üretimi nükleer santrallerde de alternatörlere bağlı türbinlere basınçlı sıcak buhar gönderilerek hareket enerjisinden elektrik üretilir.

– Bu santrallerin özgünlüğü bir nükleer reaktör ile buhar üreticisinden oluşan kazanındadır.
Reaktör, atomların zincirleme parçalandığı yerdir; parçalanma sonrası açığa çıkan enerji, ısı taşıyıcı sıvı (Ana Devre) yardımıyla buhar üreticini ısıtır. Bunun sonucunda parçalanma (Fisyon) tepkimesi sırasında nötronlar farklı enerji düzeyine sıçrar. Yavaşlatıcı yardımıyla çekirdekler parçalanmaya en uygun enerji düzeyine çekilir, bu şekilde nötronların verimliliği yükselmiş olur.

* Fisyon; çekirdek fiziğinde kararlılığı az ve büyük olan çekirdeklerin kararlı küçük çekirdeklere dönüşmesidir. Bu olayda yüksek miktarda enerji açığa çıkar.

– Bölünme tepkimeleri; atom bombalarının yapımında ve nükleer santrallerde enerji üretiminde kullanılır.

– Nükleer yakıt, yavaşlatıcı ve ısı taşıyıcı sıvı, bu santrallerdeki nükleer rektörlerin en önemli öğesidir. Bugün dünyada 430’dan fazla nükleer reaktör çalışmaktadır. Dünya enerji üretiminde elektronükleer enerjinin yüzdesi giderek artmaktadır, 1980 yılında dünya genelinde %2.5’lik olan elektronükleer enerji bugün dünya enerjisinin %16’lık kısmını karşılamaktadır.

Çeşitli Yakıtların Enerji Değerleri:

1 Kg Odun —- 1 KWs
1 Kg Kömür —- 3 KWs
1 Kg Petrol —- 3 KWs
1 Kg Uranyum —- 50.000 KWs
1 Kg Plütonyum —- 6.000.000 KWs

– Nükleer santrallerde üretilen enerinin Kwatt’ı kömürle çalışan termik santrallerden %20-30, akaryakıtla çalışan santrallerden ise %60-70 kadar daha ucuza üretilir.

– Teknolojik yönden yeterince gelişmiş, kararlı, demokratik ve uzmanların düşüncelerini alan bir toplum nükleer olgunluğa ulaşabilir. Bunun tersi bir örnek Çernobil felaketidir.

(26.04.1986, Ukrayna)

Nükleer Enerji ve Çevre

– Nükleer parçalanma; çok küçük bir alanda, çok fazla miktarda enerji oluşturmaya izin veren, tek fiziksel mekanizmadır. Çok az bir yere ihtiyaç duyması ve hava kirliliğine sebep olmaması, nükleer enerjinin olumlu yanlarıdır; buna karşılık termik atıkların yanında radyoaktif madde ve atıkların varlığı ise bu enerjinin olumsuz yanlarıdır.
– Nükleer santrallerde çok fazla soğutma suyunun kullanılması yakınlarda bulunan su kaynaklarının sıcaklığının artmasına neden olur. (Akar sularda 10°C, deniz kıyısında ise 15°C) Sulardaki bu sıcaklık artışı yaşayan su canlılarını ve bölgenin bitki örtüsünü olumsuz yönde etkileyebilir.
– Normal işleyen tüm nükleer santrallerden doğaya, sıvı veya gaz halinde az miktarda radyoaktif ürün atılır. Bu atıklar her bölgede. O yörenin özelikleri (sürekli rüzgarlar)
dikkate alınarak uygulamanın kuralları kontrolünde sıkı bir şekilde denetlenir ve hiçbir zaman, kabul edilebilir en yüksek sınırın üstüne çıkmaması sağlanır.
Üstelik nükleer santraller atmosfere ne karbondioksit, ne asitli gazlar yayar.
– Doğada sera etkisi ve asit yağmurlarına; kömür, petrol kullanımı sonrası çevreye salınan atık gazlar sebep olur.

– Radyoaktif atıkların toplanması, işlenmesi ve denetimi, nükleer enerjinin başlıca sorumluluğudur. Atıklar zarar yoğunluğuna göre (zayıf,orta,yüksek radyoaktif) sıkıştırılır, betonlanır, asfaltlanır veya camlanır. Sonra depolama sorununa bir çözüm bulunur.
– İlk iki kategori boşaltım merkezlerine benzer yerlerde 30 yıl boyunca kontrol altında bekletilir. Son kategori; 100 000 yıl ve daha uzun radyoaktif bir döneme sahip olan atıklar ise

“- Jeolojik Set -“ denilen, derin yer altı bölgelerine saklanır.

