Yenilenebiliri Enerji Kaynakları

Yenilenebilir enerji güneş ışığı, rüzgar, yağmur, gel-git ve jeotermal ısı gibi yenilenebilir (doğal olarak yenilenen) doğal kaynaklardan elde edilir


Konuyu daha ayrıntılı incelemeden önce yenilenebilir enerji kaynakları ile ilgili bazı gerçeklere göz atalım:


2006 yılında, küresel enerji tüketiminin yaklaşık yüzde 18’i yenilebilir enerjiden sağlandı, bunun yüzde 13’ü odun yakmak gibi geleneksel biokütlelerden elde edildi

İkinci en yüksek oranlı yenilenebilir enerji kaynağı ise küresel enerji tüketiminin yüzde 3’ünü ve küresel elektrik üretiminin yüzde 15’ini sağlayan hidroelektrikti

Rüzgar gücü yıllık yüzde 30’luk bir oranla büyümektedir, 2008 yılında dünya çapında kurulu kapasitesi 121,000 megavat olup (MW), Avrupa ülkeleri ve ABD’de fazlaca kullanılmaktadır

Güneş panelleri (fotovoltaik) endüstrisinin Yıllık üretimi 2008 yılında 6,900 megavata ulaştı ve fotovoltaik enerji istasyonları Almanya ve İspanya’da yaygındır

Dünyanın en büyük jeotermal enerji kurulumu California’daki 750 megavatlık kapasitesiyle The Geysers’dır

Brezilya dünya üzerindeki en büyük yenilenebilir enerji programlarından birine sahiptir, bunun içinde şeker kamışlarından etanol yakıtı üretimi vardır ve şu an etanol ülkenin otomotiv yakıtının yüzde 18’ini oluşturmaktadır

Etanol yakıtı ABD’de de yaygın şekilde kullanılmaktadır

Kenya, yıllık yaklaşık 30,000 küçük (20-100 vat) güneş enerji sistemleri satışıyla dünya üzerindeki en yüksek ev başına/bireysel güneş enerjisi sistemleri mülkiyetine sahiptir




Çoğu yenilenebilir enerji projesi ve üretimi büyük ölçekli olsa da, yenilebilir enerji teknolojileri ayrıca çoğu zaman kırsal ve uzak alanlarda olan, enerjinin kalkınma için gerekli olduğu küçük off-grid uygulamalarda (kamu tesislerine bağlı olmayan kendi kendine enerji sağlayabilen tesisler) da kullanılabilir

Bazı yenilenebilir enerji teknolojileri kesintili olduklarından ve göze hoş gözükmediklerinden dolayı eleştirilmektedir; ancak yine de yenilenebilir enerji pazarı büyümeye devam etmektedir


İklim değişiklerine yönelik endişelerle birlikte yüksek petrol fiyatları ve giderek artan hükümet desteği artan yenilenebilir enerji yasalarının ortaya çıkmasına, insiyatiflere ve ticarileşmeye yol açmaktadır Yeni hükümet harcamaları, düzenlemeleri ve politikaları bu endüstrinin diğer sektörlere göre 2009 yılı ekonomik kriziyle çok daha başarılı şekilde başa çıkmasını sağlayacaktır

Yenilenebilir Enerjinin Kaynakları:

Yenilenebilir enerji teknolojilerinin çoğunluğu güneşten yararlanmaktadır Dünya-Atmosfer sistemi öyle bir dengededir ki, uzaya yayılan ısı radyasyonu gelen güneş radyasyonuna eşittir

Dünya-Atmosfer sistemi içerisinde elde edilen enerji seviyesi kısaca Dünya’nın “iklimi” olarak tanımlanabilir Hidrosfer (su) gelen radyasyonun büyük bir kısmını emer Radyasyonun çoğunluğu ekvator üstünde veya yakınındaki bölgelerde emilir; ancak bu enerji dünyaya rüzgarlar ve okyanus akıntıları biçimde yayılır Dalga hareketi, atmosfer ve okyanus arasındaki mekanik enerjiyi rüzgar gerilmesiyle aktarma sürecinde önemli bir rol oynayabilir Güneş enerjisi de hidroelektrik projeleriyle çıkan yağışın dağıtılmasından ve biyoyakıt üretmek için kullanılan bitkilerin büyütülmesinden sorumludur

