Kaliforniya Üniversitesi’nin çeşitli mühendislik bölümü profesörlerinden ve doktora öğrencilerinden oluşan San Diego mühendislik takımı, güneş ışınlarını kullanarak enerji üreten santrallerin (örneğin güneş panelleri), güneş ışığının %90’ından daha fazlasını soğurabilmesini sağlayacak bir malzeme ürettiler. Yeni ürettikleri malzeme günümüzde kullanılan malzemelere oranla yüksek sıcaklığa (700 santigrat dereceye kadar) ve nem, su gibi açık hava koşullarına daha dayanıklı. Amerika Enerji Bakanlığı’nın SunShot programı tarafından finanse edilen çalışmaları bilimsel dergilerde de birden fazla kez yayınlandı.
Günümüzde kullanılan güneş ışığı soğuran malzemeler ancak düşük sıcaklıklarda çalışabiliyor ve senelik bakımlardan geçirilmesi gerekiyor. Kaliforniya Üniversitesi Makine ve Uzay Mühendisliği bölümü profesörü Sungho Jin güneş ışığının en küçük zerresini bile soğuran – güneş ışığının kara deliği olabilecek – bir malzeme yaratmak istediklerini söyledi. Profesör Sungho Jin gibi malzeme mühendisliği konusunda uzman olan Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği bölümü profesörü Zhaowei Liu ve Makine Mühendisliği bölümü profesörü Renkun Chen, beraber geliştirdikleri silikon borit kaplı nanoshell malzemenin (etrafı silikon borit ile kaplanmış nanoparçacık) bu amaçta kilometre taşı olacağı görüşündeler.
10 nanometre ile 10 mikrometre arasında değişen parçacık boyutları ile, nanoshell malzeme güneş ışığını daha verimli bir şekilde soğuruyor ve 700 santigrat derece sıcaklığın üzerinde dahi verimliliğini koruyor.
Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (YGE) alternatif bir temiz enerji piyasası. Günümüzde YGE ile tüm dünya çevresindeki tesislerde yaklaşık 3.5 milyar watt enerji üretilmekte – 2 milyon evin enerjisini sağlayabilecek bir miktar. Gelecek senelerde yeni tesislerin inşaatlarıyla bu miktarın 20 milyar watt’a çıkması beklenmekte. YGE teknolojisinin bir diğer can alıcı özelliği ise halihazırda var olan enerji tesislerinin (örneğin kömür gibi fosil yakıtlar kullanan termik santraller) basit bir dizi tadilatların ardından bu teknolojinin kullanımına kolaylıkla uyarlanabilir olması.
Sözü geçen termik santraller de kömür yakarak buharlaştırdığı suyun büyük bir türbini döndürmesi ile enerji üretiyor. YGE ise türbini döndürecek buharı güneş enerjisini kullanarak ısıttığı erimiş tuzla elde ediyor. Erimiş tuz ayrıca termal depolama tanklarında gece boyunca tutularak buhar dolayısıyla elektrik üretiminde kullanılabiliyor. 24 saat enerji üretebilmek geleneksel güneş enerjisi ile üretime oranla (güneş görüldüğü sürece) büyük bir avantaj.
YGE’nin en çok sık rastlanan çeşidi yüz binden fazla yansıtıcı ayna kullanarak güneş ışığını simsiyah bir alana yansıtıyor. Bu simsiyah alan güneş ışığı soğurumunu maksimuma çıkartacak ve infrared ışımasıyla yayılacak ışığı minimuma düşürecek şekilde tasarlanmıştı.
Kaliforniya Üniversitesi San Diego (KÜSD) takımı son 3 yılda bu malzemenin özelliklerini iyileştirmek için çalışıyorlardı. KÜSD takımı malzeme biliminde doktora yapan 3 öğrenciyi (Justin Taekyoung Kim, Bryan VanSaders ve Jaeyun Moon) de aralarına alarak silikon borit kaplı nanoshell malzemeyi sentezlediler. Makine Mühendisliği profesörü Chen’in laboratuvarında test edilen malzeme, Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği profesörü Liu’nin optik laboratuvarında soğurma testine tabi tutuldu.
Chen’in laboratuvarında sentezlenen tabaka ile kaplanan malzeme daha sonra çeşitli testlere tabi tutuldu.
Günümüzde YGE’yi kullanan tesislerin güneş ışığına maruz kalan parçalarının bozulmuş yüzeyleri temizlenip yeniden koruyucu tabaka ile yılda bir kere kaplanıyor. Bu süreç içerisinde tesiste enerji üretimi olmadığı için bu işlemin olabildiğince çabuk ve bir o kadar da seyrek yapılması gerekiyor. Amerika Enerji Bakanlığı bu yüzden KÜSD takımını daha uzun kullanım süresi ve daha yüksek verimliliği olan bir malzeme yaratmaları için finanse etti ve destekledi. KÜSD takımı da sentezledikleri malzemenin daha da geliştirilmesi sonucu kullanım ömrünün de arttırılıp iki amacın da tatmin edileceğinden emin.
SunShot programı 2010 yılında Enerji Sekreteri Steven P. Chu tarafından başlatılmıştı ve o günden bugüne üretilen ve hayata geçirilen fikirler yenilenebilir enerjinin elektrik üretiminde kullanımının artacağını işaret ediyor. Her şeyin başı sürdürülebilirlik…
[box_light]Kaynaklar[/box_light]
EurekAlert
Science Daily
