Uzaydan Güneş Enerjisi Elde Etmek

Küresel çevre sorunlarımızı, Uzaydan Güneş Enerjisi elde ederek çözebiliriz. Atmosferik olaylardan etkilenmeyecek bir Uzay Bazlı Güneş Enerjisi sistemiyle, Dünyadakilere kıyasla sekiz kat daha fazla enerji elde edebiliriz.

Uzay Bazlı Güneş Enerjisi (UBGE)

Bundan 70 yıl önce 1941’de Isaac Asimov bir hikaye yazdı. Bu hikayede, Güneş’ten elde edilen enerji, bir uzay istasyonundan yakınındaki gezegenlere mikrodalga ışınlar vasıtasıyla iletiliyordu.

Hikayeyi bugüne ileri sardığımızda, bilim insanlarının bu bilim kurgu hayalini Dünyamız için gerçek yapmaya çalıştığını görüyoruz.

Yirminci yüzyılın ortalarından bu yana “Uzay Bazlı Güneş Enerjisi (UBGE)” hakkında pek çok araştırma yapıldı. Burada (UBGE) ile ilgili çeşitli uluslararası çalışmaların ve projelerin zaman çizelgesini bulabilirsiniz.

Enerji ve sera gazı emisyonu sorunlarımızı, UBGE ile çevresel etkileri oldukça azaltarak çözebiliriz. CalTech’ten Profesör Sergio Pellegrino, bir Uzay Bazlı Güneş Enerjisi sisteminin Dünya’dakilere kıyasla sekiz kat daha fazla enerji alacağını söylüyor. Güneşimizin 10 milyar yıl daha var olacağı düşünüldüğünde, böyle bir enerji santralinin, sürekli ve büyük miktarda enerji üretim kapasitesi olduğunu rahatlıkla söyleyebiliriz.

Uzaydan Güneş Enerjisi Üretme Nedir?

Uzay Bazlı Güneş Enerjisi, uzaydan Güneş enerjisini yakalama ve doğrudan Dünya’ya veya yakındaki diğer gezegenlere aktarmayı ifade ediyor. Basit bir ifadeyle, uzaya Güneş enerjisini neredeyse kesintisiz olarak yakalamak ve bu enerjiyi Dünya’ya iletmek için bir mekanizma konması diyebiliriz. Geceden veya bulutlu havalardan etkilenmeyen bir mekanizma.

Dünyadaki enerjiyi bir rekten (enerji almak için geliştirilen özel bir anten) ile aldıktan sonra, gücü normal yöntemlerimizle kolayca dağıtabiliriz. Kullanabileceğimiz bu enerji mekanizmasının yapılandırılması ve mimarisiyle ilgili birçok fikir var. Sistemin konumu, uydu mimarisi, enerji toplama ve enerji iletimi dikkat edilmesi gereken birkaç temel konudan bazılarıdır.

Konum

UBGE sistemini tam olarak nereye koyacağız? Jeosenkronize Yörünge, Orta Dünya Yörüngesi ve Düşük Dünya Yörüngesi önerilen seçeneklerden birkaçıdır. Bu seçeneklerden en umut verici olanı basit geometrisi, antenin diğer alıcı rekten’e hizalanması, ölçeklenebilirlik ve neredeyse sabit güç aktarımı nedenleriyle Jeosenkronize yörüngeyi kullanmak gibi görünüyor. Jeosenkronize yörünge ile olan ana sorun, büyük miktarda radyasyona maruz kalmasıdır. Ayrıca genel olarak mikro meteorlar ve Güneş patlamaları da tehlike arz ediyor.

Uydu Mimarisi

UBGE sistemlerini kurmak için yerel ve serbest materyalleri (örneğin Ay’da bulunan madenleri) kullanarak uzayda inşa edilen tasarımlar, Dünya’da inşa edilenlere kıyasla daha farklı konseptlerde olacaktır.

Caltech ve Northrop Grumman tarafından geliştirilen modüler bir sistem, şu anda Dünya üzerinde inşa ettiğimiz kurulumlardan biri. Aşağıdaki videoda araştırmacılar prototiplerini anlatıyorlar.

Diğer bir konsept ise Solaren firmasından. Gelecekte 250 MW’lık bir UBGE tesisi kurmayı planlıyorlar. Hatta uzaydan güneş enerjisi sağlamak için 2009 yılında Kaliforniya’nın en büyük enerji şirketi olan PG&E ile bir anlaşma yaptılar. Solaren firması, ayrıca birçok patenti de elinde bulunduruyor. Bu alanda yeni gelişmelerin takip edileceği ilginç bir oyuncu olacağı kesin.

Aşağıda resmi görülen NASA’nın SPS-ALPHA (Arbitrarily Large Phased Array) konsepti de, Dünyanın en iyi Uzay Bazlı Güneş Enerjisi uzmanlarından John C.Mankins’in dikkatini çekmektedir.

uzaydan güneş enerjisi

NASA’nın SPS-ALPHA (Arbitrarily Large Phased Array) konsepti

Enerji Toplama

Enerji toplama ile ilgili iki temel yöntem, fotovoltaik* (güneş panelleri) veya güneş ısısı kullanılmaktadır.

