Havadan elektrik: nem, günlerimizi ve gecelerimizi nasıl aydınlatabilir + test

İçindekiler

• Havada asılı duran enerji
• CATCHER projesi nedir
• Nem nasıl elektriğe dönüşüyor
• Kaynak ne kadar büyük olabilir
• Testler neyi gösterdi
• Enerji sistemi için neden önemli
• Öğrenciler bundan ne çıkarabilir
• Özet
• Beş soru: geleceğin enerjisini hissediyor musun? (test)

⇑Havada asılı duran enerji

Güneş panelleri ve rüzgâr türbinleri temiz enerjinin tanıdık yüzleri hâline geldi. Ancak ikisinin de aynı zayıf noktası var: hava durumuna bağımlılar. Gökyüzü bulutlu olduğunda ya da hava durgunken üretimleri düşüyor ve şebekenin açığı başka kaynaklarla kapatması gerekiyor. Bu yüzden araştırmacılar günün 24 saati çalışabilecek yenilenebilir kaynaklar aramayı sürdürüyor.

Daha şaşırtıcı adaylardan biri tam çevremizde. Hava, kuru göründüğü günlerde bile her zaman bir miktar su buharı içerir. Nem çoğu zaman görünmezdir, ama her sabah çimenlerde çiy olarak görünür hâle gelir. Avrupalı bir araştırmacı ekibi basit bir soru sordu: Bu nem sürekli bir elektrik kaynağına dönüştürülebilir mi?

⇑CATCHER projesi nedir

Fikir, Avrupa Birliği'nin Avrupa İnovasyon Konseyi (EIC) aracılığıyla finanse ettiği CATCHER projesi kapsamında geliştiriliyor. Proje, 101046307 sayılı hibe anlaşması çerçevesinde 1 Nisan 2022 ile 31 Mart 2026 arasında yürütüldü. Çalışmayı Portekiz'de Lusófona Üniversitesi'nin arkasındaki kooperatif olan COFAC koordine etti; projenin başında, aynı üniversitenin doçenti olan ve proje koordinatörlüğü yapan Svitlana Lyubchyk vardı.

Projenin tam adı her şeyi anlatıyor: amaç, yenilikçi bir “nemden elektriğe” yenilenebilir enerji dönüştürme teknolojisi oluşturmaktı. Koordinatöre göre çıkış noktası daha geniş bir ihtiyaçtı. “Daha geniş ihtiyaç, gelecekte tek başına çalışabilecek nemden elektriğe dönüşüm teknolojisine giden güvenilir bir yol çizmek ve güneş ve rüzgâr gibi geleneksel teknolojileri tamamlamaktı.”

⇑Nem nasıl elektriğe dönüşüyor

Temel süreç adsorpsiyondur: çevredeki havadan gelen su buharı molekülleri, dönüştürücünün içindeki bir malzemenin yüzeyine tutunur. Atmosferik suyun bu adsorpsiyonuyla bağlantılı enerji daha sonra elektrik enerjisine çevrilir. Proje ayrıca dönüştürücünün içindeki farklı boyutlardaki gözeneklerin bu süreçte nasıl birlikte çalıştığını açıklamaya yardımcı oldu; bu, gelecekteki cihazların geliştirilmesi için önemli.

Nem her saatte mevcut olduğundan, böyle bir dönüştürücünün çalışması için güneş ışığına ya da rüzgâra ihtiyacı yok. Teknolojinin asıl vaadi bu: geceleri ve sakin, bulutlu günlerde de çalışmaya devam eden bir kaynak.

⇑Kaynak ne kadar büyük olabilir

Ekibin dile getirdiği rakamlar çarpıcı, ancak dikkatle okunmaları gerekiyor. Lyubchyk, “Değerlendirmemiz, atmosferik su adsorpsiyonuyla bağlantılı enerjinin, yıllık küresel enerji tüketiminin yaklaşık 50 katına denk geldiğini gösteriyor” diyor.

Hemen ardından önemli bir çekince ekliyor. “Bu, atmosferik nemi dünyanın en büyük yenilenebilir kaynakları arasına yerleştiren kuramsal bir kaynak tavanıdır; ölçek olarak rüzgârla kabaca karşılaştırılabilir ve ticari olarak zaten kullanılan diğer yenilenebilir kaynaklardan daha büyüktür.” Başka bir deyişle, bu rakam doğada var olanın üst sınırını anlatıyor, bugünkü cihazların sağlayabileceği miktarı değil. Makale ayrıca, son dönemdeki ilerlemeye rağmen teknolojinin hâlâ gelişimin erken aşamasında olduğunu vurguluyor.

⇑Testler neyi gösterdi

Büyük kuramsal rakamlar, laboratuvardan gelen kanıtlar olmadan pek bir şey ifade etmez. Proje sırasında ortaklar çeşitli somut sonuçlar bildirdi:

• dönüştürücü birimler, performans kaybı olmadan 9 000 saatten fazla kesintisiz çalıştı;
• cihazlar değişen sıcaklık ve nem koşullarında test edildi;
• ekip, birden çok dönüştürücüyü bağlamak için ölçeklenebilir bir elektrik ve güç yönetimi mimarisi oluşturdu;
• araştırmacılar, hava nemini elektriğe dönüştüren mekanizmaları daha iyi anladı.

Uzun ve kesintisiz çalışma özellikle önemli, çünkü yeni bir enerji kaynağının yalnızca kısa bir gösterimde değil, zaman içinde de güvenilir kaldığını kanıtlaması gerekir.

⇑Enerji sistemi için neden önemli

Ekip nemi güneş ya da rüzgâr enerjisinin yerine geçecek bir kaynak olarak değil, onları tamamlayan bir kaynak olarak sunuyor. Hedef, büyük bir enerji santralinden tek bir eve kadar çok farklı ölçeklerde çalışabilecek, 7/24 çalışan, kullanımı kolay ve tamamen geri dönüştürülebilir bir enerji çözümü. Uzun vadede teknolojinin Avrupa elektrik şebekesine entegre edilmesi ve santrallerin ile hanelerin dünyanın her yerinde kendi elektriklerini üretmesine olanak tanınması amaçlanıyor.

Lyubchyk, teknoloji için pazarda net bir yer görüyor: “Mevcut teknolojileri tamamlayabilen ve önemli enerji verimliliği sorunlarına çözüm getirebilen çığır açıcı yeni bir ürün, Avrupa'nın yenilenebilir ve merkezî olmayan enerji pazarını güçlendirecek. Bu da AB'nin 2050'ye kadar tamamen yenilenebilir bir enerji sistemi hedefine katkıda bulunacak.”

⇑Öğrenciler bundan ne çıkarabilir

CATCHER, yeni bir enerji kaynağının nasıl doğduğuna dair de iyi bir örnek. Bir fikir ve kuramsal bir tahminle başlıyor, fiziği ve malzemeleri anlamaya doğru ilerliyor, ardından ürünlerden söz edilmeden önce binlerce saatlik testle karşılaşıyor. Böyle projeler enerji mühendisliği, fizik, malzeme kimyası ve çevre mühendisliğinden insanları bir araya getiriyor; bu alanlardaki öğrenciler de bir gün benzer sorunlar üzerinde çalışabilir. Hikâye ayrıca, laboratuvardan pazara yönelen araştırmaları destekleyen Avrupa İnovasyon Konseyi'nin rolünü de gösteriyor.

⇑Özet

CATCHER, hava neminin ciddi bir yenilenebilir kaynak olarak ele alınabileceğini gösterdi. Dönüştürücüleri performans kaybı olmadan 9 000 saatten fazla çalıştı ve ekip birçok cihazı birbirine bağlamanın temelini attı. Kuramsal potansiyel çok büyük, ancak teknoloji hâlâ genç ve nemle üretilen elektriğin evlere ve şebekeye ulaşması için daha yapılacak çok iş var. Orijinal haberi CORDIS'te okuyabilirsin.

Kaynak: CORDIS, Avrupa Komisyonu.

⇑Beş soru: geleceğin enerjisini hissediyor musun? (test)