Skip to content Skip to navigation

Anti-Güneş Gözeleri: Geceleri de Çalışabilen Fotovoltaik Gözeler

Dr. Mahir E. Ocak
25/03/2020 - 22:23

Sıradan güneş gözeleri ve anti-güneş gözelerinde akım ters yönlerde akar.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının başında güneş enerjisi geliyor. Ancak güneş ışığından aldığı enerjiyi elektriğe dönüştüren geleneksel fotovoltaik gözeler sadece gündüzleri çalışıyor. Gündüzleri elde edilen enerjiyi geceleri kullanabilmek içinse başka enerji biçimlerine dönüştürüp depolamak gerekiyor. ABD’li iki araştırmacı geceleri de çalışabilen fotovoltaik gözeler geliştirilebileceğini öne sürüyor. Tahminlere göre bu anti-güneş gözeleri sıradan güneş gözelerinin dörtte biri kadar güç üretebilir.

Fotovoltaik gözelerin çalışma ilkesini, dıştan yanmalı motorların çalışma ilkesine benzeterek açıklayabiliriz. Isı enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bu motorlarda biri sıcak diğer soğuk olmak üzere iki ısı rezervuarı bulunur. Motor, iki rezervuar arasındaki ısı alışverişine aracılık ederek güç üretir. Söz konusu güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik gözeler olduğunda sıcak ısı rezervuarı Güneş, soğuk ısı rezervuarıysa Dünya’dır. Göze, iki rezervuar arasındaki ısı alışverişine aracılık ederek güç üretir.

Tristan Deppe ve Jeremy Munday tarafından öne sürülen anti-güneş gözelerinin Dünya ile uzay arasındaki ısı alışverişine aracılık ederek güç üretmesi planlanıyor. Bu gözelerde Dünya sıcak rezervuar, uzay ise soğuk rezervuar görevi görecek.

Geleneksel güneş gözeleri güneş ışığını soğurarak çalışır. Elektronların enerji kazanmasıyla sistemin iki ucu arasında bir potansiyel farkı oluşur. Böylece elektronlar bir uçtan diğerine akmaya başlar ve bir elektrik akımı ortaya çıkar.

Anti-güneş gözelerindeyse ısının yayılması sırasında kaybedilen enerji, sistemin iki ucu arasında bir potansiyel farkı oluşmasına yol açar. Böylece diğer uçtaki yüksek enerjili elektronlar ısının yayıldığı bölgeye doğru akmaya başlar ve bir elektrik akımı ortaya çıkar. Sıradan güneş gözeleri ile anti-güneş gözelerindeki akımlar ters yönlüdür.

Sıradan güneş gözesi (solda) ve anti-güneş gözesi (sağda). Sıradan gözeler güneş ışığını soğurarak, anti-güneş gözeleri ise uzaya ısı yayarak çalışır.

Önerilen düşünceyi gerçeğe dönüştürmek için aşılması gereken ilk zorluk, azami güç elde edilmesine imkân verecek malzemelerin tasarlanması ve üretilmesi. Diğer bir zorluk ise üretilecek cihazın, üzerindeki atmosferden etkilenmeden uzay ile Dünya arasındaki ısı alışverişine aracılık edebilmesi.

Dünya’nın atmosferi, ışığın büyük bir kısmını soğurur ve yansıtır. Ancak ışık tayfının kızılötesi kısmında kalan bir bölge için atmosfer tamamen geçirgendir. Dalga boyu 8-13 mikrometre aralığında olan ışık dalgaları soğurulmadan ya da yansıtılmadan atmosferin içinden geçer. Tasarlanan anti-güneş gözelerinin Dünya ile uzay arasındaki ısı alışverişine aracılık ederek güç üretmesi de ışık tayfının bu bölgesinde ışıma yapmalarıyla (ısı yaymalarıyla) mümkün olabilir.

Güneşli bir günde yeryüzünün her bir metrekaresine düşen güneş ışınlarının sağladığı azami güç yaklaşık 1000 Watt, modern güneş gözelerinin büyük çoğunluğunun verimi ise %20 civarındadır. Bu durum bugün bir metrekare büyüklüğünde bir güneş gözesinden elde edilebilen azami gücün 200 Watt civarında olduğu anlamına gelir. Araştırmacıların yaptığı tahminlere göre, ideal koşullar altında çalışacak bir metrekare büyüklüğünde bir anti-güneş gözesi 54 Watt güç üretebilir. Ortalama bir günde ise bu değer 10 Watt’ın üzerinde olacaktır.

Her ne kadar anti-güneş gözelerinin kapasitesi sıradan güneş gözelerininkinden düşük olsa da anti-güneş gözeleri sadece gündüzleri değil geceleri de çalışabilir. Ayrıca hem sıradan güneş gözleri hem de anti-güneş gözeleri içeren sıralı sistemler kurarak elde edilen enerji miktarını artırmak da mümkün olabilir.

İlgili İçerikler

Fizik

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde basit bir kondansatör tasarlayıp birçok elektrik devresinde kullanılan bu elektronik devre elemanının çalışma prensibini öğreniyoruz.

Fizik

Fren pedalına hafif bir dokunmayla, yüklü bir kamyonun nasıl durduğunu öğrenmek ister misiniz? Sürücü tarafından fren pedalına uygulanan kuvvet, fren hidroliği tarafından balatalara iletilir. Balatalar da tekerleklerle bağlantılı fren disklerini sıkıştırarak aracın yavaşlamasını ve durmasını sağlar.

Fizik

Yarasalar ilgi çekici bir özelliğe sahip: Ses dalgalarını kullanarak tamamen karanlık bir ortamda çevrelerindeki nesnelerin yerini belirleyebiliyorlar. Görme engelli bazı insanların da bu özelliğe sahip olduğu biliniyor.

Fizik

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun malzemeler kullanarak elektrik enerjisi elde edip enerjiyi ışık, hareket ve ses enerjisine dönüştüren bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

Su, elektrik enerjisi kullanılmadan bulunduğu yerden daha yükseğe nasıl taşınabilir? Arşimet bu sorunu milattan önce üçüncü yüzyılda icat ettiği Arşimet vidası ile çözmüştü. Deneyler köşesinin bu etkinliğinde, Arşimet vidası tasarlayarak suyu yukarı taşımak amacıyla kullanılabilecek bir pompa yapıyoruz.

Fizik

Bilim Genç olarak ODTÜ Saçılmalı Demet Hattı ve İVME-R’de yürütülen çalışmalarla ilgili ODTÜ Fizik Bölümü Öğretim Üyesi ve İVME-R Müdürü Prof. Dr. Bilge Demirköz ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Bundan yüzyıllar önce Dünya’nın kendi etrafında dönüp dönmediği, ayrıca Dünya’nın mı Güneş’in etrafında yoksa Güneş’in mi Dünya’nın etrafında dolandığı bilim insanları arasındaki en hararetli tartışma konularından biriydi. 

Fizik

Rice Üniversitesinde Prof. Dr. James M. Tour önderliğinde çalışmalar yapan bir grup araştırmacı, karbon içeren atıklardan grafen üretmeye imkân veren bir yöntem geliştirdi. Araştırma ile ilgili makale Nature’da yayımlandı.

Fizik

Gençleri bilim insanlarıyla bir masa etrafında buluşturan TÜBİTAK Bilim Genç Kafe 11 Şubat Uluslararası Bilimde Kadınlar ve Kız Çocukları Günü’nde Ankara, İstanbul ve Samsun’da düzenleniyor. Etkinliğin Ankara’daki konuğu 2019 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’nü kazanan Dr. Öğr. Üyesi Emine Ülkü Sarıtaş.

Fizik

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun malzemeler ile cisimlerin nasıl elektriklendiğini gösteren bir düzenek tasarlıyoruz.