Elektrik enerjisi nedir

Elektrik enerjisi

Elektrik enerjisi nedir, nasıl üretilir?

Elektrik enerjisi;

nesneleri hareket  ettiren veya nesnelerin yerini değiştiren , canlandırıcı bir kuvvettir. Kılıktan kılığa giren enerji, yükseklik ve hızdaki bir değişim ile ilerleyen elektromanyetik dalgalar ve sıcaklığa neden olan atomların  titreşimi olarak görülebilir . Enerji bu türler arasında şekil değiştirebilse  de toplam enerji miktarı daima korunur . Daha fazlası  yaratılamaz ve asla yok edilemez.

Elektrik Enerjisi Tarihçesi

Elektrik kelimesi Yunanca’da elektrondan gelmektedir.  Peki kim buldu? Bu sorunun aslında bir çok cevabı olmakla beraber ilk bilinen ilk kişi Humphry Davy’dir. Bu bilim insanı 1808 yılında  elektrik akımı taşıyan iki kömür elektrotunu birbirinden ayırarak bir ark oluşturmayı başarmıştır. Daha sonra bu işle  ilgili bir çok bilim adamı çalışmalar yaptı. Bir çok şirket bu konu için araştırmalar yaptı. Ancak günümüze göre en  yakın çalışmayı tabi ki de Thomas Edison’un  ampulü (akor flemalı ampul)  icat etmesiyle birlikte elektrik enerjisi, aktif olarak kullanılmaya başlanmış oldu. Tabi ki Thomas Edison’nun bulmuş olduğu ampul doğru akım ile çalışmaktaydı.

Doğru akım çok pahalı ve maliyetli bir iş olduğu için yaygın olarak kullanılamadı ve sadece belediye binası gibi önemli merkezlerde kullanıldı. Oysa günümüz elektrik enerjisinin baş aktörü Nikola Tesla,  Thomas Edison’un doğru akımını tarihe gömerek ona karşı alternatif akımı geliştirerek daha az maliyet ve daha fazla  verimli enerji kullanımı sağlanması için günümüz dinamo ve jeneratörü icat etmiştir.

Elektrik Enerjisi Nedir ?

Atomun çevresini saran yüklü (pozitif) ve yüksüz (negatif)elektronların iletken tel üzerinde birbirlerine karşı uyguladıkları çekme ve itme kuvveti ile meydana gelen enerji türü olan elektrik enerjisinin en kısa tanımı ise proton ,elektron, pozitron ve parçacıkların etkileşimiyle ortaya çıkan bir enerji türüdür.

Günlük hayatta elektrik enerjisi ile bir çok kez karşılaşırız örneğin sürtünmeden dolayı çıkan statik elektriği saçımızı taradığımızda veya yün bir kazak giyip çıkardığımızda mutlaka fark etmişizdir . Peki elektrik enerjisi madem her yerde , biz neden bu enerjiyi bedava kullanamıyor ücret ödüyor ve bu kadar teferruatlı sistemler kullanıyoruz hiç düşündünüz mü? Evet! Neden dediğinizi duyar gibiyim . Elektrik enerjisi kokusuz renksiz ve günlük hayatta yardımcı ve dönüştürücüler olmadan kullanılamaz bir enerji çeşidi olduğu için göremiyoruz müdahale edemiyoruz işte insanlığın tarih boyunca en çok korktuğu şey varlığından haberdar olup da görmediği güç . Elektrik enerjisinin serüveni de tam olarak burada başlıyor. Peki göremediğimiz bu varlığı nasıl olup da kullanıyoruz? Cevabı çok kolay Kontrol !!

Kontrol

Elektrik enerjisi her yerde. Ama onu etkili , doğru ve verimli kullanabilmek için kontrol etmeliyiz. Kontrol edebilmek için bir çok sistem kurmalı ve akıl almaz derecede farklı bileşenler kullanıp (kablo ,direk sigorta ,anahtar, elektronik devreler ,elektronik devre elemanları, yardımcı baralar ,topraklama elemanları ve gereksiz kullanımı önlemek için tam otomatik veya manuel kumanda sistemleri kompanzasyon sistemleri taşıyıcı ve yardımcı elemanlar) milyarlarca para harcamak zorundayız. En azından günümüz teknolojisi bunu bir mecburiyet olarak sırtımıza yüklüyor .

Elektrik Enerjisinin Depolanması

Elektrik enerjisi genellikle farklı enerji formlarına dönüştürülerek depo edilebilir. Kullandığımız piller bataryalar aküler enerji dönüşüm mantığı esaslı çalışır. Ve böylece depo edilmesi mümkün olmayan elektrik enerjisini depo edip kullanmamıza olanak verilir . Eğer elektrik enerjisini depo edebilseydik bir şimşeğin çakması sonucu boşalan elektrik akımı ile İstanbul’un altı aylık (36.8 milyar kWh ) elektrik enerjisini karşılayabilirdik. Dolaylı yoldan depo ettiğimiz elektrik enerjisi çok kısa süreli olduğu için kullanımı elverişsizdir.

