Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

Antarktika için güneş enerjisi hidrojeni: Termal olarak birleştirilmiş yaklaşımın avantajları

05.07.2021
54
Antarktika için güneş enerjisi hidrojeni: Termal olarak birleştirilmiş yaklaşımın avantajları

Helmholtz-Zentrum Berlin, Ulm Üniversitesi ve Heidelberg Üniversitesi’nden bir ekip, şimdi güneş ışığı kullanılarak Güney Kutbu’nda hidrojenin nasıl üretilebileceğini ve hangi yöntemin en umut verici olduğunu araştırdı.

Sonuçları: Aşırı soğuk bölgelerde, PV modüllerini doğrudan elektrolizöre bağlamak, yani onları termal olarak bağlamak çok daha verimli olabilir. Bunun nedeni, PV modüllerinden gelen atık ısının bu ortamda elektrolizin verimini arttırmasıdır. Örneğin Alaska, Kanada ve yüksek dağlık bölgeler gibi dünyadaki diğer soğuk bölgeler için de geçerlidir. Bu yerlerde güneş enerjisi hidrojeni, petrol ve petrol gibi fosil yakıtların yerini alabilir.

Heidelberg Üniversitesi’nden çevre fizikçisi Kira Rehfeld, araştırması için Antarktika’yı ziyaret ettiğinde, oradaki yoğun ışık onu şaşırttı. “Yaz aylarında hava her zaman aydınlıktır. Bu güneş radyasyonu aslında araştırma altyapısına enerji sağlamak için kullanılabilir” diye gözlemliyor. Ancak bu uzak bölgelerdeki jeneratörler, motorlar ve ısıtıcılar şimdiye kadar çoğunlukla petrol veya petrol gibi küresel ısınmaya neden olan fosil yakıtlardan beslendi. Yüksek ilişkili ekonomik maliyetlerin yanı sıra, en küçük sızıntılardan kaynaklanan kirlilik de özellikle hassas ekosistemi tehdit eden önemli bir sorundur.

Fosil yakıtlar, düşük sıcaklıklarda son derece iyi depolanabilen çok yönlü bir enerji ortamı olan hidrojen ile değiştirilebilir. Helmholtz-Zentrum Berlin Güneş Enerjisi Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı olan May, “Bu nedenle fikrimiz, Antarktika yazında suyu elektroliz yoluyla hidrojen ve oksijene ayırarak yerinde iklim açısından nötr hidrojen üretmek için güneş modüllerini kullanmaktı” dedi. Rehfeld ve May, sıfırın altındaki sıcaklıklarda bile güneş ışığı kullanılarak hidrojenin üretilip üretilemeyeceğini ve bunun için hangi yöntemin en uygun olduğunu araştırmak için Volkswagen Vakfı’ndan finansman için başvurdu. Düşük sıcaklıklar, elektrolizin verimliliğini önemli ölçüde azaltabilir, ancak soğuk aslında çoğu güneş modülünün verimliliğini artırır.

May ve HZB meslektaşı Moritz Kölbach, şimdi iki farklı yaklaşımı ampirik olarak karşılaştırdı: fotovoltaik modülün elektroliz tankından termal ve fiziksel olarak ayrıldığı geleneksel bir kurulum ve fotovoltaik modülün yakın olduğu daha yeni, termal olarak bağlı bir kurulum termal difüzyonu teşvik eden elektroliz tankının duvarı ile temas. Antarktika koşullarını simüle etmek için Kölbach bir dondurucu aldı, kapıda bir delik açtı, bir kuvars pencere yerleştirdi ve kabinin içini simüle edilmiş güneş ışığıyla aydınlattı. Elektroliz kabını -35 santigrat derece civarında donma noktasına sahip ve elektriği iyi ileten yüzde 30 sülfürik asit (akü asidi olarak da bilinir) ile doldurdu.

Fotovoltaik modül, elektroliz tankının duvarı ile yakın temas halinde olduğunda verimlilik artar. Kredi bilgileri: M. Kölbach/HZB

Kölbach daha sonra deney hücrelerini kurdu ve bir dizi ölçüm gerçekleştirdi. Çalışma sırasında, aydınlatılan PV modülleri atık ısılarını doğrudan elektrolizöre ilettiğinden, termal olarak bağlı PV modüllerine sahip hücrenin nispeten daha fazla hidrojen ürettiği ortaya çıktı. Kölbach, “Elektrolizöre ek ısı yalıtımı ekleyerek verimliliği bile artırabildik. Sonuç olarak, aydınlatma sırasında elektrolit sıcaklığı -20’den +13,5 santigrat dereceye çıktı” diyor.

Bu çalışmanın sonuçları, termal olarak birleştirilmiş sistemlerin, termal olarak ayrılmış olanlardan potansiyel olarak daha yüksek verimliliğe sahip olduğunu doğrulamaktadır. Bununla birlikte, bu avantajlardan ekonomik olarak yararlanılıp yararlanılamayacağı henüz görülmemektedir. May, “Bu nedenle, bir sonraki aşamada prototipleri gerçekçi koşullar altında test etmek istiyoruz. Bu kesinlikle heyecan verici olacak ve şu anda bunun için ortaklar arıyoruz” diyor.

Antarktika için güneş enerjisi hidrojeni - çalışma, termal olarak birleştirilmiş yaklaşımın avantajlarını gösteriyor
Deney dondurucuda bulunur. Işık bir pencereden gelir ve güneş pilleri aracılığıyla elektrolitik su ayırma için gereken voltajı üretir. Kredi bilgileri: M. Kölbach/HZB

Yerel olarak üretilen güneş enerjisi hidrojeni, fosil yakıtları değiştirmek ve yalnızca Güney Kutbu’nda değil, aynı zamanda dünyanın diğer aşırı soğuk ve seyrek nüfuslu bölgelerinde de çevreye ve CO2 emisyonlarına ilişkin kirlilik tehlikesini ortadan kaldırmak için bir seçenek olabilir. Bu, yüksek Alpler, Kanada ve Alaska, And Dağları ve Himalayalar gibi diğer dağlık bölgeleri içerebilir.

Yaklaşık 60 yıl önce uzaydaki uydulara güç sağlamaya başlayan fotovoltaiklerin muzaffer ilerlemesini hatırlatan May, “Belki de güneş enerjisiyle üretilen hidrojen, dünyanın bu tür uzak bölgelerinde başlangıçta ekonomik olarak uygulanabilir olacaktır” diyor.


Daha fazla bilgi:
Moritz Kölbach ve diğerleri, Aşırı soğukta termal olarak eşleştirilmiş solar hidrojen üretimi için verimlilik kazanımları, Enerji ve Çevre Bilimi (2021). DOI: 10.1039/D1EE00650A

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.