Skip to content

TEKNOLOJİ

KASIM 2018 SAYI: 126

KABLOSUZ ENERJİ

KABLOSUZ ENERJİ TRANSFERİ ARTIK BİR TEORİDEN ÖTE BİR GERÇEKLİĞE DÖNÜŞMÜŞ DURUMDA. TESLA’NIN ÖNCÜLÜĞÜNÜ YAPTIĞI BU SERÜVEN TAM ANLAMIYLA GERÇEKLEŞTİĞİNDE, HİÇ ŞÜPHESİZ YENİ BİR ÇAĞI DA MÜJDELİYOR OLACAK. ELEKTRİKLİ ARAÇLAR SEKTÖRÜNDEN ELEKTRONİK SEKTÖRÜNE KADAR BÜYÜK BİR DEĞİŞİM YAŞANACAK VE BU DA GÖSTERİYOR Kİ KABLOSUZ ENERJİNİN İLETİMİ SADECE MÜHENDİSLİK AÇISINDAN DEĞİL EKONOMİK VE SOSYAL AÇIDAN DA BÜYÜK BİR DEVRİME NEDEN OLACAK.

Moment Expo’nun bu sayısında, Gartner. com tarafından 2018’in en stratejik on dijital teknoloji trendi arasında gösterilen ve makine imalat sektörlerini de yakından ilgilendiren güncel teknoloji başlıklarından “Kablosuz Enerji” kavramını inceleyeceğiz. Günlük yaşantımızın kaçınılmaz bir parçası olan elektriğe, en basit işlerimizi yaparken bile bağımlıyız. Fakat diğer kaynaklar gibi elektrik enerjisi de kısıtlı ve dağıtımı hem maliyetli hem de dağıtımı sırasında kullanılan kablolar büyük karmaşıklık oluşturuyor. Sırp kökenli ABD’li mucit, fizikçi ve elektrofizik uzmanı Nikola Tesla’nın da geçtiğimiz yüzyılın başlarından itibaren üzerinde çalıştığı ve en büyük hayallerinden biri olan kablosuz enerji transferi, teknolojik gelişmelerle birlikte günümüzde disiplinlerarası değerlendiriliyor ve gelecekte yaşanması muhtemel olan sorunlar için de bir çözüm olarak görülüyor.

KABLOSUZ ENERJİ TRANSFERİNİN TEMELLERİ

Enerjinin kablosuz olarak aktarılması, 200 yılı aşkın bir süredir üzerinde kafa yorulan bir düşünce olmasına rağmen, hala çözümünü etkin olarak yaşama geçiremediğimiz en önemli sorunlarımızdan biri. Tesla’nın rüyası olan kablosuz enerji aktarımı, günümüzde halen bilim insanlarının başlıca çalışma alanlarından biri olmaya devam ediyor. Tesla’nın hayatı boyunca en büyük amaçlarından biri, elektriği herkes için ulaşılabilir kılmaktı. Bu amaç için öncelikle elektriği kablosuz olarak transfer etmeyi planlayan Tesla, Colorado Spring kasabasındaki deneylerinde zamanının çoğunu bu konuya ayırmış ve Londra-New York arasında elektriği kablosuz iletmek amacıyla önemli çalışmalar gerçekleştirmişti. Meşhur Colorado Deneyi ile kısmen başarılı olan Tesla’ya göre enerjinin kablosuz transferi çok yüksek frekanslarda mümkün olabilirdi. Tesla, düşük frekanslardaki merkezlerden aldığı elektrik gücünü milyonlarca kat fazlasına çıkararak, elektriği dünyanın herhangi bir yerindeki alıcıya rahatlıkla gönderebileceğine inanıyordu. Tesla, bu amaçla en iyi iletken olan yer küreyi model almıştı. Basit bir mantıkla, yüksek değerdeki elektrik akımlarını topraklayan Tesla, bu akımı aynı yerden başka bir akımla desteklemiş, böylece dalga gücünü giderek büyütmeyi başarmıştı. Işık hızında hareket eden bu akım, dünyanın merkezinden geçerek geri dönüyor ve küçük kuvvetlerin birleşmesiyle rezonanssal bir biçimde devasa bir dalga meydana getiriyordu. İşte Tesla’nın ünlü Wardenclyfee Kulesi’nin amaçlarından biri de bu devasa dalgayı oluşturarak enerjinin kablosuz iletimiydi. Ancak Tesla’nın en önemli mali destekçisi J. P. Morgan’ın “enerjinin yok fiyata satılacağı” gerekçesiyle projeden tüm desteğini çekmesiyle proje rafa kaldırıldı. Tesla daha sonraları bu fikri George Westinghouse’a teklif etse de o da aynı gerekçeyle projeyi reddetti. Böylece, insanlık adına önemli bir fırsat kaçırılmış oldu.

