İstanbul Özel Avrupa Koleji öğrencisi Reyhan Aleyna Özen, makine mühendisi dedesinin de katkısıyla dalga jeneratörü üretmeyi başardı.

İstanbul Özel Avrupa Koleji öğrencisi Reyhan Aleyna Özen, makine mühendisi dedesinin de katkısıyla dalga jeneratörü üretmeyi başardı. Yenilenebilir kaynaklardan biri kabul edilen denizlerden, Türkiye’nin ihtiyacı olan elektrik enerjisinin karşılamasını amaçlayan projeyle ilgili destek bekliyor.

İstanbul Özel Avrupa Koleji öğrencisi Reyhan Aleyna Özen, 45. TÜBİTAK Ortaöğretim Öğrencileri Araştırma Projeleri Yarışması için hazırladığı buluşuyla, Türkiye’nin enerji ihtiyacının yenilenebilir kaynaklardan biri olan denizlerden karşılanabileceği fikrini ortaya attı. Reyhan Aleyna Özen, hazırladığı dalga jeneratörü projesiyle denizlerde oluşan ve atıl durumdaki dalga enerjisinin mevcut hareket potansiyelinden faydalanarak elektrik enerjisi elde etmeyi ve Türkiye’nin bu alanda dışa bağımlılığını en aza indirmeyi amaçlıyor.

TÜBİTAK yarışması için hazırladığınız projeden bahseder misiniz? Bu çalışmayla neyi amaçladınız?

Rehber öğretmenimin ve aile fertlerimin desteğiyle hazırladığım bilimsel çalışma, yenilenebilir dalga enerjisini, dubalar, hava pistonu ve hava motoru dönüsü ile dinamoya aktararak elektrik enerjisine çeviren dalga jeneratörüdür. Dalga jeneratörü projesinin amacı; ülkemizin üç tarafını çeviren denizlerde oluşan ve atıl durumdaki dalga enerjisinin mevcut hareket potansiyelinden faydalanarak elektrik enerjisi elde etmek ve Türkiye’nin elektrik yönünden dışa bağımlılığını en aza indirmektir.

Yenilenebilir kaynaklar içinde dalga enerjisinin potansiyeli nedir? Projenizi dalga enerjisinden faydalanmayı amaçlayan diğer çalışmalardan ayıran özellikler nelerdir?

Dünya yüzeyinin farklı ısınması sonucu oluşan rüzgarların deniz yüzeyinde esmesi ile meydana gelen deniz dalgalarındaki gücün, diğer yenilenebilir enerji kaynaklarındakinden daha büyük olduğu biliniyor. Kullanılabildiği takdirde bol ve çoğu ülkenin elde edebileceği kadar yaygındır. Her ne kadar bulunduğu yere göre değişse de hesaplanmış ortalama günlük güneş enerjisi akışı metrekare başına 100 W’dır. Güneş enerjisinin kullanımında yüzey etkin olduğundan yüzey örnek verilirse; ideal şartlarda 1 kW elektrik üretimi için 10 metrekarelik bir alan gerekiyor. Rüzgar enerjisi kullanılarak aynı miktarda elektrik üretimi için iki metrekare yer gereklidir. Dalga gücü için bu alan sadece bir metrekaredir. Ayrıca okyanuslardaki bu gücün sadece yüzde 1’i bugünkü dünya enerji talebinin beş katından fazladır. Fosil yakıtlara bağımlılığı, küresel ısınmayı, asit yağmurlarını, her türlü kirliliği dolaylı olarak azaltması, iş sahası açması, elektrik şebekesinin olmadığı uzak alanlara elektrik sağlaması, deniz ortamında yapılacak platformlarda ve diğer çalışmalarda potansiyel teknolojinin kullanımına olanak tanıması, tuzlu suyun tatlı suya çevrilip ihtiyaç bulunan bölgeye pompalanması, (deniz dibi zenginliklerinin yüzeye pompalanması gibi faydalarıyla) yeni bir yaklaşım getiriyor. Dalga gücünün kullanılmasına uluslararası sınırlamalar getirilmiştir. Her dalga boyutunun kullanılması için bir tasarımın oluşturulması gemi rotalarının geçtiği yollar, askeri tatbikatlar, balık avlanma sahaları, su altı kabloları gibi kısıtlamalar büyük dalga enerjisi projelerine başlamadan önce dikkate alınmalıdır. Şu ana kadar yapılmış projelerde dalga enerjisinin elektriğe çevrilmesi için daha çok dalganın gelgit özelliğinden faydalanılması düşünülmüştür. Bu noktada dalga jeneratörü projemin dalganın deniz yüzeyindeki her hareketinin kullanılabilmesi için yeni bir çözüm olabileceğini düşünüyorum. Sistemin dubalara dayalı olması nedeniyle ayarlanabilir mekanizma yüksekliği aynı zamanda en düşük dalga yüksekliklerinde bile elde edilen hava basıncının depolanabilmesi ve arzu edildiğinde kullanılabilmesi, önemli bir özellik olarak ön plana çıkıyor.

Sistemin çalışma prensibinden bahseder misiniz? Dalga gücünden elektrik enerjisi nasıl üretilir?

