Samandan Elektrik Üretmek ? (Seebeck etkisi)

Türkiye enerjiye açken yenilenebilir enerji yatırımları yerinde sayıyor.
Anlaşmalı enerji sistemleri kullanımı sebebiyle doğal kaynak sıkıntısı çeken Türkiye' nin yenilenebilir enerji dönüşümüyle dışa bağımlılıktan kurtulması mümkün. Oysaki yenilenebilir enerji yatırımları en az maliyetli ancak en çok verimli yatırımlar olarak dikkat çekiyor.

Türkiye'nin enerji alımıyla oluşan cari açığını verimli projelerle gidermek, enerji ihtiyacı ve finansman gibi sorulara çare olmak ülkenin yenilenebilir enerji potansiyeli olan bölgelerde çevreyi dikkate alan projeleri hayata geçirmekle mümkün.

Türkiye'nin sahip olduğu iki yüz on üç bin yüz seksen sekiz kilometre kare tarımsal alanla dünyada on dördüncü sırada. Türkiye'nin karasal yüz ölçümüne oranla %27' si tarım alanı olarak kullanılabiliyor. Tahıllar,yağlı tohumlar ve yumrulu ürünler Türkiye' de en yaygın ürünlerdir.

Tarımsal üretimin büyüklüğüne rağmen, Türkiye' de değerlendirilmeyen  birçok tarım atığı bulunmaktadır. Türkiye' deki yıllık toplam tarımsal atık miktarı yaklaşık olarak 50-65 Mtop' dur.

Türkiyedeki bazı tarım ürünlerinin toplam üretim ve atık miktarı şunlardır.
                                 Ton                                   Atık                                     Kullanılabilir Atık 

Buğday                     22 439 042                       23 429 907                           3 514 486

Arpa                         8 327 457                         8 963 012                             1 344 452

Mısır(sap)                2 209 601                          4 970 259                            2 882 155


Karadeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Enerji Bitkileri Tarımı Araştırma Merkezinde yürütülen çalışmalar sonucunda bir ton  buğday sapından 221 litre bioethanol üretilebileceğini ispat ettiler.

Bioethanol fosil yakıtların aksine yenilenebilir kaynaklardan üretilen bir yakıttır. Üretim kısıtlaması yoktur ve doğadaki karbon dengesini bozmaz
. 
Termoelektrik etki, ısının doğrudan elektrik enerjisine veya tam tersine dönüşümüdür. Bir termoelektrik cihazın her bir tarafında sıcaklık farkı olduğunda gerilim meydana gelir ; tam tersine bir cihaza gerilim uygulandığında sıcaklık farkı oluşur.
Bu etki elektrik üretiminde kullanılabilir. Seebeck etkisi, sıcaklık farkının doğrudan elektriğe dönüşümüdür. Bu adı Alman fizikçi Thomas Seebeck' den dolayı aldı. Seebeck farklı iki metalden yapılmış ve birer uçları birleştirilen bu metaller arasındaki sıcaklık farkından dolayı kapalı biçimdeki bir pusula iğnesinin saptırabildiğini keşfetti. Bunun nedeni metallerin sıcaklık farklarına farklı tepki vermesi, böylece bir elektrik akım döngüsü ve bir manyetik alan oluşturur.

V gerilimi şöyle ifade edilebilir:

Burada ${\displaystyle S_{A}}$ ve ${\displaystyle S_{B}}$, A ve B metallerinin sıcaklık fonksiyonuna bağlı ısıl güçleri (Seebeck katsayıları); ${\displaystyle T_{1}}$ ve ${\displaystyle T_{2}}$, iki birleşme noktasının sıcaklıklarıdır.
Isıl güç veya Seebeck katsayısı S ile ifade edilir. Bu, termoelektrik gerilime maruza kalan bir malzemenin, oluşan sıcaklık farkına verdiği tepkinin büyüklüğüdür.

Bir malzemenin iki ucu arasındaki ${\displaystyle \Delta T}$ sıcaklık farkı, eğer az ise, bir malzemenin ısıl gücü yaklaşık olarak şöyle ifade edilir:

${\displaystyle S=-{\Delta V \over \Delta T}}$

Bir ΔV termoelektrik gerilimi uçlarda görülebilir.

Bu ifade, ${\displaystyle E}$ elektrik alanı ve ${\displaystyle \nabla T}$ sıcaklık gradyanı ile yaklaşık olarak şöyle yazılabilir:

${\displaystyle S={E \over \nabla T}.}$

İlgili malzemenin mutlak ısıl gücü, pratikçe yaklaşık olarak ölçülür. Çünkü, termoelektrik gerilimi ölçmek için bir voltmetreye bağlanan elektrotlar malzemeye yerleştirilmelidir. Ardından ölçülen ısıl güç şöyle yazılır:

${\displaystyle S_{AB}=S_{B}-S_{A}={\Delta V_{B} \over \Delta T}-{\Delta V_{A} \over \Delta T}.}$

Süperiletkenlerde S = 0'dır. Taşınan yüklerde entropi oluşmaz. Bu, ilgili malzemenin mutlak ısıl gücünün tam ölçümüdür. Ayrıca ${\displaystyle \mu }$ Thomson katsayısının ölçümünde malzeme ${\displaystyle S=\int {\mu \over T}dT.}$ ilişkisi ile ısıl güç elde eder.

S, önemli bir malzeme parametresidir ve termoelektrik malzemenin verimliliğini ifade eder. S nin büyük olması termoelektrik gerilime ve verimin çok olmasına neden olur.

Genç mühendislerin üreteceği bir sisteme gebe kalarak buğday sapından elektrik üretebilirz.

Kaynakça
Fotoğraf: www.marlow.com