Enerji Nedir? Enerji Neye Denir? Biyolojik Yakıtların Sahip Olduğu Enerji Nedir?

Enerji Nedir? Enerji Neye Denir? Biyolojik Yakıtların Sahip Olduğu Enerji Nedir?
Enerji Nedir? Enerji Neye Denir? Biyolojik Yakıtların Sahip Olduğu Enerji Nedir?
BİYOKUTLE ENERJETİGİ VE ENERJİ BİTKİLERİ URETİMİ
Biomas materyalinin agirlik yuzdesi olarak yaklasik %40 C, 67 H, 533 O, 03-38 N ve 01-09 S icerdigi, yanma urunlerinin bilesiminin kompozisyon farki yaninda yanma sekline gore farkli oldugunu gozlemistirSicak ve kuru yanmada O2 tuketimi ve CO2 cikisi yuksek, CO, CH4 ve HC cikisi az olmaktadir Alevlenmede tam yakmaya yaklasilmakta, alevsiz yanmada ise CO2 orani azalmasiyla digerlerinin artisi gozlenmektedir Ote yandan biyomasin tam yanmasi halinde yalniz CO2 ve su buhari cikisi olmaktadir ve bu ideal duruma yaklasan sistem tasarimi mumkundur [3]
Tarihce
ABD’de erozyonun onemi ve denetimi geregi daha 1930 yilinda ilk erozyon arastirma istasyonlarinin kurulmasi, cevrenin korunmasi ve temiz enerjiye yonelinmesi ise 40 yil sonra 1970 de PL 91-604 Temiz Hava, 72 de PL 92-500 Su Kirlenmesi Denetim Yasasiyla sinirlama, 74 te PL 93-319 Enerji Uretimi, Cevre Esgudumu Yasasiyla fosil yakit kullanimina sinirlama yetkisi, 76 da PL 94-580 Dogal Kaynaklari Koruma ve Islahi Yasasiyla atik yonetimi, 78 de PL 95-619 ve 95-620 Enerji Santrallari ve Sanayi Yakitlari Kullanimi Yasalariyla elektrik tuketimini azaltici onlemlerle baslamistir 79 daki Cin Sendromu reaktor kazasiyla Ulusal Nukleer Duzenleme Komitesinin 5 santrali guvenlik nedeniyle kapatmasi ve 63 santral siparisinin iptali, Kanada’nin santrallarinin 1/3 unu devre disi birakmasi yetmislerde baslayan alternatif yenilenebilir temiz enerji kaynaklari calismalarinin onemini arttirmistir [2]
ABDde daha 1973 de gunes ve ruzgar enerjisi ar-ge calismalarini destekleme kararnamesi, 74 de PL 93-473 Selluloz, Atiklar ve Organiklerin Enerji ve yakit uretiminde kullanimi ar–ge desteklenmesi yasasi, 77 de de PL 95-113 Yasasiyla ABDTarim Dairesince (USDA) Fosil yakitlar yerine kullanim icin ilk dort biyokutle yakiti pilot uretim tesisi tahsisatinin ayirilmasi, 78 de HR 5263 Enerji Vergisi Yasasiyla etanol akaryakiti kullanimina vergi indirimi, 79 da Amoco, Chevron, Texaco’nun 250 Milyon lt/y uretimi, 88 de ilk olarak Denver, Colorado ve sonra diger eyaletlerde etanolun oksijenat katkisi olarak kullanimi sonucu kisin eksoz CO emisyonunun azaltilmasi, 94 de New Energy Ethanol Co- Indiana Nat Renewable Energy Lab isbirligiyle ilk kez misir elyafindan etanol uretimi ve EPA-Renewable Oxygen Standard (ROS) ile oksijenatlarin en az % 30 oraninda biyomas kaynakli olmasinin kabulu, misirdan etanol uretiminin artisi, 1995 de Islak ogutme teknigi sayesinde Etanol uretiminin 65 milyar litreye cikisi ile dusuk maliyet ve degerli yan urunlerin elde edilmesi kayda deger gelismelerdir [10]
79 da kurulmus olan Uluslararasi Enerji Kurumu (IEF), 82 de Kanada’da 50 ulkeden katilimla “Energex” Enerjibilim ve Teknolojisi Konferansi”ni duzenleyerek diger yenilenir kaynaklar yaninda Biyogaz, Biyokutle ile Etanol ve Biyodizeli enerjileri konularinda esgudumlu calismalar baslatilmistir IEF verilerine gore 1995 – 2000 doneminde ABD’nin yenilenebilir enerji tuketimi ortalamasi 7 katrilyon Btu/y olup, yarisi elektrik enerjisi olarak tuketilmekte ve hidroelektrikten saglanmakdir Odun ve diger biyomas enerjisi ise kalan elektrik tuketiminin buyuk bolumunu saglamakta, 1958 den bu yana yenilenebilir enerji tuketiminin buyuk kismi endustrilerce kullanilmakta ve cogu odundan elde edilmekte, odun enerjisi tuketiminde konut sektoru ikinci sirayialmaktadir Biyolojik atik ve jeotermal enerjisiyi alkol, gunes ve ruzgar enerjileri izlemektedir Biyogazda 27 milyon t kati atik enerjisi ile AT liderdir İngiltere’de 350 000 konutun 600 000 MW lik enerji gereksinimi karsilanmakta, İsvec 15 milyon metrik ton kullanmaktadir Belcika, Fransa ve Hollanda da planli olarak biyokutle enerjisi uretimlerini arttirmakta ve plan hedefleri koymaktadirlar[11]
