Fezada Enerji İstasyonları

rumma · 06-10-2007, 01:20

Fezada Enerji İstasyonları
Abdülkadir ERYILMAZ

"21. Asrın başlarında dünya enerjisinin çoğu uzaydan ikmal edilebilecektir. Bu enerji ekvator üzerinde yörüngede dolaşan sunî peyk (uydu) istasyonlarından yeryüzüne mikrodalgalar halinde gönderilecektir. Böyle bir fikir zaten tartışmalı olan nükleer enerji meselesini tamamen bertaraf edecek ve enerji krizine de uzun vadeli bir çözüm getirecektir. Bu mevzu NASA' da "Birleşik Devletler Enerji Dairesi" ve dünyadaki diğer uzay şirketleri tarafından incelenmiştir. Bunların hepsi de feza enerji istasyonlarının kurulmasının mümkün olacağı neticesine varmışlardır. Yeryüzündeki enerji kaynaklan İyice azalıp, enerji ihtiyacı had safhaya yükselir ve ekonomik şartlar duruma cevap veremez hale gelirse ilk feza enerji istasyonu 1990'lı yıllarda yörüngesinde çalışmaya başlayacaktır.

BEDAVA VE TÜKENMEYECEK ENERJİ Mİ?
Fezadan yeryüzüne enerji nakledecek sunî peykler ilk olarak 1968 yılında Amerikalı mühendis Dr. Peter Claser tarafından tasarlanmış ve daha sonra da patenti alınmıştır. Kendisi, güneş ışığının çok bol olacağı yerlerde (atmosferin ötesindeki uzay) güneş ışığındaki enerjinin çok randımanlı bir şekilde toplanabileceğini tahmin etmiş ve enerji problemine çok değişik bir çözüm getirmiştir. Güneş enerjisi teorik olarak ideal enerji kaynağımız olmalıdır. Güneş enerjisi, kömür ve petrole benzeyen hiçbir kirlilik ortaya çıkarmadığı için temiz bir enerji kaynağıdır. Ayrıca rağbeti azaltan radyoaktif artıklar da onda bulunmamaktadır. Aynı zamanda bu enerji sınırsız bir enerjidir. Yalnız burada şu kaydı koymakta fayda vardır. Eğer Güneşin başına bir hal gelmez ve daha milyonlarca yıl ömrünü sürdürebilirse.. Bundan dolayı yeryüzündeki fosil yakıt kaynaklan gelecek yüzyılda tükenme durumuna geldiğinde, Güneş yeryüzüne ve fezaya cömertçe enerjisini dağıtmaya devam edecektir. Güneş enerjisi, kuruluş ve bakım masrafları istisna edilirse, bedava diyebileceğimiz bir enerjidir. Güneş ışığını en randımanlı ve ucuz bir şekilde çalıştırma tekniğininin bulunması, güneş enerjisi istasyonlarını fezada gerçekleştirmeden önce çözülmesi gereken bir problemdir.

Enerji uyduları, yeryüzünde çalışan güneş, kollektörlerine nazaran birkaç yönden çok büyük üstünlüklere sahiptir. Bunlardan en önemlisi enerji uydularının atmosferimizin filtre edici örtüsünden yukarıda olmaları ve bu yüzden de enerji uydusunda güneş ışığını toplayıcı saha, yeryüzünde en güneşli yerde bulunan güneş kollektörünün biriktirebileceği enerji miktarının en azından dört mislini toplayabilir. Ayrıca fezada bulutlar, kötü hava şartları ve en mühimi güneş ışığını gizleyecek geceler yoktur.

Güneş enerjisini toplayıcı uydular (SPS)(1) Arz ekvatorunun 36000 km. yukarısında "geostationary" denilen yörüngeye yerleştirilirler. Haberleşme uyduları için de aynı tip yörünge kullanılır. Bu kadar yükseklikte bu uydular, Arz ile aynı hızda yörüngede dolanırlar. Bundan dolayı ekvator üzerindeki belli noktada, sabit bir şekilde asılıymış gibi görünürler. Bu yükseklikte bulunan SPS güneş ışığını toplar ve onu mikrodalga haline çeviririr. Mikrodalgalar, kısa radyo dalgalarıdır. Daha sonra bu mikrodalgalar, yeryüzünde belli sahaya kurulmuş alıcı tesislere gönderilir. Bu tesislerde mikrodalgalar elektrik enerjisi haline getirilir.

