Enerji Biçimlerinin Günlük Hayatta Kullanım Alanları

Enerji Biçimlerinin Günlük Hayatta Kullanım Alanları
nerji Biçimlerinin Günlük Hayatta Kullanım Alanları[/url]
Şimşek , enerji aktarımının oldukça görülebilir bir biçimidir

Enerji veya erke, fiziğin temel birimlerdendir E sembolü ile temsil edilir Doğrudan ölçülemeyen bir değer olup fiziksel bir sistemin durumunu değiştirmek için yapılması gereken iş yoluyla veya enerji türüne göre değişik hesaplamalar yoluyla bulunabilir Sözcük, Eski Yunan dilindeki εν = içinde ve εργον = iş kelimelerinden türemiştir, bu açıdan anlam olarak 'işe dönüştürülebilen' bir şey olduğu söylenebilir Fizikte kullanılmaya başlamadan önce genel anlamda güç kelimesi yerine kullanılmaktaydı

Enerjinin başka bir tanımı ise, iş ailesinden olup bir fiziksel sistemin ne kadar iş yapabileceğini ya da ne kadar ısı değiş tokuşu yapabileceğini belirleyen bir durum fonksiyonudur Birimi, iş birimi ile aynıdır
(kg m²/sn² =N-m= j)

Albert Einstein kütle ile enerjinin eşdeğer olduğunu çok bilinen E = m c2 dönüştürülen, suyun formülü ile göstermiştir Enerji korunumlu bir büyüklüktür aynı zamanda biçim değiştirebilir Bunun en sıradan örneği Hidroelektrik Santrallarında elektrik enerjisinepotansiyel enerjisidir Bu dönüşüm işlemi pratikte birebir olamaz, kayıplar oluşur Enerji korunumlu bir büyüklük olmasına rağmen diğer biçime dönüştürülemeyen ve dolayısıyla ısı olarak etrafa yayılan enerji, teknik terimle kayıp olarak nitelendirilir

Enerjinin korunduğunu ilk gösteren James Prescott Joule' dur Joule, deneyinde m kütleli bir cismi, bir makaraya bağlayarak belirli bir yükseklikten aşağıya bırakmıştır Makara aynı zamanda termal olarak yalıtılmış bir ısı kutusunun içindeki çarklara bağlıdır Cisim aşağıya indikçe kutunun içindeki çarklar döner ve içerdeki sıvının sıcaklığını ölçen termometrede ΔT kadar bir artış gözlemlenir Isı kutusunun özısısına ve makaranın sürtünmesine harcanan enerji bu dönüşümdeki kayıplar olarak varsayılırsa, enerjinin biçim değiştirebildiği ve korunumlu olduğu bu sayede gösterilmiş olur


Enerji Birimleri

Enerji kullanıldığı yerlere göre farklı birimlerde ele alınır

Newton meter (Nm) , 1 N-m =kg m2/sn2

Joule (J) 1 N-m = 1 J

Kalori (cal) 1 J = 0239 Calorie (cal) 1 cal = 418 J 1 Kcal=4184 J

Elektronvolt (eV)

British Thermal Unit (BTU) 1 BTU = 1,055 J , 1 kWh = 3412 BTU , 1 BTU = 00002931 kWh

Watt-saat (Wh) 1Watt hours (Wh) = 3,600 J ,

Kilo Watt-saat (kWh)1 kWh = 1,000 Wh , 1 kWh = 3,600,000 J

erg (Yunanca ergon: iş) 1 erg= 1 g cm2 s−2, 1 erg = 10×10−7 J

Foot - pound (ft lb), 1 ft lb = 1356 Nm

litre-atmosfer (latm)


Enerji Türleri

Enerji çeşitli şekillerde bulunabilir Fakat bu şekillerin tamamı iki ana başlığa indirgenebilir Bunlar kinetik enerji ve potansiyel enerjidir

Potansiyel enerji: Bir nesnenin konumundan dolayı, diğer nesnelere bağlı olan enerjisidir Depolanmış enerji olarak da adlandırılır

Yer çekimi Potansiyel Enerjisi: Bir kütle, bulunduğu yerden düşey konumdaki alt bir noktaya göre yüksekte ise, sahip olduğu enerjiye Yer çekimi Potansiyel Enerjisi denir

Isı(Termal) Potansiyel Enerjisi: Isı sebebi ile oluşan enerji olup, aslında molekül ve atomların kinetik enerjisidir

Elektrik Potansiyel Enerjisi: Elektrik yüklemesi sebebi ile ortaya çıkan enerjidirYüklenmiş partiküllerin hareket enerjisidir

