ENERJİ KAYNAKLARI

Enerji

Enerji, bir cisim ya da sistemin iş yapabilme yeteneği, "yaratılan güç" anlamındadır. 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 = aktif 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. (N.m=J)

Albert Einstein kütle ile enerjinin eşdeğer olduğunu çok bilinen E=mc² formülü ile göstermiştir. Enerji korunumlu bir büyüklüktür aynı zamanda biçim değiştirebilir. Bunun en sıradan örneği Hidroelektrik Santrallerinde elektrik enerjisine dönüştürülen, suyun potansiyel 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 çeşitli şekillerde bulunabilir. Fakat bu şekillerin tamamı iki ana başlığa incelenebilir. Bunlar kinetik enerji ve potansiyel enerjidir.

Potansiyel enerji: Bir nesnenin konumundan dolayı,diğer nesnelere bağlı olan enerjisidir.Depolanmış enerji Isı sebebi ile oluşan enerji olup, aslında molekül ve atomların kinetik enerjisi 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 Enerji: Kömür, petrol,doğalgaz gibi yakıtların yakılmasıyla ısı enerjisi ortaya çıkmaktadır. Elde edilen ısı enerjisi ilk önce türbinler yardımıyla mekanik enerjiye, daha sonra da jeneratörler yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülebilmektedir. Evlerimizde, kışın ısınmak, mutfak ve banyoda sıcak su elde etmek, yemek pişirmek için ısı enerjisinden sıkça faydalanmaktayız.

Elektrik Potansiyel Enerjisi: Elektrik yüklemesi sebebi ile ortaya çıkan enerjidir.Yüklenmiş partiküllerin hareket enerjisidir.

Kimyasal Potansiyel Enerji: Kimyasal tepkime sonucunda ortaya çıkan enerjiye kimyasal enerji adı vermekteyiz. Günlük hayatımızda sıkça kullandığımız pil ve aküler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklerdir. Pil ve akülerde elektrik enerjisinin depolanması kimyasal yöntemlerle yapılmaktadır. Kimyasal enerji; mekanik, ısı ve ışık enerjisine dönüştürülebilmektedir.

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:Mıknatısın manyetik kuvvetinden dolayı oluşan enerjidir.

Elastik Potansiyel Enerji:Bir yay, lastik gibi esnek cisimlerin sıkıştırılması veya esnetilmesiyle depolanan enerjiye "elastik potansiyel enerji" denir.

Kinetik enerji: Bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjiye Kinetik Enerji denir.

Mekanik Enerji: Faydalı iş yapabilen hareket enerjisidir. Hareket enerjisi (kinetik enerji) bir iş yaptığında mekanik enerji olarak ortaya çıkmaktadır. Elektrik santrallerinde türbine çarpan suyun mekanik enerjiye dönüştüğü gibi pense ile kablo keserken, tornavida ile vida sıkarken vb. durumlarda da mekanik enerji üretilmiş olmaktadır. Elde edilen mekanik enerji ile herhangi bir iş yapılabileceği gibi elektrik enerjisi de üretilebilmektedir.

Dünyada Kullanılan Enerji Kaynakları

Günümüzde dünya enerji üretiminde öncelikli kaynaklar petrol, doğlagaz ve kömür gibi yenilenemeyen enerji kaynaklarıdır Özellikle doğalgazın çevreyi daha az kirletmesinden dolayı enerji üretimindeki payı gün geçtikçe artmaktadır Yukarıdaki grafikte görüldüğü üzere, dünyanın en çok kullanılan enerji kaynağı petroldür İkinci sırada kullanımı gittikçe azalan maden kömürü ve üçündü sırada üretim ve tüketimi hızla artan doğalgaz bulunmaktadır Her dönem belirli bir enerji kaynağı önem kazanmıştır Kömürün yerini zamanla petrol almış ve sonraki yıllarda doğalgaz önem kazanmıştır Önümüzdeki yıllarda ise alternatif enerji kaynakları değer kazanacaktır

Günümüzde dünya üzerinde kullanılmakta olan alternatif enerji kaynakları ve kullanım oranları şöyledir;

Nükleer Enerji
Nükleer enerji nükleer reaktörlerde atom çekirdeğinin parçalanması veya çekirdek kaynaşması esnasında açığa çıkan enerjidir Nükleer yakıtlar ise uranyum ve toryumdur Bu maddelerden çok yüksek oranlarda elektrik enerjisi üretilmektedir Örnejin bir gram uranyumdan elde edilen enerji dört ton maden kömüründen elde edilen enerjiye denktir Nükleer enerjide en büyük sorun radyasyon tehlikesidir Günümüzde dünyada 31 ülkede 437 ünite ile elektrik üretimi nükleer santrallerden sağlanmaktadır Nükleer enerji ilk olarak II Dünya Savaşı’ndan sonra İngiltere’de kullanılmıştır 80 milyon nüfusa sahip olan Fransa’da 59 tane nükleer reaktör bulunmakta ve tüketilen elektriğin s′ü nükleer enerjiden sağlanmaktadır Nükleer enerji elektrik elde etmenin yanında tıpta ve sanayide kullanılan izotopların üretilmesinde, gemi ve denizaltının hareket ettirilmesinde kullanılmaktadır

Güneş Enerjisi
Temiz ve masrafsız bir enerji kaynağı olan güneşin en önemli özelliği bol ve sınırsız olmasıdır Kullanımı giderek artan güneş enerjisinden önceleri ısı enerjisi olarak son yıllarda ise gelişen teknoloji ile beraber elektrik enerjisi olarak yararlanılmaktadır Güneş panelleri ve fotovoltaik pillerle giderek azalan maliyetlerle elektrik enerjisi elde edilmektedir Güneş enerjisiyle çalışan otomobiller yapılmıştır Fakat bunlar genellikle tek kişilik ve çok sınırlı güce sahip araçlardır Yapabildikleri hız 5km/h’i geçemediğinden günlük kullanımda yer edinemeyecek kadar verimsizdirler Güneş enerjisiyle çalışan bir diğer şey de güneş ocağıdır Yemek pişirme amaçlı olarak kullanılan güneş ocakları son derece kullanışlı araçlardır Kırsal bölgelerin sosyoekonomik kalkınmasına destek olan, orman tahribatını önlemeye yardımcı olan güneş ocaklarıdır Güneş enerjisinden sıcak su da elde edilmektedir

Örneğin Fransa ile İspanya arasındaki Pirene dağları üzerinde kurulu olan güneş kollektörlerinden 320 derece sıcaklık sağlanmaktadır Aynı şekilde evlerin çatısına monte edilen güneş panellerinden sıcak suelde etmek de mümkündür ve yaygın olarak kullanılmaktadır Avustralya, Japonya, İsrail ve ABD güneş enerjisinden yararlanan ülkelerin başında gelmektedir İsrail’de güneş enerjisiyle her yıl 300 bin ton petrole eşdeğer enerji sağlanmaktadır Keşke bütün ülkeler güneş enerjisine bu kadar önem verse, yılda çok büyük miktarlarda fosil yakıt tasarrufu yapılabilmesi mümkün olur

Biyoenerji
Doğal ürünlerden elde edilen enerjidir Biyokütle enerjisi olarak adlandırılan bu enerji türü organik maddelerden elde edilen enerjidir Bitki ve hayvan atıklarından yararlanma yöntemidir
Başlıca biyokütle kaynakları şunlardır;

Odun (çeşitli ağaçlar)

Bazı yağlı tohumlu bitkiler (ayçiçeği, kolza, soya fasulyesi)

Elyaf bitkileri (keten, kenevir, sorgum vb)

Karbonhidratlı bitkiler (patates, buğday, mısır, pancar vb)

Bitkisel artıklar (dal, sap, saman, kök, kabuk vb)

Sanayi atıkları

Hayvansal atıklar elde edilmektedirBazı organik bazlı atıkların oksiyensiz ortamdaki fermantasyonu (mayalanma) sonucu ortaya çıkan renksiz, kokusuz, mavi bir alevle yanan gazdır Çin ve Hindistan’da biyogaz üretimi çok önemlidir Çin’de hayvan ve insan atıklarının kullanıldığı yedi milyon biyogaz üretim ünitesi bulunmaktadır

Biyogaz enerjisi için bitkiler de kullanılmaktadır Bitki atıkları arasında şeker kamışı, mısır, kauçuk ve kavak vardır Bu bitkilerin atıklarındaki çürüme bazı yakıtların meydana gelmesine yol açar Brezilya’ya mısır ve şeker kamışından alkol elde edilmekte, bu alkol da motor yakıtı olarak kullanılmakta ve oranında da petrole katılabilmektedir Almanya’nın Münih kentinde kurulan çöp santralinde saatte 70 ton çöp yakılarak büyük enerji Bazı yağlı tohum bitkilerinden(kolza, aspir, ayçiçeği gibi) elde edilen yağların bir katalizör eşliğinde alkol ile reaksiyonu sonucu ortaya çıkan yakıt biyodizeldir Kızartma yapları ve hayvansal yağlar da biyodizel hammaddesi olarak kullanılır

Hidrojen Enerjisi
Hidrojen kolay ve güvenli olarak taşınabilen, her yerde kullanılabilen, tükenmeyen, temiz ve ekonomik bir yakıttır Bu yüzden 21 yüzyıla damgasını vuracak en önemli enerji kaynağıdır Atmosferde saf olarak bulunan hidrojen, oksijenle beraber reaksiyona girdiğinde su oluşmaktadır Artan çevre sorunları ve fosil yakıtların tükenmeye başlaması gibi nedenler hidrojen yakıtını çok önemli bir duruma getirmiştir Motor yakıtı olarak, sanayide, elektrik üretiminde ve konutları ısıtmada hidrojen enerjisi kullanılabilir Gaz ve sıvı olarak depolanarak uzun mesafelere taşınabilmektedir

Rüzgar Enerjisi
Temiz ve yenilenebilen bir enerji kaynağı olan rüzgardan eskiden yel değirmenleri sayesinde günümüzde ise modern türbinler yardımıyla elektrik elde edilmektedir Yel değirmenleriyle elektrik elde etme ilk olarak 1890 yılında Danimarkalılar tarafından bulunmuştur Rüzgar gücünden elektrik elde eden ülkelerin başında Almanya gelmektedir Almanya dünya rüzgar enerjisi üretiminin '’sine tek başına sahiptir %5 ile ABD ikinci sırada, ,7 ile Danimarka üçüncü sırada yer alır Danimarka’da 4000′e yakın rüzgar türbini çalışmaktadır Bir yılda elde edilen rüzgar enerjisinin iki milyar yüz milyon ton petrole eşdeğer olduğu hesaplanmıştır

Jeotermal Enerji
Yerkabuğunun derinliklerindeki ısının fay hatlarından sıcak su veya buhar olarak kendiliğinden ya da sondajlarla çıkartılmasıyla elde edilen enerjiye jeotermal enerji denir Sıcak su kullanımı çok eskilere kadar gitmektedir