Güneş İnsanların Hizmetinde: Solar Güç Kuleleri

873 Evrenin Yaratılışı 7 ay önce Melisa Dalan

Dünya üzerinde nüfus artıp teknoloji geliştikçe insanların enerji kaynaklarına artan ihtiyaçları da giderek artıyor. Bir yanda Doğal gaz ve petrol gibi enerji kaynaklarının arzında ve paylaşımında artan sorunlar diğer yanda fosil yakıtların çevreye verdiği zararalar yeni enerji kaynağı arayışlarını hızlandırılıyor.

Bugün Güneş ve rüzgâr yeni enerji kaynakları olarak öne çıkmış durumda. Ancak bu yeni kaynaklar nispeten yeni oldukları için beraberlerinde çözülmesi gereken bazı sorunları da içeriyorlar. Mesela Güneş enerjisinden elektrik üretmek devamlılık gibi bir sorunu da barındırıyor. Bu yüzden Güneş enerjisinden yararlanan sistemler bir depolama ünitesine muhtaçlar. Şu anda çatılardaki güneş panellerinden elde etme gibi kişisel girişimler ön planda ise de daha kapsamlı yeni çözümler gündeme geliyor.

Bunlardan en dikkat çekenleri solar güç kuleleri ya da kısaca Solar kuleler (bazı Türkçe kaynaklarda güneş kuleleri terimi kullanılıyor). İnşa edilen bir kule vasıtası ile Güneş enerjisinin elektrik üretiminde kullanılmasını amaçlayan bu sistem bilinen enerji kaynaklarından farklı bir yöntem içeriyor. Bugün sayıları çok fazla değilse de dünyanın farklı yerlerinde çeşitli solar kule projeleri hayata geçirilerek çalıştırılmaya başlanmış durumda. Sayıları giderek artıyor.

Bunların bazıları test amaçlı küçük projeler iken bazıları da binlerce evin enerjisini karşılayacak büyüklükte. Mesela 2022 yılında BAE’de açılışı planlanan 262 m yüksekliğindeki kule en büyük projelerden birisi. 2014 yılında devreye giren ABD’deki Ivanpah Güneş enerjisi tesisi 392 MW kurulu güç ile en çok elektrik üreten projelerden. Bununla birlikte düzinelerce kuleyi içeren ve tamamlandığında 1 milyon kadar evin ihtiyacını karşılamak üzere 900 MW enerji vadeden projeler de mevcut. (1)

ABD’de yapılmış olan ve çok sayıda kulenin kullanıldığı
Ivanpah Güneş Enerjisi Tesisi

Pek çok projede akşam güneş battığında gündüz elde edilen güneş enerjisini depolayan ve bununla türbinlerin çalıştırılmasını sağlayan düzeneklerde mevcut.

Solar kuleler dışarı zararlı bir ürün salmadığı için çevre dostu teknoloji olarak kabul ediliyor. (2) Kuleler bilim adamlarının uzun araştırmalar sonucu tasarladığı, hassas dengelerle kurulmuş bir sisteme sahip.

Solar Kule ilk aşamada güneş ışınları vasıtasıyla geniş bir hava kütlesinin ısıtılması esasına dayanıyor. Isınan bu hava kütlesi, bir baca vasıtasıyla yükseliyor. Bu hızlı yükseliş sırasında oluşan akım da baca üzerine -yatay veya dikey eksende- yerleştirilmiş olan türbinlerini çalıştırıyor. Bu türbinler vasıtasıyla da elektrik enerjisi üretilmiş oluyor. Solar kulede kullanılacak sıcaklığı 500 dereceye ulaşan hava akımını (3) elde etmek için gerekli olan güneş enerjisi iki faklı yöntemle sağlanıyor. Bunlardan ilkinde kuleyi merkeze alan bir sera oluşturuluyor. Diğer sistemde ise kuleye odaklanmış heliostat adı verilen yansıtıcılar kullanılıyor.

**Resimde Güneş ışınlarını belirli bir noktaya yönlendiren yansıtıcı kullanan bir solar kule (solda) ve sera sistemini kullanan bir solar kule (sağda) görülüyor.**

Kulenin yüksekliği ne kadar çok artarsa seranın büyüklüğü (veya yansıtıcıların sayısı) o kadar artıyor tabi bu da tesis içindeki hava akımının daha da güçlenmesine yol açıyor. Güçlü hava akımı daha büyük türbinleri çalıştırabildiği için elde edilen elektrik enerjisi de artıyor.

Bugün Güneş kuleleri ısınan hava yükseldiği için çalışıyor. Fizik ya da coğrafya derslerinde bize sebep-sonuç ilişkisi çerçevesinde açıklandığı için sıradan gelen bu prensip yeryüzünde canlıların yaşamasına yol açan pek çok atmosferik olayın oluşmasına yok açar. Bu prensip evrenin ilk yaratıldığı andan itibaren son derece ince ayarlanmıştır ve Allah’tan bir rahmet olarak her an korunmaktadır.

