[Scince Focus yazısından çevirilmiş ve düzenlenmiştir.] Tarih: 24.06.2021 Yazar: Fuat Bayrakçı Ortalama Okuma Süresi: 4 dakika
Tüm yenilenebilir enerji kaynakları, Güneş veya rüzgar gibi karbon-nötr enerji kaynaklarından yararlandıkları ve hava kirliliğine neden olmadıkları için, onları kömür veya gazdan ligler boyu geride bıraktıklarından, ‘en yeşil enerji kaynağı’ unvanı için güçlü rakiplerdir.
Bununla birlikte, net bir kazanan seçmek zor. Üretimleri ve kurulumlarıyla ilgili emisyonları düşündüğünüzde, büyük bir araştırmaya göre hidroelektrik en düşük karbon ayak izine sahip.
Ancak akılda tutulması gereken birçok başka çevresel etki de vardır. Örneğin, hidroelektrik barajları inşa etmek nehir ekosistemlerinde bozulmaya neden olabilirken, güneş panelleri üretimi tipik olarak toksik kimyasallar içerir.
Güneş enerjisi gerçekte nasıl çalışır?
Güneş, bizim yönümüze olağanüstü miktarda ışık ve ısı enerjisi yayar . Aslında, sadece iki saat içinde Dünya’nın yüzeyine çarpan güneş enerjisi miktarı, bir yıl boyunca tüm enerji ihtiyacımızı karşılamaya yeterli olacaktır.
Güneşten gelen bu enerjiyi yakalamanın ve kullanmanın iki temel yolu vardır: ışığı elektriğe dönüştüren güneş panelleri (fotovoltaik) ve Güneş’in enerjisini ısıya dönüştüren güneş termal gücü.
Bir güneş panelinin içinde, karşılıklı elektrik yükleriyle iki ince malzemeden (genellikle silikondan) yapılmış, her biri bir bardak altlığı boyutunda düzgün bir güneş pili düzenlemesi bulacaksınız. Güneş hücrenin üzerinde parlarken, fotonlar (küçük ışık enerjisi paketleri) elektronları silisyum atomlarından koparır, bu olay fotoelektrik etki olarak bilinir. Ortaya çıkan elektron akışı, her hücrede küçük bir elektrik akımı oluşturur.
Güneş enerjisini yakalamanın bir başka yolu da onu ısıya dönüştürmektir. Örneğin konsantre güneş enerjisi santralleri, suyu veya diğer sıvıları ısıtmak için güneş ışığını yansıtmak ve odaklamak için aynalar ve lensler kullanır. Ortaya çıkan ısı, evlere ve işyerlerine sıcak su sağlamak veya elektrik üretmek için bir türbini çalıştırmak için kullanılır.
Güneş enerjisinin dezavantajı? Sadece gündüz üretilebilir. Bu, gündüz ve gece sabit bir elektrik kaynağı sağlamak için diğer enerji kaynaklarıyla birlikte kullanılması veya depolanması gerektiği anlamına gelir.
Bununla birlikte, temiz, çok yönlü ve giderek daha uygun fiyatlı bir yenilenebilir enerji biçimi olarak güneş enerjisi, dünyayı fırtına gibi estirmeye hazırlanıyor. Güneş panelleri şu anda dünya elektriğinin sadece yüzde 2,7’sini üretiyor, ancak güneş enerjisi üretme kapasitemizin önümüzdeki on yılda üç kattan fazla artması bekleniyor.
[Interesting Engineering yazısından çevirilmiş ve düzenlenmiştir.] Tarih: 08.06.2021 Yazar: Hatice Eflatun Ortalama Okuma Süresi: 3 dakika
Rüzgar enerjisi, tüm dünyada ortaya çıkan rüzgar çiftlikleriyle giderek daha saygın bir enerji kaynağı haline geliyor.Ancak yeni bir araştırmaya göre rüzgar çiftliğinizden enerjiyi en iyi şekilde elde etmek istiyorsanız, çok fazla rüzgar türbinine sahip olmak istemeyebilirsiniz.