Kimyasal Potansiyel Enerji: Atomlar arasındaki kimyasal bağlar sebebi ile oluşan enerji olup, kimyasal bağlar tarafından depolanmış olan enerjidir

Nükleer Potansiyel Enerji: Atom çekirdeklerinin kararsızlığı nedeni ile oluşan enerjidir Bu durumdaki nesne, elektromanyetik dalga veya ışık yaydığı için yayınım enerjisi olarak da adlandırılır Atom çekirdekleri tarafından depolanmış enerjidir

Manyetik Potansiyel Enerji

Elastik Potansiyel Enerji

Kinetik enerji: Hareketin sebep olduğu enerjidir


Enerjinin Korunumu

Kapalı bir sistemde, potansiyel enerjinin, kinetik enerjiye veya kinetik enerjinin, potansiyel enerjiye dönüşümünde, her birindeki artma, diğerindeki azalmaya eşittir Kapalı bir sistemde enerji korunacağından sabit bir değeri vardır Dolayısıyla enerjideki değişim sıfırdır

ENERJİ


Enerji Nedir?

Enerji çevremizdeki birçok olayın gerçekleşmesine neden olmaktadır Gündüz vakitlerinde pencereden dışarıya baktığımızda, güneşten gelen enerjinin dünyamıza aydınlattığını ve ısıttığını izleyebiliriz Akşamları cadde lambalarının elektrik enerjisini kullanarak yolları aydınlattığını görebiliriz Arabalar hareket ettiğinde benzindeki enerjinin hareket enerjisine dönüştürdüğünü görebiliriz Yediğimiz yiyeceklerde depolanmış enerjiyi çalışmak ve oynamak için harcadığımızı anlayabiliriz

Bu kadar iç içe olduğumuz enerjinin tanımını nasıl yapabiliriz? En basit anlamda enerjinin tanımı şöyledir:

Enerji iş yapma yeteneğidir


Enerji Kaynakları

Enerji kaynağı, yakıt olarak tanımlanır Yakıt; kömür, odun, petrol, gaz gibi yanabilen maddelerdir Bu tanım, uranyum ve diğer nükleer enerji üreten maddeleri de içine alacak şekilde genişletilebilir

Dünya toplam eneri gereksinimi 15 trilyon KWs dır Bu enerji ihtiyacının %80 lik bölümü kömür, petrol ve doğalgaz gibi yakıtlardan, geri kalan %20 lik kısmı ise hidrolik, nükleer enerji, rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, jeotermal enerji, bitki ve hayvan atıkları (biyokütle) tarafından karşılanmaktadır

Türkiye de ise elektrik enerjisi üretiminde kaynakların payları;

Doğalgaz è %38
Hidrolik è %31
Kömür è %25
Petrol è %6,5
Diğer è %0,5 (rüzgar, güneş, jeotermal, biyokütle)
olmuştur

Bir ülkenin elektrik enerjisi tüketimi o ülkenin kalkınmışlığının bir göstergesidir 2004 yılında Türkiye de kişi başına yıllık elektrik tüketimi 2 100 kWh (kilovatsaat) iken, dünya ortalaması 2 500 kWh, gelişmiş ülkelerde 8 900 kWh, Çin'de 827 kWh, ABD'de ise 12 322 kWh civarındadır Ülkemizin ekonomik ve sosyal bakımdan kalkınmasının sağlanması için endüstrileşme bir hedef olduğuna göre bu endüstrinin ve diğer kullanıcı kesimlerin ihtiyacı olan enerjinin, yerinde, zamanında ve güvenilir bir şekilde karşılanması gerekmektedir


Türkiye de 1950 lerde yılda sadece 800 GWh (gigavatsaat) enerji üretimi yapılırken, bugün bu oran yaklaşık 190 misli artarak yılda 151 000 GWh e ulaşmıştır 37 500 MW (megavat) a ulaşan kurulu güç ile yılda ortalama olarak 220 000 GWh enerji üretimi mümkün iken; arızalar, bakım-onarım, işletme programı politikası, ekonomik durgunluk, tüketimde talebin azlığı, kuraklık, randıman vb sebeplerle ancak 151 000 GWh enerji üretilebilmiştir Yani kapasite kullanımı % 69 olmuştur Termik santrallerde kapasite kullanım oranı % 59 iken hidroelektrik santralarda % 105 olmuştur Enerji üretimimizin %31 ı yenilenebilir kaynak olarak nitelendirilen hidrolik kaynaklardan, %69 u ise fosil yakıtları olarak adlandırılan termik (doğal gaz, linyit, kömür, fuel oil gibi) kaynaklardan üretilmektedir