Büyüklüğüne göre her SPS binlerce megavvat enerjiyi sürekli olarak yeryüzüne gönderebilir. Bu sunî peykler, ekvator üzerindeki yörüngelerinde sadece ekinokslar(2) esnasında 72 dakikalık bir müddet için Arz'ın gölgesiyle tutulurlar. Fakat bu tutulmalar elektrik sarfiyatının az olduğu gece yarısı sırasında vaki olur ve Önceden bilinen bu kesilmeler şehrin normal elektrik İhtiyacını karşılayan diğer enerji santrallarından temin edilebilir.

Herbiri 5 milyar (wat) enerji dağıtma kapasitesine sahip, 16 enerji uydusu İngiltere'nin bütün elektrik ihtiyacını karşılayabilir. 80 milyar wat enerji, şu anda İngiltere'de mevcut 200'e yakın enerji üreten santralın istihsal (üretim) kapasitesine denktir. Böyle dört enerji uydusu Hindistan'ın şu andaki elektrik ihtiyacını temin edebilir. Aynı zamanda Hindistan, yeryüzünde çok büyük saha İsteyen alıcı tesislerin kurulması için geniş topraklara da sahiptir.

Bununla beraber SPS'lerin yeryüzünde kurulu, bütün enerji santrallarının yerini alması mümkün değildir. Bu enerji uyduları, büyük bir ihtimalle gerektiğinde yeryüzünde enerji üreten santrallarla takviye edilebilen ana santrala enerji gönderirler. 1980 yılında NASA ve "Birleşik Devletler Enerji Dairesi" tarafından yapılan müşterek bir araştırmada, 60 tane SPS enerji filosunun kurulmasının mümkün olduğu sonucuna varılmıştır. Bunların ilki 2010 yılında, sonuncusu ise 2040 yılına kadar çalışır hale gelebilecektir. "Avrupa Uzay Araştırmaları Bürosu" ise böyle 40 uydunun takriben 2030 yılında Avrupa milletlerinin elektrik ihtiyacının dörtte birini sağlayacağını tahmin etmektedir.

FEZADA BİR MİLYAR DOLARLIK ENERJİ FİLOSU
Enerji nakleden SPS'lerin maliyeti gelecek yüzyılın başında enerji istihsal eden yeryüzündeki santralların planlanan maliyetleriyle rekabet edebilir hale gelecektir. Şöyleki; fezadan elde edilen enerjinin her Kw-saatı 6 sente (11 TL) malolacak ve yeryüzündeki enerji santrallarından en az 3 sent (5,5 TL) daha ucuza elde edilmiş bulunacaktır. 5 milyar watlık bir enerji uydusunun tahminî inşa maliyeti, yeryüzünde kurulacak alıcı tesislerin 1 milyar dolarlık ek masrafıyla birlikte yaklaşık 10 milyar dolardır. Ayrıca bunun dışında idarî masraflar, bakım masrafları ve diğer umûmî masrafların ilavesiyle, 60 SPS filosunun takribî toplam masrafı 1 milyar doları bulmaktadır. Bu rakamların, karşımıza büyük meblağları çıkardığını inkar edemeyiz. Fakat bu miktar, Batı Avrupa'nın 1980 yılının İlk yarısında ithal edilen petrole Ödedikleri para miktarıyla aynıdır. Ayrıca her SPS'nin 35 yıllık çalışma süresi içinde yaklaşık 35 milyon dolar bir gelir sağlayacağı hususu da göz önünde tutulmalıdır. Kısacası gelecekte dünyanın enerji ihtiyacını karşılamak İçin büyük miktarlarda para harcanacaktır. Böyle bir durumda SPS'ler bir hayli kâr sağlacak Üstünlüğe sahiptir. Birleşik Devletlerin elektrik istihsal kapasitesi gelecek 20 yıl İçinde üç misli artacağı (bugün 500 milyar vvattan 2000 yılına kadar takriben 1500 milyar wata çıkacağı düşünülmektedir) tahmin edildiğinden enerji krizine süratli bir şekilde yeni bir çözüm gerekmektedir.

