Higroelektrik terimini okuduktan sonrasında bunun bir yazım hatası bulunduğunu ve hidroelektrik demesi icap ettiğini düşünebilirsiniz.
Yazım denetleyicim onu hidroelektriğe ne kadar değişiklik yapmak isterse istesin, higroelektrik gerçekten, gerçek bir şey.
Hidroelektrik, akan sudan elektrik enerjisinin çıkarılmasıyla ilgilenirken, Higroelektrik, elektriğin nemden çıkarılması işlemidir.
1900’lerin başlangıcında, Sırp-Amerikalı icat eden Nikola Tesla, havadan enerji elde etmeyi (higroelektrik) hayal ediyordu.
Amacı, atmosferde bulunan elektrik yüklerini yakalamak ve onları elektrik akımına dönüştürmekti. Bunun için bir takım gözlem yapmış oldu. Nikola Tesla bunu başarabileceğini düşünüyordu:
“Gücün kablosuz iletimine dayanan devasa bir devrimin eşiğindeyiz. Geceleri tüm gökyüzünü aydınlatabileceğiz ve nihayet öteki gezegenlere neredeyse sınırsız bir güç sağlayacağız.”
Çağdaş alternatif akım elektrik tedarik sisteminin tasarımına yapmış olduğu katkılarla tanınan icat eden, neredeyse bir çağ ilkin Dünya’nın bigün süper pil görevi göreceğini düşünüyor ve bunu kuramsal olarak ifade ediyordu.
Tesla’dan bu yana bilim adamları elektriğin iyi mi oluştuğu ve atmosferde iyi mi salındığı hakkında oldukça daha çok informasyon edindiler ve su buharının elektrik yükü taşıyabileceğini keşfettiler.
Kim bilir bu sayede Tesla’nın başlatmış olduğu asırlık hayal gerçek olabilir ve 2050 yılına kadar iklim açısından etkisiz olma kısaca temiz enerji hedefi tutturulabilir.
Nikola Tesla Kimdir? : Nikola Tesla, alternatif akım ve tesla bobini şeklinde tarihteki mühim icatları gerçekleştirmiş oldu. Tesla’nın fikirleri dönemin o denli ilerisindeydi ki, birçoğu sadece bugün hayata geçebildi. İcatları için dünya genelinde ortalama 300 patent aldı. Tesla tarafınca geliştirilen buluşların birçoğu da patent korumasına alınmadı.
Nikola Tesla, tüm zamanların en büyük bilim adamlarından biridir.
Tesla’nın fikirleri dönemin o denli ilerisindeydi ki, birçoğu sadece bugün hayata geçebildi.
Nikola Tesla, 1856 senesinde Avusturya İmparatorluğu’nda (şimdiki adıyla Hırvatistan) dünyaya gelmiştir.
Tesla, Sırp kökenli bir aileden geliyordu. Anası, okumamıştı fakat oldukça zekiydi. Boş zamanlarında ufak ev aletleri yapıyordu. Elektriğe ve icatlara olan sevgisini buradan kazanmıştı. Babası, Tesla’nın, kendisi şeklinde bir ortodoks rahip olmasını istiyordu. Buna karşın okula gitti ve mühendislik eğitimi aldı.
Nikola Tesla, Almanya, Avusturya ve Çekya dahil olmak suretiyle Avrupa’nın çeşitli yerlerinde eğitim görmüş oldu.
Tesla, almış olduğu eğitimler yardımıyla elektrik mühendisi ve makine mühendisi oldu.
Tesla, 1870‘lerin sonlarında Macaristan’a taşındı. Burada bir telefon santralinde çalıştı. Burada bazı buluşlar yapmış oldu sadece emekleri yeterince dikkat çekmedi.
1884 senesinde, 28 yaşlarında, daha çok fırsatın bulunduğunu düşündüğü ABD‘ye taşındı. Burada Thomas Edison ile tanıştı ve onun yanında çalışmaya başladı. Birkaç ay sonrasında aralarında bazı anlaşmazlıklar çıktı. Bunun üstüne Tesla, ayrılma ve kendi yolculuğuna devam etme sonucu aldı.
Tesla, 1887 senesinde Amerikalı girişimci George Westinghouse‘un desteğiyle bir şirket kurdu. Edison’un doğru akım sistemine karşı bir alternatif akım motoru olan endüksiyon motorunu sonlandırmayı başardı. Tesla, rakiplerinden daha verimli, daha dayanıklı ve daha ucuz olan icadını, 1888 senesinde Westinghouse Company‘ye lisansladı.