Son zamanlarda rüzgar ve jeotermal şeklinde alternatif kaynaklara önem verilmekte, nükleer enerji kullanımı için de çalışmalar yapılmaktadır Gelecekte yenilenebilir enerji kaynaklarına verilecek önemle temiz enerjinin enerji üretimine katkısı arttırılmalıdır


Özellikle son yıllarda Türkiye de doğal gaz kullanımının yaygınlaşması ile, gerek evlerde kullanımı artmış gerekse sanayinin artan enerji ihtiyacını karşılamak üzere Doğal Gaz Çevrim Santraları kurulmuştur Bu itibarla son yıllarda hidroelektrikten üretilen enerjinin payı azalmış termik enerji üretiminin payı artmıştır Ancak Avrupa Birliği Topluluğu enerji politikalarında temiz enerjiyi (hidroelektrik, rüzgar, güneş ve biyokütle) destekleme tezini benimsemiştir Bu durumda Türkiye de yürürlükte bulunan enerji politikaları ve ilgili hukuki mevzuat ile Avrupa Birliği mevzuatı arasındaki farklılıkların giderilmesi zorunlu hale gelmiştir Netice olarak Türkiye deki toplam enerji üretiminde hidroelektrik enerjinin payı artırılmalıdır

Ekonomik durgunluklar dikkate alınmazsa, Türkiye de elektrik tüketimi her yıl % 8-10 oranında artmaktadır Bu talebi karşılamak için ülkemiz yeni enerji projeleri için her yıl 3-4 milyar ABD Doları ayırmak zorundadır Bütün dünyada olduğu gibi ülkemizde de enerji yaşamsal bir konu olduğundan, kendine yeterli, sürekli, güvenilir ve ekonomik bir elektrik enerjisine sahip olunması yönünde başta dışa bağımlı olmayan ve yerli bir enerji kaynağı olan hidroelektrik enerjisi olmak üzere bütün alternatifler göz önüne alınmalıdır

Termik Santraller

Elektrik enerjisini, yakıt yakıp suyu ısıtarak, oluşan sı buharının türbinleri döndürmesiyle elde eden santral türüdür Yakıt olarak linyit, taşkömürü, fuel-oil, motorin, doğalgaz ve jeotermal ısıyı kullanırlar


Hidroelektrik Santraller

Hidrolik enerji, suyun potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüştürülmesiyle sağlanan bir enerji türüdür Suyun üst seviyelerden alt seviyelere düşmesi sonucu açığa çıkan enerji, türbinlerin dönmesini sağlamakta ve elektrik enerjisi elde edilmektedir Hidrolik potansiyel , yağış rejimine bağlıdır

Elektrik üretiminin yanında birçok amaca hizmet ederler:

-Taşkın ve baskınları önleme
-Sulama işlerini düzenleme
-Balıkçılığı geliştirme
-Ağaçlandırmayı sağlama
-Turizmi geliştirme
-Ulaşımı kolaylaştırma

Hidroelektrik santraller diğer üretim tipleri ile kıyaslandığında en düşük işletme maliyetine, en uzun işletme ömrüne ve en yüksek verime haizdirler

Türkiye nin diğer enerji alternatifleri karşısında milli kaynak olan suyu kullanan hidroelektrik santrallere öncelik vermesi ve teşvik etmesi için ekonomik, çevresel ve stratejik birçok sebep vardır


Türkiye'nin Hidroelektrik Potansiyeli

Bir ülkede, ülke sınırlarına veya denizlere kadar bütün doğal akışların % 100 verimle değerlendirilebilmesi varsayımına dayanılarak hesaplanan hidroelektrik potansiyel, o ülkenin brüt teorik hidroelektrik potansiyelidir

Ancak mevcut teknolojilerle bu potansiyelin tümünün kullanılması mümkün olmadığından mevcut teknoloji ile değerlendirilebilecek maksimum potansiyele teknik yapılabilir hidroelektrik potansiyel denir Öte yandan teknik yapılabilirliği olan her tesis ekonomik yapılabilirliği olan tesis demek değildir Teknik potansiyelin, mevcut ve beklenen yerel ekonomik şartlar içinde geliştirilebilecek bölümü ekonomik yapılabilir hidroelektrik potansiyel olarak adlandırılır Türkiye nin teorik hidroelektrik potansiyeli dünya teorik potansiyelinin % 1 i, ekonomik potansiyeli ise Avrupa ekonomik potansiyelinin % 16 sıdır

Ülkemizdeki hidroelektrik santraller ve elektrik üretimleri:



Güneş Enerjisi

Güneş Enerjisi Potansiyeli

Ülkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından birçok ülkeye göre şanslı durumdadır Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir

Güneş enerjisinden; su ısıtmada, konut ısıtmada, pişirmede, kurutmada, soğutmada ve elektrik enerji eldesinde faydalanılır

