GELENEKSEL VE YENİLEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI - Deneme Sınavı - 9

Geleneksel petrol üretim yönteminde, yeryüzünden yeraltına yapılan sondajlarla petrollü tabakaya girilmekte ve sondaj kuyusunun boşluğuna akan petrol pompalanarak yeryüzüne çıkartılmaktadır. Yerin derinliklerinde petrol içerme olasılığı bulunan kapan yapısına kuyu açma işlemine sondaj operasyonu denir. Yapılan sondaj sonucunda kuyunun üretime alınmasına karar verilirse kuyu üretim için hazırlanır. Üretim yapılacak katman ile kuyu arasındaki bağlantıyı kurmak için muhafaza borusu ve çimentoda delikler açılarak yüksek basınçlı petrolün kuyuya dolması sağlanır. Bu işleme perforasyon denir.

West Teksas Intermediate (WTI), düşük yoğunluğa sahip olduğundan hafif ve düşük kükürt içeriği nedeniyle tatlı olarak tanımlanır. API gravitesi 39,6 olan West Teksas Intermediate ham petrolü Brent ham petrolünden daha hafiftir. Kükürt içeriği ise %0.24 civarındadır. Rafinerilerde işlenerek yüksek kalitede yakıt üretilir. Kuzey Amerika petrolleri için kullanılır ve aynı zamanda dünyadaki petrollerin fiyatlandırılmasında referans noktası olarak alınır.

Teknik bir terim olan enerji kelimesi ilk kez Thomas Young tarafından 1807 yılında kullanılmıştır. Enerji kelimesinin kökeni Yunanca ένεργεισ (energia) kelimesine dayanmakta olup tesir veya etkin kuvvet anlamında kullanılmaktaydı. Young, enerji kelimesini kullanırken kinetik enerji, potansiyel enerji ve bir kütlenin bağlı olduğu yayın elastik enerjisinin toplamını dikkate alıyordu.

E_k = 1/2 mv²

E_k= 1/2x 0,5(kg)][4 (m/s)]²

E_k= 1/2x0,5x16=4 kg.m²/s²

Teknik olarak potansiyel enerji birbirine kuvvet uygulayan nesnelerin oluşturduğu bir sistemin düzenlenmesiyle ilgilidir. Örneğin, yerden belirli yükseklikteki rafta duran topa yerçekimi kuvveti etki etmektedir. Topun durduğu raf çekildiğinde top yerçekimi kuvveti etkisiyle aşağı düşmektedir. Top rafta dururken bulunduğu konuma göre yerçekimi potansiyel enerjisi en yüksek değerindeyken, aşağıya düşmeye başladığında kinetik enerjisi artmakta, potansiyel enerjisi ise azalmaktadır. Eğer top bir yaya bağlı olsaydı top aşağı düşerken kinetik enerjisi azalacak ve yayın elastik potansiyel enerjisi artacaktı. Buradan da anlaşılacağı üzere elastik potansiyel enerji yayın sıkışması ve gevşemesi ile ilgilidir.

Termodinamiğin birinci kanununun daha modern olan açıklamasına göre enerji kinetik, mekanik, potansiyel, kimyasal, elektrik, iç, nükleer, ısı ve iş olarak bulunabiliyor. Bunların her birisi bir başka biçime dönüştürülebilmekte ve toplam enerji sabit kalmaktadır. Bir yakıt yakıldığında kimyasal bağlarının sahip olduğu kimyasal enerji ısı olarak açığa çıkıyor. Eğer amaç yaşam ortamını ısıtmak ise enerji doğrudan havanın veya sıvının ısıtılmasına verilebilmektedir. Eğer amaç mekanik enerji veya iş yaratmak ise ısı işe dönüştürülmelidir. Bu içten yanmalı motorlarda veya dıştan yanmalı buhar motorlarında olduğu gibi kolaylıkla yapılabilir. Eğer amaç elektrik enerjisi üretmek ise ısı öncelikle mekanik enerjiye daha sonra elektrik enerjisine çevrilmelidir. Güneş enerjisi nükleer reaksiyonlar sonucunda üretilir. Buradaki süreç hidrojen atomlarının çok yüksek sıcaklık ve basınç altında helyum atomlarını oluşturmak üzere bir araya gelmesiyle olur.

Enerji, kullanılabilir hâle gelmeden önce pek çok süreç içerisinde bir seri enerji dönüşümü gerçekleşir. Örneğin, elektrikli bir cihazın çalışabilmesi için gerekli elektrik enerjisi aşağıda verilen enerji dönüşüm süreçlerinden geçerek elde edilir.

Doğadan doğrudan elde edilebilen enerji kaynakları olan birincil enerji kaynaklarını da üç farklı başlık altında toplayabiliriz. Bunlar:

• Atıklar

Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) tarafından 2015 yılında yayınlanan bültendeki verilere göre 2013 yılı itibariyle Dünya’daki toplam enerji ihtiyacının %28,9’u kömürden, %31,1’i petrolden, %21,4’ü doğal gazdan ve %4,8’i de nükleer yakıtlardan üretilmektedir. Geriye kalan %13,8’lik kısım ise yenilenebilir enerji kaynaklarından ve atıklardan sağlanmaktadır. Toplam enerji arzı 13541 Mtoe (milyon ton eşdeğer petrol) olup, 1 toe = 11630 kWh = 41870 MJ’dür

Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) tarafından 2015 yılında yayınlanan bültendeki verilere göre 2013 yılı itibariyle Dünya’daki toplam elektrik enerjisinin %41,3’ü kömürden, %21,7’si doğal gazdan, %16,3’ü hidroelektrik santrallerden, %10,6’sı nükleer santrallerden, %4,4’ü petrolden ve geriye kalan kısmı diğer kaynaklardan üretilmiştir. Bu verilere göre toplam elektrik enerjisi tüketimi 23322 TWh olarak gerçekleşmiştir.