*Fotovoltaik: Güneş pilleri ya da dizinleri sayesinde ışık kaynağından elektrik elde etme yöntemi.

Güneş ısıl işleminin bir konseptinde, aynalar kullanılarak güneş enerjisi yakalanıyor ve ışık konsantre edilerek bir sıvı ısıtılıyor. Bu da elektrik üretmek için bir türbini döndürmek suretiyle sistemi çalıştırıyor. (Örneğin buhar üreterek)

Bu konsept, Watt başına toplam kütleyi azaltacağından güneş panellerine göre potansiyel bir ağırlık avantajı sağlar. Bununla birlikte çoğu konsept, prototiplerinde ultra hafif ve yüksek verimli fotovoltaikleri kullanmayı tercih etmektedir.

Enerji İletimi

Mikrodalga güç iletimi, genel verimlilik nedeniyle Uzay Bazlı Güneş Enerjisi tasarımlarında tipik bir seçenektir. Ancak lazer güç ışınımı kullanmak, daha düşük ağırlık ve maliyet sunması nedeniyle daha çok kabul gören bir seçenek. Şunu da belirtelim ki bu enerji aktarımlarıyla ilgili akla gelen ilk düşünce, bir gün bunların uzay silahına dönüştürülüp kötüye kullanılacağı yönündedir. Tabi istenildiği takdirde güvenlik protokolleri bu olası tehdidi kolayca caydırabilir.

Bununla beraber mikrodalga iletiminin insan sağlığı üzerine etkilerini de göz ardı etmemek lazım. Bu yüzden tasarımlar mikrodalga iletim gücü değerlerinde, ABD İş Güvenliği ve Sağlığı İdaresi olan OSHA’nın gerek duyduğu limitler dahilinde olmak zorundadır. Bu şekilde mikrodalga enerji iletimi, şehirler ve içinde yaşayan canlılar için herhangi bir tehlike arz etmez. Ayrıca herhangi bir tehlike durumunda, anten ve alıcı rekten arasındaki basit bir uygulama, sistemi kolayca devreden çıkaracaktır.

Şimdi, UBGE’nin ne olduğunu daha iyi anladığımıza göre uzayda inşa edilebilecek böylesi bir santralin büyüklük limitlerini bulmaya çalışalım.

Uzayda Güneş Enerjisi Maliyeti

Bazı genel güvenlik sorunları yukarıda belirtildi. Ancak bu konuyla ilgili ana engel, UBGE için gereken tüm malzemelerin gönderilmesindeki maliyettir.

Yaklaşık 1 kg’lık bir yükün, uzaya gönderilmesi için gereken maliyetin, kullanılan rokete ve uzay aracına bağlı olarak 9.000$ ila 43.000$ arasında değiştiği tahmin ediliyor.

Sadece güneş panelleri gönderdiğimizi düşünelim. Ultra hafif 4 MW’lık bir sistem en az 4.000 ton olacaktır yani 4.000.000 kg.

Ancak, ABD Enerji Bakanlığı böylesi bir sistemin muhtemelen 80.000 ton olacağını tahmin ediyor. Yani 80 milyon kg.

Şimdi biraz hesap yapalım.

En Düşük Maliyet:

4.000.000kg x 9.000$ = 36.000.000.000$ (36 Milyar Dolar)

Yüksek Maliyet:

80.000.000kg x 43.000$ = 3.440.000.000.000$ (3.44 Trilyon Dolar)

Bu rakamlar en gelişmiş sistemler için tam olarak doğru olmamakla birlikte, sadece bir tahmindir.

NASA’nın SERT (Space Electric Propulsion Test) çalışma sonuçları, kg başına taşıma maliyetinin 100$ ila 200$ aralığında olması durumunda, uzaydan güneş enerjisi elde etmenin “ekonomik olarak uygun” olduğunu gösteriyor. SpaceX firmasının tekrar kullanılabilir roketleri sayesinde fiyatlar düşmeye devam etse de bu konuda alınması gereken çok yol var.

Güneş Enerjisinin Geleceği

Gezegenimize 7/24 devamlı, temiz ve güvenilir bir enerji sunan “Uzayda Güneş Enerjisi Elde Etme” yöntemi, diğer tüm enerji kaynaklarına kıyasla aslında daha ucuzdur!

Yukarıdaki maliyet hesabından sonra nasıl daha ucuz görünüyor sorusu akıllara gelmiş olabilir. Ancak günümüzde hala kullandığımız fosil yakıtların gezegene olan olumsuz etkilerini göz önüne alırsak, geri dönüşü olmayan çevre ve iklim felaketlerinin maddi herhangi bir karşılığı olamayacağını görürüz.

Özellikle küresel ısınma ve buna bağlı iklim değişikliklerinin geri döndürelemeyecek seviyelere geldiği bu günlerde, gezegenimizin enerji politikasını kalıcı olarak değiştirmemiz gerekiyor.

Bu bağlamda atılacak en önemli adımlardan biri olan Uzaydan Güneş Enerjisi Elde Etme yöntemi çok daha hayati bir anlam kazanıyor.

Uzay Bilimleri hakkında daha fazlası için Tıklayın.

Kaynak

Bir Cevap Yazın

%d blogcu bunu beğendi: