Yağmurdan Elektrik Üreten Güneş Paneli
Çinliler su damlasından elektrik üreten grafen güneş paneli yaptı. Böylece güneş panelleri yağmurlu havada gün ışığı azaldığı zaman sudan ucuz elektrik üretecek. Yeni teknoloji elektriği bakırdan daha iyi ileten grafen elektrotlar kullanarak güneş paneli verimliliğini yüzde 70’e çıkaracak.
Sudan ucuz elektrik
Türkiye’de elektrik faturasına başkasının kaçak kullanım bedeli de eklendiği için bizde sudan ucuz elektrik hayal; ama Çin Okyanus Üniversitesi’nden Qunwei Tang ve meslektaşları uzak doğuda ucuz elektriğe hazırlanıyor.
Bunun için de elektrot olarak tek atom kalınlığındaki grafen malzemesini kullanan yeni güneş panelleri üretiyorlar. Kağıt gibi bükülebilen grafen elektriği bakırdan daha iyi iletiyor ve çatıya duvar kağıdı gibi döşenen esnek güneş panellerinin yaygınlaşmasını sağlıyor.
İlgili yazı: Güneş Enerjili Otoyollar
Hem suyla hem ışıkla çalışıyor
Grafen güneş panelinin hedefi endüstriyel uygulamalarda yüzde 70 verimliğe ulaşmak. Elon Musk’ın SolarCity şirketinin sanayi tipi güneş panelleri şimdiden ışığın yüzde 40’ını elektriğe çeviriyor ve yüzde 70 verimlilikle çalışan paneller de laboratuarda test ediliyor.
Ancak, Çin malı güneş paneli sadece güneş ışığından elektrik üretimi verimliliğini artırmıyor. Buna ek olarak güneş panellerinin kapalı ve yağmurlu havada evlerin çatısına çarpan su damlalarından elektrik üretmesine izin veriyor.
Buna göre, yeni güneş paneli kullanıma girdiği zaman gün ışığından yüzde 40 verimlikle elektrik üretecek. Ancak, kapalı havalarda da çalışarak yıl içinde Solar City ürünlerinden çok daha fazla elektrik üretmiş olacak. Suyun iyi bir iletken olması buna izin veriyor:
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Router Modem
Grafen mucizesi sayesinde
Grafen çok iletken bir malzeme olduğu için yağmur suyunda bulunan doğal tuzdan yararlanarak su damlalarından elektrik üretiyor. Esnek güneş panelinin üstünde bulunan grafen elek, pozitif tuz iyonlarını üst yüzünde tutarken negatif elektronları alta geçiriyor.
Bu elektronlar grafen yaprağın altında yer alan güneş hücresi üzerinde birikiyor. Sonuçta grafen yaprağın üstünde pozitif yük ve hemen altında negatif yük oluşuyor. Böylece güneş paneli artı ve eksi uçlu bir pil gibi çalışarak elektrik üretiyor.
İlgili yazı: Çoklu Evren: En Yakın Komşu Evren Nerede?
Üç katlı güneş paneli
Çinlilerin yeni güneş panelinde grafen yaprak kullanmasının tek sebebi grafenin iyi bir iletken olması değil: Grafeni oluşturan karbon atomlarının eleğe benzer yapısı sayesinde sudaki tuz iyonlarını elektronlardan ayırabiliyorlar.
Böylece güneş paneli hem gün ışığından elektrik üretiyor hem de gerçek bir akış pili gibi çalışarak yağmur suyundan elektrik üretiyor.
İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük
Küçük mucize
Çinliler geliştirdikleri hibrit güneş paneliyle daha şimdiden yağmur damlalarından yüzde 6,53 oranında elektrik ürettiler ve bu da birkaç yüz mikrovolta karşılık geliyor. Üstelik burada avuç içi büyüklüğünde olan tek bir güneş hücresinden söz ediyoruz. Elle modifiye edilmiş pazar işi bir güneş hücresi için büyük başarı.
Profesör Tang sadece tam boy bir güneş paneli kullanarak en ucuz güneş hücrelerinin toplam verimliliğini yüzde 25’e çıkarabilir. Sanayi tipi panellerde ise yüzde 60 sınırını zorlayabilir. Yeni model panellerde ise yüzde 70 verimliliğe ulaşmak mümkün görünüyor ve bunun çok önemli bir yararı daha var: Ucuz ve kullanışlı temiz enerjinin yaygınlaşması.
Gelişmiş ülkelerde güneş enerjisi maliyetleri son 4 yılda petrol fiyatlarının altına düştü. Açıkçası güneş paneli verimliliğinin artması, temiz enerjinin fosil yakıtlar karşısında yaygınlaşmasını sağladı. Ancak, yağmurdan elektrik üreten güneş panelleri ile enerji israfını ve küresel ısınmayı daha da azaltacağız. Üstelik asıl yenilik kapıda bekliyor:
İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi
Süperiletken grafen geliyor
Hibrit güneş panelleri yeni değil: Geçen yıl bilim insanları hem ışıktan, hem ısıdan elektrik üreten güneş paneli yaptılar. Ancak, yağmurdan elektrik üreten güneş panelinin gizli bir avantajı var: süperiletken grafen.