Fakat gelecek yıllar içinde muazzam enerjiye ihtiyac duyacak tek devlet yalnız Amerika değildir. Yeryüzündeki bütün devletler enerjiye daha fazla ihtiyac duyacaklardır. Şu anda, bilhassa azgelişmiş memleketler için, enerji mevzuu çok hayatî önem taşımaktadır. Gelecek yüzyıllarda dünyayı tehdit eden açlık ve nüfüs artışı gibi iki tehlikeye ancak artan enerji problemini halledebilen milletler karşı koyabileceklerdir.

GÜNEŞTEN GELEN ENERJİ
Yeryüzünde bütün insanlara yetecek kadar fosil yakıt olduğu şüphelidir. Eğer bütün dünya milletleri, sanayileşmiş batı milletleri nisbetinde enerji kullansa, yeryüzündeki yakıt stoklan 4 yıl içinde yok olur. Ayrıca bıraktığı nükleer artıklardan dolayı nükleer enerji santrallarına umumî bir nefretin varolacağını da hatırdan çıkarmamak lazımdır. Her halükârda bu enerji santrallarının enerji krizine zamanında çözüm getirebilmeleri pek muhtemel görünmemektedir. Güneşin merkezinde cereyan eden nükleer reaksiyonların yeryüzünde benzeri yapılarak elde edilebilecek temiz enerji kaynaklarından birisi de füzyon enerjisidir. Fakat bu enerjiyi gelecek yüzyıla kadar bile yeryüzünde kullanmak mümkün olmayacaktır. Bu durum SPS'lerin gerçekten değerli olduğunu ortaya çıkaracaktır.

SPS'lerin enerji üretebilmelerinde iki ana yol vardır. Birinci yol; plastik ince tabakadan yapılmış yansıtıcı dev konkav aynalarla güneş ışığını odaklayarak helyum gazını 1400 °C'lik bir sıcaklığa kadar ısıtmaktır. Diğeri ise; güneş pillerini kullanmaktadır.

Yapılan bir projeye göre, herbiri 300 megawat (milyon wat) enerji kapasitesine sahip böyle 16 türbojeneratör grubu, boydan boya uzunluğu yaklaşık 5 km. olan büyük bir reflektörden (yansıtıcı) aldıkları güneş ışığıyla çalışırlar. Birbirine bağlı dört reflektör sistemi ve birleşik türbinler grubu uzunluk olarak toplam 18 km'ye yayılır. Böyle bir enerji uydusu yeryüzüne 10 milyar wat enerji gönderebilir ve bu enerji miktarı, yeryüzünde enerji üreten 10 santralın istihsal kapasitesine denktir. Fezada yörüngede dolanan böyle bir enerji istasyonunun 100000 ton kütleye sahip olması planlanmıştır.

Güneş pili kullanan SPS'ler daha çok rağbettedir. Çünkü bunların yanlış çalışabilecek hiçbir mekanik parçası yoktur. Uydularda enerji toplamak için güneş pilleri doğrudan doğruya güneş ışığını elektriğe çevirirler. Bu piller umumiyetle silikondan yapılır. Her ne kadar galyum arsenit gibi diğer malzemeler daha büyük faydalar temin etse bile silikon bol olduğu İçin tercih edilir.

