Yeni bir Yenilenebilir Enerji Teknolojisi Geliştirildi

Tatlı sular ile tuzlu suların birleştiği bölgelerdeki tuzluluk miktarının doğal dengelenme süreci ile enerji üretilebileceği düşünülüyor.

Yenilenebilir enerji dendiğinde hepimizin aklına öncelikli olarak rüzgâr türbinleri, her geçen gün daha verimli hale gelen güneş panelleri, jeotermal ve hidroelektrik santralleri geliyor. Penn Eyalet Üniversitesinden uzmanların çalışmaları ile, bunların arasına yakın gelecekte tatlı sular ile tuzlu suların karıştığı bölgelere uygulanacak yeni bir teknoloji katılabilir.

Tatlı sular ile tuzlu sular, birbirleri ile karşılaştığında, tuzluluk oranı ikisi arasında doğal bir dengeye ulaşıyor. Uzmanların yaptığı açıklamaya göre bu karışım sürecinden elektrik elde etmek mümkün; dahası bu sürecin, küresel olarak ihtiyaç duyulan enerjinin %40’ını sağlayabilecek miktarda olduğu düşünülüyor.

Farklı tuz konsantrasyonuna sahip suların bir araya gelmesi sırasında elektrik oluşturabilecek bazı yöntemler halihazırda mevcut. Bunlar arasında en yüksek akımı sağlayan ikisi, basınç-gecikmeli ozmos [İng. pressure-retarded osmosis] ve ters elektrodiyaliz [İng. reversed electrodialysis].

Bunlardan basınç-gecikmeli ozmos yönteminde, farklı tuz konsantrasyonuna sahip iki su kütlesi arasına su geçiren, ancak daha büyük tuz moleküllerini geçirmeyen bir zar yerleştiriliyor. Böylece iki kütle arasında osmotik basınç oluşuyor ve bu basınç türbinlerin çevrilmesi ve dolayısıyla elektrik elde edilmesi için kullanılabiliyor. Ancak bu yöntemdeki sorun, su içerisindeki bakterilerin ve parçacıkların zamanla birikerek suyun akışını engellemeleri.

Taraflardan birinin tuz konsantrasyonunun artırılması zarın iki tarafında osmotik basınç farkı oluşmasına neden oluyor (görsel: KDS4444/Wikimedia)

Ters elektrodiyaliz yönteminde ise suyun bir bariyerden geçmesine izin verilmesi yerine, pozitif yüklü sodyum iyonlarının veya negatif yüklü klorür iyonlarının geçişine izin veriliyor. Böylece bir tarafta pozitif yükler, diğer tarafta ise negatif yükler toplanmış oluyor ve bu fark enerji üretilebilmesini sağlıyor; ancak buradaki sorun, açığa çıkan enerjinin çok fazla olmaması.

Penn Eyalet Üniversitesi ekibi ise, ters elektrodiyaliz yöntemini, farklı tuz konsantrasyonlarına sahip bölgelere yerleştirilen elektrotlar ile elektrik akımı üreten kapasitif karışma yöntemi [İng. capacitive mixing – CapMix] ile birlikte kullanıyorlar. Bu iki yöntemin bir arada kullanılması, basınç-gecikmeli ozmos yönteminden elde edilebilecek miktarda akımın, zardaki tıkanma sorunları olmadan elde edilebilmesini sağlıyor.

Araştırmacılardan Gorski, “İlk olarak tuzun elektrotlara gitmesi gerekiyor. İkinci olarak ise klorürün zardan geçmesi gerekiyor. Bu iki süreç de gerilim ürettiği için, zar boyunca ve elektrotlarda oluşan birleşmiş bir gerilim elde ediliyor.”

Bu yöntemle, metrekare başına 12.6 watt güç üretilebildiği belirtiliyor. Bu değerin ters elektrodiyaliz yönteminde tek başına 2.9 watt ve basınç gecikmeli ozmos yönteminde ise 9.2 watt olduğu kaydediliyor.

Araştırmacılar, çalışmalarının erken aşamalarında olduğunu belirtmelerine rağmen, yöntemin ilerleyen süreçte küresel enerji harcamalarının %40’ını karşılama ihtimali olduğunu ve yöntemin dikkate değer bir karbon ayak izi olmadığını belirtiyorlar.

Tabii sorun her zamanki gibi, bizlerin kararına kalıyor. Gelecekte bu ve bunun gibi yenilenebilir enerji teknolojilerinin gelişimi kadar hatta daha fazla, var olan teknolojilerin geniş ölçekte uygulanmasına dair bir irade daha büyük önem taşıyor.

 

Kaynaklar:

http://www.iflscience.com/environment/groundbreaking-new-source-renewable-energy-invented-scientists/all/

http://www.cee.psu.edu/news/2017-salinity-gradients.aspx

 

Yorumlar