Bir süre sonrasında Tesla, kablosuz kontakt üstüne çalışmaya başladı. Varlıklı bir finansçı olan JP Morgan‘ın desteğiyle bir laboratuvar kurdu. Hemen sonra dünya kablosuz sistemi isminde bir fikri ortaya attı. Bu erken radyo fikri, JP Morgan tarafınca uygulanabilir görülmedi. Böylece laboratuvarı destekleyen fonu yitirdi.
Tesla, alternatif akım (AC) ve tesla bobini şeklinde tarihteki mühim icatları gerçekleştirmiş oldu. İcatları için dünya genelinde ortalama 300 patent aldı. Tesla tarafınca geliştirilen buluşların birçoğu da patent korumasına alınmadı.
Tesla, hiçbir vakit şöhret ve paranın ardında olmamıştı. İnsanların yaşamını iyileştirmek için çalışıyordu. Bundan dolayı, yaşamının son yıllarını şöhretten uzak ve yoksulluk içinde geçirdi. Başarıya ulaşmış icat eden, 1943 senesinde yaşamını yitirdi.
Tesla’nın son yılları ağlatısal olsa da elektrik ve kontakt hayatına kattıklarıyla başarı göstermiş bir icat eden olarak anılmaya devam ediyor.
Yenilenebilir Enerji kaynakları kelimenin tam anlamıyla güneş ışığında, havada, yerküremizde, denizlerimizde ve okyanuslarımızda bulunur. Gezegenin fizyolojik yapısının bir parçası olduklarından organik yollarla devamlı olarak yenilenirler.
Bu enerji kaynakları çoğu zaman “alternatif enerji” olarak da adlandırılır zira petrol ve kömür şeklinde geleneksel fosil yakıtlara bir alternatif olarak görülürler.
Doğada 5 temel yenilenebilir enerji deposu bulunmaktadır: Güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, hidroelektrik enerjisi, jeotermal enerji ve biyokütle enerjisi.
Bir enerji kaynağının yenilenebilir olması, onun çevre açısından %100 güvenli olduğu anlamına gelmez.
Mesela; barajlar suyun enerjisini kullanır, sadece balıklara ve yırtıcı yaşamlara da zarar verebilirler. Rüzgâr türbinleri, temiz elektrik üretmek için rüzgâr enerjisini kullanır, sadece üretim sürecinin çevresel tesirleri vardır.
Fakat bu enerji kaynakları, günümüzde kullanılan fosil yakıtlara gore oldukça azca karbon ayak izine haiz oldukları için daha temiz bir dünyaya biletimizdir.
Haiz olduğumuz bu beş temel enerji kaynağına alternatif olacak başka yenilenebilir enerji deposu bulma arayışı, iklim değişikliği ile mücadeledeki çok büyük potansiyelleri sebebiyle hem bilim adamlarının hem de politikacıların kafasını kurcalıyor.
Nature Scientific Reports’ta piyasaya sürülen araştırma, su molekülleri ve metal yüzeyler içinde gerçekleşen etkileşimler sonucu oluşan elektriğin keşfine dayanmaktadır.
- yüzyılda, meşhur İngiliz fizikçi Michael Faraday, su damlacıklarının, aralarında gerçekleşen sürtünme yardımıyla metal yüzeylere elektrik yükleyebileceğini keşfetmişti.
Daha yakın tarihindeki bir çalışmada da, bazı metallerin neme maruz kaldığında kendiliğinden bir elektrik yükü oluşturduğunu gösterilmişti.
Higro: İngilizce bir kelime olan “hygro” Türkçe’de;
Ön kelime olarak kullanıldığında; “rutubet, rutubet” anlamına gelmektedir.
Coğrafyada iklim mevzusunda iklim elemanlarını işlerken nemi görmekteyiz. Rutubet mevzusunda da üç kavram bizim için oldukça önemlidir. Mutlak rutubet, maksimum rutubet ve bağıl rutubet.
Bağıl rutubet = (Mutlak rutubet/Maksimum rutubet)x100 formülü ile bulunmaktadır.
Rutubet ölçe aleti olan higrometre ile ölçülen rutubet kıymeti mutlak rutubet’dir.