ROBOT İŞÇİ
Bir tarafta birkaç km uzunluğundaki panolar güneş pilleriyle kaplıdır. Bir SPS'nin 5 milyar wat enerji göndermesi için 10 milyar güneş pili gerekebilir. Böyle bir güneş pili ordusu fezada 50 km uzunluğunda kare şeklinde muazzam bir sahayı kaplar. Güneş enerjisi toplayıcılarının uzayda kurulmasının bir sebebi de yeryüzünde benzer bir kapasiteye sahip böyle bir tesisi kurmak için gerekecek çok geniş sahayı kullanmamaktır. Uzaktan kontrollü robotlar, güneş pillerinin alt kısmını destekleyen metal bağlantıları inşa etmek için kullanılabilir. Uzayda her şey ağırlıksızdır ama, güneş pilleriyle çalışan bir SPS yaklaşık 50000 ton kütleye sahip olabilir.

Bu SPS'lerde ister türbin, isterse güneş pili kullanılan, üretilen enerji Amplitrons veya Klystrons denilen cihazlarla mikrodalgalara çevrilir. Daha sonra bu dalgalar 1 km çapında hava sahası içinden yeryüzüne gönderilir. Takriben 10 cm dalga uzunluğu (2.450 MHz frekanslı) seçilir. Çünkü bu tip mikrodalga radyasyonu atmosfer içinden absorbe (emilme) edilmeden geçer. Yeryüzünde rectanna denilen tesisler mikrodalgaları toplar ve onları elektriğe çevirir. Mikrodalgalar 1975 yılında Kaliforniyada Jet Püskürtme Laboratuvarı'nda 26 metre çapında bir radyo teleskoptan iletildi. Bu iletilen mikrodalgalar 1,5 km ötede bulunan alıcı cihazda elektriğe çevrilerek aydınlatma ampullerine ceryan verildi. Alıcı rectanna da çevirme verimi % 83 olarak tesbit edildi. Enerji iletilmesi ve toplanmasında böylesine yüksek randıman, yörüngeye büyük güneş kollektörlerinin yerleştirilmesinin çok ekonomik olduğunu da göstermiştir.

Mikrodalgalarla çalışan fırınlar, metalleri eritirler. Bundan dolayı bu dalgalar insanlar İçin bir sağlık problemi ortaya çtka-rabilir. Ancak, güneş enerjisi istasyonlarından doğrudan doğruya yeryüzüne gelen ışınlardaki enerji yoğunluğu, bir mikrodalga fırınına kıyasla çok daha azdır. Fakat böyle olsa dahi, ışının merkezindeki enerji yoğunluğu her cm2 de 20 miliwatı aşar. Bu miktar İngiltere'de ve Amerika'da mikrodalgalardan korunmak için belirlenen sınırın iki katıdır. Ancak yeryüzündeki alıcı tesisin civarındaki dalga yoğunluğu cm2 de 1 miliwata düşer ve bu, kapalı bir mikrodalga fırınından dışarıya neşredilen mikrodalga dozundan daha az olmaktadır. Doğu Avrupa ve Rusya'da mikrodalgalardan korunma standartları 0.1-0,01 miliwat/cm2 arasında olup batı standartlarından daha hassas tutulmuştur. Bu standartları korumak İçin rectanna'ların etrafı insanların girmesini önleyecek şekilde yapılmalıdır.

Mikrodalga ölüm ışını değildir. Fakat onun içinde uçan kuşlar ve uçaklar için tehlikeli olabilir. Meselâ, bir kuş mikrodalganın yoğun olduğu merkezden geçerken kavrulabilir. Metal kaplamalı uçaklar mikrodalgaları yansıtır. Fakat metal kaplaması olmayan hafif uçaklardaki yolcular için böyle bir emniyet yoktur. Ayrıca uçakların, haberleşme ve radar sistemi kuvvetli mikrodalga radyasyonu içinde kalarak etkilenebilir. Bununda ötesinde uydular bu ışınların içinden geçerek yeryüzündeki alıcı tesislerin zarara sokup sinyalleri karıştırırlar.

