Yenilenebilir Enerji

Konu olarak bakıldığında yenilenebilir enerji konusu temel alınarak STEM eğitimi uygulamaları yapılmıştır. Yenilenebilir enerjinin konu olarak seçilmesindeki temel amaç STEM eğitimi uygulanırken hayati problemlere de çözüm üretmektir.

Enerji kaynaklarının bilinçsiz ve düzensiz kullanımı, doğaya gerekli önem verilmemesi günümüzde dünyayı küresel ısınma gibi büyük bir problemle karşı karşıya getirmiştir. Fosil yakıtların yakın gelecek zamanda tükenecek olması, fosil yakıt kullanımının atmosfere dağılmasına sebep olduğu emisyonların dünyanın ekolojik düzenini bozması günümüzün en önemli problemlerindendir.

Yaşam için olması gereken enerjinin sağlanması ve kullanımının olması gerektiği gibi planlanmaması dünyayı iklimsel değişim ve zararların eşiğine getirmiştir. Bu sebeple enerji gerekliliğimizi karşılamak için yanlışsız ve eksiksiz enerji planlamaları yapmak ve enerji üretiminde yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanmak kaçınılmaz hale gelmiştir.

Nüfusun artışı ve sanayinin gelişmesiyle birlikte meydana getirilen büyük ölçekli enerji üretim ve çevrim sistemleri ekoloji düzeni yüksek ölçüde etkilediği gibi sınır ötesi etkileri de kendisiyle birlikte getirmektedir. Bu sebeplerden ötürü çevre problemleri ulusal olduğu gibi evrensel nitelikler de taşımaktadır.

Yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı aslında çok da yeni değildir. İlkçağdan günümüze kadar olan süreçte bazı ağaç parçaları ve atık ürünler enerji kaynağı olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte yel değirmenleriyle enerji üretme de eski dönemlere dayanmaktadır.

Asırlar önce insanlar belli başlı ihtiyaçlarını doğal yollar ile karşılamaya çalışmışlardır. Örneğin, bazı yiyecek malzemelerini güneşte kurutarak, buğdaylarını değirmenlerde öğüterek gıda malzemelerini elde etmişlerdir. Fakat nüfus arttıkça yeni kaynak arayışları içerisine girmişlerdir. Bulunan yeni kaynaklar zaman içerisinde hızlıca tükenmeye başladığı ve en önemlisi bununla birlikte çevreye verdiği zararlar artınca doğal kaynaklara geri dönüş söz konusu olmuştur. Yenilenebilir enerji kaynaklarının belli başlı yapısal problemlerinin çözümlenmesiyle birlikte 21. yüzyılın ehemmiyeti büyük enerji kaynağı olacağı kabul edilmektedir.

Yenilenebilir enerji; doğanın kendi evrilme sürecinde bir sonraki günde de varlığını sürdürebilen enerji kaynağıdır (T.C. Millî Eğitim Bakanlığı, 2011).

 Yenilenebilir enerji kaynakları;

 Su, hava kirliliğini ve toprak erozyonunu azaltması,  Sınırsız miktarda olması,

 Hesaplı olması,

 İş sahasının fazla olması,  Ekolojik olması,

 Toplumsal ve ekonomik gelişmeye fayda sağlaması,

Bugünkü ve gelecek kuşakların haklarına saygılı olması nedeni ile tercih edilmelidir. Tablo 1’de yenilenebilir enerji kaynakları ve bu kaynakların temeli verilmiştir.

Tablo 1. Yenilenebilir Enerji Kaynakları

YENİLENEBİLİR KAYNAKLAR YAKITI-KAYNAĞI

Güneş enerjisi Güneş

Rüzgâr enerjisi Rüzgâr

Jeotermal enerjisi Yeraltı suları

Dalga enerjisi Deniz-okyanuslar

Biyokütle enerjisi Biyolojik atıklar

Hidrolik enerji Nehirler

Hidrojen enerjisi Su

2.9.1. Güneş Enerjisi Kaynakları

Güneş enerjisi, dünyanın en gözde ve ehemmiyetli kaynağıdır. Güneş enerjisi bol, karşılığında ücret ödemeden alınılan ve tükenmeyen bir kaynaktır. Türkiye' de faydalanılabilirlik açısından potansiyeli en yüksek olan kaynak güneş enerjisidir. Güneş'ten Dünya'ya gelen enerji miktarı, dünyada bir yıl içerisinde dünyada kullanılan enerjinin 20 katıdır.

Güneş ışınları, dünyada meydana gelen bir çok fiziksel olaylarda etkilidir. Örneğin, denizlerdeki dalga oluşumunda, rüzgarın meydana gelişinde, akarsuların akış gücünde etkisi vardır.

Güneş enerjisinin kullanımı günümüzde ikiye ayrılır. Bunlar düşük ve yüksek enerji uygulamalarıdır. Yüksek sıcaklıktaki uygulamalarında belirli bir düzene göre elektrik üretimi yapılırken, düşük sıcaklık uygulamalarında iş yerlerinin ve konutların ısıtılmasında, gıdaların pişirilmesinde ve sıcak suyun elde edilmesinde, tarımsal teknolojide, seraların ısıtılmasında, tarımsal ürünlerin kurutulmasında, deniz suyundan tuz ve tatlı su elde edilmesinde kullanılır (T.C. Millî Eğitim Bakanlığı, 2011).

2.9.2. Rüzgâr Enerjisi

Yenilenebilir kaynaklardan biri olan rüzgâr enerjisi, tükenmez ve temiz oluşu sebebiyle geleceğin gözde enerji kaynağı olarak kabul edilmektedir.

Rüzgâr enerji türü, güneş enerjisinin bir dönüşümüdür. Yüzeylerin (toprak ve su) güneş ışınlarını alıp yansıtması atmosferde ısı farklılaşmasına sebep olur. Sıcak havanın yükselmesiyle atmosfer basıncı düşer ve soğuk hava kütleleri yükselen havanın yerine

geçerek rüzgârı oluşturur. Güneş enerjisinin %1-2'lik bölümü rüzgâr enerjisine dönüşür (T.C. Millî Eğitim Bakanlığı, 2011).

Rüzgâr, kinetik enerji (hareket sonucu meydana gelen iş yapabilme becerisi) taşımaktadır. Rüzgârdan sağlanabilinecek enerji, rüzgârın gücüne ve estiği süreye bağlıdır. Enerji ile yükseklik arasında doğru orantı söz konusudur. Rüzgâr enerjisinin kullanımı insanlık tarihinde çok eskilere dayanmaktadır. Çin ve Mezopotamya'da rüzgâr enerjisinin kullanım amacı daha çok sulama işleri içindir. Yel değirmenleri kullanımına ilk olarak İskenderiye'de rastlanılmıştır. O zamanlarda rüzgâr enerjisinden su pompalamak ve tarımsal ürünleri öğütmek amacıyla faydalanılmıştır.

Rüzgâr türbinleri olarak bildiğimiz yapılar aslında teknolojinin ilerlemesiyle birlikte yel değirmenlerinin gelişime ve değişime uğramış halidir Bu türbinler, rüzgârda bulunan kinetik enerjiyi hareket veya elektrik enerjisine çevirir. Günümüzde kullanılan rüzgâr türbinleri, sağladığı ve sağlayabileceği enerji potansiyeli bakımından gelecek vaad etmektedir. Rüzgâr türbinlerinin faydalanılabilecek çalışma süreleri ortalama 20 yıldır. Genel olarak toplamda 120.000 saat çalışmak üzere üretilmektedir. Rüzgârın geliş yönü ve rüzgârın hızı ile türbinin ürettiği enerji miktarı açısından önemli bir ilişki vardır.

2.9.3. Jeotermal Enerji

Jeotermal enerji, yer kabuğunun farklı miktarlardaki derinliklerinde birikmiş olan basınç altındaki farklı kimyasalları içeren sıcak su, gaz veya buhar halinde bulunan ısı enerjisidir. Bu enerji türü, yerküre ısısı olarak da tarif edilebilir (T.C. Millî Eğitim Bakanlığı, 2011).

Yeryüzüne yağışla inen suların bir bölümü deniz veya göllere düşerken başka bir bölümü de gözenekli rezervuarlara veya fay hatlarının izasından giderek magmaya yakın alanlara iner. Burada magmanın etkisiyle ısınarak basınç kazanır ve yeryüzüne tekrar çıkarak termal sularını oluşturur. Yer merkezine doğru ortalama sıcaklı yükselişi 30°C/km’dir. Bu sıcaklık hipotermal bölgelerde ise 70°C’den fazla olabilir. Basınçlı termal sular, yer kabuğunun çatlak veya kırıklı olan noktalarını izleyerek yeryüzüne çıkar. Sular, depremler sonucunda yeryüzüne çıkabilmek için yeni yollar bulur.

İnsanoğlu geçmiş zamanlarda da jeotermal enerjiyi bazı eşyaların yapımında kullanmışlardır. Günümüzde ise jeotermal enerjiden doğrudan veya dolaylı olarak yararlanmak mümkündür. Dolaylı yönteme daha çok elektrik üretimi için başvurulur. Doğrudan kullanıma ise sera için gerekli ısı dengesini sağlamak, endüstri alanlarında ve ısıtma alanlarında kullanım için başvurulur. Bu da jeotermal enerjiden en ekonomik şekilde faydanlamayı sağlar. Jeotermal enerjiden optimum düzeyde fayda sağlayabilmek için bazı şartların olgunlaşması gerekmektedir. Fiziksel nitelikler ve ısı derecesi yeteri ise bulunduğu alana bir kuyu açılır ve bu şekilde çalışmalara başlanılır.

Jeotermal enerji, günümüzün gelişmiş teknolojisi ile elektrik üretiminde, türlü kimyasalların elde edilmesinde, kurutma ve ısıtma işlemlerinde bunlardan farklı olarak tedavi amaçlı ya da turistik kaplıca tesislerinde de kullanılmaktadır (T.C. Millî Eğitim Bakanlığı, 2011).