Süperiletken malzemeler elektriği hiç direnç göstermeden iletiyor. Bunları kullanarak hem elektrik şebekesinde ısıya bağlı enerji kaybını azaltabiliriz hem de düşük voltajlı güneş panellerinin daha fazla elektrik üretmesini sağlayabiliriz. Hatta tek şarjla 2 hafta çalışan grafen akıllı telefonlar üretebiliriz.
İlgili yazı: VPN Engelleme Türkiye’de Nasıl Aşılır?
Bu kez İngilizler
Gerçi oda sıcaklığında çalışan süperiletken yok; ama -269 derecede süperiletkene dönüşen grafen malzemesinin diğer iletkenlerden üstün yanları var:
Grafen zaten elektriği çok iyi iletiyor. Süperiletken grafen ise elektriği bildiğimiz her şeyden daha iyi iletecek. İngilizler de bunu yaptılar ve Cambdrige Üniversitesi’nde yepyeni bir yöntemle süperiletken grafen yaprakları ürettiler.
İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi
Süperiletken devrimi
Aslında dünyanın ilk süperiletken grafen yaprağını geçen yıl Japonlar üretti; ama İngilizler grafene özel bir malzeme ekleyerek bu kompozit malzemeyi yeni bilgisayarlarda kullanılacak bir üretim malzemesine dönüştürdüler. Bu açıdan ticari ürüne dönüşebilecek ilk süperiletken grafeni İngilizler buldu diyebiliriz; ama önce nasıl başardıklarına bakalım:
Bunun için -269 derecedeki grafen numunelerine praseodimyum seryum bakır oksit (PCCO) denilen bir materyal bağladılar. PCCO’nun açılımı diksiyon dersi tekerlemesine benziyor; ama PCCO tabanlı yeni süperiletken üretme tekniğinin çok ilginç bir özelliği bulunuyor.
PCCO veya benzer katkı malzemeleri kullanarak eskiden -269 derecede süperiletken olan yarı iletkenleri gelecekte oda sıcaklığında süperiletkenlere dönüştürebiliriz. Bu durumda grafeni soğutmaya gerek kalmaz ve teknoloji ucuzlayarak evlerimize girer. Kim elektrik faturasını azaltan buzdolabı kullanmak istemez? 🙂
İlgili yazı: Lazer Işınlı Güneş Enerjisi Uydusu Geliyor
Süperiletken güneş paneli
Normalde PCCO iyi bir süperiletken değil; çünkü bunun için süperiletken tellerden akan elektronların hepsinin kendi çevresinde aynı yönde dönmesi gerek. Kısacası spinleri hizalı olmalı. PCCO’da elektronlar d dalgası yaratıyor ve bu yüzden spin sırası karışık oluyor.
Öte yandan, PCCO malzemesini alıp grafene eklediğimiz zaman p dalgası yapan elektron akımları üretiyoruz. Daha doğrusu İngiliz araştırmacılar bunu başardıklarını söylüyorlar. P dalgasının varlığı henüz kanıtlanmadı; ama fizikçiler bunu başardıysa bizi gerçek bir süperiletken devrimi bekliyor.
PCCO-grafen kombinasyonunun p dalgası ile süperiletken olarak çalıştığı ispatlanırsa grafen sayesinde az elektrik tüketen süperiletken bilgisayarlar, beyaz eşya ve elektrik türbinleri üreteceğiz.
Sonuçta P dalgası sayesinde süperiletken özelliği kazanan grafen yaprakları tıpkı bir inşaat iskelesi gibi çalışacak ve fabrikada seri üretime izin verecek. Ancak bu daha başlangıç.
İlgili yazı: Klima Özellikli Antirefle Soğutma Paneli
Optik kuantum bilgisayar geliyor
Önceki yazıda süper hızlı çalışan optik kuantum bilgisayarların gelecekte süperiletken geliştirmekte kullanılacağını anlatmıştık. Grafen sayesinde hem kuantum bilgisayar geliştirmeyi hızlandırabiliriz hem de kuantum bilgisayar yardımıyla oda sıcaklığında çalışan yeni süperiletkenler tasarlayabiliriz.
Kazan kazan
Günümüzde ABD dünyanın en verimli elektrik şebekesine sahip ve voltaj hatları pek az ısınıyor. Buna karşın telden geçen elektriğin yüzde 6’sı kabloları ısıtarak ziyan oluyor. Yüzde 6 önemsiz bir oran diyebilirsiniz; ama bu büyük kayıp. Amerika’nın yıllık enerji kaybı Avustralya’nın enerji üretimine eşit!
Oysa elimizde oda sıcaklığında çalışan süperiletken grafen kablolar olursa hem bu kaybı önleriz hem de süperiletken güneş panelleri üretiriz.
Böylece bir yandan temiz enerji yaygınlaşırken, diğer yandan elektrik kaybı azalır ve nüfus artışına bağlı talebi karşılamak için elektrik üretimini artırmak zorunda olduğumuz halde küresel ısınmayı yavaşlatırız. Geleceğimiz temiz güneş enerjisine bağlı.