Günümüzde elektrik enerjisini doğrudan depo eden tek elektronik malzemenin kondansatör olduğunu söyleyebiliriz. Bu depolama işlemi ise çok kısa bir süre yani saniyenin yüzde birlik bir kısmında gerçekleşir. Kondansatörün çalışma prensibi şarj deşarj mantığına dayalıdır. İki iletken malzeme arasına bir yalıtkan malzeme koyarak elde edilir. İletken kutuplar eşit sayıda atom barındırıyorsa deşarj, farklı atomlar barındırıyor ise şarj durumundadır. Elektrik enerjisinin üretimi teorik olarak aynı fakat uygulama olarak farklı şekillerde üretim yöntemleri mevcuttur. Bazı önemli yöntemleri detaylı olarak inceleyeceğiz.

Güneş Enerjisi ile Elektrik Enerjisi Üretmek

Bilindiği üzere güneş yenilenebilir  ve çevre dostu bir enerji kaynağı olduğu için son yıllarda sürekli gündemdedir. Ülkemizde bu konuda belli başlı çalışmalar yapılmış ve elektrik enerjimizin %22.9’luk bir kısmını güneşten elde etmekteyiz. Güneş enerjisinden elektrik enerjisi iki temel yöntemle elde edilir. Bunlardan en yaygını olan fotovoltaik panel sistemi ile güneşten gelen fotonlar özel  renk ve tasarıma sahip olan hücreler yardımıyla soğurulur, fotonların koparttığı elektronların hücrede dolaşması ile de elektrik akımı üretilmektedir.

N tipi yarı iletken ve P tipi yarı iletken olmak üzere temel olarak 2 katmandan oluşurlar. N tipi yarı iletken elde etmek için kullanılan silisyum eriğine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element eklenir . Silisyumun dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron bulunduğu için fazla olan elektronu güneşten gelen fotonların enerjileriyle ile dışarıya verir. P tipi yarı iletken elde etmek için ise, silisyuma  periyodik cetvelin 3. Grup elementlerinden biri eklenir.

Bu elementlerin son yörüngesinde 1 elektron eksikliği nedeniyle N tipi yarı iletkenden P tipi yarı iletkene elektron akışı olur ve doğru akım oluştururlar. Böylece elektrik akımı elde edilmiş olur. Elde edilen elektrik enerjisi de doğru akımdır. gerek doğrudan kullanılır gerekse de kimyasal enerjiye (pil ,akü,batarya vb.) çevrilerek kullanılmış olur.

Rüzgar Enerjisi ile Elektrik Enerjisi Üretmek

Rüzgar, gece ve gündüz hava değişimleri, mevsim geçişleri ile oluşur ve bu enerji kaynağından elektrik üretimi hava akımını dönen bir mil üzerine geçiren kanatların dönmesi, kinetik enerjinin şaft üzerine aktarılmasıyla elektrik enerjisinin elde edilmesi mantığına dayanmaktadır. Rüzgar türbini pervane ,şaft,pervane kapağı,pervane göbeği fren, trafo, kule vb. parçaların bir araya getirilerek elde edilmesiyle oluşan son derece teferruatlı bir sistemdir.

Su ile Elektrik Enerjisi Üretimi

Hidroelektrik santrali olarak bilinen sudan elektrik enerjisi üretiminin genel mantığı rüzgar türbinine benzemektedir. Temel mantık biriken suya kinetik bir enerji kazandırmak ve bu enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi esasına dayanır. Ülkemiz bu enerji kaynağının kullanımı için son derece elverişlidir. Arazi yapısının dik , engebeli olması ve akarsuların bol bulunması nedeniyle ülkemiz elektrik enerjisinin yaklaşık olarak %23.3’nü bu enerji kaynağından karşılamaktadır. Ülkemizde Doğu ve Güneydoğu Anadolu bölgelerinde son derece yaygın olmaya başlamıştır. Oysa ki hidroelektrik enerji santrallerinin geçmişi M.Ö. 3000-2000 yıllarına dayanmaktadır. Ancak, Mezopotamya da elektrik üretimi için değil farklı amaçlar için kullanılmakta idi. Taş değirmen, taşımacılık ve bir yükün kolayca kaldırılması gibi işlerde kullanılmaktaydı.

Biyokütle Enerjisi ile Elektrik Enerjisi Elde Etmek

Biyokütle enerjisi, yenilenebilir bir enerji kaynağıdır ve son zamanların en çok araştırılan konusu haline gelen bu enerji kaynağı türü evsel atıklar, yağlar, tarım bitkileri(şeker ,nişasta ve soya bitkisi vb.), fabrika kalıntıları gibi kaynaklarından çeşitli yöntemlerle (sıkıştırma ,basınç, bekletme kurutma, yakma vb.) elektrik enerjisi elde edilmesini sağlayan bir enerji çeşididir.