Enerji

Enerji genel anlamda bir cismin veya sistemin iş yapabilme yeteneğidir. Zaman zaman enerji ve güç kavramları birbirine karıştırılmaktadır.

Bu iki kavram biribiri ile ilişkili olmasına karşılık aynı kavramlar değildir.Güç, birim zamanda yapılan iş veya harcanan enerji olarak tariflenmektedir.
Enerji fiziksel bir olay olup öçülebilmelidir. Her ölçülen büyüklük gibi ölçümün ifade edildiği bir birime ihtiyaç vardır. Bu birim kullanılan sisteme göre farklılıklar göstermektedir. 0 nedenle eneji birimi olarak joule(J), kalori (cal) gibi kavramlar sık sık duyulan enerji birimidir. Bunun yanı sıra İngiliz ısı birimi (BTU) gibi enerji bi¬rimi özellikle klima veya ısıtıcılarda sık sık duyduğumuz enerji birimidir. Watt (W), kilowatt (KW) gibi kavramlarıda günlük hayatımızda sık sık duyarız. Watt birim zamanda joule olarak harcanan veya üretilen enerji demektir. Kilowat bunun 1000 katıdır.

Kullanılan birimleri canlandırabilmemiz için güncel bazı örnekler vermek yerinde olacaktır. Kütlesi 1 kilogram (kg) olan bir cisim yerden 1 metre (m) yükseklikte duruyorsa bu cismin enerjisi yaklaşık olarak 9.81 J`dür. Kalori ise kabaca 1 gram(g) suyun sıcaklığını 1 santigrad derece (°C) yükseltmek için harcanan enerjidir. BTU ise yaklaşık 454- gram suyun sıcaklığını kabaca 0,56 santigrad derece yükseltmek için gereken enerjidir. Enerji konusunda yapılan değerlendirilmelerin anlaşılabilmesi için bu kavramların bilinmesi kolaylık sağlayacaktır.

Enerjinin Temel Kaynağı

Güneş enerjisi dünyamızda kullanılan tüm enerji tip¬lerinin temel kaynağı olup oluşumu hakkında bazı teoriler olsada kesin olarak nasıl bitmek tükenmek bilme¬den oluştuğu hakkında kesin bir ilmi bilgimiz yoktur. Bu konuda ciddi ilmi çalışmalar yapılmasına rağmen olayın aydınlanması şu anda mümkün gözükmemektedir. Güneşten oluşan enerji kütle- enerji dönüşümü ile mümkün olduğu düşünülmektedir. Bunu basit olarak atom bombasından doğan enerjiye benzetebiliriz. Eğer bir kütle enerjiye dönüşürse vereceği enerji E = mc2 bağıntısı ile açıklanabilir.

Burada m: enerjiye dönüsen kütle .c:ışık hızı olup c = 3*ıo*(-y)dir.

Kütle-enerji dönüşümüne bir örnek olarak 1 kg`lık bir kütlenin enerjiye dönüşmesi sonucu oluşacak enerjiyi hesaplayalım. E= mc2 =1*(3*® 8)2 =9*® 6 joule olup bu enerji ile yaklaşık o °c deki 21*10`` ton ( 21 milyar ton) suyu `100 °C ye çıkarabilirsiniz. Görüleceği gibi kütlenin enerjiye dönüşmesi sırasında çok büyük enerjiler açığa çıkmaktadır. Güneşten dünyamıza gelen enerji oldukça önemli olup miktarı hakkında bir örnekle fikir edinebiliriz. Dünyanın atmosferinin üst kısmında güneş ışınlarına dik 1 m2 ye 1 sn`de ulaşan güneş enerjisi gücü ortalama olarak 1.4*0 3(-^> dir. Bu solar enerjinin yak¬laşık -51 yani 700l^> yeryüzüne ulaşmaktadır. Bir saatte yeryüzüne ulaşan güneş enerjisi yaklaşık 25.2*10`(./)olup hiçbir kayıp verilmediği takdirde bu enerji yaklaşık 6 kg suyu 0 °C den 100 °Cye çıkaracaktır.

Güneşten gelen enerji farklı şekillerde tabiatın yapısı içerisinde dönüştürülerek saklanmakta ve bu bize sanki farklı enerji kaynakları şeklinde tanıtılmaktadır. En çok kullanılan kömür, petrol gibi herhangi bir fosil enerjisi orijin olarak güneş enerjisinin farklı formda oluşmuş halidir. Tarih öncesi bitkiler güneş enerjisini bir dönüşümle depolayıp uzun yıllar toprak ve basınç altında kalarak geçirdikleri değişimler sonucu kömür veya petrol gibi başka fosil enerjisi formunu almaktadır. Bu oluşum sırası kimyasal enerji seklinde milyonlarca yıl önce depolanmış enerji kömürün veya petrolün yakılması sonucu ısı enerjisi olarak ortaya çıkmaktadır.

