İlginç Bilgiler

GÜNEŞ IŞIĞINI ENERJİYE ÇEVİREN HÜCRELER

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.

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir