Skip to content Skip to navigation

Ne Kadar Fark O Kadar Bedava Işık

24/04/2015 - 20:12

Dünyadaki nüfus artışı ve gelişen teknoloji nedeniyle her geçen gün enerji ihtiyacımız artıyor. Termoelektrik malzemeler sıcaklık farkından yararlanılarak elektrik enerjisi elde edilmesine imkân veriyor. Geliştirdiğimiz proje sayesinde Muş gibi kışın hava sıcaklığının -40oC’ye kadar düştüğü soğuk yerlerde dışarısı ile kapalı ortamların içindeki sıcaklık farkından yararlanılarak elektrik enerjisi elde edilebilir.

Giriş

Termoelektrik ısı enerjisinin elektrik enerjisine, elektrik enerjisinin de ısı enerjisine dönüşümü olarak adlandırılır. Termoelektrik modüller Seebeck ve Peltier etkisinde çalışır. Isı farkı nedeniyle oluşan elektrik enerjisi Seebeck etkisi olarak tanımlanır. Termoelektrik modülün uçlarına elektrik uygulandığı zaman bir yüzey soğurken diğer yüzey ısınır. Bu etki ise Peltier olarak açıklanır. Termoelektrik modül elektriksel olarak seri bağlı, ısıl olarak paralel bağlı çok sayıda p-tipi ve n-tipi yarı iletken malzemelerin bileşiminden oluşur. Aşağıdaki şeklimizde termoelektrik modülümüzün yapısı görülüyor.

Termoelektrik modülün yapısında p-tipi ve n-tipi yarı iletken malzemeleri birbirine bağlayan bakır yüzeyler bulunur. Bakırın elektrik iletkenliği diğer iletken metallere kıyasla daha yüksektir. Termoelektrik modülün en dış katmanı ise seramiktir. Bu projede termoelektrik modülün tercih edilmesinin nedeni ısıl iletkenliğinin yüksek, elektrik iletkenliğinin zayıf olmasıdır.

Termoelektrik modüllerden elektrik enerjisi elde edilmesi, n-tipi yarı iletken malzemelerdeki serbestçe hareket edebilen elektronların ve p-tipi yarı iletken malzemelerdeki elektron eksikliği olan boşlukların hareketine dayanır. Termoelektrik jeneratör sistemlerinin yüzeyleri ısıtıldığında ya da soğutulduğunda elektronlar ısı kaynağından uzaklaşır. Elektronların bu hareketi elektrik akımının oluşmasına neden olur.

Termoelektrik modüller özellikle atık ısı enerjisinin açığa çıktığı sistemlerde (örneğin jeotermal kaynaklar, ev ve fabrikaların baca sistemleri, motorlu araçlar) bu enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesini sağlar. Ülkemizde özellikle Doğu Anadolu Bölgesi’nde, örneğin Muş’ta, kış aylarında -40oC'ye kadar düşen hava sıcaklıkları göz önünde bulundurulduğunda termoelektrik sistemler enerji elde edilmesinde kullanılabilir.

Amacı

Projemizin amacı başta bulunduğumuz il olmak üzere dünyanın çoğu yerinde günlük sıcaklık farkından (-40oC ile +30oC) yararlanarak enerji elde etmektir.

Yöntem

Projenin başlangıç aşamasında sıcaklık farkından elektrik elde edilmesi süreci hakkında literatür taraması yapıldı. Daha Muş Alparslan Üniversitesi’nden Dr. İlker Temizer ile görüşülerek termoelektrik malzemeler ilgili bilgi alındı. Ardından projenin çalışma planı yapıldı. İhtiyaç duyulan beher, termometre, LED ampul, yarı iletken levha, iletken kablolar gibi araç gereçler temin edildi ve çalışma düzeneği kuruldu. 

Sonuç ve Tartışma

Bu projede termoelektrik sistemlerin pratik bir deney düzeneğiyle hazırlanabileceğini gösterdik.

 

Sıcaklık farkından yararlanılarak enerji elde edilen termoelektrik modüller, evlerdeki kalorifer peteklerinin yakınına monte edilerek (modülün bir yüzeyi dış ortama dönük olacak şekilde) elektrik enerjisi elde edilebilir.

 

Bu projemizle Muş gibi soğuk yerlerdeki kışın hava sıcaklığının -40oC'ye kadar düştüğü soğuk yerlerde dışarısı ile kapalı ortamların içindeki sıcaklık farkından yararlanılarak elektrik enerjisi elde edilebileceğini ve ev, iş yeri gibi yerlerde kalorifer peteklerin benzeri araçlar (peteğin dış kısmı dışarıdaki -40oC’yi, peteğin içi evin içindeki +30oC’yi alacak) elde edilen elektrik enerjisi aydınlatma amaçlı kullanılabilir.

Kaynaklar

  • basvurular.meb.gov.tr/bubenimeserim/projebankasi.aspx
  • Erol, Y., “Termoelektrik Jeneratör” , Bilim ve Teknik dergisi, s. 92-93, Mart 2007.
  • Temizer, İ., ''Energy conversion of systems used thermoelectric technology'', 12th International Combustion Symposium.
  • http://www.biltek.tubitak.gov.tr/gelisim/elektronik/index.htm

Ekip Tanıtımı

Zeynep Er

İbrahim Koç

İlgili İçerikler

Fizik

Bu yıl sekizincisi düzenlenen Breakthrough Ödülleri’nde temel fizik alanındaki ödülün sahibi ilk karadelik görüntüsünün elde edilmesi çalışmasını gerçekleştiren araştırmacılar oldu. Ödül kazanan araştırmacılar arasında Türk bilim insanı Prof. Dr. Feryal Özel de bulunuyor.

Fizik

Ay'a ulaşmamızı sağlayan en önemli teknolojilerden biri roketlerdi. Peki, roketler nasıl çalışıyor? Deneyler köşesinin bu etkinliğinde bir araba tasarlayarak Newton'un hareket yasalarını ve roketlerin çalışma prensibini öğreniyoruz.

Fizik

Söz konusu elektronlar, protonlar gibi “noktasal” parçacıklar olduğunda aynı işaretli elektrik yüklerinin birbirini ittiği, zıt işaretli elektrik yüklerinin birbirini çektiği bilinir. Ancak çok sayıda elektrik yüklü noktasal parçacığın bir araya gelmesiyle oluşan “bileşke” parçacıklarda durum farklıdır. 

Fizik

Danimarkalı gökbilimci Ole Christensen Romer, ışık hızını belirlemek için çalışmalar yapan ilk bilim insanlarından biridir. Romer, yaptığı uzun süreli gözlemler sonucunda Jüpiter’in uydularından Io’nun iki tutulması arasında geçen zamanlarda farklılıklar tespit etti.

Fizik

Bu etkinliğimizde yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinin farklı enerji türlerine dönüştüğünü gözlemleyebileceğimiz bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

James Watt’ın buhar motorunu keşfetmesi Sanayi Devrimi’nin başlangıcı olarak kabul edilir. James Watt, buhar motorunu madenlerde ortaya çıkan suyun dışarı pompalanması için etkili bir yöntem ararken geliştirdi. İlk yazımızda Arşimet, 12. yüzyılda yaşayan el-Cezeri ve 16. yüzyılda yaşayan Takiyüddin’in suyun yukarı taşınması için geliştirdikleri düzenekleri anlatmıştık.

Fizik

Uluslararası bir araştırma grubu, araçların arka kısımlarına hava püskürten cihazlar yerleştirerek hava sürtünmesini azaltmayı başardı. Dr. Ruiying Li ve arkadaşları tarafından yapılan araştırmanın sonuçları Physical Review Fluids’te yayımlandı.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemelerden güneş enerjisi ile çalışan bir yel değirmeni düzeneği tasarlayarak enerji dönüşümünü gözlemleyeceğiz.

Fizik

Zürih Federal Teknoloji Enstitüsü ve Zürih Üniversitesinde çalışan bir grup araştırmacı, aşırı derecede düşük sıcaklıklara soğutulduğunda bile suyun donmasını engelleyen bir yöntem geliştirdi. 

Fizik

Nano ölçekteki malzemelerin özelliklerinin anlaşılması için gerçekleştirdiği uluslararası düzeyde üstün nitelikli çalışmalarıyla 2018 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’ne layık görülen Doç. Dr. Hasan Şahin ile bir söyleşi gerçekleştirdik.