YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI - Deneme Sınavı - 3

Sodyum bor hidrürde hidrojen depolamanın en önemli avantajı depolanan hidrojenin oda sıcaklığında geri alınabilmesi ve geri alımın katalizör yardımı ile kolaylıkla kontrol edilebilmesidir.

Yakıt hücresi özellikleri:

Termal enerji sistemlerine oranla daha yüksek verimle çalışırlar. Termal sistemlerde elektrik enerjisi üretimindeki verim %35-40 civarındayken yakıt hücresi sistemlerinde verim %70’e kadar çıkabilir.

Saf hidrojen kullanılması durumunda yakıt hücrelerinde zararlı gaz emisyonu sıfırdır. Yan ürün olarak sadece su oluşmaktadır. Yakıt olarak hidrojenin kullanılmadığı durumlarda bile zararlı gaz emisyonu geleneksel sistemlere oranla oldukça düşüktür.

Hareketli aksam içermezler ve sessiz çalışırlar.

Dayanıklı ve güvenli sistemlerdir.

Basit bir yapıya sahiptirler. İstenilen boyutta ve kapasitede üretilebilirler.

Modülerdirler. İstenen güç değerine ulaşabilmek için çok sayıda hücre seri veya paralel bağlanabilir ve böylece gerekli görülen her yerde kullanılabilirler.

Otomobillerde güç sağlayan sistemlerde aranılan özelliklere bakıldığında; hızlı yanma, yakıt ekonomisi, düşük oranda egzoz gazı miktarı ve istenilen gücü sağlama öne çıkmaktadır. Bugünkü araç karakteristiklerine göre yakıt hücreleri ile elde edilmesi gereken güç ortalama 80–90 kW’tır. Yakıt pili ile çalışan bir araca, 160 litre saf hidrojen dolduruldu- ğunda ortalama 400–430 km yol almakta ve çıkabileceği maksimum hız ise 160 km/h’e ulaşmaktadır.

Jeotermal; yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde bulunan, içeriğinde erimiş mineral, çeşitli tuzlar ve gaz bulunabilen basınç altındaki sıcak su ve buhardır.

Plaka Tektoniği: Yer kürenin dış kısmını oluşturan ve levha adı verilen büyük kütlelerin manto tabakası üzerinde hareketini ve bu hareketlerin sonuçlarını inceleyen alt bilim dalıdır.

Jeotermal Gradyan: Yer sıcaklığının derinlikle artma artış miktarıdır.

Örtü kaya, yüzeye doğru yükselmeye başlayan sıcak akışkanın rezervuarda depolanmasını sağlayan yeraltı katmanıdır

Isıyı taşıyan jeotermal akışkan çoğu zaman meteorik (yağmur ve/veya kar) sudur ve sıcaklık ve basınca bağlı olarak fazı (sıcak su, kuru buhar veya sıcak su-buhar) değişkenlik gösterir

Rezervuar (hazne), ısıyı taşıyan akışkanın ilerleyebileceği geçirgen ve gözenekli kayaçlardır

Jeotermal enerji ucuz maliyet, güvenli ve ekolojik olma ve düşük ısı salınımı gibi özelliklerinden dolayı dünya için geleceğin arzu edilen bir sürdürülebilirlik kaynağıdır.

Düşük sıcaklıklar toprak ısıtma, balık çiftlikleri ve turizm sektöründe doğrudan ısıtma projeleri için uygundur.

Kuru Buhar Santralleri: Elektrik üretimi esnasında hiçbir ayırma işlemine ihtiyaç duyulmadan, türbin ve jeneratör vasıtasıyla elektrik üretiminin gerçekleştiği doğrudan buhar çevrimi olarak adlandırılan santrallerdir.

Flaş Buhar Santralleri: Jeotermal akışkanı sıvı ya da sıvı-buhar olan, ayırıcı, türbin, jeneratör vasıtasıyla elektrik üretiminin gerçekleştiği santrallerdir.

İkili Çevrim Santralleri: Yeraltından elde edilen jeotermal akışkanın ısısını ikincil akışkana aktararak kapalı çevrimde ısı değiştirici, türbin ve jeneratör vasıtasıyla elektrik üretimi gerçekleştirilen santrallerdir.

Şekil 6.18 (s. 147) de jeotermal enerjinin doğrudan kullanım alanları;

olarak sıralanmıştır.

Jeotermal enerjide Doğrudan Kullanım: Jeotermal enerji pek çok uygulamada doğrudan kullanılır. 2015 yılı itibariyle toplam kullanım yüzdesi içerisinde farklı uygulamaların kullanım yüzdeleri Şekil 6.18’de verilmektedir. Görülmekte olduğu gibi ilk üç uygulama jeotermal ısı pompaları, balneoloji (banyo, yüzme havuzları ve sağlık uygulamaları) ve konut ısıtmasıdır

Jeotermal sistemleri oluşturan parametreler; ısı kaynağı, ısıyı taşıyan akışkan, örtü kaya (geçirimsiz kayaç) ve rezervuardır.

Kızgın kuru kaya olarak adlandırılan yapıda ısı enerjisi mevcuttur; fakat su dolaşımına izin verecek gözenekli ve geçirgen bir yapı yoktur. Bu da varolan ısıyı yüzeye ulaştıracak bir akışkan olmadığı anlamına gelmektedir.