Mutlak rutubet; Daha kolay bir tabirle havadaki rutubet miktarına mutlak denir. Suyun bolca olduğu yerde mutlak rutubet fazla olacaktır. Bilhassa sulu ve sıcak ekvatoral iklimde mutlak rutubet fazladır.
Bunun ana sebebi hem suyun oldukça olması hem de yüksek sıcaklıkların etkisiyle buharlaşmanın fazla olmasıdır. Soğuk ve kurak alanlarda ise mutlak rutubet oldukça düşüktür.
Havanın taşıyabileceği maksimum rutubet miktarına ise maksimum rutubet denir. Isı arttıkça havanın rutubet taşıma kapasitesi de artacaktır. Bundan dolayı maksimum nemi değiştiren ana unsur sıcaklıktır.
Bağıl rutubet ise bu ikisinin arasındaki orandır.
Mesela belli bir sıcaklıkta havadaki mutlak rutubet 15 ve maksimum rutubet 30 ise burada bağıl rutubet %50 çıkacaktır.
Bunu formülü de uygulayarak da hesaplayabilirsiniz.
Bağıl rutubet = (Mutlak rutubet/Maksimum rutubet)x100
Bağıl rutubet = (15/30) x100 = %50
Nikola Tesla’nın teorisi güzeldi sadece bilim bir tek zeka ile ilerlemiyordu. Kimi zaman de talih gerekliydi. İşte bir süre ilkin Massachusetts Üniversitesi’nden (UMass) bilim adamlarının başına gelen türden bir talih.
Bugünlerde, havadaki nemden ufak fakat devamlı bir oranda yenilenebilir enerjiyi başarı göstermiş bir halde üretmenin mümkün olduğu anlaşıldı sadece çalışmanın baş yazarı Profesör Yun Yao, yapmış olduğu açıklamada bunun yalnızca bir kaza bulunduğunu söylemiş oldu:
“Aslına bakılırsa havadaki rutubet için kolay bir sensör yapmayı amaçlıyorduk; fakat bir sebepten bunun üstünde çalışan bir talebe, gücü fişe takmayı unuttu. Açıkçası bu bir kazaydı.” dedi.
“Hiçbir şeyden elektrik üretme” terimi ilk olarak gene aynı üniversitenin araştırmacılarından 2020 senesinde meydana getirilen bir açıklamada kullanıldı.
Hiçbir şeyden elektrik üretmek ve temelde organik bir protein kullanan bir aygıt geliştirmek, aslına bakarsak oldukça daha fazlasına atıfta bulunan yanıltıcı bir formül.
Geleneksel Fakat Sıra Dışı, Hava Nemi
Higroelektrik, tüm yenilenebilir kaynakların toplamından ve ek olarak nükleer enerjiden daha çok bir elektrik vaat ediyor. Hiçbir şeyden kısaca havadan elektrik üretebilmek; çevreyi kirletmeden, düşük maliyetli, yenilenebilir, iç mekânlarda ve hatta Sahra Çölü şeklinde kuru alanlarda bile enerji üretilebilen bir çözüm sunuyor.
Ekip, 2020’de elde edilmiş bulgulardan memnun kalmadı ve çalışmalarına devam etti. 2020’deki ümit verici bulgulara ek olarak derhal her malzemenin nemden elektrik yakalayabilen bir cihaza dönüştürülebileceği gerçeği eklendi.
Bunu başarmak adına nanotellerden ufak deliklere geçtiler. Bu sayede havadan elektrik üretme kabiliyetinin jenerik olduğu ortaya çıktı. Böylelikle kelimenin tam anlamıyla her tür malzemenin havadan elektrik toplayabileceği kesinleşti. Profesör Yao, “kolay” olmasına karşın bu fikrin her türlü olasılığın önünü açmasını kutladığını belirtiyor.
“Havadaki Rutubet; Güneş ve Rüzgar Enerjisinin Aksine Devamlı Mevcut Olan Büyük Bir Sürdürülebilirlik Rezervidir.”
Massachusetts Amherst Üniversitesi’nden bir mühendis ekibi, Nikola Tesla’nın 1930’ların Dünya’nın bigün süper pil şeklinde davranabileceği teorisini fark ederek başarı göstermiş bir halde higroelektrik üretti.
