1.
GİRİŞ
Günümüzde
fosil yakıtların yanması sonucu açığa çıkan artık gazların çevreye yaptığı
olumsuz etki hükümetleri ve bilim adamlarını alternatif enerji kaynakları
arayışına yöneltmiştir. Özellikle büyük şehirlerde taşıtlardan kaynaklanan
kirletici emisyonlar tüm atmosferi kirleterek sera etkisi denilen ve gittikçe
artan bir tehlikeyi de beraberinde getirmektedir.
Ayrıca
fosil yakıt kaynaklarının tükenmeye başlamasıyla patlak veren enerji krizi de
alternatif enerji kaynaklarının kullanılma çabası üzerinde etkili olmuştur. Bu
amaçla çeşitli araştırmalar, laboratuar ortamlarında çeşitli deneyler yapılmış
ve taşıtlarda yakıt olarak benzine alternatif kaynaklar bulunmuştur.
Hidrojen,
metanol, etanol, LPG, çeşitli bitkisel yağlar gibi
alternatif yakıt türleri taşıtlarda kullanılmış ve bazıları halen
kullanılmaktadır. Bu kaynakların kullanılmasında bazı olumsuzluklar yaşanmış ve
halen geliştirilmelerine devam etmektedir. Örneğin hidrojenin yakıt olarak
kullanılmasında depolama problemleri ortaya çıkmıştır. Hidrojenin basınçlı gaz
olarak veya metal hibrit olarak depolanması için
yüksek hacim problemi varken, sıvı olarak depolanması için de yüksek maliyet ve
buharlaşma kayıpları gibi problemler sözkonusu
olmaktadır.
İşte bu
gibi problemlerden dolayı insanoğlu gözünü temiz ve yenilenebilir bir enerji
kaynağı olan güneşe dikmiştir ve bu konuda çalışmalara ağırlık vermiştir.
2. ENERJİ
İnsanların ihtiyaçlarının
karşılanmasında ve gelişmenin sağlıklı olarak sürdürülmesinde gerekli olan
enerji; özellikle sanayi, konut ve ulaştırma gibi sektörlerde kullanılmaktadır.
Ancak enerji; yaşantımızdaki vazgeçilmez yararlarının yanı sıra üretim, çevrim,
taşınım ve tüketim esnasında büyük oranda çevre kirlenmesine de yol açmaktadır.
[1]
Nüfus artışına, sanayinin
gelişmesine paralel olarak kurulan büyük ölçekli enerji üretim ve çevrim
sistemleri ekolojik dengeyi büyük ölçüde etkiledikleri gibi sınırlar ötesi
etkileri de beraberinde oluşturmaktadır. Bu nedenle çevre sorunları ulusal
olduğu gibi uluslararası nitelikler de taşımaktadır. Yine bu nedenle çevre
sorunlarını gidermek için, gerekli tedbirlerin alınmasında, uluslararası
işbirliğinin rolü önem kazanmaktadır. [1]
Petrol
ve petrol ürünlerinin yakıt olarak kullanılması sonucu atmosfere atılan zehirli
gazların küresel ısınmaya yol açması sonucu dünya ciddi bir tehdit altındadır.
Zehirli gazlar atmosferde bir tabaka oluşturup dünyanın yüzeyine gelen
ışınların yansıyarak dünyayı terk etmesine engel olmakta ve bu da dünyada aşırı
bir ısınmaya yol açmaktadır (Şekil 2.1.)
Enerji
kaynakları yenilenemeyen ve yenilenebilir enerji kaynakları olmak üzere iki
kısımdan incelenebilir.
Yenilenemeyen enerji kaynakları
arasında; kömür, petrol ve petrol ürünleri, doğalgaz ve nükleer enerji
gösterilebilir. Yenilenebilir enerji kaynaklarında ise biyokütle
(Odun, bitki artıkları vb.), rüzgar, hidrolik, jeotermal
ve güneş enerjisi ön sıralarda yer almaktadır.
Dünyada büyük ölçüde yenilenemeyen
enerji kaynaklarının kullanılıyor olması, çevre sorunlarını önemli ölçüde
artırmıştır. Bu nedenle çevresel etkileri az olan yenilenebilir enerji
kaynaklarına yöneliş her bakımdan avantajlı olmaktadır. Ancak bazı teknik
sorunların çözümlenebilmesi için zamana ihtiyaç vardır ve bu da söz konusu geçişin oldukça uzun bir süre alacağını göstermektedir. [1]
2.1. Yenilenemeyen Enerji Kaynakları
2.1.1. Fosil Yakıtlar
Bu
yakıtlar içerisinde petrolün sınırlı rezerve sahip olması, petrol üretiminin
21. yüzyılın ilk çeyreğinden sonra azalan üretim ve artan fiyat nedeniyle düşüş
göstereceği, doğalgazın 200 yıllık bir ömrünün kalması, kömürün ise 3000 yıllık
bir ömrü bulunmasına rağmen en kirletici yakıt olması üzerinde yıllardır
düşünülen problemlerdendir. Ayrıca bu üç kaynağın da tüketimiyle atmosferde
ortaya çıkacak kirlilik etkileri şu şekildedir:
2.1.1.1.