Dalga jeneratörü projemin çalışma prensibi, oluşan dalganın tepe noktasında ve çukur noktasında olmak üzere iki farklı aşamada gösterilebilir. Dalga birinci duba için tepe noktasında iken, (Şekil-1) birinci dubanın 20 santimetre yukarı kalkması halinde, birinci pistona 50 kgf’luk kuvvet uygulayarak pistonu yukarı doğru hareket ettirmiş ve pistonda sıkışan hava, pnömatik hava kanalları aracılığıyla hava motoruna gönderilir. Bu esnada ikinci duba da çukur noktasında olduğundan 1 numaralı ve 4 numaralı çekvalfler kapalı, 2 ve 3 numaralı çekvalfler açık konumdadır. Birinci duba dalganın tepe noktasındayken elde edilen basınçlı hava 1 numaralı çekvalf kapalı konumda olduğundan 3 numaralı çekvalften ve 6 numaralı vanalı valften geçerek hava motoruna doğru gider. İsteğe ve elde edilen basınca bağlı olarak elde edilen hava direkt olarak hava motoruna gidecekse, hava tüpünün 5 numaralı vanalı çekvalfi kapalı konumda olmalıdır. Dalganın yüksekliğinin yeterli olmadığı ve hava motorunu döndürebilecek basınca ulaşmadığı durumlarda ise 6 numaralı vanalı valfin vanası kapatılarak, elde edilecek en düşük basınçlı havanın dahi 5 numaralı vanalı çekvalf açılarak hava tüpüne dolması sağlanacaktır. Böylece, dalga yüksekliğinin yeterli olmadığı zamanlarda dahi hava tüpüne depolanan hava, hava tüpünün üzerine monte edilen manometreden kontrol edilerek yeterli basınca ulaştığında, hava motorunun 6 numaralı vanalı valfi açılmak suretiyle hava motoru çalıştırılabilir. Hava motorunun çalışması neticesinde elde edilen dönü hareketi, bir mil vasıtasıyla dinamoya aktarılarak dinamodan elektrik elde edilmiş olur. Dalga ikinci duba için tepe noktasında iken ise, (Şekil-2) ikinci duba 20 santimetre yukarı kalkar ve ikinci pistona 50 kgf’luk kuvvet uygulayarak pistonu yukarı doğru hareket ettirmiş olur. Pistonda sıkışan hava, pnömatik hava kanalları aracılığıyla hava motoruna gönderilir. Bu sefer birinci duba çukur noktasında olduğundan 2 numaralı ve 3 numaralı çekvalfler kapalı, 1 ve 4 numaralı çekvalfler açık konumdadır. İkinci duba dalganın tepe noktasında iken elde edilen basınçlı hava 2 numaralı çekvalf kapalı konumda olduğundan 4 numaralı çekvalften ve 6 numaralı vanalı valften geçerek hava motoruna doğru gider, neticesinde elde edilen dönüş hareketi, dinamoya aktarılarak dinamodan elektrik elde edilmiş olur. Deney esnasında iki aşamalı olarak gösterilen sistemde, iki duba ve iki piston kullanılarak, pistonların sıra ile çalıştığı ve dolayısıyla sisteme sürekli hava bastığı kabul edilir. Bununla hava akışının sürekliliğini sağlamak ve hava motorunun sürekli dönerek elde edilecek elektrik enerjisinin kesintiye uğramaması amaçlanmıştır. Gerçek şartlar altında, dalga boylarının (dalgalar arası mesafe) değişkenliği dikkate alındığında yapılması gereken iki alternatif tespit edilmiştir. Birinci alternatif belirli aralıklarla birden fazla duba ve pistonun konumlandırılarak, dalganın her hareketinden elde edilecek basınçlı havanın tek hava kanalında toplanması ki bu durumda dalga boyunun dezavantajı ortadan kaldırılmış olacaktır. İkinci alternatif ise dubaların bir tırtıl gibi birbiri ardına sıralı konumlandırılarak dalga boyunun dezavantajını avantaja çevirmektir.

Sonuç olarak; prototip olarak tasarlanan dalga jeneratörü ile yani su yüzeyinde oluşan dalganın hareketini, duba yardımı ile bir hava pistonuna aktararak elde edilen basınçlı havanın, hava motorunu döndürmesi sağlanmış ve bu dönü, mil yardımıyla dinamoya aktarılarak, elektrik enerjisi elde edilmiştir. Bu prototip piyasadan temin edilebilen malzemelerle hazırlandığı için sistemde kullanılan materyallerin birbirine olan uyumunda çözümlenebilir hatalar oluştu. Ancak, sistemin uyumlu malzemelerle büyütüldüğünde daha fazla enerji elde edilebileceğini, basınçlı havanın daha büyük depolama kapasitesi olan hava tanklarında depolandığında elektrik enerjisinde sürekliliğin sağlanabileceğini düşünüyorum. Projemin çıkış noktası olan ve yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemlilerinden biri kabul edilen dalga enerjisi açısından ülkemiz son derece şanslıdır. Üç tarafı denizlerle çevrili olan Türkiye’nin elektrik enerjisi ihtiyacını büyük ölçüde karşılayabilecek olan bu kaynağın kullanımına yönelik bu ön çalışmanın ilgili kurumların ya da sanayi kuruluşlarının desteğiyle çok daha iyi noktalara taşınacağına inanıyorum.