Yenilebilir enerji güneş ışığı, rüzgar, gel-git ve jeotermal ısı gibi doğal fenomenleri gerektirir; bunu Uluslararası Enerji Ajansı şöyle açıklamaktadır:

Yenilenebilir enerji sürekli olarak yenilenen doğal süreçlerden elde edilir Çeşitli biçimlerinde, doğrudan güneşten ya da dünyanın derinliklerinde oluşan ısıdan elde edilir Tanımına güneş, rüzgar, okyanus, hidrogüç, biyokütle, jeotermal kaynaklardan elde edilen elektrik ve ısı ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilen biyoyakıtlar ve hidrojen de dahil edilir

Bu kaynaklarının her birinin nasıl ve nerede kullanılabileceklerini etkileyen biricik özellikleri vardır


Rüzgar Enerjisi

Hava akışı, rüzgar türbinlerini çalıştırmak için kullanılabilir Modern rüzgar türbinleri enerji bakımından 600 kilovattan 5 megavata değişir; ancak 15-3 megavat gücündeki türbinler ticari kullanımda en yaygındır; türbinin sağladığı enerji rüzgar hızının küpüdür, böylece rüzgar hızı arttıracak elde edilen enerji miktarı da artar

Açık denizler ve yüksek irtifalı yerler gibi rüzgarların şiddetli ve daha sürekli olduğu yerler rüzgar santralleri için tercih edilir Tipik kapasite faktörü %20-40’dır ve oranın yüksek olduğu yerler daha çok tercih edilir

Dünya çapında, rüzgar enerjisinin uzun vadeli teknik potansiyelinin şu anki toplam küresel enerji üretiminin beş katına ya da şu anki elektrik talebinin 40 katına eşit olduğuna inanılır

Bu özellikle daha fazla rüzgar kaynağına sahip olan yerlerde rüzgar türbinleri için fazla miktarda alanın kullanılmasına neden olabilir Açık deniz kaynaklarında elde edilen deneyim rüzgar hızlarının karaya göre yaklaşık %90 fazla olduğunu gösterir, bu nedenle açık deniz kaynakları daha fazla enerji katkısında bulunur Bu sayı ayrıca yüksek irtifalı kara merkezli yerlere ya da hava kökenli rüzgar türbinlerine göre artar

Rüzgar gücü yenilenebilirdir ve karbondioksit ve metan gazları gibi sera gazları üretmez

Hidroelektrik Enerji:

Sudaki enerji (kinetik enerji, ısı farklılığı ya da tuzluluk oranları biçiminde) kullanılabilir Su havadan 800 kat daha yoğun olduğundan, yavaş akan bir akarsu ya da denizin düşük oranda kabarması, büyük miktarlarda enerji üretebilir

Su enerjisinin birçok çeşidi vardır:

* Hidroelektrik enerjisi büyük-ölçekli hidroelektrik barajları için kullanılan bir terimdir Örnek olarak Washington eyaletindeki Grand Coulee Barajı ya da Gana’daki Akosombo Barajı’nı gösterebiliriz
* Mikro hidro sistemleri genel olarak 100 kilovataa kadar enerji üreten hidroelektrik gücü kurulumlarıdır Çoğunlukla suyun bol oduğu yerlerde Uzak Alan Enerji Kaynağı olarak kullanılırlar Dünya çapında Soloman Adaları’nda yaklaşık 50 kilovat sağlayan birçok kurulumu vardır
* Barajsız hidro sistemleri baraj kullanmadan akarsulardan ve okyanuslardan kinetik enerji elde eder
* Okyanus enerjisi okyanuslardan ve denizlerden enerji sağlayan tüm teknolojiler için kullanılır:


o Deniz akıntısı enerjisi Gel-git akıntısı enerjisi gibi, deniz akıntılarının kinetik enerjisini kullanır
o Okyanus termal enerji dönüşümü (Ocean thermal energy conversion – OTEC) okyanus sıcak yüzeyiyle derinliklerinin arasındaki ısı farkını kullanır Bunun için soğutma çevrimi kullanır OTEC büyük ölçekli olarak alan testine tabi tutulmamıştır
o Gel-git enerjisi gelgitlerden enerji elde eder
o Dalga enerjisi dalgalardaki enerjiyi kullanır Dalga enerjisi makineleri çoğunlukla hareket eden ya da bir noktaya bağlı olan su yüzeyinde duran ya da doğal batmayan yapılar şeklindedir