Sera Etkisi ve Küresel Isınma
Bugün fosil yakıtların çevre ve insan
sağlığı açısından yarattığı olumsuzluklar her geçen gün katlanarak artmaktadır.
Fosil yakıtlar yakıldığında altı sera gazının açığa çıkmasına neden olur.
Bunlardan en belirleyici olanları karbondioksit (CO2) ve metandır.
Diğerleri ise kükürt, partikül madde, azotoksit,
kurum ve küldür [2].
Güneş, gün doğumundan gün batımına kadar atmosfere ısı ve ışık vermektedir
.Doğal döngünün devam etmesi için bu ısının tekrar uzaya verilmesi
gerekmektedir. Oysa fosil yakıtların yanması sonucu ortaya çıkan CO2
ve metan gazı bünyelerinde ısı tutma özelliğinden dolayı ısının bir kısmını
atmosferde tutmaktadır. Böylece dünya ısınmaya başlamakta ve iklim
değişiklikleri meydana gelmektedir (Şekil 2.1).
Şekil 2.1. Küresel Isınma [3]
Isı
artışının sonuçları:
1900’lerden 2000’lere kadar atmosferin ortalama sıcaklığı 0.5 derece armıştır ve iklim değişikliğinin zincirleme sonuçları yavaş
yavaş yaşamı etkilemektedir. Su kaynakları kurumakta,
çiçekler erken açmakta, erken yağan karlar tarım ürünlerinde zayiata sebep
olmakta, bitkiler zamansız meyve vermekte ya da hiç
vermemektedir.
Uzmanlar, fosil yakıtların etkilerini kısa ve uzun vadeli olarak
değerlendirmektedir. Kısa vadede oluşan sonuçlar artık yaşamın bir parçası
olmuş durumdadır. Sıcaklık arttıkça buzlar ana kütleden koparak erimekte, çığ
olayları artmakta, fazla miktarda su dolaşıma girmekte, sel felaketleri,
fırtınalar, kasırgalar oluşmaktadır.
Küresel ısınmanın, uzun vadede öngörülen sonuçları ise daha vahimdir.
Ortalama sıcaklık artışı bu hızla devam ederse, 2020 yılında deniz seviyesi bir
metreye kadar yükselecektir Bu da dünyanın en büyük kentlerinin sular altında
kalmasına yol açacaktır [2].
2.1.1.2. Asit Yağmurları
* Atmosferde Asitleşmeye Neden Olan
Kirleticiler
- Kükürtoksitler
(SOx):
- Azotoksitler (NOx):
* Asit Yağmurlarının Çevre Üzerindeki
Etkisi
* Asit Yağmurlarının İnsan Sağlığı
Üzerindeki Etkisi
2.1.1.3. Kentsel Hava Kirliliği
1960’lı
yılların sonundan itibaren dünyanın her tarafında görülen hızlı nüfus artışı,
kentleşme ve sanayileşme, ısınma, trafik, sınai faaliyetler ve buna bağlı elektrik
tüketimi için artan bir yakıt tüketimini de beraberinde getirmiştir.
Fosil yakıt emisyonları arasında SOx, NOx, CO2 ve çeşitli organik
bileşikler, kurum ve partikül maddeler sayılabilir.
2.1.2. Nükleer Enerji
70’li
yıllarda başlayan enerji darboğazları ekonomilerin enerjiye mutlak şekilde
bağlı olduğunu göstermiştir. Bu durumdan da en çok, gerek mevcut sanayilerini
çalıştırmak, gerek yeni sermaye yatırımlarını gerçekleştirmek için bol ve ucuz
enerjiye gereksinim duyan sanayileşme yolundaki gelişmekte olan ülkeler ile
birlikte Türkiye de etkilenmiştir. Söz konusu enerji darboğazı, gelişmiş
ülkelerde de yaşanan ekonomik durgunluk dönemi ile birlikte, 1984 yılına kadar
sürmüştür. 1980'li yılların sonuna doğru ise özellikle gelişmiş ülkelerdeki
sanayileşme hamleleri ile birlikte enerji talebi tüm dünyada hızla artarken
Türkiye'de de artmıştır. Bu bağlamda yeni enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmaya
başlanmıştır [5].