Termodinamiğin ikinci kanunu bir enerji dönüşümü sisteminin ne kadar verimli olacağının sınırlarını belirler. Bilim insanları ısıyı herkesin anladığından daha farklı tanımlarlar. Eğer farklı sıcaklıklardaki iki cisim birbiriyle temas ettirilirse enerji sıcak cisimden soğuk cisme doğru akar ve her iki cismin sıcaklığı aynı olana kadar bu durum devam eder. Aktarılan bu enerji ısı olarak adlandırılır. Her cismin sıcaklığı, sahip olduğu iç enerjiye bağlıdır. Bu enerji, moleküllerin hareketi ve titreşmesiyle meydana gelen kinetik enerjilerinin bir sonucudur ve maddenin sıcaklık ve basıncının bir fonksiyonudur. Sıcak maddenin molekülleri daha hızlı hareket eder. Enerji ısı olarak aktarıldığında sıcak olan cisim iç enerjisinin bir kısmını kaybeder ve soğuk olan cismin iç enerjisi artar. Bu nedenle sıcak cismin ısı içerdiğini söylemek yanlıştır sıcak cisim sahip olduğu iç enerjiyi soğuk cisme ısı olarak aktarır. Soğuk cisim de bu enerjiyi iç enerjiye dönüştürür.

Q_H = 100 kW, Q_C = 35 kW

Elde edilen güç miktarı: W = 200 – 40 = 160 kW

Isı makinasının ısıl verimliliği: ε = W/Q_H = 160/200 = 0,8 veya %80'tir.

Enerjinin herhangi bir değişim ya da dönüşüme uğramamış şekline birincil (primer) enerji, birincil enerjinin dönüştürülmesi sonucunda elde edilen enerji türüne ise ikincil (sekonder) enerji adı verilir. Birincil enerji kaynakları; yenilenebilir enerji kaynakları yani kısa sürede kendini yenileyen, yeri doldurulabilen, pratik olarak sınırsız enerji kaynakları (biyokütle, hidrolik, rüzgâr, jeotermal, güneş) ve yenilenemez enerji kaynakları yani tüketilebilir ve kısa sürede kendini yenileyemeyen ve oluşumu için milyonlarca yıl gereken enerji kaynakları [(Fosil yakıtlar: kömür, petrol, doğal gaz ve radyoaktif (nükleer) mineral yakıtlar: uranyum)] olarak ikiye ayrılır. Doğru cevap B'dir.

Kütle=Hacim x Yoğunluk formülüne göre, 1 varil ham petrolün kütlesini bulmak için varil hacmi ile ham petrolün verilen çizelgeden alınan yoğunluk değerinin çarpılması gerekmektedir. 

1 litre= 0,001 metreküp

Kütle=(0,159 metreküp) x (880 kilogram/metreküp)= 139,92 kilogram

139,92 kilogram= 0,13992 ton

1 varil ham petrol 0,13992 ton ise 4000 varil ham petrol kütlesi:
4000 x 0,13992 = 559,680 ton olarak bulunur. Doğru cevap D'dir.

(1 milyar ton: 10⁹ ton = 10¹² kg)

Kömürün enerji yoğunluğu çizelgeye göre 21 MJ/kg dır. Buna göre 4 milyar ton kömürün enerjisi;

(4 x 10¹² kg) x (21 x 10⁶ J/kg) = 84 x 10 ¹⁸ = 80 EJ olarak bulunur. Doğru cevap E'dir.

Dünya enerji arzı yeni yüzyılın ilk 12 yılında %33 oranında artarken artışın yaklaşık dörtte üçü Asya kıtasından kaynaklanmıştır. Söz konusu 12 yılda, enerji arzı Çin’de %146 ve Hindistan’da ise %73 oranında artmış, buna karşılık Avrupa Birliği’nde (AB) %3, OECD ülkeleri toplamında %1 ve ABD’de ise %6 oranında azalmıştır. Doğru cevap C'dir.

dünyadaki toplam enerji tüketiminin yaklaşık % 82’si petrol, kömür ve doğal gazdan sağlanmıştır. Petrol, kömür ve doğal gazın dünya yıllık tüketimindeki yaklaşık bireysel payları ise sırasıyla, %32, %29 ve %21 dir. Geriye kalan % 18’lik kısım ise yenilenebilir enerji kaynaklarından, hidrolik enerjiden, nükleer enerjiden ve biyoenerji kaynaklarından elde edilmektedir. Doğru cevap E'dir.

Türkiye’deki mevcut yenilenemez enerji kaynakları sınırlıdır. Özellikle petrol ve doğal gaz kaynakları açısından dışarı bağımlı olmakla birlikte linyit kömürü açısından kendi ihtiyacını karşılayan bir ülke sayılabiliriz. Türkiye rezerv ve üretim bakımından linyit kömüründe dünya ölçeğinde orta seviyede, taş kömüründe ise alt seviyede değerlendirilebilir. Doğru cevap C'dir.

Dünya enerji arzı yeni yüzyılın ilk 12 yılında %33 oranında artarken artışın yaklaşık dörtte üçü Asya kıtasından kaynaklanmıştır. Söz konusu 12 yılda, enerji arzı Çin’de %146 ve Hindistan’da ise %73 oranında artmış, buna karşılık Avrupa Birliği’nde (AB) %3, OECD ülkeleri toplamında %1 ve ABD’de ise %6 oranında azalmıştır.

yoğunluk