* Osmotik/geçişimli enerji ya da tuzluluk oranı enerjisi deniz suyu ve akarsuların tuzluluk yoğunluğu arasındaki farktan elde edilir Ters elektrodiyaliz araştırma ve test etme aşamasındadır

* Girdap enerjisi, enerji kullanımında kullanılan girdapları oluşturmak için akarsulara engeller koyarak elde edilir


Güneş Enerjisi:

Bu bağlamda güneş enerjisi güneşten toplanan enerjidir Güneş enerjisi birçok şekilde uygulanabilir, bunlar içerisinde aşağıdakiler vardır:

* Fotovoltaik güneş pilleri kullanarak elektrik üretme
* Yoğunlaştırıcı güneş enerjisi kullanarak elektrik üretme
* Güneş tırmanma kulesi içindeki türbinleri döndüren hapsolan havayı ısıtarak elektrik üretme
* Güneş termal panelleri kullanarak ev içi sıcak su ve hava ısıtma için havayı ya da suyu ısıtma
* Pasif güneş binaları dizaynlarıyla binaları doğrudan ısıtma
* Güneş fırınlarıyla gıda ürünlerini ısıtma
* Güneş enerjisiyle havalandırma

Biyo Yakıt:

Bitkiler büyümek ve biokütle üretmek için fotosentez yaparlar Biomadde olarak da bilinen biokütle doğrudan yakıt olarak ya da bioyakıtlar üretmek için kullanılabilir Tarımsal olarak üretilen biodizel, etanol ya da bagas (çoğunluk şeker kamışı üretiminin yan bir ürünüdür) gibi biokütle yakıtlar içten yanmalı motorlarda ya da buhar kazanlarına yakılabilir Genel olarak bioyakıt içinde depolanan kimyasal enerjiyi salmak için yakılır Bioyakıtları ve diğer yakıtları elektrik üreten yakıt hücrelerine daha etkili dönüştürmek yaygın olarak görülen bir çalışma alanıdır



Sıvı Biyo Yakıt:

Sıvı biyoyakıt genellikle etanol yakıtı gibi bir bioalkoldür ya da biodizel ya da yakıt olarak kullanılan bitkisel yağ gibi bir yağdır Biodizel motora yapılan çok az ya da hiç değişiklikle modern dizel araçlarda kullanılabilir Bu atıklardan, sızma bitkisel ya da hayvansal yağ ya da yağlarda (lipit) elde edilebilir Sızma bitkisel yağlar değiştirilmiş dizel motorlarda kullanılabilir Dizel motor aslen fosil yakıt yerine bitkisel yağ kullanması için tasarlanmıştı Biodizelin çok büyük bir yararı karbondioksit emisyonlarının azalmasıdır; çünkü biokütlenin büyüme aşaması boyunca yayılan tüm karbon hapsedilmişti Biodizel kullanımı ayrıca karbon monoksit ve diğer kirleticilerin emisyonunu yüzde 20 ila 40 oranında azaltmaktadır

Bazı bölgelerde içten yanmalı motorlarda ve yakıt hücrelerinde kullanılan bir sıvı olan etanol (tahıl alkolü olarak da bilinir) üretmek için özel olarak mısır, mısır sapı, şeker pancarı yetiştirilmektedir Etanol şu anki enerji altyapısına uygun olarak aşamalara ayrılır E85 tüketicilere satılan %85 etanol ve %15 benzinden oluşan bir yakıttır Bioetanole alternatif olarak biobutanol geliştirilmektedir