Benzer şekilde rüzgar veya dalga enerjisi de güneş enerjisi sonucu oluşan enerjilerdir. Dalga genel olarak rüzgarlar tarafından yaratılmaktadır. Rüzgar atmosferik bir olay olup güneşin atmosferi ısıtması sonucu ortaya çıkmaktadır. Isınan hava yükselmekte ve yerini soğuk havanın doldurması ile rüzgarlar oluşmaktadır. Hava kütlesinin hareketinden doğan kinetik enerji elektrik enerjisi elde etmek üzere kullanılabilmektedir.

Genel olarak elektriğin bir yerden başka bir yere taşınması diğer enerji türlerine göre daha kolay olduğu için farklı enerji tipleri daha çok elektrik enerjisine dönüştürülerek kullanılmaktadır. Bu dönüşüm işlemlerini yapabilmek için enerji dönüşüm santralları kurulması gerekmektedir. Enerji dönüşüm santralları genel olarak enerji kaynağı olarak kömür, petrol ve doğal gaz kullanmaktadırlar. Bunu yanı sıra nükleer enerji, hidroenerji elektrik üretimi için sık kullanılan enerji kaynaklarıdır. Elde edilen elektrik enerjisi enerji dönüşüm sandallarından yüksek voltaj elektrik hatları ile başka noktalara taşınabilmektedir. Yerleşimin seyrek olduğu bölgelere elektrik santrallarında elde edilen elektriği götürmek ekonomik olarak çok pahalı olacağı için bu küçük ölçekli yerleşim birimlerinde yenilenebilir enerji kaynakları denilen rüzgar, güneş, hidro ve diğer benzer enerjilerin kullanılması daha ekonomiktir.

Dünya Enerji Kaynakları ve Enerji Tüketimi

Dünya nüfusu yandaki grafikten de görüleceği gibi ciddi bir şekilde artmaktadır. 2006 yılında yaklaşık 6,5 ve insanların yaşam standartlarının yükselmesi enerjiye olan ihtiyacı ciddi şekilde arttırmaktadır. Bu veriler doğrultusunda yıllık enerji artışı -2 civarında olup 2030 yılında bu gün kullanılan enerjinin 1,5 katı enerjiye ihtiyaç olacaktır. Bu enerjiyi nasıl karşılayacağımız bu günden sorulması gereken önemli bir sorudur.

2010 yılında enerji tüketiminin 510*1015 Btu olacağı tahmin edilmektedir (bunun anlamı 510 milyon defa milyar demektir). Bu enerjinin neredeyse -85`i fosil yakacaklar dediğimiz kömür, petrol, doğal gaz olarak karşılanmaktadır. Kömür, nükleer ve su kaynakları daha çok elektrik üretiminde kullanılmaktadır. Doğal gaz, biyolojik yakıtlar (odun ve diğer biyolojik maddeler) daha çok ısıtma ve pişirme için kullanılmaktadır. Yenilenebilir enerji olarak tariflediğimiz rüzgar enerjisi, solar enerji gibi enerjilerin şu anki katkıları oldukça düşük seviyededir.

Dünya fosil enerjisi enerji tüketiminin ciddiyetini anlayabilmek için basit bir örnek alalım. Eğer Amerika hiçbir ülkeden petrol ithal etmezse şu anda bilinen tüm
Dünya Enerji İhtiyacı İçin Kullanılan Enerji Kaynakları Yüzdeleri milyar olan nüfusun 2030 yılında 8,2 milyar olması öngörül- mektedir. Bu nüfus artışı yanında teknolojik gelişim petrol rezervlerini 4-5 yıl içerisinde tüketecektir. Bu günün teknolojisi ile dünyada tesbit edilen kullanılmayan veya kullanılan fosil enerji kaynaklarının miktarı yaklaşık olarak kömür için 1000 milyar ton, petrol için 200 000 milyar litre, doğal gas için 200 000 milyar metre küptür. Günlük enerji kullanımı ileride artacağı ve fosil enerji üretiminin rezervlerin azalması nedeni ile azalacağı düşünülürek yapılan tahmini hesaplamalar sonucu kömürün 150 , petrolün 45 ve doğal gazın 70 yıl kadar bize ciddi enerji kaynağı olabileceği sonucuna varılmıştır. Bu tahminlerin grafiksel gösterimi aşağıda verilmektedir. Bu grafikte görüldüğü gibi her geçen yıl dünyada tüketilen enerji ihtiyacı artmaktadır.

Sanayileşmenin ve hayat standartlarının artması sonucu oluşan enerjiye olan talebi nasıl karşılayacağız?