> Ama olası bir doğal afet sonucu (deprem) veya herhangi bir teknik aksaklık sonrası zarar gören Koruma Kalkanı (koruma kabı) herhangi bir çatlağından sızan radyasyon bile doğaya ve canlılara büyük ölçüde zararlar verebilecek potansiyeldedir.

> Bu Teknoloji kolay olmamakla beraber ciddi risklere de sahiptir…

Termik Santraller ve Elektrik Üretimi

Termik Santraller ve Elektrik

– Klasik termik santraller kömür, akaryakıt veya doğal gaz gibi fosil yakıtların kullanımlarıyla

elektrik üretirler.

– Sistem geneli şu şekildedir; ocağın kazan bölümünde dolaştırılan su çok sıcak buhar haline gelinceye kadar ısıtılır ve bu yüksek sıcaklıktaki buhar, elektrik akımı üretecek olan alternatörlere bağlı türbinlere gönderilir, sıcak buharlar yüksek basınca sahip olduğundan türbinleri hızla çevirerek elektrik üretmeye başlarlar.

– Termik santraller 1993 senesinde Türkiye’nin %58’lik elektrik enerjisini karşılamaktaydı.

Gerçekleşen ilk büyük petrol krizi sonrası batılı ülkelerde bu tip klasik termik santrallerin yapımını yavaşlatıldı. Birçok gelişmiş ülkede (ABD, Fransa, Almanya, Japonya) hükümetler ülke güvenliğini göz önünde tutarak nükleer santraller oluşturma projesini hızlandırdılar.

Böylelikle, batılı devletler başta olmak üzere birçok yerde klasik termik santraller güncelliğini yitirmeye başladı; hatta bazı ülkelerde bir kısım termik santraller kapatıldı.

Ancak gene de bu tür santraller, bir çok ülkede enerji açığını kapatmakta görev üstlenmeye devam etmektedir.

– Enerji Gereksinimin fazla olduğu kış aylarında nükleer santrallerin yanında ek olarak termik santrallerde de elektrik üretme ihtiyacı duyulabilir. Öte yandan bu santrallerin elektrik üreten birimleri yenilenmiştir, 1900’lü yıllarda termik santrallerin verimi %13 civarlarındayken 1980’li yılların sonlarına doğru bu oran %45’lere yükselmiştir. 1960’lı yıllarda bu termik santrallerde 1 kWsa’lik enerji üretmek için 1 kiloya yakın kömür yakmak gerekirken, günümüz termik santrallerinde bu enerji için o zamanki kullanılan kömürün yarısından daha da az bir miktarıyla ulaşılabilmektedir.

– Ama en önemli gelişme, buhar üretimi ve buharı yüksek sıcaklıklara ulaştırabilme tekniklerinde gerçekleşti: türbinden çıkan buharın artık sıcaklığı; yanma havasını ve kazana girmeden önce kondansörden (buharın soğuk su borularıyla yoğunlaştırıldığı yer) çıkan suyun tekrardan ısıtılabilmesi için kullanılabilmektedir.

– Ayrıca 1970 yılından itibaren, 600 MW’lık ünitelerin kullanıma başlanmasıyla santrallerin gücü büyük ölçüde yükseltildi. Bu zamanlarda iyi durumda olan klasik termik santrallerin bir bölümü ihtiyaç duyulduğunda tekrar aktif edilmek üzere beklemeye alındı.

– Diğer bazı termik santraller 3. Dünya ülkelerine satıldı, çünkü bu tür santrallerin sökülüp taşınma ve tekrar kurulması yeni baştan yapılan santral maliyetinin %60’ı kadardır.

Termik santrallerin doğaya etkisi:

– Termik santrallerin oluşturduğu ısının bir bölümü çevreye bırakılır.

Soğutma suyunun karşılandığı ırmak ve kıyı suları birkaç derece yükselir. Kömürün yanmasıyla oluşan küllerin bir bölümü bacaların elektrostatik filtresinden dışarı sızar.

– Bütün fosil yakıtların içeriğinde azot ve kükürt bulunur ve bu maddeler yanma sonrasında oksitler halinde atmosfere karışır, bu gaz atıklar doğa için son derece zararlı olan asit yağmurlarının en büyük nedenidir.

