Su dalgalarının enerjisinden elektrik üretme fikri ile hazırlanan bir proje dosyasında, dalgaların oluşturduğu mekanik enerjinin piezoelektrik kristaller yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülmesi hedefleniyor.
Projede temel çıkış noktası, enerji üretiminde çevre dostu ve alternatif yöntemlere duyulan ihtiyaç. Fosil yakıtların çevre üzerindeki etkileri ve küresel enerji talebinin artışı, araştırmacıları farklı kaynaklara yönlendirirken dalga enerjisi de bu arayışta öne çıkan alanlardan biri olarak değerlendiriliyor.
DALGALARI ELEKTRİĞE DÖNÜŞTÜRÜLÜYOR
Çalışmada, deniz dalgalarının oluşturduğu fiziksel basınçtan yararlanılırken dalga bir yüzeye çarptığında ortaya çıkan mekanik kuvvet, piezoelektrik kristallere aktarılıyor. Bu kristaller, üzerlerine uygulanan basınç sonucu elektrik yükü üretebilme özelliğine sahip.
Projede kurulan deney düzeneğinde dört adet piezoelektrik kristal paralel bağlanarak küçük ölçekli bir sistem oluşturuldu. Yapay olarak oluşturulan su dalgaları sayesinde kristallere basınç uygulanırken, oluşan elektrik LED ve kondansatör üzerinden gözlemlendi.
Deneysel aşamada sistemin düşük seviyede de olsa elektrik üretimi sağladığı belirtiliyor.
PİEZOELEKTRİK TEKNOLOJİSİ NASIL ÇALIŞIYOR?
“Piezoelektrik” kelimesi, basınç anlamına gelen Yunanca “piezo” sözcüğünden geliyor. Bu malzemeler mekanik bir kuvvet uygulandığında elektrik üretebiliyor; tersine elektrik verildiğinde ise şekil değiştirebiliyor.
Günümüzde piezoelektrik malzemeler sensörlerden titreşim kontrol sistemlerine kadar pek çok alanda kullanılırken bu proje ise aynı prensibi dalga enerjisi üretimine uyarlamayı hedefliyor.
KRİTİK MADEN GERÇEĞİ VE MALİYET
Piezoelektrik sistemler mekanik etkiler sonucu kristallerde elektriksel alan veya potansiyel farkı oluşturarak enerji üretimi prensibine dayanıyor. Bu tür sistemlerde üretilen elektrik küçük ölçekli prototiplerde yaklaşık 100 mW seviyelerine ulaşabiliyor.
Uzmanlara göre piezoelektrik teknolojisi özellikle yaya kaldırımları, otobanlar veya yoğun mekanik basıncın oluştuğu alanlarda daha yüksek enerji üretim potansiyeli taşıyabilir.
Ancak bu teknolojinin yaygınlaşması açısından iki önemli faktör ön plana çıkıyor. Bunlardan ilki kullanılan kristallerin içeriği. Piezoelektrik kristaller genellikle lityum ve galyum gibi değerli mineraller içeriyor. Bu minerallerin çıkarılması ve işlenmesi ise günümüzde yüksek maliyetli süreçler olarak değerlendiriliyor.
ENERJİ ÜRETİMİNDE KAPASİTE SINIRI
Piezoelektrik enerji üretiminde bir diğer önemli unsur ise kapasite faktörü olarak öne çıkıyor. Kapasite faktörü, bir enerji kaynağının yıl boyunca ne kadar süreyle elektrik üretebildiğini belirtiyor.
Baz yük santrallerinde bu oran oldukça yüksek. Örneğin nükleer, kömür ve hidroelektrik santrallerde kapasite faktörü yüzde 90 seviyelerine kadar çıkabiliyor.
Piezoelektrik sistemlerde ise üretim, mekanik hareketin yoğunluğuna bağlı olarak değişiyor. Yaya veya araç trafiğinin az olduğu saatlerde üretim düşebileceği için bu teknoloji baz yük kaynağı yerine esnek veya yardımcı enerji üretim modeli olarak değerlendiriliyor.
DALGAKIRANLAR ENERJİ SANTRALİNE DÖNÜŞEBİLİR Mİ?
Projede ortaya konulan yaklaşıma göre sistem kıyı şehirlerinde dalgakıranlara entegre edilirse daha yüksek miktarda elektrik üretimi mümkün olabilir.
Ancak uzmanlar piezoelektrik kristallerin düşük akım üretmesi sebebiyle geniş çaplı enerji üretimi için kapsamlı mühendislik çalışmaları gerektiğine vurgu yapıyor.
Dalga enerjisi dünya genelinde daha çok türbin tabanlı sistemlerle değerlendirilirken piezoelektrik yaklaşım ise deniz dalgalarının mekanik enerjisinden yararlanmayı hedefleyen deneysel bir yöntem olarak öne çıkıyor.
Şimdilik küçük ölçekli bir prototip niteliği taşıyan çalışma, dalga enerjisinin alternatif teknolojilerle değerlendirilmesine yönelik yeni tartışmaların önünü açabilir.
