Güneş Işığı ve Isıdan Elektrik Üreten Boya - Kozan Demircan
Kozan Demircan | 23/12/2016 | Bilim-Teknoloji | Yorum yapılmamış
Bugün Portekiz büyüklüğünde bir alanı güneş paneliyle kaplayarak dünyanın yıllık enerji ihtiyacını karşılayabiliriz. Elbette artan nüfusa bağlı olarak gelecekte her yeri güneş paneliyle kaplayamayız. Oysa gün ışığı ve ısıdan elektrik üreten boya ile evleri, arabaları ve yolları gerçek birer jeneratöre çevirebiliriz.
Güneş enerjisinin sınırları
Bugün satılan güneş panelleri gün ışığının sadece yüzde 18’ini elektriğe çeviriyor. Buna karşın Elon Musk’ın SolarCity şirketi şimdiden yüzde 40 verimliliğe ulaştı. Kısacası 2025’te Dünya’nın yıllık enerji ihtiyacını Kıbrıs büyüklüğünde bir alanı güneş paneliyle kaplayarak karşılayabiliriz.
Ona bakarsanız Türkiye’nin enerji ihtiyacını da Tuz Gölü büyüklüğündeki bir güneş tarlasıyla karşılayabiliriz; ama bu sürdürülebilir değil. Bir kere güneş panelleri yüksek maliyetli silikondan üretiliyor ve dev tarlaları bunlarla kaplamak emlak bedeliyle birlikte pahalıya geliyor (küçük ölçekte ise güneş enerjisi petrolden ucuz).
İkincisi, tarlaları tarım ve hayvancılığa ayırmak gerektiğinden her ülkede uygun alan bulmak zor. Ancak asıl sorun nüfus artışı. Evet, güneş paneli verimliliği artıyor ama nüfus daha hızlı artıyor. Öyle ki gelecekte bütün Dünya’yı güneş paneliyle kaplasak bile yeterli elektrik üretemeyiz.
Şimdiden vücut ısınızdan telefon şarj etmek için elektrik üretmenizi sağlayan akılıl bantlar var (Matrix tarzı). Yakında elektronik boya ve elektronik dövme de bunu yapacak.
Petrol endüstrisi buradan vuruyor
Fosil yakıtlarla çevreyi kirleten ve küresel ısınmaya yol açan petrol şirketleri bunu bir bahane olarak kullanıyor; ama çaresiz değiliz! Avustralya Yeni Güney Galler’deki Newcastle Üniversitesi’nden Prof. Paul Dastoor güneş ışığından elektrik üreten boya geliştirdi.
Boyanın avantajı belli: Evinizin dışını, otomobil tavanı ve kaputunu, hatta her gün yürüdüğünüz yollarla kaldırımları akıllı boyayla kaplayabilirsiniz. İster boya sürersiniz ister sprey yaparsanız. Her durumda yeni boya ile kampta acilen boyadığınız çadır bile güneş paneli olmadan elektrik üretebilir.
Gelecekte rengarenk boyalı bu evler güneş paneli olmadan güneş ışığından elektrik üretecek. Panel döşeyerek görüntü kirliliğine yol açmadan.
Gerçek mobil enerji
Günümüzde evlerin çatılarını duvar kağıdı gibi esnek güneş panelleriyle kaplıyoruz; ama bunlar durduğu yerde kalıyor ve canımız istediği zaman söküp kamp aleti gibi sırtımızda taşıyarak başka yere götüremiyoruz.
Oysa güneş ışığından elektrik üreten boya ile çaydanlık ve ojeleriniz bile gün ışığından elektrik üretebilir. Böylece nüfus artışına bağlı olarak her yeri bununla boyamanız yeterli olur. Zaten her yere boya sürüyoruz, ekstra bir şey yapmış olmayacağız.
İlgili yazı: 100 km’de 0 Litre Yakan Araba >> Dünyanın ilk güneş enerjili spor otomobili Immortus
Bu da ısıdan elektrik üreten termoelektrik boyanın üretim kapasitesini gösteren çizim.
Popular Science Türkiye Aralık sayısında Sabancı Üniversitesi’nden Selmiye Hocamla yakıt hücreleri için geliştirilen esnek elektrot grafen teknolojisini konuştuk.
Selmiye Hocamız grafeni kağıt yaprağa benzeyen ince filmler halinde basabileceğimizi, hatta inkjet printerlarda kullanılan yöntemle grafeni her türlü yüzeye elektronik mürekkep halinde püskürtebileceğimizi söyledi. Bunun için grafene platin tozu katmak yeterli.
Dastoor da yakıt hücrelerinde kullanılacak iletken grafen malzemesi için geliştirilen mürekkep püskürtme ve akıllı toz teknolojisini güneş ışığından elektrik üreten boyaya uyguladı.
Dastoor’un geliştirdiği suda çözülen elektronik tozu printerda basabilir ve böylece çok daha esnek, hafif, ucuz güneş panelleri üretebilirsiniz (matbaada gazete basar gibi). Dilerseniz elektronik toza su ve çözücü ekleyip evinizin duvarlarını boyayabilirsiniz. Otomobili spreyle boyamak da buna dahil.
Boyayı önce toz halinde üretiyor ve sonra mürekkep püskürtmeli inkjet printer ile basıyoruz. Spreyle veya fırçayla da uygulayabiliriz. Özellikle bakından daha iletken olan grafen tozu akılıl boyada devrim yapacak.