Helmholtz Center Hereon’dan Dr. Naveed Akhtar liderliğindeki bir ekip, bir basın açıklamasına göre, rüzgar türbinlerinin yakınlığı nedeniyle akış aşağı rüzgar çiftliğindeki rüzgar hızlarının önemli ölçüde yavaşladığını keşfetti.Nature Scientific Reports dergisinde yayınlanan araştırmaları, bu frenleme etkisinin, ortalama rüzgar hızlarında fark edilen büyük ölçekli düşük rüzgar modelleriyle sonuçlandığını ortaya koyuyor.Araştırmacılar, bu etkinin komşu rüzgar çiftliklerinin üretimini yüzde 20 ila 25 oranında azaltılabileceğini belirtiyor.
Akhtar ve ekibi, hava durumu hizmetleri tarafından da kullanılan COSMO-CLM bilgisayar modelini kullanarak, bir dizi farklı hava koşulunu kapsayan 2008-2017 dönemi için Kuzey Denizi üzerindeki rüzgar hızını hesapladılar.Araştırmacılar basın bültenlerine “Sonuçlar, genellikle Mart ve Nisan aylarında olduğu gibi istikrarlı hava koşullarında en büyük uzantıları gösteren büyük ölçekli bir düşük rüzgar hızı modeliyle karşı karşıya kalacağımızı açıkça gösteriyor. Öte yandan fırtınalı zamanlarda – özellikle Kasım ve Aralık aylarında- atmosfer o kadar karışık ki rüzgar çiftliği uyandırma etkileri nispeten küçük”, yazdılar.
Ekip, sonuçlarını doğrulamak için Kuzey Denizi’ndeki iki araştırma platformundan 2008’den 2017’ye kadar olan rüzgar ölçümleriyle simülasyonları daha da karşılaştırdı.Akhtar, “Rüzgar çiftliklerini analiz etmek için geleneksel akış modelleri çok yüksek bir uzamsal çözünürlüğe sahip, ancak bir rüzgar alanına yalnızca kısa bir süre içinde bakıyor” dedi ve “Ayrıca, bunlar bir rüzgar santralinin geniş bir alandaki hava akışını nasıl değiştirdiğini belirlemek için kullanılamaz.” diye de ekledi.
Akhtar ve meslektaşlarının vardığı sonuç, güç türbinlerinin birbirine çok yakın inşa edilmesinin endişe verici bir sonucunun olduğudur. Rüzgar enerjisi günümüzde popülerlik kazandığı için çalışma bir çok insanın dikkatini çekmiştir.
Rüzgar türbinlerinin arkasındaki mühendisler ve rüzgar çiftlikleri, verimliliği optimize etmek ve işletme maliyetlerini ve çevre üzerindeki etkilerini azaltmak için rüzgar türbinlerini hangi mesafede inşa edeceklerini planlarken bu çalışmayı ve sonuçlarını dikkate almalıdırlar.
[YouMatter yazısından çevrilmiş ve düzenlenmiştir] Tarih: 29.03.2021 Yazar: Süleyman Mansuroğlu Okuma Süresi: 8 dakika
Hidrojen arabaları elektrikli arabalardan daha mı yeşil? Hidrojen arabaları gelecek için en iyi ulaşım alternatifi olabilir mi? Evet, hareket halindeyken CO₂ salmıyorlar peki bu çevreyi kirletmedikleri anlamına mı geliyor?
HİDROJEN VE ELEKTRİKLİ ARABALAR NASIL ÇALIŞIR?
Hidrojenle çalışan bir araçta yakıt pilini besleyecek ve oksijenle karışacak olan yüksek basınçla sıkıştırılmış hidrojen gazı bulunur. Bur karışım elektrik motoruna güç sağlayacak elektrokimyasal bir reaksiyon oluşturur. Bu da hidrojenle çalışan arabaların (elektrik enerjisi ve motoru kullanımı nedeniyle) hem klasik petrolle çalışan otomobillere hem de elektrikle çalışan otomobillerle benzer özelliklere sahip olduğu anlamına gelir. Bu sebepten de ulaşım pazarında özel bir yere sahiptirler. Yakıt depolu veya tam hücreli elektrikli araçlar olarak da adlandırılabilirler.
Hidrojenle çalışan araçların yakıt depoları onların ana bileşenidir. Hidrojenin oksijenle karışımından elektrik elde edilir. Sonra bu enerji herhangi bir toksik egzoz gazı salınımı yapmadan aracı yürütmek için kullanılır. Bu süreç sonunda ortaya çıkan tek yan ürün H₂O moleküllerini oluşturan hidrojen ve oksijen atomlarının bağlanması sonucu ortaya çıkan su ve ısıdır. Mükemmel görünüyor, değil mi?
Bir diğer tarafta, elektrikli araçlar (EV) şarj edilebilir bir pilden veya diğer taşınabilir elektrik kaynaklarından akım çeken elektrik motorlarıyla çalışır. Hareket ettiklerinde kimyasal reaksiyon da olmaz. Piller önceden şarj edilmiş olduğunda sadece elektrik akımı oluşur.
Ama hangisi daha ekolojik ve sürdürülebilir? Nihai sonuçlara varmadan önce her bir araç türünün en önemli özelliklerine göz atalım.
HİDROJEN VE ELEKTRİKLİ ARAÇLARIN ARTILARI VE EKSİLERİ
Toyota’nın Hidrojen Motoru
Hidrojenle çalışan bir araç olan Hyundai Nexo ile yaklaşık 550km yolculuk yapabilirsiniz. Bu da elektrik tarafında türünün en iyisi olan Tesla Model S ile nerdeyse aynıdır. Yine de bu arabaların sürüş menzilini doğru söylemek biraz zor. Aracın içindeki yolcu sayısı, klima kullanımı, dur-kalk sıkılığı gibi faktörler bu menzili etkiler. Araştırma firmasına göre, tamamen elektrikli araçların çoğu tam şarjla 150-350 km arası gidebilir. Tam dolu depoyla hidrojenle çalışan bir araç ise 480 km gidebilir.
ŞARJ DOLUM İSTASYONLARI
EV için elektrik santrallerinin sayısı her gün artıyor. Ve Aralık 2018’e kadar ABD’de 20000 şarj istasyonu bulunuyordu. Buna karşın hidrojen dolum istasyonu (çoğunluğu belirli bir bölgede) 45’ten azdır. Nitekim, hidrojen arabalarının altyapısı, tedariki ve teknolojisi hala elektrikli araçların gerisinde.
GÜÇ VE DOLUM SÜRESİ
Hidrojenin yakıt deposu dolumu yapmak için gereken süre elektrikli araçlardan çok daha farklıdır. Tıpkı herhangi bir benzinli arabada olduğu gibi 5 ila 10 dakika sürer. Tesla’nın hızlı şarj cihazları (120 kW) pillere yarım saatte %80 güç sağlar. BMW i3 veya Nissan Leaf’in tamamen şarj olması ise sırasıyla 4 veya 8 saat sürebilir. Elektrikli arabaların güç alma süresi açıkça şarj istasyonuna ve konektörün türüne bağlıdır. Ancak kombinasyon ne olursa olsun şu anda bu süreler hidrojen arabalar için açık bir kazançtır. Bunun başlıca nedeni de 1kg hidrojenin 1 kilogram lityumdan 236 kat daha fazla enerji depolamasıdır.
ASIL SORUN HİDROJEN ELDE ETMEK
Fabrika
Hidrojen, evrendeki en yaygın element olmasına rağmen, Mavi Gezegende saf haliyle mevcut değildir. Bu da hidrojeni araçlarımızın yakıtı için kullanmak istiyorsak onu su, doğalgaz, fosil yakıtlar gibi diğer bileşiklerden üretmemiz gerektiği anlamına gelir. Bunun için enerji kullanılması gerekir ve bu durumda denkleme çevresel ve ekonomik maliyetler de girer.