Güneş enerjisinin kullanılabilmesi için toplanması gereklidir Bu toplama işlemi ısıl (güneş kolektörleri) ve elektriksel (fotovoltaikler) olmak üzere iki değişik yol ile yapılır

Güneş panelleri, güneş ışığını direkt olarak elektriğe çevirirler PV (photovoltaic) hücreler, güneş ışığını emdiği zaman, elektronlar bulundukları atomlardan ayrılarak madde içinde serbest kalırlar ve böylece bir elektrik akımı oluşur Gelen enerjinin ancak 1/6 oranında bir kısmı elektrik enerjisine dönüşebilir


Rüzgar Enerjisi

Rüzgarın şiddetinden yararlanılarak elde edilen bir enerji türüdür Rüzgar türbinleri aracılığıyla enerji üretilir Son 20 yıl içinde dünyada çok önemli bir enerji üretim aracı olarak kabul edilmiş ve çalışmalar hızlandırılmıştır Avrupa Birliği ülkeleri, 2010 yılına kadar enerji tüketimlerinin %12 sini rüzgardan sağlamayı hedeflemişlerdir

Türkiye, özellikle kıyı bölgeleri ile rüzgar enerjisinden faydalanabilecek konumdadır 10m yükseklikteki ortalama rüzgar şiddeti 4-5 m/s olan bölgelerimizde 50-60m yükseklikteki güç yoğunluğu 500W/m2 yi aşmaktadır

Rüzgar jeneratörleri;

-Çiftlikler, villalar, dağ evleri
-Sanayi tesisleri
-Tarım, sulama-pompalama tesisleri
-GSM santralleri
-Telekomünikasyon, radyo ve tv istasyonları
-Yatlar ve deniz fenerleri
-Turistik işletmeler

gibi birçok alanda kullanılmaktadırlar


Ülkemizde rüzgar enerjisi potansiyeli yüksek olan bölgeler;

Marmara
Ege
Akdeniz
Karadeniz
bölgeleridir

Özellikle Çeşme ve Bozcaada, rüzgar enerjisi potansiyeli bakımından çok verimlidirler

Türkiye nin kurulu rüzgar gücü 200MW tır Yeni kurulacak santrallerle 475 MW lık rüzgar gücü planlanmaktadır


Jeotermal Enerji

Suyu ısıtmak ve buharlaştırmak için fosil yakıt yerine kullanılır Bu nedenle jeotermal enerji, çevre dostu olarak bilinir Türkiye, jeotermal zenginlik bakımından dünyanın 7 ülkesidir Yüzey sıcaklığı 40oC ın üzerinde olan alanlar, merkezi ısıtma, sera ısıtması, endüstri ve kaplıcalarda ve elektrik üretiminde kullanılmaktadır

Türkiye de 140 jeotermal sahadan sadece 4 tanesi elektrik üretimine uygundur:

-Denizli Sarayköy (240 derece)
-Aydın Germencik (230 derece)
-Aydın Salavatlı (170 derece)
-Çanakkale Tuzla (170 derece)


Biyokütle Enerjisi

Hayvansal ve bitkisel organik atık/artık maddeler, çoğunluklaya doğrudan doğruya yakılmakta veya tarım topraklarına gübre olarak verilmektedir Bu tür atıkların özellikle yakılarak ısı üretiminde kullanılması daha yaygın olarak görülmektedir

Bu şekilde istenilen özellikte ısı üretilemediği gibi, ısı üretiminden sonra atıkların gübre olarak kullanılması da mümkün olmamaktadır Biyokütle teknolojisi ise organik kökenli atık/artık maddelerden hem enerji eldesine hem de atıkların toprağa kazandırılmasına imkan vermektedir

Biyokütle enerjisi, klasik ve modern biyokütle enerjisi olmak üzere ikiye ayrılır

Klasik biyokütle enerjisi, ormanlardan elde edilen yakacak odun, bitki ve hayvan artıklarıdır Bunlar doğrudan yakılarak enerji elde edilebilir Fosil yakıtlara göre daha az zararlıdır

Modern biyokütle kaynakları ise orman ve ağaç endüstrisi atıkları, tarımsal endüstri atıklarıdır Bazı bitkilerden dizel yakıtı yerine kullanılabilen yağlar elde edilebilmektedir






KAYNAKLAR

Sema Topçu, Meteoroloji Mühendisliğine Giriş ve Etik Ders Notları (2004)
Devlet İstatistik Enstitüsü Untitled Document
Devlet Su İşleri Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü
Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı ETKB
Elektrik İşleri Etüt İdaresi ELEKTRİK İŞLERİ ETÜT İDARESİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ
Elektrik Üretim AŞ