Yao, buna karşın, cihazın (nanotel isminde olan bir takım mikroskobik tüp içeren) bir elektrik sinyali yaydığını söylüyor.
Bunu daha detaylı açıklayan Yao, her biri koşullar uygun olduğunda bir şimşek çakan bir yük içeren bir su damlacıkları kütlesinden başka bir şey olmayan bir bulut düşünmemizi söyler.
Bireysel nanoteller, bir insan saçının çapının binde birinden daha ufak olduğundan, havadaki bir su molekülünün girebileceği kadar geniş, sadece etrafa çarpacak kadar dar olduğundan, tek bir tümsek, malzemeye artan frekansta bir yük kazandırabilir.
Tüpün zıt uçlarında pozitif ve negatif bir çekme yöntemiyle akar.
“Yaptığımız şey, hasat edebilmemiz için tahmin edilebilir ve devamlı olarak bizim için elektrik üreten, insan yapımı, ufak ölçekli bir bulut oluşturmak.
Yao, Tesla’nın Dünya’yı ve üst atmosferi uygulanabilir bir temiz, kirlilik içermeyen kaynak olarak görmemiz yönündeki önerisine atıfta bulunarak hakkaten bir pil şeklinde diyor.
Bunu geniş ölçekte kullanmak karmaşık bir süreç olacaktır, sadece UMass araştırmaları sonunda bu sürdürülebilir enerji rezervini averaj bir hane halkının tüketimini artırmaya kanalize etmeye kararlıdır.
Yao, “Güzel olan, havanın her yerde olması,” diyor. “Cihazın ince bir tabakası oldukça azca oranda elektrik yada güç yaysa da, ilke olarak, gücü çoğaltmak için birden fazla katmanı dikey boşlukta istifleyebiliriz.”
İnce havadan kullanılabilir elektrik üretebilen bir aygıt, ses gerçek olamayacak kadar iyi fakat Peter Dobson, Oxford Üniversitesi’nde mühendislik bilimleri profesörü olan UMass ekibinin araştırmalarını senelerdir takip ediyor ve iyimser.
Dobson, “Bunu ilk duyduğumda, “ah evet, onlardan bir tane daha” diye düşündüm fakat hayır, onun bacakları var, bununki var,” diyor Dobson. “Eğer onu tasarlayabilir ve ölçeklendirebilir ve atmosferik mikroplar tarafınca kirlenmesini önleyebilirseniz, işe yaramalı.”
Bunu göz önünde bulunduran bilim adamları, bir prototipi optimize etmenin ve üretimi büyütmenin uzun vakit alabileceğini kabul ettiler.
Deneyleri şimdiye kadar bir LED ekranda yalnızca tek bir pikseli aydınlatmayı başardı.
Araştırmacılar Şu Anda, Malzemelerinin 8’e 5 Santimetrelik Bir Plakasının, Ortalama %50 Rutubet Oranına Haiz Bir Laboratuvarda Ortalama 0,9 Volt Üretebildiği Noktadalar. Bu, Yarım AA Pilin Güç Çıkışıyla Karşılaştırılabilir.
Higroelektrik malzemesini daha verimli hale getirmek için çalışan ekip, mükemmelleştirildiğinde hücrelerin benzer büyüklükteki fotovoltaik hücrelerle aynı oranda elektrik üretebileceğini umuyor.
Güneş yada rüzgârdan değişik olarak, higroelektrik jeneratörler gece gündüz, iç ve dış mekanlarda ve birçok yerde çalışabilir.
Anahtarın su moleküllerinin etkileşimi olması sebebiyle, söz mevzusu moleküllerde depolanan oldukça oranda enerji, enerji alternatiflerinde büyük bir atılım olabilir.
Yao: “Gittiğiniz her yerde temiz elektriğin olduğu bir gelecek dünyası hayal edin.”
Emin durumlar: Hücreler, oldukça ufak, tek tip zirkonyum oksit nanoparçacıklarının üretilmesi ve peşinden bunların bir takım kanal yada kılcal damar da dahil olmak suretiyle benzer bir yapıya haiz bir araç-gereç tabakası halinde sıkıştırılmasıyla oluşturulmuştur.
Nano yapı, kılcal damarların içinde atmosferden emilen su moleküllerinden yükü ayıran elektrik alanları oluşturuyor.
Netice, elektrik enerjisini yakalayan bir takım fizikokimyasal, fizyolojik ve elektrofiziksel süreçtir.
