YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI - Deneme Sınavı - 9

Soruda verilen ifadelerin tamamı doğrudur.

Plaka Tektoniği: Yer kürenin dış kısmını oluşturan ve levha adı verilen büyük kütlelerin manto tabakası üzerinde hareketini ve bu hareketlerin sonuçlarını inceleyen alt bilim dalı. Doğru cevap E'dir.

Jeotermal Gradyan: Yer sıcaklığının derinlikle artma artış miktarı. Doğru cevap A'dır.

Örtü kaya, yüzeye doğru yükselmeye başlayan sıcak akışkanın rezervuarda depolanmasını sağlayan yeraltı katmanıdır. Doğru cevap C'dir.

Rezervuar (hazne), ısıyı taşıyan akışkanın ilerleyebileceği geçirgen ve gözenekli kayaçlardır. Doğru cevap B'dir.

Kızgın kuru kaya: Doğal çatlak ve gözenek geçirgenliği içermeyen ve yüksek sıcaklığa sahip kayaçlar. Doğru cevap C'dir.

Özgül Isı: Bir maddenin birim kütlesinin sıcaklığını birim derece arttırmak için gerekli olan ısı enerjisi miktarıdır. Doğru cevap D'dir.

Ülkemizin ilk ve en büyük jeotermal santrali olan Kızıldere Jeotermal Enerji Santralidir. Doğru cevap E'dir.

Flaş Buhar Santralleri: Jeotermal akışkanı sıvı ya da sıvı-buhar olan, ayırıcı, türbin, jeneratör vasıtasıyla elektrik üretiminin gerçekleştiği santallerdir. Doğru cevap A'dır.

Dünyada 2015 yılı itibariyle toplam 80 ülkede jeotermal akışkan kullanılarak elektrik üretimi gerçekleşmektedir. Doğru cevap D'dir.

En önemli jeotermal alanlarımız Batı Anadolu’da yer almaktadır. Doğru cevap B'dir. 

Bizleri çevreleyen dünyada faydalanamadığımız pek çok enerji kaynağı bulunmaktadır. Bunları elektromanyetik alanlar, doğal ve yapay aydınlatmalar, atık ısı ve sıcaklık farkları, hava akımları, titreşimler, sesler ve hatta kendi vücut hareketlerimiz olarak sıralayabiliriz.

Güneş enerjisi çoğunlukla birkaç mV enerji tüketen kablosuz algılayıcılar için düşünülmektedir. Kablosuz algılayıcılar için güç kaynağı tasarlanırken güç kaynağı gereksinimleri ve güneş hücrelerinin verimini etkileyen faktörlerin (güneşe maruz kalma, yoğun bulut ve kar kaplı süre, engellerin neden olduğu gölge, mevsim etkileri, enlem ve boylam, güneş panelinin kurulduğu konum ve açı, güneş hücrelerinin özellikleri, güç şartlandırma özellikleri ve hasat edilen enerjiyi depolamak için kullanılan enerji depolama bileşenlerinin kapasitesi ve kimyası) göz önünde bulundurulması gerekmektedir.

Enerji Hasadı Uygulamalarında Kullanılabilecek Çevremizdeki Mekanik Enerji Kaynakları aşağıdaki tabloda verilmiştir:

İnsan vücudu/

hareketi

Ulaşım

Altyapı

Endüstri

Çevre

Soluma

Uçak

Köprüler

Motorlar

Akustik dalga

Kan akışı/basıncı

Araba

Yollar

Soğutucu

Okyanus

akıntısı/dalgası

Konuşma

Türbin motoru

Tüneller

Fanlar

Rüzgar

Yürüme

Lastikler

Ev yapısı

Pompalar

Koşma

Raylar

Klima

Kompresör

Kol hareketi

Pedallar

Kontrol anahtarı

Titreşimler

Parmak hareketi

Titreşim

Su/gaz boruları

Kesme ve

doğrama

Tren

Sesler

Frenler

Sesler

Bu tabloya göre enerji hasadı uygulamalarında kullanılabilecek çevremizdeki mekanik enerji kaynaklarından kompresör endüstri alanında örnek olarak verilebilir.

Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren dönüştürücülerinin MEMS ve IC teknolojileri ile entegrasyonunda avantaj ve dezavantajlarının karşılaştırılması aşağıdaki çizelgede verilmiştir.

Dönüştürücü

Avantajlar

Dezavantajlar

Piezoelektrik

Voltaj kaynağı gerektirmez.

Çıkış voltajı 3-8 V’dur.

Mikrosistemlere entegrasyonu daha zordur.

Elektrostatik

Mikrosistemlere entegrasyonu daha kolaydır.

Ayrı voltaj kaynağı gerektirir.

Pratik zorluklar

Elektromanyetik

Voltaj kaynağı gerektirmez.

Çıkış voltajı 0,1-0,2 V’dur.

Doğru cevap E’dir.

Piezoelektrik etki: Bazı malzemelerin uygulanan mekanik zorlanmaya karşı elektrik yükü üretme kabiliyetidir. Bu zorlama birçok kaynaktan gelebilir. İnsan hareketleri, düşük-frekanslı sismik titreşimler ve akustik ses her zaman karşılaşılabilen örneklerdir.  Piezoelektrik etki tersinir özellik göstermektedir.

Termiyonik emisyon, sıcak bir yüzeyden elektronların yayılmasıdır ve Edison etkisi olarak da bilinmektedir. Isıtılan maddenin elektronları ısıl enerji ile karşılaştırıldığında, maddenin yüzeyinden kaçma kabiliyeti kazanmaktadır. Bu süreçte kaybolan enerji, iş fonksiyonu olarak isimlendirilmektedir. İş fonksiyonu, salındığı yüzeyin bir özelliğidir ve büyüklük olarak elektron volt düzeyinde gerçekleşmektedir.

Termiyonik yayınım, akım yoğunluğu ve elektrotlar arasındaki akımın taşınması tarafından yönetilmektedir. Elektron emisyonu Richardson’ın yasası ile tanımlanır.

Termiyonik üreteçler için bildirilen toplam ısıl enerji–elektrik enerjisi dönüşüm verimi %5 ile %20 aralığındadır. Bu aralık büyük ölçüde çalışma sıcaklığına bağlıdır.

Fotovoltaik (PV) paneller doğal veya suni ışığın elektrik enerjisine doğrudan dönüştürülmesinde başarı ile kullanılmaktadır. En modern PV hücrelerinde, 1,11 eV bant aralığına sahip silisyum kullanılmaktadır.

Dinamik akışkan enerjisi, hava ve su gibi akışkanlardan elde edilmektedir. Akışkanın kinetik enerjisi iki yöntem ile hasat edilebilir. Birinci yöntemde mikro türbin sistemleri gibi mekaniksel parçalar tarafından elektrik üretilir. İkinci yöntem de ise mekaniksel parçalar kullanmadan akan rüzgâr ve suyun sebep olduğu mekanik titreşim piezoelektrik, elektrostatik ya da elektromanyetik prensipler ile elektriğe dönüştürülebilir. Etrafımızdaki havanın akışı elektrik enerjisi dağıtım hatlarının olmadığı bölgelerdeki algılayıcılara enerji sağlamak üzere kullanılabilir. Rüzgar enerjisi hasadında kullanılan cihazları mikro rüzgar türbinleri, mikro rüzgar kuşağı üreteçler, piezoelektrik rüzgâr hasatçıları ve elektromanyetik rüzgâr üreteçleri olarak sıralayabiliriz.

Meta-malzeme temelli cihazlar kablosuz olarak 900 MHz mikrodalga sinyalini 7,3 V’luk doğru akıma çevirirler ve bu değer 5V civarında güç sağlayan mobil cihazlar için USB şarjlarından daha büyüktür. Bu cihazlar Wi-Fi sinyallerini, uydu sinyallerini ya da ses sinyalleri gibi diğer sinyalleri enerji hasat etmek için kullanılabilirler. Dönüşüm verimi %37’ye ulaşmıştır.