2.2. Yenilenebilir Enerji Kaynakları
Yenilenebilir
enerji, "doğanın kendi evrimi içinde, bir sonraki gün aynen mevcut
olabilen enerji kaynağı" olarak tanımlanabilir. [2]
Fosil yakıtları esas alan enerji
kullanımı; yakıt konusunda dışa bağımlılık, yüksek ithalat giderleri ve çevre
sorunları gibi önemli olumsuzlukların yanında, dünya fosil yakıt rezervlerinin
hızla tükenmesi sebebiyle yenilenebilir enerji kaynaklarının önemini
arttırmaktadır [1]. Yenilenebilir enerji kaynaklarının, mevcut teknik ve
ekonomik sorunlarının çözümlenmesi halinde 21. yüzyılın en önemli enerji
kaynağı olacağı kabul edilmektedir.
Aslında
yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı çok da yeni değildir. İlk
çağlardan günümüze değin odun ve bitki artıkları enerji kaynağı olarak
kullanılmaktadır. Yine aynı şekilde yel değirmenleri yardımıyla enerji elde
etme çalışmaları da çok eskilere dayanmaktadır.
Yenilenebilir
enerji kaynaklarının başlıcaları şekilde gösterilmektedir.
Bu
enerji kaynaklarının dünya genelinde kullanımı Şekil …’de görüldüğü gibidir.
2.2.1. Biyokütle
Enerjisi
Biyokütle enerji teknolojisi
kapsamında; odun (enerji ormanları, ağaç artıkları), yağlı tohum bitkileri (ayçiçek, kolza, soya v.b), karbonhidrat bitkileri (patates,
buğday, mısır, pancar, v.b), elyaf bitkileri (keten, kenaf,
kenevir, sorgum,vb.), bitkisel artıklar (dal, sap, saman, kök, kabuk v.b),
hayvansal atıklar ile şehirsel ve endüstriyel atıklar değerlendirilmektedir.
Biyokütle yenilenebilir, her
yerde yetiştirilebilen, sosyo-ekonomik gelişme
sağlayan, çevre dostu, elektrik üretilebilen, taşıtlar için yakıt elde
edilebilen stratejik bir enerji kaynağıdır.
Biyokütle doğrudan yakılarak
veya çeşitli süreçlerle yakıt kalitesi arttırılıp, mevcut yakıtlara eşdeğer
özelliklerde alternatif biyoyakıtlar (kolay
taşınabilir, depolanabilir ve kullanılabilir yakıtlar) elde edilerek enerji
teknolojisinde değerlendirilmektedir. Biyokütleden;
fiziksel süreçler (boyut küçültme-kırma ve öğütme, kurutma, filtrasyon,
ekstraksiyon ve biriketleme)
ve dönüşüm süreçleri (biyokimyasal ve
termokimyasal süreçler) ile yakıt elde edilmektedir. Dönüşüm süreçleri
ve ürünlerine örnek olarak, uygulamadaki başarısını kanıtlamış aşağıdaki biyoyakıtlar verilebilir:
ü
Biyometanlaştırma Süreçleri :
Biyogaz
ü
Biyofotoliz Süreçleri :
Hidrojen
ü
Fermentasyon Süreçleri :
Biyoetanol
ü
Piroliz Süreçleri :
Pirolitik sıvı
ü
Gazlaştırma Süreçleri : Gaz yakıt
ü
Karbonizasyon Süreçleri :
Biyokömür
ü
Esterleşme Süreçleri :
Biyomotorin-Biyodizel
Bu yakıtlar içinde biyogaz, biyoetanol ve biyomotorin önde yer almaktadır. Biyoyakıtların
ülkemizde uygulanır olması için gerekli potansiyel, bilgi birikimi ve altyapı
mevcuttur. Türkiye sadece odun, bitki ve hayvan atık-artıklarından yakacak
olarak ısınma ve pişirmede yararlanmakta ve maalesef dünyadaki modern biyokütle kullanım eğiliminin dışında kalmaktadır.Türkiye
hayvansal ve bitkisel artık miktarı 10.3 Mtep
değerinde olup, bu değer ülkemiz enerji tüketiminin % 13’üne karşılık
gelmektedir. Ülkemiz enerji ormancılığına uygun (kavak, söğüt, kızılağaç,
okaliptüs, akasya gibi hızlı büyüyen ağaçlar) 4 Milyar Hektar devlet orman
alanına sahiptir. Söz konusu alan uygun planlamalar dahilinde, modern enerji
ormancılığında değerlendirilmeli, kıymetli ağaçların yakacak olarak kesimi
önlenmelidir. Türkiye’de toplam arazinin sadece %33.1’i işlenmektedir.