REZONANS FREKANSININ ÖNEMİ

Uzun yıllardır yapılan kablosuz enerji araştırmalarının ilk ciddi başarısı 2007 yılında, liderliğini Hırvat fizikçi ve elektrik mühendisi Marin Saljacic’in yaptığı Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) çalışan uzmanlardan oluşan takımdan geldi. 2 metre uzaklıktan 60 watt gücünde bir ampulü yakmayı başaran ekip, rezonans endüktif eşleme ile bu başarıyı yakaladı. Rezonans endüktif eşleme yönteminden önce bu alanda üzerinde çalışılan kısa mesafe ve uzun mesafe yöntemler ise endüktif eşleme, hava iyonlaştırması, mikro dalga güç iletimi ve lazer güç iletimiydi. Rezonans endüktif eşleme yöntemi, son yıllarda üzerine yoğunlaşılan ve başarılı sonuçlar elde edilen bir yöntem. Manyetik rezonans mantığına dayanan bu yöntemde, çalışmaların ana çıkış noktasını, rezonans frekansı aynı olan nesnelerin (Rezonans, bir sistemin belirli bir frekansta en yüksek dalga genişliğinde titreşim verme eğilimidir. Bu frekansa, rezonans frekansı denir) yüksek verimlilikle enerji transferi yapma eğiliminde olmaları oluşturuyor.

MIT’te sürdürülen ve başarılı olan çalışmada, her biri kendinden frekans halinde bulunan iki bobin kullanılıyordu. Verici bobin, yani güç kaynağına bağlı bobin belli frekansta salınım yapan bir manyetik dalga yayıyor; diğer bobin ise manyetik alanla aynı rezonansa girerek üzerine oluşan enerjiyi çekiyordu. Burada oluşan manyetik alan radyasyon yaymadığı için alıcı bobin tarafından alınamayan enerji, verici bobinin içinde kalıyor. Böylece bu sistem diğer klasik sistemlerden, örneğin trafolarda da kullanılan yakın mesafelerdeki bobinlerin manyetik indüklenmesi sonucu güçlerin aktarılmasından ayrılıyor. Çünkü sistemde taşınabilecek enerjinin menzili küçük olmasına rağmen, verimliliği diğer sistemlerle kıyaslanmayacak kadar büyümüş oluyor. Sistemin menzilinin ise bir odadaki tüm cihazları çalıştırmaya yetecek enerjiyi sağlayabileceği belirtiliyor. Yine aynı takım tarafından kurulan Wi-Tricity şirketi de kablosuz enerjinin ticarileşmesi açısından önemli bir adım olarak gösterilebilir. Şirket, elektrikli araçların da kablosuz şarj edilmesi için çalışmalar yapmaya devam ediyor.

KABLOSUZ ENERJİ KULLANIM ALANLARI

Kablosuz enerji transferi teknolojisinin günümüzde ticarileşen ürünleri bulunmakla birlikte her geçen gün yeni ürünler de piyasaya sürülmeye devam ediliyor. Kablosuz şarj aletleri ile tüketici elektroniğinde şimdiden yer almaya başlayan kablosuz enerji aktarımı, gelecekte otomobillerin de kablosuz şarj edilmesiyle birlikte önemli bir aşamayı geride bırakmış olacak. Benzer şekilde, kalp pilleri gibi vücut içerisinde bulunan medikal cihazların şarj edilmesiyle ilgili çalışmalar da halen devam ediyor. Enerji alanında gelecek projesi olarak görülen; ayda kurulacak olan güneş enerjisi santraliyle elde edilen enerjinin uzak mesafe kablosuz enerji iletimi yöntemiyle dünyaya gönderilmesi gibi örnekler ise kablosuz enerji kullanım alanlarının en fütüristik ancak dikkat çekici hedefleri olarak gösteriliyor.