Katalog

18 TartışmaEditöre Mektup CBT 1462/27 Mart 2015 21. Yüzyıl Mühendisliğinin Büyük Hedefleri (2) Erdal Musoğlu ([email protected]) B ir önceki yazımda, ABD Ulusal Mühendislik Akademisi’nin, “21. Yüzyılda Mühendisliğin Önündeki Büyük Sorunlar” (1) adlı çalışmasını ve bu sorunların çözümü için yüzyılımızın mühendislerinin hangi büyük hedeflere yönelmeleri gerektiğini incelemiştik. Bu yazıda, en önemli ve öncelikli olduğunu düşündüğüm hedefleri daha ayrıntılı olarak incelemeye başlıyoruz. Dünyamızın aldığı güneş enerjisi, insanlığın günümüzdeki tüm enerji gereksiniminin 10.000 katından daha fazladır! Güneşin, pratik olarak sınırsız enerjisinin yaygın biçimde kullanımının sağlanması mühendislerin şu üç alanda yenilikler yapmasını gerektirmektedir: Güneş enerjisinin doğrudan kullanımı, başka enerji türlerine dönüştürülmesi Güneş enerjisini ucuzlat ve yaygınlaştır: ve depolanması. Güneş enerjisinin doğrudan kullanımı: Mühendislerden, bu alanda, güneş mimarisini (güneş enerjisini azami düzeyde kullanan mimari), doğal hava sirkülasyonu sistemlerini, güneşe yöneltme tekniklerini, termik kapasitesi ya da ışığı toplama kapasitesi yüksek yeni malzemeleri geliştirmeleri ve yaygınlaştırmaları beklenmektedir. Güneş enerjisini ısı enerjisine dönüştürme: Su ısıtma sistemleri, güneş enerjili klima sistemleri, suyu işlemden geçirme, yani su damıtma, dezenfekte etme ve atık suları işleme sistemleri, yeni teknik ve malzemeler ile daha verimli ve yaygın kullanımlı hale geti rilebilir. Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme: Güneş enerjisinin en önemli ve en hızla yaygınlaşan kullanımı, bilindiği gibi elektrik enerjisine dönüştürülmesidir. Bu dönüşüm, halen iki yöntemle sağlanmaktadır: • Odaklanmış güneş enerjisi sistemleri ile yani, parabolik yansıtıcılar aracılığı ile, güneş ışınlarının odaklanarak, ısı enerjisine, oradan da türbinler ve jeneratörler yardımı ile elektrik enerjisine dönüştürülmesi yolu ile. Bu sistemleri basitleştirmek ve yüksek kurulum maliyetlerini önemli oranda azaltmak gerekmektedir. • Fotovoltaik (Photovoltaics, kısaca PV) hücrelerden oluşan güneş panelleri aracılığı ile. Günümüzde en yaygın olarak kullanılan, fiyatları son 56 yılda %70 kadar düşen ve dolayısı ile gelecek için, temiz enerji dalında en çok ümit veren yöntem fotovoltaik (ışığı elektriğe dönüştüren) hücrelerden oluşan güneş panelleridir. 21 yüzyılın mühendisleri, bu hücrelerin, halen %2’nin altında olan verimlerini (teorik olarak %60 lara kadar) artırmak, maliyetlerini düşürmek, ömürlerini uzatmak, değişik türlerini (şeffaf, bükülen, organik..) yapmak amacı ile, özellikle nanoteknolojileri kullanarak, yeni malzemeler, yöntemler ve üretim süreçleri geliştirmelidir. Bu gelişmeler ve gerekli yatırımlar gerçekleşir ise, PV elektriğin, 2020 lerde fosil yakıtlardan üretilen elektrik enerjisi fiyatına denk olacağı, 2050’lerde ise dünyanın enerji gereksiniminin %50’sini karşılayabileceği hesaplanmaktadır. Günümüzde ise bu oran henüz %1 civarındadır! • Güneş enerjisinin depolanması: Geceleri ve kapalı havalarda güneş enerjisinin kesilmesi ya da azalması bu enerjiyi sürekli ve düzenli biçimde kullanabilmemiz için onu bir şekilde saklamamızı, depolamamızı gerektirmektedir. Bu amaçla birçok yöntem kullanılmaktadır: • Yeni nesil bataryalar: Güneş enerjisi ile doldurulan bataryalar, hem her tür elektrikli aracın enerji kaynağı olarak, hem elektrik şebekesine uzak noktaları bağımsız olarak beslemek için, hem de güneş enerjisi santrallarının (RES) sağladığı doğru akım elektrik enerjisini depolayıp değişken (alternatif) akıma dönüştürerek, kesintisiz olarak, elektrik şebekesine aktarmak için kullanılırlar. Bataryaların, verimlerinin, güvenilirliklerinin, enerji yoğunluklarının ve ömürlerinin artırılması, maliyetlerinin düşürülmesi, temiz enerjinin geleceğini belirleyecek çok önemli etkenlerdir. O nedenle mühendislerin bu alanda uzmanlaşması ve Araştırma&Geliştirmeye yoğunlaşmaları çok önemlidir. • Diğer yöntemler: Güneşten elde edilen elektrik enerjisi, suyu havuzlara ya da göletlere pompalayarak hidroelektrik enerji olarak da depolanabilir ve kullanılabilir Ya da, suyun elektrolizi yolu ile hidrojen üretimini sağlayarak, onunla çalışan yakıt hücreleri (fuel cells) aracılığı ile istenen yer ve zamanda (araçlarda, evlerde..) tekrar elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Doğadaki tüm bitkilerin enerji üretim yöntemi olan fotosentez de yapay olarak gerçekleştirilmeye