Alternatif Enerji Kaynakları ve Türkiye

Hem çevreye verdikleri zararlar hem de kaynakların sınırlı olması nedeniyle fosil yakıtların alternatifi olabilecek yenilenebilir enerji kaynaklarının bulunmasına ve yaygınlaştırılmasına yönelik çabalar gün geçtikçe artıyor. Güneş enerjisi, akarsu ve dalgaların kinetik enerjisi, rüzgâr enerjisi, jeotermal enerji ve biyokütle enerjisi en bilinen alternatif enerji kaynakları.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının en büyük özelliği, kaynağın tükenme hızından daha hızlı bir şekilde yenilenebilmesidir.

 

Güneş Enerjisi

Güneş’in merkezinde meydana gelen nükleer tepkimeler sonucu Güneş’in kütlesinin bir kısmı enerjiye dönüşür. Devasa bir kütleye sahip olan Güneş (kütlesi Dünya’nınkinin yaklaşık 330.000 katıdır) alternatif enerji kaynakları arasında belki de potansiyeli en yüksek olanı. Çünkü Güneş’ten Dünya’nın yüzeyine 90 dakika boyunca ulaşan enerji Dünya’nın bir yıllık enerji ihtiyacını karşılayacak güçte. Ancak günümüzde güneş enerjisini diğer enerji türlerine (örneğin elektrik, ısı) dönüştüren teknolojiler %100 verimle çalışmıyor. Dolayısıyla Dünya’ya ulaşan güneş enerjisinin tamamından yararlanılamıyor. Bilim insanları bu amaçla kullanılan yöntemlerin verimliliğini artırmak için çalışıyor. Güneşlenme süresi ve güneş ışınlarının geliş açısı da güneş enerjisinden verimli bir şekilde faydalanmada etkili olan faktörler.

Güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde etmede yaygın olarak kullanılan iki yöntem var. İlki güneş panellerinde kullanılan güneş gözeleri yani fotovoltaik hücreler. Güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çeviren güneş gözeleri yarı iletken malzemelerden (örneğin silisyum) üretilir. Güneş ışınları güneş gözelerine çarptığında yarı iletken malzemeler tarafından soğrulur ve elektron açığa çıkar. Açığa çıkan elektronlar bir elektrik devresinin bir parçası olduğunda elektrik enerjisi elde etmede kullanılabilir.

 

 

Günümüzde ticari olarak üretilen güneş gözelerinin enerji verimliliği yaklaşık %20. Güneş gözelerinin tasarımı ve üretildiği malzeme güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme verimini etkiliyor. Özellikle malzeme bilimi ve mühendisliği alanında çalışan bilim insanları daha verimli güneş gözeleri geliştirmek için araştırmalar yapmaya devam ediyor.

Güneş’ten enerji elde etmenin diğer bir yöntemi ise termal güneş enerjisi sistemleri. Aslında bu yöntemin uygulamalarına evlerin çatılarına yerleştirilen güneş kolektörlerinden aşinayız. Bu sistemlerde güneş enerjisi soğrulup bir akışkana örneğin suya ısı olarak aktarılır. Termal güneş enerjisi sistemlerinde güneş enerjisi her zaman elektrik enerjisine dönüştürülmez, evlerin ısınma ve sıcak su ihtiyacını karşılamak için de kullanılabilir. Evlerde tüketilen enerjinin büyük bir kısmı ısınma ve su ısıtma amacıyla kullanılır. Çatılardaki güneş kolektörleri güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürmez ancak elektrik kullanmadan suyu ısıttığı için büyük oranda elektrik tasarrufu sağlar.

Bunun yanı sıra termal güneş enerjisi sistemlerinden elektrik enerjisi de elde edilebilir. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri olarak isimlendirilen bu yöntemde güneş ışınları aynalar kullanılarak bir alıcının üzerine odaklanır. Bu sırada alıcıların arasından geçen sıvı ısınır. Isınan sıvı buhar elde etmede kullanılabiliyor. Böylece termal enerji buhar türbinlerinde elektrik enerjisine dönüştürülebiliyor.

Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü - Haritada Türkiye genelinde farklı bölgelerdeki metrekareye düşen güneş enerjisi gücü görülüyor.

Güneş enerjisi sayesinde herhangi bir ek sisteme ihtiyaç duyulmadan da enerji tasarrufu yapılabilir. Güneş enerjisinden doğrudan enerji elde edilmeden, dolaylı olarak da yararlanılabilir. Örneğin güneş ışığının aydınlatma ve ısıtma özelliklerinden yararlanılan  binalar tasarlayarak ve binaları etkin bir şekilde yalıtarak enerji tasarrufu yapılabilir. Basit gibi görünen bu yöntemler sayesinde evlerdeki enerji tüketimi %30-50 azaltılabilir.

Geleneksel mimaride çeşitli yöntemler sayesinde insanlar pasif güneş enerjisinden yararlanıyordu.

Eski Mardin evlerinde güneş ışınlarından en verimli şekilde faydalanmayı sağlayan, güneye bakan geniş pencereler bulunur. Bununla birlikte kalınlığı bir metreye varan taş duvarlar ısı yalıtımı sağlar.

Günümüzde ise yeşil bina teknolojileri ile enerji kaynakları en verimli şekilde kullanılmaya çalışılıyor.

Almanya’nın Hamburg şehrindeki bir yeşil bina. Binanın dışındaki hareket edebilen güneş panelleri ayçiçekleri gibi Güneş’e göre yönlenebiliyor. Ayrıca bu paneller yazın gölge oluşturacak şekilde yönlenirken kışın ışığın evin içine girmesine imkân sağlıyor.

 

Hidroelektrik Enerji

Hidroelektrik santralleri akan ya da yüksekten düşen suyun enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür. Hidroelektrik enerji ülkemizin başlıca alternatif enerji kaynağıdır ve ülkemizde enerji üretiminin yaklaşık üçte biri hidroelektrik santrallerinden sağlanır.

Farklı hidroelektrik enerji santral türleri var. En yaygın kullanılan hidroelektrik santrallerinde akarsuların önüne baraj seti inşa edilerek su bir rezervde toplanır. Bu rezervler baraj gölleri olarak isimlendirilir. Baraj gölünde yüksekten bırakılan su kanal ya da boruların içinden akarak jeneratörlerin bağlı olduğu türbinlerin dönmesini sağlar. Jeneratörler hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür.

Hidroelektrik santralleri ülkemizin akarsu ağının geniş olması, santrallerin yerli imkânlarla inşa edilebilmesi, işletme ve bakım giderlerinin düşük olması ve uzun ömürlü olmaları nedeniyle ülkemizde yaygındır. Aynı zamanda baraj gölleri kırsal bölgelerde tarımsal sulama faaliyetlerinde kullanabildiğinden, ürün verimliliğinin ve çeşitliliğinin artmasını sağlar.

Devlet Su İşleri - Ülkemizin en büyük hidroelektrik santrali olan Atatürk Barajı, Türkiye'deki hidroelektrik santrallerinde elde edilen elektrik enerjisinin %20'sini tek başına karşılayabilir. Atatürk Barajı’nın baraj setinin yüksekliği 169 metre, uzunluğu ise 1644 metredir. Güneydoğu Anadolu Projesi kapsamında inşa edilen Atatürk Barajı bölgenin kalkınmasına önemli katkı sağlıyor.

 

Dalga Enerjisi

Son yıllarda dalga enerjisinin yenilenebilir enerji kaynağı olarak kullanılmasına yönelik araştırmalar yapılıyor. Dalga enerjisi sistemlerinde dalgaların hareketinden ve basıncından yararlanılarak elektrik enerjisi elde edilir.

