Enerjinin Kontrolü: Bölüm-4

Enerji kontrolünü irdeliyoruz, yazımıza devam etmeden önce geçen üç günün kısa bir özetini yapalım:

Ateşle başladık, elektrikle devam ettik, ilk kez nasıl tanıştığımızı öğrendik. Enerji nedir biraz anladık, enerji yok olmuyor, korunuyor ve dönüşüyor dedik. Sanayi devrimi dedik, petrol dedik, endüstri çağı dedik ve fosil yakıtlı motorlardan bahsettik.

Elektrik ve Elektrik Motorları:

Şimdi biraz elektrikle ve elektrik motorları ile devam edelim.

Elektrik ve manyetizma ilişkisi çözüldüğünde fosil yakıtlı motorlar yanında bir yandan da elektrik motorları üzerinde gelişmeler yaşanır.

Bu aslında yine bir devrimdir. Elektriğin aydınlatma dışında hayatımıza tümüyle girişinin yolunu açmıştır. Hem karanlık geceler artık aydınlanmıştır hem de motorların ardından elektriğin hayatımızda telgraf, bilgisayarlar, cep telefonları, internet ve artık modern dünyadaki kullanımı ile sosyal medyası dahil bambaşka bir dünya kurmamız için temel olmuştur.

Makinaları çevirebilen güçte ilk elektrik motoru 1832'de İngiliz bilim insanı William Sturgeon tarafından icat edilmiş. 1837'de ise Amerikalı mucit Thomas Davenport bu motorun patentini alarak ilk kez üretimini yapmış.

Ancak elektrik motorlarının güçleri fosil yakıtlı motorlarla karşılaştırıldığında epey düşük kalıyor. Daha doğru anlatımla güçlü elektrik motorları çok yüksek elektrik enerjisi istiyor ve elektrik enerjisi fosil yakıtlar gibi henüz küçük hacimlerde ve yeterince depolanamıyor. Aslında enerji depolanıyor ama elektrik enerjisi hiçbir şekilde depolanamıyor. Yani elektriğin en problemli yanı depolanma sorunu. Zaten bu depolanma konusu biraz karışık. Yazı serimizin sonunda bu konuyu detaylarıyla irdeleyeceğiz. Şimdilik elektriğin kullanımı üzerinden ilerleyelim.

Elektrikli Otomobiller:

Bugünlerde artık elektrikli otomobiller yavaş yavaş kullanıma girmeye başladı. Ama halen daha pil problemini tam olarak çözebildiler diyemem. Son yıllarda yapılan keşiflerle yeni kimyasallarla pil teknolojisinde gelişmeler yaşansa da henüz istenen konforda piller üretilemiyor. Üretilebilenler de çok pahalı. Piller elektrik enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmüş hali.

Elektrik motorlu otomobillerin fosil yakıtlı otomobillere nazaran birtakım avantajları olsa da henüz elektrikli arabalar teknolojik olarak gelişme aşamasında. Pazar ve altyapı da yeterince gelişmedi. O yüzden halen daha fosil yakıtlı araçlar insanoğlunun gözdesi. Tüm ülkelerde bir sürü bilim insanı ve birçok firma yapılanın daha iyisini yapabilmek için konu üzerinde çok uğraşıyorlar. Biz bile teknolojiyi en azından bu konuda yakalayalım diye devlet desteği ile gözde markamız TOGG üzerinde uğraşıyoruz.

Henüz otomobillerde kullanımı sorunlu olsa da elektrik hepimizin bildiği gibi hem evlerimizde hem sokaklarımızda hem de fabrikalarda çoktan hayatımıza girdi. Elektriği insanoğlu çok sevdi.

Bu durumda biraz da elektrik üretimine bakalım öyleyse. Bu kadar hayatımıza girdiyse nasıl girdi, elektrik nasıl elde ediliyor, niye bu kadar pahalı?

Elektrik motorları elektrik enerjisini kinetik enerjiye çevirirken, aynı sistemin ters yönde kullanımı ile hareket enerjisi yani kinetik enerji de elektrik enerjisine dönüştürülebiliyor. Yani aslında doğru tanımıyla elektrik enerjisi değil, aslında adı elektromanyetik enerji.