Bir taraftan suyun elektroliz sürecini tersine çevirerek temiz bir şekilde hidrojen elde edebiliriz. Sorun şu ki, hidrojeni elde etmek için H₂O moleküllerini ayırma işleminin yüksek enerji harcaması onu pahalı bir işlem haline getiriyor. Bununla birlikte, bu enerji güneş veya rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından gelebiliyorsa, net enerji döngüsü düşük karbon alır ve süreç çevre dostu haline gelir. Yine de ele almamız gereken başka bir durum da sürecin verimliliğidir. Bu yöntem yalnızca %75 verimlidir ve elektrik kaybının %25’ine izin verir.
Bu nedenle, günümüzde çoğu hidrojen yakıtının, elektrolizden daha ucuz olan doğalgazın dönüştürülerek üretiliyor. Olumsuz tarafı, süreçte ortaya çıkan yan zararlı ürünler CO₂ ve CO küresel ısınmaya katkıda bulunur. Ayrıca, doğalgaz çıkarılırken metan sızıntısı nadir bir olay değildir. Bu moleküller sadece CO₂’e göre 86 kat zararlı olmakla kalmayarak küresel sera gazı salınımının %25’inden sorumludur.
HİDROJENLE ÇALIŞAN OTOMOBİLLERİN BAZI FAYDALARI
Elektrikli arabaların tipik lityum iyon pilleri yerine hidrojen yakıtlı otomobillerin yakıt depoları, lityum iyon pillerin yaşam döngüsünün sonu sorununu ortadan kaldırıyor. Bu pillerin geri dönüşümü çok zordur ve bu durum şimdilik bir artı olarak sayılabilir. Piller, hastaneler gibi kentsel binalarda yedek jeneratör olarak yeniden kullanmak için bazı projeler geliştirilmektedir.
Ayrıca, herhangi bir kirletici salınım olmadan sürüş, en iyi senaryo olan 40 dakikalık şarja ya da sık karşılaşılan durum 3-6 saatlik şarj süresine kıyasla 5-10 dakikada hızlı bir şekilde yakıt ikmali yapılması hidrojen yakıtla ulaşım için tartışılmaz bir kazançtır.
Bazı araştırmalar küresel CO₂ salınımını %27 azaltma potansiyeline sahip olduğunu gösteriyor. Bu potansiyel,
Doğalgazdan metan sızıntıları nispeten az olduğunda
Metanı parçalayarak hidrojen üretme
Hidrojen yakıtı kullanımı kabul edildiğinde karşılanabilir.
HANGİSİ DAHA SÜRDÜRÜLEBİLİR
Tesla Model 3
Yukarıda bahsedilen faydalara rağmen, günümüzde hidrojenin çoğu metan reformuyla üretilmektedir. Bu, süreçte üretilen CO₂ ve CO nedeniyle iklim değişikliğiyle mücadelede bir çözüm olarak hidrojenle çalışan araçların tüm potansiyelini ortadan kaldırıyor. Metan parçalama süreci iyileştirilirse bile uzun vadeli bir çözüm olması muhtemel değildir.
Yine de teknoloji geliştikçe, hidrojeni elde etmek için su elektrolizi işlemi iyileştirilebilir. Ve süreç daha verimli hale geldikçe daha da kullanılabilir. Çünkü, hidrojenli arabaların enerjiyi iki kez kullanması (hidrojen yapmak ve sonra onu araçlara güç vermek için kullanmak) anlamına gelirken, elektrikli araçların enerjiyi şebekeden hemen kullanabilmesi elektrikli araçlar lehine güçlü bir argüman. Bunun sebebi elektriği hidrojene dönüştürdükten sonra elektriğe geri döndürmek %45’e varan (onu bir sıvıya sıkıştırmak ve depolamak dahil) enerji kayıpları içerebilir.
Bununla birlikte, bilim insanlarına göre %86 verimliliğe ulaşabilecek proton değişim zarı gibi hidrojen üretmenin yeni yöntemleri geliştiriliyor. Günümüzde elektrikli arabalar farklı otomobil türleri ve şarj noktaları açısından daha erişilebilir bir araçtır. Hidrojenle çalışan arabalara kıyasla daha verimli süreçler içerirler. Ve lityum pilleri yeniden kullanılarak farklı amaçlara ulaşılırsa, en azından önümüzdeki birkaç yıl boyunca sürdürülebilir bir çözüm olarak kalacak gibi duruyor.
[E&T yazısından çevrilmiş ve düzenlenmiştir] Tarih: 03.03.2021 Yazar: Süleyman Mansuroğlu Ortalama Okuma Süresi: 4 dakika
Bir araştırmaya göre, içten yanmalı motorlu araçlar, elektrikli muadillerine göre yüzlerce kat daha fazla hammadde israf ediyor. Ulaşım ve Çevre (T&E) araştırması, fosil yakıtla çalışan araçlardan uzaklaşmanın ve temiz enerjiye geçişin daha geniş çevresel faydalara sahip olabileceğini gösteriyor.
Bir elektrikli araç (EV) pilinin, ortalama bir arabanın yaktığı 17.000 litre benzine kıyasla geri dönüşümde sadece 30 kg hammadde kullandığı tahmin edilmektedir. Teknolojik gelişmeler bir EV pili yapmak için gereken lityum miktarını önümüzdeki on yılda yarı yarıya düşürdükçe aradaki fark daha da artacak. Gerekli kobalt miktarının da dörtte üç ve nikelin beşte bir oranında azalacağı tahmin ediliyor.
T&E’de ulaşım ve e-mobilite analisti Lucien Mathieu: “Ham maddeler söz konusu olduğunda hiçbir karşılaştırma yapılamaz. Ortalama bir fosil yakıtlı araba, ömrü boyunca 25 katlı bina yükseklikte bir yağ variline eşdeğer miktarda yakıt yakar. Pil malzemelerinin geri dönüştürülmesini hesaba katarsanız, yalnızca 30 kg civarında metal kaybolur: kabaca bir futbol topu büyüklüğünde.”
Çalışma, 2035 yılında, lityumun beşte birinden fazlası ve yeni bir pil yapmak için gereken kobaltın yüzde 65’inin geri dönüşümden gelebileceğini ortaya koyuyor. T&E, Avrupa Komisyonu tarafından önerilen yeni bir yasa uyarınca gerekli olan geri dönüşüm oranlarının, Elektrikli araçların yeni malzemelere olan talebini önemli ölçüde azaltacağını söyledi- bunu geleneksel otomobiller için söyleyemeyiz.
Çalışma ayrıca, Avrupa’nın 2021 gibi erken bir tarihte kendi elektrikli araç (EV) pazarını tedarik etmek için yeterli pil üreteceğini de ortaya koyuyor. 2025’te yaklaşık 8 milyon pilli elektrikli otomobil için yeterli olan toplam üretim kapasitesi 460 GWh’ye çıkacak şekilde önümüzdeki on yıl için şimdiden 22 pil fabrikası kurmayı planlanıyor.
Mathieu, “Bu, Avrupa’nın otomobil filosunun neredeyse tamamen ham petrol ithalatına bağlı olduğu mevcut durumundan çok farklı” dedi. “Artan pil verimliliği ve geri dönüşüm, Avrupayı ham madde ithalatında petrole kıyasla önemli ölçüde daha az bağımlı hale getirecek.”
T&A, elektrikli araçların genel olarak iklim için çok daha iyi olduğunu ve bir benzinli arabaya göre ömürleri boyunca yüzde 58 daha az enerji gerektirdiğini söyledi. Avrupa’daki en kirli elektrik kaynağına sahip Polonya’da bile EV’ler benzinli arabalara göre yüzde 22 daha az CO2 yayıyor.