> Bu çeşit gaz salınımı aşırı miktarlara ulaşmasıyla birlikte iklim değişiklikleri de baş göstermeye başlamıştır. Sera etkisi yaratan bu gazlar Dünya genelinde ısı birikimine neden olup deniz seviyesinin yükselmesi, çölleşme ve benzeri birtakım olaylara sebebiyet vermektedir.

Küresel Isınma ve Küresel Isınmanın Etkileri

Küresel Isınma

– İnsanlar tarafından fazlasıyla atmosfere salınan gazların belirli bir miktarı aşarak atmosferde yoğunluğunun ortaya çıkan sera etkisi dünya yüzeyinde sıcaklığın atmasına neden olmakta, buna da küresel ısınma denmektedir.

– Daha detaylı açıklarsak güneşten gelen ışınlar dünyamızın yerkabuğuna çarparak ısıtır ancak ışınların büyük bir kısmı yerkabuğuna çarparak tekrar uzay boşluğuna doğru yansır ama atmosferde bulunan su buharı, karbondioksit ve metan gazı atmosferde doğal bir kalkan etkisi yaratarak bu ısı enerjisine sahip yansıma güneş ışınlarını önemli ölçüde tutar ve dünyamızın yaşanabilir sıcaklıkta kalmasını sağlar.
– Buraya kadarı normal, ancak son zamanlarda fosil yakıtların (Petrol, Kömür, Doğalgaz) kullanımının artması, ormanların yeterli değeri görmemesiyle beraber hızlı nüfus artışının getirdiği enerji gereksinimi atmosferdeki karbondioksit, metan, diazot monoksit gazlarının yoğunluğunu artırmaktadır ve bu artış sonrası normalden fazla ısı birikimi söz konusu olmaya başlamıştır.

– Bilim adamlarına göre bu artış küresel ısınmaya neden oluyor; 1860 tan günümüze kadar olan kayıtlarda ortalama küresel sıcaklık 0.6 ila 0.8 derece artış olduğu açıklanmıştır.
– Uzmanlar son 55 yıldaki artışın insan hayatı üstünde fark edilebilir etkiler oluşturduğunu söylemekteler.

> Artık telafisi olmayan bir noktaya doğu ilerliyoruz…

– Hiçbir tedbir alınmazsa 2100 yıllarına doğru sıcaklığın ortalama 2 derece yükseleceği tahmin ediliyor, tabi bu hesaplamalar doğaya salınan gaz miktarı, bu miktarın birikme hızı ve zamana orantısıyla tahmin ediliyor, gelecekte bizi neyin beklediğini kesin olarak bilemeyiz…

Sıcaklık Artışlarının Sonuçları ve Hayatımıza Etkileri

İklim dengelerini bozan bu olay yeryüzünün birçok yerinde varlığını hissettiriyor, ekvatordan kutuplara kadar her yerde etkisini gösteriyor.
-Kış aylarının sıcaklığı artıyor, yazları artık daha da uzun ve bunaltıcı geçiyor. Dünyanın bazı yerlerinde kasırga ve sel baskını sıklıkları artarken bazı yerlerinde ise uzun süreli şiddetli kuraklık ve çölleşme etkili oluyor.
-Deniz suyu seviyesi giderek yükseliyor, sebebi ise kutuplardaki buzulların yavaş yavaş sabit kütleden koparak eriyor olmasıdır.
– K. Yarımkürenin kar örtüsünde 1970 yıllarından bu yana %10 luk bir azalma olduğu tespit edilmiştir. 20. yüzyıl boyunca deniz seviyesinde ise 10-25cm arasında artış olduğu da saptanmıştır.

> Bu duruma alışamayan hayvan ve bitki türleri ise malesef yavaş yavaş yok olmaktadır.

Küresel Isınmanın Sağlığımıza ne gibi zararı olabilir ?

– İklim değişiklikleri sağlığımızı birçok yönde etkilemekte, bunlardan başlıcaları; kalp, solunum yolu rahatsızlıkları, alerjik ve bulaşıcı hastalıklar olarak belirtilebilir.

“Gelecek nesillere bırakacağımız iyi yada kötü bir dünya olacak elbet ama dünyamız yoksullaştıkça insanlıkta zayıflayacaktır. Dikilen her bir ağaç, boşa yanmayan bir lamba,
yerden alınan bir pet şişe, toplama kutularına atılan bitmiş piller ve eski elektronik parçalar geleceğimize ait fazladan yeşil bir gün demektir, doğamızı koruyalım artık çevremize daha duyarlı olalım.”