WEC orgutu de daha 1986 yilinda ozellikle kuresel isinma– kuraklasma – collesme – erozyon kisirdongusu sorunu yaninda enerjide disa bagimlilik, istihdam, kirsal fakirlesmeyle savasimdaki onemi nedeniyle biyokutle enerjinin oncelik kazanacagini belirtmis ve bu konuda ayrintili, kapsamli calismalar yapmistir [11] Gercekten de AT 1995 yilinda aday ulkelerden Slovenya’nin da 2000 yilindaki katilimi ile 16 uye sayisina ulasan “AEBIOM” biyomas enerjisi orgutlenmesini kurmus, Asya ulkeleri 17 uyeli “Regional Wood Energy Development Programme in Asia”, 18 Afrika ulkesi de “Southern African Development Community, Biomass Energy Organization” seklinde orgutlenmistir Uluslar arasi Enerji Ajansi (IEA) bunyesinde “Bio & Biomass Energy (IEAB)” orgutu kurmus, Dunya Enerji Konseyi (WEC) de tum uyelerini iceren etkinligi baslatmistir 96 da DB tarafindan da desteklenen projelerle Hindistan’da 3800, Endonezya’da 1800 ve Pakistan’da 300 adet kucuk olcekli biyomas santrallari devreye alinmistir Cin 91 de bir ABD firmasinin danismanligiyla Yunnan eyaletini biyomas enerjisi pilot bolgesi olarak secmis ve 45000 Mg KAg/y odun yakma ve 20 MW uretim kapasiteli otsu enerji bitkisi tesisini kurmus, 98 de Zambiya King’s College (İng) isbirligiyle tesislerkurmaya baslamistir ABD yonetimi 2001 yilinda biyomasdan yararlanarak enerji ureticisi olan firmalara ek mali destek verilmesi karari almistir Kanada, Avusturalya, Brezilya teknoloji gelistirme ve uygulama konularinda lider ulkelerdendir Kuba, Arjantin gibi bazi Guney Amerika ulkeleri de bu konuda etkin calismalar yurutmektedirler [12] 125 yil once enerji gereksinimi % 90 oraninda odun ve cali cirpinin dogrudan yakilmasiyla karsilaniyordu, gunumuzde ise saman gibi urun bitkisi kalintilari ve budama artiklarindan, kuspe, talas, kuru meyva ve tohum kabuklari, kagit sanayii atiklari yaninda verimsiz topraklarda bile yetisebilen ve kendi tohum bankasi ile cogalabilen, bakim gereksinimi cok az olan ve kuraga dayanikli, selluloz ve linyince zengin “e-grass” adi verilen otsular yaninda calilar, hizli buyuyen ve kesildiginde yeniden surebilen agaclardan elde edilen biyomasdan yararlanilmaktadir: En cok uzerinde durulan enerji bitkileri arasinda sogut ve kavak ile yalanci akasya gibi hizli buyuyen agaclar, Panicum gibi yabani otlar, seker kamisi, tatli supurge otu, uzakdogu kokenli Myrcanthus cinsi, endustriyel kenevir, tutun, misir, soya, kolza gibi urun bitkileri vardir Elektrik enerjisi, benzine alkol katkisi ve dizel yakiti elde edilmesi, dusuk emisyonla yanma saglayan enerji sistem teknolojileri gelistirilmistir ve calismalar surdurulmekte, biyomas urununun degerlendirilmesi, erozyon, collesme ve fakirlesme ile enerji ithalati sorunlarina entegre cozum uretilebilmektedir [11] Gunumuzde Avusturya’da talas ve samanla calisan ve 008 sent/ kw maliyetle tum yil elektrik ureten, Belcika’da yaprakli budama urunleri ve odunla calisan, EPA emisyon onayli kati biyomas santral teknolojileri gelistirilmistir ABD de bircok sehir otobusu, agir yuk kamyon, hava alani yer hizmet, toplu ulasim ve hizmet deniz tasit filolari, madenlerde kullanilan donanim ve tasit filolari ile ordu tasit filolari biyodizelle calismaktadir
2001 yilinda Canadamet Energy Tech Center “Ucuz Biyomas Yaglariyla Yuksek Kaliteli Ulasim Yakit Komponentleri Uretimi Projesi” urunu olarak kolza ve cam piroliz urunu yaglar veya kagit Endustrisi atiklarindan “cetan arttirici” uretmis, Kanada Posta İdaresi yagin yanmamis tanecik, hidrokarbon ve CO emisyonunu dusurdugunu Kanada Cevre İdaresi ile test ederek benimsemistir Biyomas enerjisi icin enerji bitkisi tarim ve ormanciligiyla santralisletmeciliginin fosil yakit eldesinden tuketimine kadar olan istihdama oranla 3-4 kat fazla isgucune is sagladigi da hesaplanmis, ozellikle kucuk yerlesimlerde ve kirsal alanda %80 verimlilikle yanma saglayan merkezi kucuk santrallar onerilmistir [12] Sonuc olarak son yillarda Shell ve BP gibi uluslar arasi enerji firmalarinin da onemle ele aldigi ve yatirim yaptiklari [12] konunun yurdumuzdaki kuraklasma, erozyon ve collesme, fakirlesme, dogal kaynaklarin degerlendirilmesi ve verimli kullanimi, dis odemeler dengesi ve istihdam sorunlarina katkilari acilarindan ele alinmaya deger oldugu belirtilerek, cok gec kalindigi gorusune katilinabilir [13]

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 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 adlandırılırYer 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 T kinetik enerji, U da potansiyel enerji olmak üzere formüle edilirse:

veya diğer bir şekilde ifade edilirse
enerji korunum yasası olur