Proje, çevre dostu olması ve ucuz enerji üretmesi nedeniyle, önümüzdeki yıllarda da çok konuşulacağa benziyor. Gözden kaçmaması gereken nokta ise bu teknolojinin yakıtını oluşturan güneş ışınlarının, milyonlarca kat daha hassas ve kompleks işlemlerin sonucunda ortaya çıkıyor olması…

Solar Kule kendi başına bir enerji üretmemektedir. Yapmakta olduğu, milyonlarca yıldır dünyanın ihtiyaç duyduğu bütün enerjiyi üreten Güneş’in, Dünya’mıza sağladığı enerjiyi elektrik enerjisine çevirmekten ibarettir. En basit anlatımıyla Güneş, merkezinde bulunan milyonlarca derecelik ısının yardımıyla, kendisini oluşturan hidrojen atomlarını helyuma dönüştürür ve sahip olduğu enerjiyi de bu nükleer reaksiyondan elde eder. Güneş bu enerjiyi, milyonlarca yıldır hiç durmaksızın mükemmel tasarımı sayesinde üretir. Allah bu durumu bir Kuran ayetinde şöyle buyurmaktadır:

“Güneş de, kendisi için (tesbit edilmiş) olan bir müstakarra doğru akıp gitmektedir. Bu, üstün ve güçlü olan, bilen (Allah)’ın takdiridir.” (Yasin Suresi, 38)

Güneş’te meydana gelen enerji üretimini Dünya koşullarında sağlamak imkansızdır. Çünkü, bir elementin bir başka elemente dönüşmesi için, çekirdeğindeki proton sayısının değişmesi gerekir. Protonlar, evrendeki en büyük fiziksel güç olan “nükleer kuvvet” tarafından birbirlerine bağlanırlar ve ancak “nükleer” reaksiyonlarla yerlerinden oynatılabilirler. Bu işlem ise çok yüksek bir ısı gerektirir.

Güneş’in merkezinde, her an nükleer reaksiyonlar gerçekleşmektedir. Bu nükleer reaksiyonun ilk elementi olan hidrojen, evrendeki en basit elementtir. Çekirdeğinde sadece tek bir proton yer alır. Helyumun çekirdeğinde ise iki proton ve iki nötron bulunur. Güneş’te gerçekleşen işlem ise, dört hidrojenin birleşip bir helyum yapmasıdır. Bu işlem sırasında çok büyük bir enerji açığa çıkar.

Dünya’ya gelen ısı ve ışık enerjisinin neredeyse tamamı, Güneş’in içindeki bu nükleer reaksiyonla oluşmaktadır. Ancak, bu nükleer reaksiyon da aslında pek beklenmedik bir işlemdir. Rasgele etrafta gezen dört atomun bir araya gelip bir anda helyum yapmaları mümkün değildir. Bunun için, iki aşamalı bir işlem gerçekleşir. Önce iki hidrojen birleşir ve bir proton ve bir nötrona sahip bir “ara formül” meydana getirirler. Bu ara formüle “dötron” adı verilir.

Dötronu bir arada tutan, iki ayrı atom çekirdeğini birbirine yapıştıran kuvvet, az önce değindiğimiz “güçlü nükleer kuvvet”tir. Bu kuvvet, yerçekiminden milyar kere milyar kere milyar kere milyar kat daha güçlüdür ve bu gücü sayesinde iki hidrojen çekirdeğini birbirine yapıştırabilmektedir.

Ancak araştırmalar göstermiştir ki, güçlü nükleer kuvvet, bu işi yapmaya ancak yetebilmektedir. Şu anda sahip olan değerinden biraz bile daha zayıf olsa, iki hidrojen çekirdeğini birleştiremeyecekti. Yan yana gelen iki proton, hemen birbirlerini itecekler ve böylece Güneş’teki nükleer reaksiyon başlamadan bitecekti. Yani Güneş hiç var olmayacaktı. George Greenstein, bu gerçeği “eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık bile daha zayıf olsaydı, o zaman Dünya’nın ışığı hiçbir zaman yanmayacaktı” diye açıklar. (4)

Bütün bunlar bize, Güneş’in bir amaç üzere var olduğunu, rastlantı sonucu oluşmadığını gösterir. Kuran’da, “Güneş ve Ay, belli bir hesap iledir” (Rahman Suresi, 5) ayetiyle bizlere bildirilmiş olduğu gibi, Allah Güneş’i insanın ve diğer canlıların yaşayabilmesi için özel olarak yaratmıştır.

Referanslar:

(1) CNET News, “BrightSource Energy signs whopper solar contract with PG&E”, 31 Mart 2008, Erişim tarihi: 11 Haziran 2008.

(2) Reve News, “The cost of Concentrated Solar Power fell by 47% between 2010 and 2019 | REVE News of the wind sector in Spain and in the world”, evwinds.es 29 Nisan 2020