Günümüzde fosil kaynaklı yakıtların tükenmeye başlaması veçevreye verdiği zararın etkilerinin gözle görülür duruma gelmesi, alternatifenerjinin her alanda daha fazla denenmesini sağlıyor. Bu duruma en iyi örnek olarak güneş enerjisi ile uçan uçakları verebiliriz. Peki bu güneş enerjisi ile çalışan uçaklar nedir? Nasıl çalışır? Bu kadar enerjiyi nasıl sağlar?
Günümüzde fosil kaynaklı yakıtların tükenmeye başlaması ve çevreye
verdiği zararın etkilerinin gözle görülür duruma gelmesi, alternatif
enerjinin her alanda daha fazla denenmesini sağlıyor. Bu duruma en iyi
örnek olarak güneş enerjisi ile uçan uçakları verebiliriz.
Telgraf Memurundan Büyük Buluş!
Güneşin ihtişamı ve her gün bitmez ve tükenmez enerjisini dünyaya
göndermesi insanoğlunun her zaman ilgi odağı olmuştur. Öle ki güneşi
tanrı olarak seçen ve ona tapan tarihte birçok kavim bulunmaktadır. Son
yıllarda yapılan araştırmalar sonucunda dünya üzerindeki toplam rüzgar
enerjisi potansiyeli 2-4 TW arasında, hidroelektrik enerji kaynağı
0,5TW, jeotermal enerji kaynağı 12TW, gelgit ve okyanus akıntılarından
üretilebilecek enerji miktarı 2TW ve kullanılabilecek güneş enerjisi
miktarı ise 120000 TW olduğu tespit edilmiştir. Bu veriler güneşin
mucizevi bir yapıda olduğunu kanıtlamaktadır. Son yüzyıllarda güneş ile
ilgili yapılan çalışmalar daha fazla güneş enerjisinden yararlanmaya
yönelmiştir. 19. yüzyılın son çeyreğinde güneş enerjisinden elektrik
üretmek için güneş pili veya fotovoltaik pil denilen yapılar
geliştirilmiştir. Güneş pillerinin çalışma prensibi fotoiletkenlik (bazı
maddelerin, üzerlerine ışık düştüğünde elektrik dirençlerini büyük
ölçüde yitirerek daha iletken duruma gelmesi) özelliğine dayanır. Bu
etkiyi, İngiliz Posta İdaresi’nde çalışan Joseph May adlı bir telgraf
memuru 1861′de bir rastlantı sonucunda bulmuştur. May, kullandığı
telgraf aletinde zaman zaman ortaya çıkan bozuklukların selenyum
dirençler üzerine düşen güneş ışığından kaynaklandığını fark etmiştir.
Fotovoltaik piller bir yüzey şeklinde üretilirler ve
kullanılacak alan için kolayca şekillenebilir ve tasarlanabilir.
Genellikle kare, dikdörtgen ve daire biçiminde olup alanları 100
santimetrekare ve kalınlıkları 0.2 ve 0.4 milimetredir. Yapısal olarak N ve P
eklemlerinden oluşan bir diyota benzer. Güneş ışınları yani fotonlar,
yüzey üzerine düşmesiyle yüzeydeki elektronları konumundan kopartır ve
eklem üzerinde harekete geçmesini sağlar. Böylece kullanılabilir bir
elektrik akımı oluşur.
Güneş pilleri yapımında en çok silisyum, galyum arsenit ve kadmiyum
tellür yarı iletkenleri tercih edilir. Bu malzemelerin kullanılabilmesi
için n veya p tipi katkılanmaları ( Saf yarı iletken eriyik içerisine
istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesi ile yapılır ve
elde edilen yarı iletken bileşimin n veya p tipi olması katkı maddesine
bağlıdır.) gerekir.
Güneş pilleri, yapımında kullanılan malzemeye göre isimlendirilir ve
çok fazla çeşidi bulunur. Kullanılan malzemeye göre de verimliliği %5
den %43 a kadar değişmektedir.(Son olarak New South Wales Üniversitesi
öğretim üyesi Profesör Martin Green ve ekibi %43 verimli güneş paneli
üretmeyi başarmış ve dünya rekorunu ele geçirmiştir.) Ancak maliyet
açısından piyasada %5 ila %20 verimliliğe sahip güneş pilleri
kullanılır.
Son 50 yılda güneş pillerinin verimliliğinin artması ve çok ince olarak tasarlanabilmesi, elektriğin ve güneş ışınlarının var olduğu her alana girebilmesini sağlamıştır. Bu alanlardan biride uçaklardır. 1957 yılında güneş pili ile uçan ilk model uçak yapılmış ve başarıyla uçmuştur. Tabi ki bu başarı ‘acaba gerçek uçaklar için güneş pili kullanılabilir mi?’ sorusunu da beraberinde getirmiş ve güneş enerjisiyle şarj edilen pillerle ilk kez 1974 yılında ABD’de Sunrise adlı 12 kg ağırlığa sahip askeri bir insansız hava aracı uçmayı başarmıştır. Güneş enerjili ilk insanlı uçak ise 1979 yılında ABD’de üretilmiştir. Mauro Solar Riser adı verilen uçağın kanatları üstündeki güneş enerji panelleri 350 watt güç üretebilecek kapasiteye sahipti. Ancak panellerin verimsizliği sebebiyle uçak yerde 1,5 saat şarj edildikten sonra havada 4-5 dk. kalabiliyordu. Sonuç iyi olmasa da uçmayı başarabilmesi ile diğer uçak tasarımlarına örnek olmuştur.