Yeni teknoloji bir açıdan güneş ve rüzgâr enerjisine gore avantajlı olacak. Panellerin ve türbinlerin güneş ışığını ve rüzgârı yakalamak için konumlandırılması gerekirken, higroelektrik hücrelerin belirli bir yerleşime ihtiyacı yoktur, zira mahalli rutubet seviyelerinde oldukça azca değişim vardır.
Bununla beraber, higroelektrik hücreler her yerde bir seçenek olmayacaktır zira çalışmak için minimum rutubet seviyelerine gerekseme duyarlar.
“Mesela, dışarısı eksi 15 santigrat aşama (-15°C) ise, kısaca her şey donmuşsa, havada su olmayacaktır” dedi.
Su Oldukca Hususi Bir Moleküldür.
Moleküler Çarpışmalar Esnasında Bir Molekülden Diğerine Elektrik Yükü Aktarılabilir.
Sürtünme Kanalıyla Bir Tür Statik Elektrik Oluşturulabilir.
Laboratuvarda Elektrik Üretmeye Çalışılmış ve Havadaki Bağıl Nemi %60’ın Üstüne Çıkardığımızda, Değişik İzole Metal Yüzeylerin Atmosferdeki Su Buharından Değişik Miktarlarda Yük Oluşturacağını Ortaya çıkarılmıştır.
İnsanlar kuru havanın statik elektriğe yol açtığını biliyorlar. Kimi zaman metal bir kapı koluna dokunduğunuzda sizi şok ediyor. Su normalde iyi bir elektrik iletkeni olarak düşünülüyor, yüzeyde yük oluşturabilecek bir şey değil. Fakat bağıl rutubet belirli bir eşiği aştığında işler değişiyor.
Araştırmalar, gelecekte, havadaki su buharı yardımıyla şarj olabilecek 1,5 Voltluk kalem pillerin geliştirilebileceğini ve ek olarak, bağıl rutubet seviyelerinin %60’ın üstünde olduğu, hala elektriğe erişimi olmayan bölgelerde, havadaki nemin yenilenebilir bir enerji deposu olarak kullanılabileceğini de vurgulanmıştır.
Netice;
Nemden enerji soruşturma önerileri, suyun geçmesine müsaade eden nano gözeneklere haiz olduğu sürece geniş bir araç-gereç yelpazesine uygulanabilir.
Temiz elektrik elde etmenin yolunu açan bu gelişme yardımıyla enerji kaynaklarının handikaplarından kabul edilen kesintiler çözülebilir ve haftanın yedi günü 24 saat enerji elde edilebilir.
Higroelektrik; bir öteki deyişle nemden elektrik üretme fikri yalnızca Massachusetts Üniversitesi araştırmacılarını değil bu yoldaki öteki araştırmacıların da ilgisini çeken bir mevzu.
Bundan dolayı başta Catcher Projesi olmak suretiyle birçok proje, bu mevzu üstüne çalışmaya devam ediyor. Vaatleri ise rüzgâr türbinlerinden sonraki devrimi gerçekleştirerek; rüzgâr yokken bile enerji üretmeyi başarmak.
Higroelektriği “Havadan Elektrik Üretme Teknolojisi” olarakta ifade edebiliriz. Bu mevzuda ilerde bizleri oldukça fazla yenilik beklediği aşikar.
Görüşmek dileğiyle…
Kaynakça:
1- Tüm hücreli Geobacter sülfür indirgeyicileri kullanan kolay ve sürdürülebilir bir higroelektrik jeneratörü
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285521006169
2- Higroelektrik: Tesla’nın imgesel gerçek mi oluyor?
https://inovax.net.tr/cevre/higroelektrik-teslanin-hayali-gercek-mi-oluyor/
3- Bilim adamları nemli havayı yenilenebilir enerjiye dönüştürüyor
4- Nikola Tesla Kimdir?
https://www.aydinlatma.org/nikola-tesla-kimdir.html
5- Havadaki Su Buharı Alternatif Bir Enerji Deposu Olabilir Mi?
https://royalgreen.com.tr/havadaki-su-buhari-alternatif-bir-enerji-kaynagi-olabilir-mi/
6- Tüm hücreli Geobacter sülfür indirgeyicileri kullanan kolay ve sürdürülebilir bir higroelektrik jeneratörü
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285521006169
