GÜNEŞ IŞIĞINI ENERJİYE ÇEVİREN HÜCRELER
Onlardan yeteri kadar bir araya getirilebildiği gün bütün gezegenimizin gereksinimini karşılayacak kadar elektrik enerjisine sahip olacağız.
Büyük sahra bütün gün güneş ışığının altında kavrulan kimsenin işine yaramayan bir kara parçasıdır. Fakat tam burası bîr gün dünyanın en büyük elektrik enerjisi merkezi olabilir, çünkü burada güneş ışığının parlaklık derecesi her yerden çok fazlardır.
Bu muazzam çölün bir mil genişliğinde şeritlerle örtüldüğünü ve bu şeritlerin de üzerinde, binlerce solar (güneş) veya fotoelektrik hücrelerini İçeren levhaların bulunduğunu ve bu hücrelerin de üzerlerine gelen güneş ışıklarını elektrik enerjisine dönüştürdüğünü bir düşünelim.
İşte o zaman Büyük Sahra kimseye faydası olmayan bir kara parçasından, olağanüstü kıymetli bir araziye dönüşecek, olağanüstü ürün veren bir “güneş çiftlisi” olacak ve onar milyon nüfusu olan 500 kentin elektrik ihtiyacını pek güzel sağlayabilecektir.
Solar hücrelerinin hiç bir yakıtı yoktur, gürültü yapmazlar, insan sağlığına da zarar vermezler ve etrafa kül, duman v.b. gibi hiç bir yabancı madde yaymazlar. Tarafsız arazi üzerine konuldukları sürece de her hangi bir siyasal anlaşmazlığa neden olmadan sonsuza kadar kendisini yenileyebilen bir enerji kaynağı olarak kalırlar.
Petrolün azaldığı bir dünyada bilim adamlarının en büyük ümidinin güneş ışınları olması hayretle karşılanmama, dır. Ueleceic 10 yılda küçük solar hücre sistemleri kent ve kasabalarda alış veriş pazarları, fabrikalar, hastaneler ve okullar için birkaç yüz kllowatt’hk enerji üreteceklerdir. Bu hücreler uzak yerlerde mikro dalga verici istasyonlarıyla, petrol delme (kuyu) tesislerinde güvenli ve uzun ömürlü enerji kaynağı olduklarını şimdiden kanıtlamışlardır.
Bunların hepsi iyi haberlerdir. Biricik kötü haber güneş enerjisinin olağanüstü pahalı olmasıdır. Kömür veya atom enerjisi tarafından üretilen bir kilowatt saat’llk elektrik enerjisinin maliyeti iki buçuk cent (1/100 dolar) tır. Amerika’da bugün fotoelektrik hücreler aracılığı ile üretilen elektriğin bir kilowatt-saati yaklaşık 31 cent’tlr. Bu yüzden solar enerji Amerika’da bir yılda üretilen bütün elektrik enerjisinin ancak yüzde birini oluşturmaktadır. Kömür ve petrol gibi, yakıldıktan sonra bir daha kullanılmasına imkân olmayan yakıtlar-Amerlka’da bir günlük elektrik için 1,75 milyon varil akaryakıt sarfedil- mektedir- halâ güneşten alınan enerjiden çok daha ucuzdur.
Esas bir sorun da bir solar hücrenin toplayabileceği güneş ışığı bakımından sınırlı olmasıdır. Hücre bilindiği gibi yalnız gündüzün ışık toplayabilir. Hatta bu bile ancak iyi havalarda mümkündür. Bundan başka güneş ışığının tam şiddet-i hiç bir zaman dünyaya erişemez, gelirken atmosferdeki gazlar onu süzerler. Yer yüzüne erişen güneş ışığı, ortalama, dış uzaydaki- nin sekizde biridir.
Bir kaç futurist (geleceğe ait planlar yapan bilim adamları) tarafından önerilen ve NASA tarafından etüd edilen çözüm müthiş bir şeydir. Yer yüzünde elde edilebilmesi mümkün olan enerjiden çok daha fazlasını elde– edebilecek
Amerika’da Phoenix şehrinde bir deney projesi olarak yapılan John Long’un evinin çatısında 7200 solar hücre bulunmaktadır. Bu tesisat öğle vakti, güneş ışıklarının doruk noktasında, 6 kilowatt elektrik üretilebilmektedir ki, bu John Long’un günlük ihtiyaçlarından fazlasını bile karşılayabilmektedir.
yetinin yarısı tutar. Çok pahalı ve firesi bo! bir süreç sonunda saf silikon kristallerinin silindir şeklindeki ingot’ları (maden külçe) ince tabakalar halinde biçilirler, bunların kalınlığı bir inçin (25 mm kadar) yüz binde biridir.