1980’li yıllarda birçok ülkede güneş enerjili uçak projeleri
başlatılmıştır. Ancak 1983 yılına kadar hiçbir proje, Alman G. Rochet
tarafından geliştirilen Solair-1 adlı güneş enerjili uçak kadar başarılı
olmamıştır. Solair-1, kanatlarında 2500 adet güneş pili barındırması ve
hafif tasarımı ile hava 5,5 saat kadar kalmayı başararak rekor
kırmıştır.
NASA’da bu yıllarda güneş enerjili uçak projesini başlatmasına rağmen
ilk başarılı uçağını 1995 yılında uçurmuştur. Pathfinder adı verilen
uçak bir insansız hava aracı idi. Uçak, 8 adet elektrik motoru ve 30
metre kanat açıklığı ile havada 12 saat kalmayı başardı ve Solair-1 ‘in
rekorunu tam 12 yıl sonra kırdı.
Alınan başarılı sonuçlar üzerine NASA uçak projelerine devam etti. Önce
Pathfinder’in kanat açıklığını 37 metreye çıkararak 25 bin metre
yükseklikte uçmasıyla yeni bir rekor daha kırıldı. Ardından Helios adlı
ikinci güneş enerjili insansız hava aracı geliştirildi. Helios’un hedefi
30 bin metreye çıkmak ve 24 saat uçabilmekti. İlk kez 1999’da uçan
Helios’un kanat açıklığı 75 metre ve jumbo jet Boeing-747’den daha
uzundu. Motor sayısı 14 olan uçak, 2001’de 29,5 kilometre yüksekliğe
çıkarak rekor kırdı.
Hazin son:
2003’te okyanusa düşüp parçalandı
Strafor (köpük), karbon fiber, epoksi reçinesi ve kevlardan yapılan
uçak çok hafifti. Havai üzerinde uçarken 2003’te okyanusa düşüp
parçalandı.
Bugüne kadar yapılan en iyi güneş enerjili uçak ise Lozan kentindeki
Federal Teknik Üniversitesi’nde geliştirildi. Solar Impulse adı verilen
uçağın tasarımı B. Piccard ve A. Borschberg tarafından yapıldı.
Tasarımı 2003’te başlayan uçak 6 ülkeden 50 uzman ve 100 danışman
tarafından geliştirildi. Tek kişilik uçağın kanat açıklığı 63,4 metre,
kanat yüzeyi 200 metrekare, güneş enerji hücre sayısı 11.628 adet,
elektrikli motor sayısı 4 adet, hızı 70 km/saat ve maksimum uçuş
yüksekliği 12 bin metre. Uçak ilk test uçuşunu 2009 yılında yaptı ve
basının büyük ilgisini çekti. 7 Nisan 2010’da yapılan ikinci uçuşunda
ise 1200 metre yükseklikte 1,5 saat havada kalmayı başardı. Gündüz
uçuşlarında güneşten elde edilen elektrik enerjisi, uçağı uçurabilecek
ve gece için pilleri dolduracak güce sahip olacak şekilde tasarlandı.
Gece uçuş testi için uçak, 8 Temmuz 2010’da sabah 7.00’de havalandı ve
ertesi sabah 9.00 da piste indi. Böylece 26 saat boyunca 8-9 bin metre
yükseklikte güneş enerjisi ile uçan ilk pilotlu uçak unvanının sahibi
oldu.
Hedef: 2013'te Dünya Turu
Uçağın hedefi, 2013’te tümüyle güneş enerjisi kullanarak dünya
çevresinde tur atması olarak belirlendi. Saatte 70 km hıza ulaşabilen
uçak, (yolcu uçaklarının hızının saatte 900 ila 1000 km arasında olduğu
düşünülürse) dünya turunu 20-30 günde yapması bekleniyor. Uçak aylarca
yere inmeden uçabilecek kapasitede geliştirildi. Ancak dünya turunda
pilotun dinlenmesi için uçağın yeni modeli daha büyük tasarlandı ve
pilot sayısı ikiye çıkartıldı. Yeni uçağın kanat açıklığı 80 metreye
çıkartıldı ve pilot kabini de yolcu uçaklarında olduğu gibi basınçlı
hale getirildi. Dünya çevresinde tur atmak için önce okyanusu aşma
testleri, ardından dünya turunun bir kaç etapta tamamlanması
hedefleniyor. Daha sonra sürekli uçarak dünya turu atması planlanıyor.
Solar Impulse, 2013 te dünya turunu gerçekleştirebilir ise şüphesiz
dünya çapında büyük bir ilgi kaynağı olacaktır. Bu tür projeler
alternatif enerji kaynaklarının kullanımı adına büyük bir adım ve
teşviktir. Ancak gerek güneş pillerinin verimliliğinin hala istenen
seviyeye ulaşamaması, gerekse kara da bile güneş enerjisi sistemlerine
gereken önemin verilmeyişi güneş enerjili uçakların hayatımıza adapte
olmasını için çok uzun yılların olduğunu anlamına geliyor.
Kaynak :https://www.blogger.com/blogger.g?blogID=2678957149786784402#editor/target=post;postID=5683004778929771727
