ZAFER ARIKAN
Dünya nüfusunun artmasına paralel olarak çevre ile ilgili sorunlar da bir o kadar artıyor. Özellikle enerji üretimi alanında yeni enerji kaynaklarının devreye girme ihtiyacıda büyüyor. Bu enerji kaynaklarının sürdürülebilir, ulaşılabilir aynı zamanda temiz ve ucuz, ayrıca yenilenebilir kaynaklar olması tercih nedeni.
Aşağıda elektrik enerjisi elde edilmesi (energy harvesting) konusunda Georgia Teknoloji Enstitüsü tarafından yürütülen iki değişik AR-GE çalışmasına ilişkin bazı notlar bulacaksınız.
RADYO DALGALARININ GERİ DÖNÜŞÜMÜ ( (RF RECYLING)
Bu çalışma, geliştirilen bir enerji toplayıcısı ile RF (radyo frekans) spektrumundan yeterli düzeyde ortam enerjisinin toplanması (#harvesting) esasına dayanıyor. Böylece, çok düşük enerji tüketimleri olan IoT (Internet of Things) cihazlarının, değişik uygulama platformları bulunan sensörlerin, ayrıca giyilebilir elektronik cihazların çalıştırılması mümkün olabilecek.
Radyo dalgalarının toplanması yeni keşfedilen bir şey değil. Ancak daha önceki çalışmalar enerji kaynağına ancak metreyle ifade edilebilecek uzaklıktaki sistemlerle sınırlı kalıyordu. Yapılan çalışmalarla bu mesafe, on kilometreden daha büyük uzaklıklara çıkmış durumda.
Araştırmacılar tarafından 2012 yılında ortaya konan bu teknoloji ile birkaç on mikrowat seviyesinde güç elde edilebiliyordu. O tarihten bu yana yapılan çalışmalarla, değişik TV kanallarından, Wi-Fi’dan, mobil şebekelerden, el tipi elektronik cihazlardan bugün miliwat seviyesinde güç elde etme kabiliyetine ulaşılmış bulunuyor.
Araştırmacılar, işi daha da ileriye götürerek bu konudaki çalışmalarını, farklı formlardaki en iyi ve en uygun ortam enerjisinin toplanmasına yoğunlaştırmış bulunuyor. Bu enerji formları arasında kinetik, güneş, elektomanyetik dalga ve titreşim formlarını sayabiliriz.
OPTİK DÖNÜŞTÜRÜCÜ (OPTICAL RECTENNA)
Yapılan çalışmalarda bugünkü güneş hücrelerinden daha verimli ve daha ucuz bir teknolojinin uygulamaya konması hedefleniyor.
Adından da anlaşılacağı üzere #rectenna denilen cihaz kısmen bir doğrultucu, kısmen bir antendir. Ve bu cihaz elektromanyetik enerjiyi doğru akıma dönüştürüyor. Aslında 1960’lı yıllardan bu yana bilinen bu çözümde temel prensip, ışık parçacıklarını dönüştürme yerine, güneş hücrelerinde olduğu gibi, ışık dalgalarının elektriğe dönüştürülmesi.
Bu teknolojide, ışığın dalga boyuna uygun yeteri kadar küçük antenler ile süper hızlı diyotlar kullanılıyor. Işık karbon nanotüplere çarptığında, bir yük doğrultucu boyunca hareket ediyor. Bu sayede doğrultucu, küçük bir doğru akım yaratacak şekilde açılıp kapanıyor. Açma kapama hızı, metal-izolatör-metal-diyot yapısı ile saniyede bir katrilyon seviyelerinde.
Böyle bir sistemin performansına baktığımızda ise şu anda yüzde 1 civarında bir verimlilikte olduğunu gözlüyoruz. Ancak bilim adamları, bunun yüzde 40’a kadar çıkabileceği inancını taşıyor. Bu oran, bugünün yüzde 20 verimlilikteki bir silisyum esaslı güneş hücresindeki verim oranının neredeyse iki katına denk. Öte yandan bir başka faydası da optik doğrultucunun yüksek sıcaklarda çalışabilme kabiliyeti ve seri üretiminin de ucuz olacağı düşüncesi.
Söz konusu teknolojinin farklı frekanslara uyarlanmak suretiyle doğrultucu, bir detektör veya enerji toplayıcı olarak ta kullanılabileceği değerlendiriliyor. Bu çalışmalar, Amerikan Ordusu Araştırma Merkezi, Amerikan Uzay ve Deniz Kuvvetleri Harp Merkezi ve Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı tarafından da destekleniyor.
Bu ve benzeri değişik çalışmaların başarısını ve ticari uygulama şansını bize zaman gösterecek...
Zafer ARIKAN - Enerji Günlüğü