Ülkemizin ilk ve en büyük jeotermal santrali olan Kızıldere Jeotermal Enerji Santrali Şekil 6.7’de gösterilmiştir. Kızıldere jeotermal alanından alınan sıcak su, bölgeye yakın olan seraların ve konutların ısıtılmasında kullanılmaktadır. Yan ürün olarak karbondioksit oluşurken, oluşan karbondioksitten de kuru buz üretimi gerçekleşmektedir. Üretilen kuru buz, soğutma işlemlerinin yanı sıra gazlı içecekler için kullanılmaktadır.

İnsanların çeşitli aktiviteleri ve fosil yakıtların enerji elde etmek amacıyla yoğun bir şekilde tüketilmesi sonucu, başta karbondioksit (CO2) olmak üzere halokarbonlar, metan, ozon, azot oksitler gibi gazların ve partikül maddelerin miktarları atmosferde giderek artmakta ve özellikle sebep oldukları sera etkisi nedeniyle küresel ısınmaya neden olmaktadırlar. Doğru cevap B’dir.

CO2 miktarına bağlı olarak dünyamızın ortalama sıcaklığında bir artış yaşanmakta olup Bu sıcaklık artışının yeryüzüne yakın yerlerde neden olduğu ısınma ve hava kürenin yukarı kısımlarındaki soğuma nedeniyle yüksek basınç sistemlerinin etkilendiği, buna bağlı olarak da nem, yağış ve hava hareketleri gibi diğer iklim elemanlarında değişimlerin olduğu tespit edilmiştir. Bunun sonucunda son zamanlarda küresel ısınmadan kaynaklanan çok sayıda fırtına ve kasırganın meydana geldiği, kuraklığın birçok bölgede etkili olduğu, kutuplardaki buzulların erimeye başladığı, su baskını afetlerinin artan sıklık ve şiddette yaşanmaya başlandığı bilinmektedir. III. maddede verilen deniz sularının çekilmesi yapılan araştırmalar deniz sularının yükseldiğini göstermektedir. Diğer verilen maddeler küresel ısınmanın sonuçları olduğu için doğru cevap C’dir.

Fosil Yakıtların Salımları (1 Ton Petrol Eş Değeri Enerji Üretimi İçin Kg Olarak) incelendiğinde en çok CO₂ salınımına neden olan enerji kaynağı kömürdür (bkz. Çizelge 7.3). Doğru cevap D’dir.

Hidrojeni cazip kılan avantajlardan bazıları şu şekilde sıralanabilir:

Hidrojen büyük ölçekli alt yapı ihtiyacı duymadığı için VI. Madde dışında tüm seçenekler doğru olduğu için doğru cevap E’dir.

Hidrojen, alevli yanmaya, katalitik yanmaya, direkt buhar üretimine, hidridleşme ile kimyasal dönüşüme ve yakıt hücresi ile elektrik enerjisi üretimine uygundur. Hidrojen alevli yanma özelliği ile içten yanmalı motorlarda, gaz türbinlerinde ve ocaklarda yakıt olarak kullanılabilmektedir. Hidrojenin direkt su buharına dönüşüm özelliği, buhar türbinleri uygulamasında kolaylık sağlamaktadır. Bu özelliği ile endüstriyel buhar üretimi de kolaylaşmaktadır. Hidrojenin katalitik yanma özelliğinden mutfak ocakları, su ısıtıcıları ve sobalara uygulanmasında yararlanılmaktadır. Hidridleşme özelliği, emniyetli hidrojen depolaması açısından önemlidir. Hidrojen Carnot çevriminin sınırlayıcı etkisi altında kalmadan, yakıt hücrelerinde elektrokimyasal çevrimle direkt elektrik enerjisi üretiminde kullanılmaktadır. Buna göre I ve II maddeler yanlış olduğundan doğru cevap B’dir.

Hidrojen üretim yöntemlerinin başında suyun elektrolizi gelir. Bir diğer hidrojen üretim yöntemi ise doğal gazın ve gaz hidrokarbonların katalitik su buharı dönüşümü (reformasyonu) dür. Biyolojik kökenli katı atıklar da hidrojen üretimi için hammadde olup bu maddelerden gazlaştırma işlemine bağlı olarak elde edilen sentez gazının katalitik su buharı reformasyonu ile hidrojen elde edilebilmektedir. Hidrojen, kömürün gazlaştırılmasıyla da üretilebilmektedir. Hidrojen üretimi için sıralanan yukarıdaki teknikler dışında fotoelektrokimyasal, biyolojik ve biyokimyasal gibi başka teknikler de bulunmaktadır. Termokimyasal çevrimlerle sudan, fotokimyasal işlemle organometalik bileşiklerden veya enzim su karışımlarından hidrojen üretilebilmektedir. Gelecek için üzerinde en çok durulan hidrojen üretim yöntemi ise fotovoltaik güneş üreteçlerinin kullanılmasıdır. Hidrojen, suyun ısıl parçalanması ile de üretilebilmektedir. Hidrojen üretiminde ısıl termal birleştirme kullanılmadığından Doğru cevap C’dir.

Hidrojen üretiminde kullanılan en popüler metot katalitik su buharı reforming prosesidir. Prosesin temeli buharla hidrokarbonların nikel katalizör varlığında 750-1000°C’de reaktörde (reformer) reaksiyona sokularak hidrojen ve karbon oksitlerin elde edilmesidir. Doğru cevap D’dir. 169