Elektrik Üretimi:

Bu ters çalışan sisteme artık elektrik motoru yerine dinamo ya da dönerek çalıştığı için türbin diyoruz. Bu arada yine her iki sözcüğü de Fransızcadan almışız. Zamanında Fransızlar demek ki teknolojide epey ilerlemişler. Ya da kültürel olarak baskınlarmış ve bizim Fransızlarla aramız daha iyiymiş. Bugün ise bayrağı Amerika ele aldı.

İşte bu basit sistem barajlarda ve diğer her yerde elektrik üretiminin ana prensibi. Ne ile çevirirseniz çevirin, çevirdiğiniz türbin kolları kinetik enerjiyi elektrik enerjisine çeviriyor. Yani bu yöntemle hareket eden her şeyden elektrik enerjisi üretebilmek mümkün.

O yüzden etrafımız bunca denizlerle kapalıyken niye dalga hareketlerinden faydalanmıyoruz diye merak ediyorum. Diğer ülkelerde dalga enerjisi ile küçük şehirler bile aydınlatılabiliyor.

Özetlersek, enerjinin korunumu ve dönüşümü prensibiyle, ne ile elde edebilirsek edelim kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek mümkün. Enerji kimyasal olarak fosil yakıtlarda depolanmış olduğuna göre bu enerjiyi ya patlatma yoluyla direkt ya da önce ısı enerjisine dönüştürerek kinetik enerji elde edebiliriz, daha sonra da bu kinetik enerjiyi türbinlere elektrik enerjisine dönüştürmek mümkün.

Kombine Sistemler:

Bugün bu prensipler en teknolojik sistemlerde birlikte kullanılıyor. Buna kombine sistemler deniyor.

Evet, termik ve doğalgaz dönüşüm santrallerinden bahsediyorum. Doğalgaz dönüşüm santrallerinde önce gaz türbininde yakılan doğalgazdan birinci etap elektrik enerjisi üretiliyor, ardından gaz türbininde çıkan ısı kullanılarak buhar üretiliyor ve buhar türbini ikinci etap olarak elektrik enerjisi üretiyor. Egzoz gazının enerjisini bile üçüncü etap olarak kullanan santraller var. Moskova'da iki tane doğalgaz dönüşüm santrali inşa etmiştim zamanında, inşaatı dertlidir, ama sistem çok zor değildir.

Termik santrallerde kömürden doğalgaz gibi patlatma yoluyla direk kinetik enerji üretmek mümkün değil. Dolayısıyla doğalgaz dönüşüm santrallerindeki gibi birinci etap elektrik üretimi termik santrallerde yapılamıyor. Verimlilik açısından doğalgaz dönüşüm santralleri daha verimli. Termik santraller sadece ısı enerjisini buhar türbinleri ile elektrik enerjisine çevirebiliyor.

Bu sistemlere kombine enerji üretimi deniyor ve birleşik ısı ve güç sistemleri olarak biliniyor.

Buhar üretiminde kullanılan suyun soğutularak sirküle edilmesi gerekiyor. Çıkan kaynar su yakındaki bir şehre ısıtma suyu olarak verilebildiği gibi bazen de dev yoğuşma bacaları ile soğutuluyor. Dönüşte soğuyan su tekrar sirküle edilerek sisteme veriliyor. Kimi zaman da eğer yakında bir nehir veya göl varsa sıcak su karışım yapılarak buralara salınabiliyor. Moskova'da kışın o kadar dondurucu hava olmasına rağmen yüzeyi donmayan göl bilirim. Kendine has habitatı vardır.

Sıcak suyu kullanma imkânı varsa tabii ki tercih kullanılmasından yana olmalı. O yüzden Rusya'da tüm şehirlerde merkezi ısıtma sistemi kullanılıyor. Santraller şehre yakın yerlere kurulmuş ve borularla sıcak su binaların kalorifer sistemlerinde ısıtma amacıyla kullanılıyor. Komünizm zamanından kalma yapılmış altyapılar, ama halen daha kullanımda. Aslında sistemi birbirine bağlı ve ekonomik olarak iyi çözmüşler. O yüzden istisnalar hariç bütün şehirlerde binalar kaloriferlidir.

Bizde nedense merkezi ısıtma bu kadar popüler değil. Çıkan sıcak su boşa harcanıyor genellikle.

Evet, bugün de burada bir virgül koyalım. Yarın enerji üretimi ve elektrik üzerine biraz daha ilerleyeceğiz.

Moskova'dan sevgi ve saygılar