başlanmıştır. Bu yolla, güneş enerjisi elektrokimyasal enerjiye dönüştürüp saklanabilir, biyoyakıt üretiminde kullanılabilir. Bütün bu teknolojilerin de hızla geliştirilmesi, ucuzlatılması ve temiz enerji bileşenleri olarak rollerinin artması sağlanmalıdır. (2) Karbondioksit salımını azaltan/ önleyen yöntemler geliştir Temiz enerjinin fosil kaynaklı enerjinin yerini tamamen alması ancak uzun yıllar sonra mümkün olacağına göre, bu sürede, küresel ısınmanın başlıca nedeni olan karbon salımını frenlemek gerekecektir. Bu nedenle, 21. yüzyıl mühendisliğinin bir diğer büyük hedefi de, başta kömür, fosil yakıtla rın saldığı karbondiyoksiti alma, (ya da yakalama capture) ve atmosfere karışmasını önleyerek yeniden kullanma ya da depolama (hapsetmesequestration) hedefidir. Günümüzde, karbon emme ve dönüştürme yöntemleri, özellikle kömürle çalışan enerji santralların ürettiği enerjinin %30 kadarını bu amaçla kullanmakta, yani verimlerini bu ölçüde düşürmektedirler. Kurulum ve işletim maliyetleri de çok yüksektir. Karbondiyoksit alımını kolaylaştıracak bir yöntem, bu santrallardaki yakıtın hava yerine oksijen ile yanmasını sağlamak olacaktır. Bu oksijen de, temiz güneş enerjisi ile, suyun elektrolizi ya da yapay fotosentezle üretilebilir! Bir diğer yöntem de (eskiden havagazı üretiminde olduğu gibi) kömürden önce gaz üretmek, elektrik enerjisini de bu gazların, örneğin hidrojenin, çalıştırdığı üreteçler (jeneratörler) ile sağlamaktır. Karbondiyoksit süzülüp ayrıldıktan sonra, atmosfere karışmaması için depolanması gerekecektir. Kullanılmayan petrol ve doğalgaz kuyuları bu iş için uygundur ama kapasiteleri 21.’nci yüzyıl sonuna kadar ortaya çıkacak ve depolanması gerekecek triyonlarca ton karbondiyoksit için yetersiz kalacaktır. Yerin 800 m derinliğinde, temiz su kaynaklarının çok altında bulunan ve yüksek yoğunluklu tuzlu su (salamura brine) içeren çökel (sedimanter) kayaçlar da karbondiyoksit hapsetmek için kullanılabilir ama CO2’in uzun vadede yükselerek atmosfere kaçma riski mevcuttur. Karbondiyoksiti okyanuslarda eritmek ya da okyanusların altındaki çökeltilerde çok yüksek basınç altında saklamak da düşünülen yöntemlerdir. Görüldüğü gibi mühendisleri bu alanda da çözülmesi gereken devasa problemler bekliyor (3). Konuya daha sonraki yazılarda devam etmek üzere. Referanslar: 1.www.engineeringchallenges.org/Object.File/ Master/11/574/Grand%20Challenges%20final%20 book.pdf 2. http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaics 3. http://en.wikipedia.org/wiki/Carboncaptureandstorage İlk tıp bayramı niçin, ne zaman ve nasıl kutlandı? İ Zeki Sarıhan ki hafta önce 14 Mart günü kutlanan Tıp Bayramı Türkiye’de ilk kez ne zaman, nerede ve nasıl kutlandı? İnternetteki kaynaklar, Türkiye’de ilk tıp bayramının 14 Mart 1919’da kutlandığını belirtiyor. “Eğer bu doğruysa mutlaka ertesi günkü İstanbul gazetelerinde haber olmuştur” deyip, o günlerde İstanbul’da yayımlanmakta olan günlük gazetelerden Yenigün, Vakit, Hadisat, Tasviriefkâr ve Memleket gazetelerine baktım. Haberlerde, bu bayramın daha önce kutlandığına ilişkin bir bilgi yoktur. Yalnız bir yayında “Bayram” sözcüğü geçiyor, diğerlerinde törenin tıbbiyenin 92. kuruluş yıldönümü kutlamak için düzenlendiği belirtiliyor. Bu kutlama gerçekten de Mondros Ateşkes Anlaşması’ndan sonra Türkiye’yi bekleyen parçalanma ve milletin esaret ihti PARÇALANMA TEHLİKESİNE KARŞI maline karşı memleket aydınlarını bir araya getirme çabasının ürünü gibi görünüyor. O tarihlerde İstanbul’un Türklerden alınacağı gibi haberler dolaşmaktadır. Kutlama programında İstanbul’un bir Türk kenti olduğuna vurgu yapılması bu yüzdendir. Öte yandan, kutlamaya İtilaf devletlerinin İstanbul’daki tıp elemanlarının davet edilmesi, 92 yıllık bir geçmişe sahip olan tıp fakültesi üzerinden Türklerin medeni bir millet olduğunu kanıtlama çabası gibidir. Ayrıca toplantıya katılanların önemli bir bölümünün kadınlardan oluşması ve bunlardan birinin kadın hakları konusunda konuşması, bunun ve Besim Ömer Paşa’nın bu vesile ile yaptığı konuşmanın şiddetle alkışlanması, İstanbul örneğinde Türk toplumunda kadınların almaya başladıkları yer açısından öğreticidir. Gazeteler, heyecanlı ve hararetli törenin Tıp Fakültesi Talebe Cemiyeti tarafından düzenlendiğini, salonun hınca hınç dolduğunu, törende şehrin en tanınmış doktorlarıyla İtilaf devletleri heyetlerine mensup birçok sıhhiye subay ve hemşirenin, Amerika İaşe Heyeti, Robert Kolej Müdürü ve