Doğadan Esinlenerek Su ve Enerji Üreten "Güneş Yaprağı" