Enerji ve Ekserji Verimli Yenilikçi Teknolojiler
Birçok sanayileşmiş ülkede, şehir siluetine, cam cepheler ve beton veya çelik gökdelenler hâkim. Bu ihtişamlı yapıların bir dezavantajı var - genellikle yaz aylarında çok sıcak oluyor, bu yüzden çoğunlukla pahalı klima sistemlerine ihtiyaç duyuluyor. Bu yapılar Almanya’nın yıllık enerji tüketiminin yüzde 14’ünü oluşturuyor. Uzmanlar, binaların toplam soğutma gereksinimlerinin 2020 yılında üç katına çıkacağını düşünüyor.
Freiburg’daki Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü ISE’den araştırmacılar soğutma için kullanılabilecek çok miktarda su buharı depolayabilen yenilikçi sorbentler üzerine çalışıyor. Metal-organik karkas bileşikler (MOF), kristal halinde bir materyal sınıfıdır. Gaz depolama, saflaştırma ve ayrıştırma uygulamaları için kullanılabilen MOF’ler için Fraunhofer ISE’den Dr. Stefan Henniger, “Bu malzeme çok gözenekli ve kendi ağırlığının 1.4 katı fazla suyu adsorbe edebiliyor” diyor.
MOF’ler ayrıca termal olarak tahrik edilen ısı pompalarında da kullanılabiliyor. Elektrikli ısı pompalarında elektrikli bir kompresör bulunurken, bu pompalarda soğutucu olarak su kullanılıyor, adsorbent performansı “termal kompresör” görevini yerine getiriyor. Gazlı soğutma sıvısı sorbent tarafından adsorbe ediliyor, böylece gaz fazından çıkıyor. Maddenin gözenekleri içinde bu adsorpsiyon sonucu oluşan ısı bir ısı eşanjörü yardımıyla ısıtma için kullanılabiliyor. Bunun için, sorbent, ısı eşanjörünün yüzeyine, sorbent doyma noktasına ulaşana kadar sürekli olarak buharlaşacak şekilde uygulanıyor. Maksimum adsorpsiyon kapasitesine erişildiğinde, depolanan soğutkanı atmak ve sıvılaştırmak için bir işlem uygulanıyor. Proseste ortaya çıkan yoğuşma ısısı da ısıtma için kullanılabiliyor. Fraunhofer ISE’de uzmanlar, patent için başvurdukları yeni bir kaplama tekniği geliştirdi. Bu teknik, yeni sorbentlerin ısı ve kütle transferini engellemeden ısı eşanjörleri gibi ekipmanlara uygulanmasını sağlıyor.
Stuttgart’taki Fraunhofer Enstitüsü Arayüz Mühendisliği ve Biyoteknoloji Enstitüsündeki bilim adamları da, zeolit termal depolama sistemlerini geliştirme ve optimize etme üzerinde çalışıyor.
Zeolitler, su gibi diğer maddeleri adsorbe eden gözenekli bir yapıya sahip kristalin minerallerdir. İç yüzey alanları gram başına 1000 metrekare olabilir. Zeolit su buharı ile temasa girdiğinde, su moleküllerini gözenekleri içine bağlar ve işlem sırasında ısıyı serbest bırakır. Materyali kurutmak ısı depolamanın bir yoludur; bu su buharı tekrar adsorbe edilir edilmez enerji alır. Fraunhofer IGB uzmanları, şu anda bu ısı depolama sistemi için teknoloji geliştiriyor.
Günümüzde soğurum (sorption) enerji depolaması ile ilgili yapılan bu araştırmalar, yenilikçi ve sürdürülebilir soğutma ve ısıtma alanında yeni gelişmelerin önünü açabilir.
Ülkemizde de enerji, ekserji verimli sistemler üzerine çalışmaların yükselişte olduğu görülüyor.
Bahçeşehir Üniversitesi, Virginia Tech Üniversitesi Advanced Research Institute işbirliğiyle açılan BAU-Bemoss Enerji Yönetimi Laboratuvarında; binalarda enerji verimliliğinin artırılması için akıllı teknolojiler konularında lisans öğrencilerine eğitimlerin verilmesi ve aynı konuda araştırma çalışmalarının yapılması hedefleniyor. Ayrıca binalarda enerji yönetiminin sağlanabilmesi için Virginia Tech Üniversitesi Advanced Research Institute tarafından geliştirilmiş açık kaynak kodlu Bemoss yazılımı üzerinden, aydınlatma, priz ve ısıtma-soğutma sistemleri gibi farklı fonksiyonları uzaktan yöneterek enerji tasarrufu sağlayacak sistemlerin geliştirilmesi de amaçlanıyor.
19-22 Nisan tarihleri arasında İzmir’de gerçekleşecek 13. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi TESKON’un programında “Binaların Performansının Değerlendirilmesinde Ekserji Bazlı Bütünleşik Yaklaşımın Kullanılması ve Binalarda Ekserji Yönetim Sistem Standardı Kursu” da yer alıyor. Kurs yöneticisi Arif Hepbaşlı konunun önemine ilişkin şunları söylüyor: “Enerji ile ekserji; amaç ve hedef, enerji verimliliği ve enerji tasarrufu gibi, karıştırılan iki önemli sözcüktür. Enerji daha çok, iş ya da iş yapabilme yeteneği olarak adlandırılmaktadır. Oysa bununla farkında olmadan ekserjiyi tanımlamış oluyoruz. İş daha çok, hareket ya da hareket üretebilme kabiliyetidir. Son zamanlarda, ekserji analizi, değişik ısıl sistemlerin tasarımı, simülasyonu ve performansının değerlendirilmesinde yaygın olarak kullanılan önemli bir araç olarak karşımıza çıkmaktadır. Ekserji, referans çevreye göre tamamen kararlı dengede olmamanın sonucu olarak, değişime neden olan akış ya da sistemin potansiyelinin bir ölçüsüdür. Bir bakıma, enerjinin kalitesi ve fırsatlarımızdır.”
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-03/f-ses031814.php
Gökçen Parlar Ünal