Dan Russell CC BY-NC-ND 4.0 - Su dalgalarında moleküller saat yönünde dönerek hareket eder. Dalgaların yükselen bölümünde moleküller yukarı ve ileri doğru, dalgaların çukur bölümlerinde ise aşağı ve geriye doğru hareket eder.

Dalga enerjisi sistemleri kıyıda, kıyıya yakın yerlerde veya açık denizde kurulabilir. Farklı dalga enerjisi santral türleri var. Santrallerin kurulacağı yere göre kullanılacak sistemin türü değişebilir.

Aquaret - Kıyıda kurulu bir dalga enerjisi santrali

 

Aquaret - Kıyıya yakın bir dalga enerjisi sistemi

 

Aquaret - Açık denizdeki bir dalga enerjisi sistemi

Ülkemizin üç tarafı denizlerle çevrili. Dolayısıyla ülkemizin dalga enerjisi potansiyelini belirlemek için çalışmalar yapılıyor. Bu amaçla Zonguldak’ta pilot uygulaması başlatılacak dalga enerjisi santrali sayesinde 50 kilowatt enerji elde edilmesi ve 25 hanenin elektrik ihtiyacının karşılanması hedefleniyor.

 

Rüzgâr Enerjisi

Hatay’ın Antakya ilçesindeki rüzgâr türbinleri

Rüzgâr enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren rüzgâr türbinleri eskiden tahıl öğütmek için kullanılan yel değirmenleri ile benzer prensiple çalışır. Rüzgâr, türbinin kanatlarını döndürdükçe mekanik enerji jeneratörlerde elektrik enerjisine dönüştürülür. Rüzgârdan enerji elde edilebilmesi için rüzgârın belirli bir hız aralığında esmesi gerekir. Yavaş esen rüzgârlar kanatları döndürmeye yetmezken hızlı rüzgârlar türbinlere zarar verebilir.

Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü - 18 Ekim 2017 itibarıyla Türkiye’de kurulu rüzgâr santralleri

 

Jeotermal Enerji

Dünya’nın merkezindeki ısının etkisi ile ısınan yeraltı sularından elde edilen enerjiye jeotermal enerji denir. Jeotermal enerji santrallerinde yeraltına açılan sondaj delikleri ve pompalar yardımıyla su buharı veya sıcak su yüzeye taşınır. Su buharının türbinleri döndürmesi ile jeneratörlerde elektrik üretilir. Ayrıca jeotermal enerji ısınma ve ısıtma amaçlı da kullanılabilir.

UNESCO Dünya Miras Listesi’nde bulunan Pamukkale’deki Hierapolis antik kenti. MÖ 2. yüzyıldan kalma kalıntılar ısınmada jeotermal enerjiden faydalanıldığını gösteriyor.

 

Biyokütle Enerjisi

Biyokütle çoğunlukla bitkisel kaynaklı organik bileşenlerdir. Mısır ve palm gibi özel olarak yetiştirilen bitkiler, otlar, yosunlar, algler, hayvan dışkıları, gübre, sanayi atıkları, kızartmada kullanılmış yağlar, bütün organik çöpler vb. biyokütle kaynaklarındandır. Biyokütle kaynakları doğrudan ya da çeşitli biyoyakıtlara dönüştürüldükten sonra yakılarak ısı enerjisi elde etmek için kullanılır. Elde edilen ısı enerjisi elektrik üretiminde ya da ısınmada kullanılabilir. Biyokütle kaynaklarından enerji elde etmenin yanı sıra mobilya, kâğıt ve yalıtım malzemesi yapımında da yararlanılır.

Uluslararası Enerji Ajansı verilerine göre 2015 yılı itibarıyla Türkiye’nin toplam enerji ihtiyacının yaklaşık %12’si yenilenebilir enerji kaynaklarından elde ediliyor.

 

• Montgomery, S. L., Küresel Enerjiye Yön Veren Güçler, TÜBİTAK Popüler Bilim Yayınları, 2014.