OTOMATİK ARIZA KONTROL MEKANİZMASI
Uydu ışınlarının kazaen veya bir sabotaj neticesi istasyondan ayrılmalarını önlemek için yeryüzündeki alıcı tesislerden uyduyu kontrol edecek şekilde bir referans sinyali gönderilir. Eğer bu sinyal herhangi bir sebeble kaybolursa, otomatik emniyet mekanizması mikrodalga ışınlarının zararsız bir şekilde dağılmasını temin eder. Enerji uydularındaki tehlikenin büyüklüğü fosil yakıtların çıkardığı kirlilik ve nükleer reaktörlerin artıkları ile mukayese edilmelidir.

SPS'lerin gönderdiği ışını alan tesisler Schottky engel diyotları olarak bilinen düzeltme cihazlarına bağlı T - şekilli hususî antenlerle donatılmış panellerden ibarettir. Bunlar mikrodalgaları elektrik enerjisine çevririrler. Daha sonra bu elektrik enerjisi mahallf elektrik hatlarına verilir. Alıcı yer tesisi takriben 10 km'lik bir çapa sahiptir. Böylece yaklaşık olarak 100 km2'lik uygun bir yer bulmak SPS'lerin çözüm isteyen temel problemlerinden biridir. Böylesine muazzam tesisler için en uygun yerler çöller olmakla birlikte, buralardan yerleşim merkezlerine enerjinin iletilmesi ikinci bir problemi doğurur. İhtiyacın en yüksek olduğu ABD'nin ve Batı Avrupa'nın kuzeydoğu sahillerinde rectanna'lar kıyılardan uzak olarak kurulabilir. Ancak bu takdirde maliyet artacak ve çeşitli güçlükler çıkacaktır. Yine de SPS'lerin temel problemi, mikrodalga ışınlarının ortaya çıkardığı sağlık tehlikesi değil, aynı zamanda radyo parazitleri ve atmosferik tesirlerdir.

GECE GÖKYÜZÜNÜ IŞIKLANDIRMA
Uydudan gelen enerjinin sadece küçük bir kısmı atmosfer tarafından yutulmasına rağmen bu miktar radyo frekanslarının karışması ve muhtemelen iyonesfer tabakasına sebeb olacak büyük miktardır. Gelen enerjinin iyonesfer ve yağmur damlaları tarafından yayılması frekansların geniş bir sahasında parazit oluşturur. Parazitler sırayla radar gibi diğer birçok dalgaları karıştırır ve ayrıca astronomlar tarafından kullanılan hassas radyo-teleskopların tamamen çalışmasını önler. Ayrıca istenmeyen radyo parazitleri reetanna'lar tarafından da çıkarılır. Reclanna' ların çıkardığı parazitler rectanna'nın 100 km'lik sahası içinde yeryüzü haberleşme imkanını ortadan kaldırır.

Dünyanın etrafındaki atmosferden geçen enerji ışınları normal radyo dalgalarının özelliklerini bozacak surette iyonesferi ısıtır. Astronomlar ekvatorun etrafında sıralanmış olan bir SPS filosunun zarar verici tesirlerinden endişe edeceklerdir. Her bir uydu en parlak yıldızdan daha parlak görünür ve onların bütün bir halkası gökyüzünün hiç karanlık olmaması demektir. Böylece birçok astronomik maksatlar için kullanılan teleskoplar faydasız hale gelir. Belki de bu gibi itirazlar SPS fikrinden vazgeçmeye sebeb olabilir.

INSIGHT'dan tercüme edilmiş ve derlenmiştir.

_____________

(1) SPS: İngilizce "Solar Power Stallite" (Güneş enerji uydusu) Kelimelerinin baş harfleri alınarak kısatılmış şeklidir.
(2) Ekinoks: Gece ile gündüzün eşit olduğu zamanlar. Mart ve Eylül ayının sonları.

Konu Seçenekleri
Yazdırılabilir Sürümü Göster Sayfayı E-Mail'le gönder
Modları Göster
Normal Mod Ağaç Modununa Geç Otomatik Konu Moduna Geç

Konuyu Toplam 1 üye okuyor. (0 Kayıtlı üye ve 1 Misafir)