Ne Kadar Fark O Kadar Bedava Işık

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 -40^oC’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 -40^oC'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 (-40^oC ile +30^oC) 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 -40^oC'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 -40^oC’yi, peteğin içi evin içindeki +30^oC’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