İşlenmeyen arazi içinde tarıma uygun % 3’lük bir alan mevcuttur. Bu alanın
enerji tarımında kullanılması, kota kapsamından çıkarılan ürünler (tütün, şeker
pancarı gibi) yerine de enerji amaçlı tarım (sorgum, miskantus,
kanola, C4 bitkileri ekimi gibi) yapılması , tarım
kesimine yön verecek, istihdam yaratacak ve ulusal gelir artacaktır.
Biyoyakıt üretiminin yaygınlaştırılması sonucunda,
ulusal kaynakların değerlendirilmesi ve enerji ithalatında
azalma sağlanacaktır. Ulusal gelirde artış sağlanırken, yeni bir iş alanı ile
istihdam sağlanmış olacaktır. Ayrıca çevre dostu yakıt kullanımı, ile AB’nin
getirdiği yasal zorunluluk ve düzenlemeler uygun olarak organik atıkların
işlenmesi, çevre kirliliğinin kontrolü de gerçekleşmiş olacaktır.
2.1.1. Rüzgar Enerjisi
Tüm yenilenebilir enerjiler ve hatta
fosil yakıtlar enerjilerini güneşten almaktadır (dalga ve jeotermal
enerji hariç). Güneşten, dünyaya her saat 174.423.000.000.000 kilowatsaat enerji gelir. Bir başka ifadeyle, dünya
güneşten her saatte 1.74x1014 W güç alır. Güneşten gelen bu enerjinin yaklaşık
% 1-2’lik kısmı rüzgar enerjisine dönüştürülür. Bu enerji miktarı, dünyadaki
tüm bitkiler biyomas enerjisine dönüşmüş olsa dahi,
ondan 50-100 kat daha fazladır [7].
Dünyada Rüzgar Enerjisi Kullanımı
2.1.2. Biyokütle
Enerjisi
2.1.3. Güneş Enerjisi
2.2. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının
Avantajları
2.2.1.
Yenilenebilir Enerji Ucuzdur
2.2.2.
Yenilenebilir Enerji Çevreyi Kirletmez
2.3. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının
Evlerde Kullanılması
2.4. Güneşten Isı
2.5. Güneşten Elektrik
2.6. Türkiye’de ve Dünya’da Güneş
Enerjisinin Kullanılması
Aslında
güneş enerjisinden faydalanma fikri o kadar da yeni değildir. Günümüzde ise birçok amaçla güneş
enerjisinden faydalanılmaktadır. Evlerde kullanılan ısıtma sistemlerinden
3. GÜNEŞ ENERJİSİNİN OTOMOBİLLERDE
KULLANIMI ve GÜNEŞ ARABALARI
Figure 2: Basic Solar Car Electrical System
4. GÜNEŞ OTOMOBİLİNİN TEMEL BİLEŞENLERİ
4.1. Fotovoltaik
Piller ve Güneş Panelleri
Güneş
arabasının enerji kaynağıdır. Güneş arabasının üstündeki güneş panelleri,
güneşten gelen yaklaşık 1200 wattlık enerjiyi toplar.
Gelişen teknolojiyle birlikte daha pahalı sistemlerde bu enerji yaklaşık 2500 Watt civarında olmaktadır. Güneş panelleri, güneş
arabasının en pahalı bileşenidir.
Figure 2: How a solar panel works
Batarya
güneş paneline gelen enerjinin kullanılmayan miktarını depolar ve gerektiğinde kullanılabilmesi
için hazır tutar. Bulutlu bir günde bataryanın depoladığı enerji büyük önem
taşımaktadır.
4.3. Elektrik Motoru
4.4. Lastik ve Tekerlekler
4.5. Şasi ve Gövde
4.6. Aerodinamik Yapı
5. MODEL BİR GÜNEŞ ARABASININ TASARIMI
KAYNAKLAR
[1]
“Türkiye Çevre Atlası”, T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı
[2] “Yenilenebilir Enerji”, http://www.bugday.org/article.php?ID=79
[3] Renewable
Energy, The infinite Power of Texas, www.infinitePower.org
[4]
[5] T.C. Dış Ticaret Müsteşarlığı,
“Türkiye’de Enerji Sektörünün Geleceği”.
[6] http://www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/sources/renewable/biomass.html
[7] NeziheAkgün, “Rüzgar
Enerjisi Nereden Gelmektedir?”,