DÖRTGEN HÜCRELER
Bu maliyetin azaltılabilmesi için, kristal silikon elde etmek için kullanılan yöntemlerin daha verimli ve etkin hale getirilmesi gerekmektedir. Örneğin, devamlı şerit halinde kristal silikon bir fıçı sıcak sıvı silikondan şekillenebilir. Bu süreçte “tohum” denilen önceden şekillenmiş bir kristalden pratotip olarak faydalanılır.
Şerit şeklindeki kristal devamlı olarak fıçıdan çekilir, ta ki teker teker dörtgen şeklinde hücreler halini alsınlar. Halen kullanılmakta olan yuvarlak hücrelere oranla bu dört köşe hücrelerin yüzey alanlarının daha az aşınmaları gibi bir faydaları vardır.
Birçok araştırmacıların sonunda seçecekleri teknolojide kristal sillkon’un pek yeri yoktur. Onlar amorf silikonun bir filmini ileri sürmektedirler. Silan gazı (silicon hidrid) ısıtılarak bileşiklerine (silikon ve hidrojen) ayrılmağa zorlanır. Mevcut bir metal yüzeyi üzerinde sillcon’un ince bir tabakası (filmi) oluşur.
Amorf silikon yalnız elektrik bakımından I aktif değil, aynı zamanda ışığı kristal silikondan I daha büyük bir etki ile emer. Dört köşe şekline daha kolaylıkla sokulabilir. Adi bir silikon hücresine oranla bir amorf silikon tabakasını içeren bir hücre 200 kat daha ince yapılabilir.
Aıaşıtrmacılar amorf silikonla % 15 verimli hücrelerin yapılabileceği kanısındadırlar. Yalnız bu hücrelerin piyasaya çıkabilmeleri için her iıaide 3-5 yıl geçecektir. Süreç o kadar ucuza mal olmaktadır ki, bunun etkisiyle kilowatt-saat başına düşecek maliyet de bir hayli azalacaktır.
Fotoelektrik hücreler ilk kez uzay teknolojisi için geliştirildiği zaman, maliyetleri önemli sayılmıyordu. İlk hücreler watt başına I0S0 dolara mal oluyordu. Bir hücrenin ömrü boyunca bir 100 watt ampulü yakması ise 100.000 dolara çıkıyordu.
Bu hücrelerin bir iyi tarafı da bir kere çalışmaya başladılar mı, her hangi bir masrafa ihtiyaç göstermeden yaklaşık 20 yıl devamlı olarak elektrik üretmeleri idi. Bu da üretim ve tesis giderlerinden sonra başka bir işletme masrafının olmaması dernekti, kömür ve petrolden elde edilen enerji üretiminin aksine.
Fotoelektrik hücrelerin kullanılmasındaki esas artış 1985 ten sonra olabilir. Bir radyo istasyonunun işletilmesi gibi mütevazi projeler bugünkü fiyatlarda bile ekonomik olabilir. 1984 te küçük çiftlik veya kentlerde, özellikle büyük merkez ve hatlardan uzak kalan yerlerde bunların kullanılmasına geçileceği tahmin edilmektedir.
Nihayet bunlarla elde edilen elektrik Belediyelerin veya özel şirketlerin elektriğine büyük bir rakip olmaya başlayacaktır. 5 yıl kadar sonra solar çatı panelleri bir çok yerlerde İktisadî olabilecektir.
Kimse güneş enerjisinin birdenbire tüm enerji sorununu çözeceğini söyleyemez. Fakat zamanla o birçok şeyleri çözebilir. Solar hücrelerde atom reaktörleri kadar karışık şeylerdir. Bir bilim adamı çekirdek fiziği ve çekirdek reaktör teknolojisi için harcanan ölçüde bir araştırma emeğinin bunlara da teşmil edilmesini önermiştir. Bu çok doğru bir tavsiyedir. Dünyanın enerji ihityacının güneş enerjisiyle karşılanması için daha epey zaman ve emek gerekmektedir. Belki ancak o zaman biz de. Apollo gibi, güneşin arabasına binmek imkânını bulabileceğiz.