Şimdilik boyayı doğrudan duvara veya arabaya ya da eşyalara süremiyoruz. Önce ince bir film tabakasına sürüyor, sonra evlerin camlarıyla çatısını ve otomobilleri bu ince plastikle kaplıyoruz. Tıpkı otobüslerin dışını ince filmden üretilen reklam afişleriyle kaplamak gibi.
Tek sorun güneş ışığından elektrik üreten boya verimliliğinin sadece yüzde 3 olması. Bunu önümüzdeki yıllarda yüzde 11’e çıkarabileceğiz; ama gelecekte sert ve esnek güneş panellerinin verimliliği yüzde 70 olacak.
Kısacası teknolojinin yaygınlaşması zaman alacak; ama güneş boyası kampta telefonunuzun pili bittiğinde acil şarj için şimdiden işinize yarayabilir.
İlgili yazı: Tüylü Güneş Panelleri
Isıdan elektrik üreten boya
Şansımıza, elektrik üreten boya petrol şirketlerinin yatırımlara mani olarak süresiz erteleyebileceği zor bir teknoloji değil; çünkü ısıdan elektrik üreten termoelektrik boyalar da var. Üstelik bunlar güneş boyasından daha avantajlı: Ne de olsa elektrik üretmek için ışığa ihtiyaçları yok. Isı yeterli.
Örneğin evde kalorifer veya şömine yanarken dış cephe boyasıyla değil de iç duvar boyasıyla elektrik üretebilirsiniz. Kampta veya sokakta ateş yakarak da elektrik üretebilirsiniz.
Aşk ateşinden elektrik üretmeyi mümkün kılan termoelektrik boya? Tekillik geliyor derken bu kadarını da hayal etmemiştim ama olabilir de.
Güneş enerjisi teknolojisi elektrik dağıtım şirketlerine para vermeden elektrik üretmenizi sağlıyor ve sizi merkezi yönetim bağımlılığından kurtarıyor, ama tümüyle gayri merkezi değil. Ne de olsa güneş panelini bir şirketten almanız ve bakım yapmanız gerekiyor. Buna yarı merkezi (dağıtık) enerji diyoruz.
Elektrikli boya ise neredeyse tümüyle gayri merkezi. Boyayı bir yerden alacaksınız ve dış cephede kullanım ömrü maksimum 2 ay olacak; ama bütün bu sınırlamalara rağmen, kamp çadırına güneş paneli taşımanıza gerek kalmayacak. Siz yürüyerek nereye gidiyorsanız elektrikli boya da oraya gidecek.
Gelecekte bu boyaları plastik film basmaya gerek kalmadan istediğiniz yüzeye doğrudan uygulayabileceksiniz. Örneğin, yazlığınız için 2 ay ömrü olan boyayla verandanın çatısını kaplayabilirsiniz. Isıdan elektrik üreten boya ise sizi gün ışığına bağımlılıktan kurtaracak:
Özellikle de gündüz ışıktan elektrik üretip gece için duvar pilinde depoladıktan sonra; akşam yakacağınız elektrik sobasının açığa çıkardığı ısıdan kısmen elektrik üreterek duvar pilinden bile tasarruf edeceksiniz. Elektrik üreten akıllı boya teknolojisi neredeyse sonsuz imkanlar sunuyor.
Güneş boyası gün ışığının bol olduğu Avustralya icadı. Termoelektrik boya da Güney Kore buluşu. Ulsan Ulusal Bilim ve Teknolojisi Enstitüsü araştırmacıları ısıdan elektrik üreten boyayı şimdiden hemen her yüzeye uygulayabileceğimizi söylüyor.
Termoelektrik jeneratörleri günümüzde enerji santrallerinin ürettiği atık ısıdan elektrik üretiyor. Bunlar kömür yakan termik santrallere takılan jeneratör boyunda büyük kutular. Aslında bu jeneratörleri kompresör ve sıvı soğutucu kullanmayan havalandırma sistemlerine takarsanız soğutuculardan bile elektrik üretebilirsiniz.
İlgili yazı: Çöp İnternet >> New York’ta Güneş Enerjili W-Fi Çöp Kovaları ile 75 Mbps Bedava İnternet
Asfalt da elektrik üretebilir. Hem ısıdan hem ışıktan!
Hem sıcaktan hem soğuktan elektrik üretiyor
Termoelektrik jeneratörler termodinamik yasalarına göre çalışıyor ve ısı farkından elektrik üretiyor. Bu sebeple Sibirya kışındaki soğuk tayga ormanları ile sobalı avcı kulübesi arasındaki ısı farkıyla bile elektrik üretebilirler.
Güney Koreliler bunun için bizmut telürür (Bi2Te3) ve antimon telürür (Sb2Te3) parçacıkları kullanan özel bir inorganik boya ürettiler.
Dolayısıyla boyanın elektrik üretmesi için önce iki farklı boya tozunu sıvıda eritiyor, sonra duvarlara iki kat halinde sürüyorsunuz. Böylece biri p tipi (pozitif) ve diğeri n tipi (negatif) olan iki yarıiletken arasında elektrik üretiyorsunuz.
Güneş ışığından elektrik üreten grafen boyayı yazdığımdan beri okurlar bu boyayı kimin ürettiğini soruyordu. Böylece sizi günümüzde ürün ticarileştirmeye en yakın iki kurumla tanıştırmış oluyorum. Onlarla temasa geçebilir ve Dünya’nın geleceği için temiz enerji kullanmaya başlayabilirsiniz.