Bir diğer bioyakıt kaynağı tatlı sorgumdur Aynı üründen hem gıda hem de yakıt elde edilebilir Bazı araştırmalar tatlı sorgumdan üretiminde ve uygulamasında kullanılandan çok daha fazla enerji elde edildiğini göstermektedir

Katı Biyokütle:

Katı biokütle genellikle yaygın olarak doğrudan yanıcı yakıt olarak kullanılır, 10-20 MJ/kg (Mega Joule/Kilogram) ısı üretir Çeşitleri ve kaynakları arasında belediyelerdeki katı atığın biojenik kısmı ya da tarlalardaki ürünlerin kullanılmayan kısmı olan odun yakıtı vardır tarla ürünleri bilerek ya da bilmeyerek bir enerji ürünü olarak üretilebilir, ve kalan bitkinin yan ürünü yakıt olarak kullanılır

Çoğu biokütle çeşidi içerisinde enerji bulunur İneklerin gübresinde bile ineğin harcadığı asıl enerjinin üçte ikisi bulunabilir

Bioreaktörlerle enerji hasadı yapmak süt ürünü çiftçilerinin yaşadığı atıkların yok edilmesi sorunu için ucuz bir çözüm olarak kullanılabilir ve çiftliği çalıştırmak için yeterli biyogaz üretebilir

Şu anki teknolojiyle bunu ulaşım yakıtı olarak kullanmak ideal olarak mümkün değildir Çoğu ulaşım aracı yüksek güç yoğunluğuna sahip içten yanmalı motorların sağladığı gibi enerji kaynakları gerektirmektedir Bu motorlar genellikle sıvı halde bulunan, ancak sıkıştırılmış gaz safhasında da olabilen temiz yakıcı yakıtlar gerektirir Sıvılar daha taşınabilirlerdir; çünkü yüksek enerji yoğunluğuna sahiplerdir ve pompalanabilirler bu da idaresini daha kolay yapabilir

Ulaşım dışındaki uygulamalar bir araya gelmiş ısı ve güç için genellikle daha ucuz olan katı biokütle yakıtla çalışabilen dıştan yanmalı motorların düşük güç yoğunluğuna dayanabilirler Biokütlelerin bir çeşidi bin yıldır kullanılan odundur İki milyar kişi her gün yemek yaparken ve kışın evlerini ısıtırken biokütle yakarlar; ancak bu insan eliyle yapılan iklim değişikliği olan küresel ısınmaya fazlaca etkisi olmaktadır

Asya’dan kutuplardaki buzullara giden is, buzulların yazın daha hızlı erimesine neden olmaktadır 19 yüzyılda, odun ateşiyle yanan motorlar oldukça yaygındı ve sanayi devriminde sağlıksız hava kirlemesine çoğunlukla neden olmuştur Kömür bin yıldan fazla süredir yenilenmeyen enerji yaratmak için sıkıştırılıp oldukça kirlilik yaratan fosil yakıt üretmek için kullanılan bir biokütle çeşididir

Odun ve yan ürünleri artık gazlaştırma gibi işlemlerle odun gazı, biyogaz, metanol ya da etanol yakıtı gibi bioyakıtlara dönüştürülebilmektedir; ancak bu yöntemleri uygun fiyatlı ve pratik kılabilmek için daha da geliştirme gerekebilir Şeker kamışı kalıntısı, saman sapı, mısır koçanı ve diğer bitki maddeleri oldukça başarılı şekilde yakılabilmektedir ve yakılmaktadır Bu işlemle atmosfere katılan net karbondioksit emisyonu sadece biokütleyi ekmek, gübrelemek, hasadını almak ve ulaşımını yapmak da tüketilen fosil yakıttan gelmektedir

Kavak ve söğüt gibi kısa devirli ağaçlardan ve parlak ot ve tropik bölgelerde bulunan uzun çim gibi çimlerden biokütle elde etmek için uygulanılan işlemler yıllık tipik ürünlere göre daha az sıklıkla toprak işlemesi ve daha az nitrojen gerektirmektedir Uzun çimleri peletme ve elektrik üretmek için yakmak incelenmektedir ve belki de ekonomik olarak uzun ömürlü olacaktır

Biyogaz:

Biyogaz şu an kullanılan kağıt üretimi, şeker üretimi, lağım, hayvan artığı ve benzeri atık kollarından rahatça elde edilebilmektedir Bu çeşitli atık kolları bir araya getirilmesi ve doğal olarak bir araya gelmesi sağlanması gerekmektedir ve böylece metan gazı üretilir Bu şu anki kanalizasyon tesislerini biyogaz tesislerine dönüştürerek elde edilebilir Bir biyogaz tesisi sahip olduğu tüm metanı salınca, kalanları bazen asıl biokütleden daha uygun gübreler olarak kullanılabilirler

Alternatif olarak biyogaz mekanik biyolojik arıtma gibi ileri atık işleme sistemleri kullanılarak elde edilebilir Bu sistemler ev atıklarının geri döndürebilir unsurlarını kurtarmaktadır ve biyolojik olarak çözülebilen kısımları anaerobik arıtıcılarda işleyebilir

Yenilenebilir doğal gaz, doğal gaza benzer bir kaliteyi geliştirilmiş bir biyogazdır Bu doğal gazın kalitesini arttırmak var olan gaz sistemiyle gazın kitle pazara sürülmesini sağlamaktadır

Jeotermal Enerji:

Jeotermal enerji hem dünyanın bazı yerlerinde yerkabuğunun kilometrelerce altından hem de dünyanın her yerinde jeotermal ısı pompalarının birkaç metre altından dünyanın kendi ısısından elde edilen enerjidir Bir enerji tesisi kurmak oldukça masraflıdır; ancak işletme masrafları düşüktür ve uygun yerlerde için düşün enerji masrafları sağlamaktadır Nihai olarak bu enerji Dünya’nın çekirdeğindeki ısıdan elde edilmektedir

Jeotermal enerjiden güç sağlamak için üç çeşit enerji tesisi kullanılmaktadır: kuru buhar, flash, ve ikili Kuru buhar tesisleri tabandaki çatlaklardan buhar alarak bunu doğrudan bir jeneratörü çalıştıran bir türbini çalıştırmak kullanır Flash tesisleri genellikle 200°C üzerinde ısılarda olan sıcak suyu tabandan alır ve bunun kaynamasına izin verir, böylece su yüzeye yükselir ve suyu buhar aşamasında daha sonra buhar/su ayırıcılarında ayırır ve daha sonar buharı bir türbine geçirir İkili tesislerde, sıcak su ısı değiştiricilerinden akar, ve türbini döndüren bir organik sıvıyı ısıtır Sıkıştırılmış buhar ve üç çeşit tesislerin her birindeki kalan jeotermal sıvı daha fazla ısı alabilmek için geri sıcak tabana enjekte edilir

Dünya’nın merkezinden alınan jeotermal enerji bazı yerlerde diğer yerlere göre yüzeye daha yakındır Sıcak yüzey altındaki buhara veya suya bağlanılabilinen ve yüzeye getirilebilinen yerlerde bu elektrik üretmek için kullanılabilir Bu tür jeotermal enerji kaynakları Şili, İzlanda, Yeni Zelanda, Birleşik Devletler, Filipinler ve İtalya gibi belirli coğrafi olarak dengesiz yerlerde bulunmaktadır Birleşik Devletlerde bu tür bölgelerin en önemli ikisi Yellowstone çanağı ve kuzey California’dır İzlanda 2000 yılında jeotermal ısıyla 170 MW jeotermal enerji üretti ve tüm evlerin %86’sını ısıttı Toplamda kapasitenin yaklaşık 8000 megavatı faaliyettedir

Ayrıca sıcak kuru kayalardan jeotermal enerji elde etme potansiyeli de mevcuttur Dünyanın içine doğru en az 3 km derinliğinde delikler kazılmaktadır Bu deliklerin bazıları tabanın içine su pompalarken diğerleri dışarı sıcak su pompalar Isı kaynağı kaya ve dünyanın yüzeyi arasında yeterince sediment olduğunda ısınan sıcak yüzey altı radyojenik granit kayalardan oluşmaktadır Avustralya’daki birkaç şirket bu teknoloji üzerinde incelemelerini sürdürmektedir