ilk kez bir yönetim, kendisinin ve müttefiklerinin ordularını güçlendirmek amacıyla bir silahın (nötron, ya da gerçeğe daha uygun adıyla derin radyasyon bombasının) seri üretimine geçileceğini duyuruyor. Gerçekte silahın ilkesi 50’li yıllardan beri bilinmekte. Çeşitli prototipleriyse A.B.D., Rusya ve Fransa’da denendi. Hiç kuşkusuz, seri halinde üretilen yeni model ler, ordu araştırma labaratuarlarının gizliliğinde oluşturulan en son silahların teknolojisinden yararlanacak. Ama özünde, bilimsel ve teknik düzlemde nötron bombasının (kısaca böyle adlandıralım) ne olduğu çok iyi biliniyor. İşin kötü yanı, lehte ya da aleyhte oluşlarına göre yorumcular bombanın bazı özelliklerini vurgularken, diğerlerini ya çarpıtıyor, ya saklı tutuyor. Aslı ilgili, bu politik, stratejik saldırılarla karşı karşıya kalan kamuoyu ise nesnel bilgi hakkını istiyor.
Atom çekirdeğinde saklı enerji, bilindiği gibi iki tür zincirleme tepkimeyle açığa çıkarılabilir: ağır (uranyum ya da plütonyum), ya da tersine hafif, çekirdeklerin (iki hidrojen izotopu olan dö- terium ve tritium) parçalanması. Patlayıcı şekilde çekirdeğin parçalanması ile ilk kez Hiroşima ve Nagazaki’de kullanılan atom bombası elde edilir. Füzyon yoluyla (henüz bombayı ha- rakete geçirmenin başka yolu bilinmiyor) ikinci dünya savaşından sonra gerçekleştirilen hidrojen bombasının enerjisi açığa çıkarılır.
İster parçalama, ister füzyonla oluşturul sun, patlamayla açığa çıkan nükleer enerji, mekanik (şok dalgası), termik (ısı) etkilere ve ışımaya (gama ışınları, alfa parçacıkları-helyum çekirdeği-ve nötronlar) yol açar. Bundan başka, atom çekirdeğinin parçalanması atmosfere rüzgarla yayılan çeşitli radyoaktif izotoplar saçar. Füzyon ise kendisi radyoaktif izotoplar oluşturmaz. Hidrojen bombasının “temiz” diye sıfat landırılması bu nedenden ötürüdür. Bilmek gerekiyor ki (göreceğimiz gibi bu, ilg’lendiğimiz <onu açısından önem taşımakta) yukarıdaki adlandırma bir yönden haksızdır. Bakalım neden: 3iraraya gelmiş parçalanacak maddeler kritik bir
Cslence Digest’ten Çeviren: Nüvit OSMAY
değere ulaştığında parçalanma tepkimesi “soğukta” başlar. Hafif çekirdeklerin zincirleme füzyonu ancak “yakıtın” (bir döterium ve tritium karışımı) birkaç on dereceye çıkarılmasıyla hare kete geçer. Bu nedenle bu enerji kaynağına termonükleer de denir. Tepkimeyi başlatmak için küçük bir parçalama bombasından başka birşey olmayan “kibrit” yeterüdir. “Kibritse” kendi radyoaktif saçıntılarını doğurur. Saçıntıları kuşkusuz, gücü kendisi gibi elde edilen hidrojen bombası- nınkine eşit atom bombasının saçıntılarından çok daha önemsizdir. Ama sonuç olarak, tekniğin günümüzdeki aşamasında tümden “temiz” bir hidrojen bombası yoktur. (1)
Radyoaktif saçıntılar dışında (yalnızca bir ölçüde) tüm nükleer bombalar aynı etkileri doğurur. Bu anlamda hepsine “nötron bombası” adı verilebilir. Ancak enerjinin bütününde etkilerinin oranı değişiktir. Çe.Jrdeğin parçalanmasıyla elde edilen bombada açığa çıkan enerjinin % 50’si mekanik, % 35’i termik etkiye, % 51′ ani ışımaya (gama ve nötronlar), geri kalan % 10’uysa radyoaktif saçıntıya dönüşür. Füzyon bombasında açığa çıkan enerjinin % 80’i nötron
Nükleer “kibrit”in kimyasal bir patlayıct, ya da
laser ışınıyla değiştirilmesi düşünüldü. Deneylerin yapılıp yapılmadığını: böyle düzenlemelerin bir nötrom bombası olan küçük hidrojen bombasında kullanışsız olacağını bilmek güç.
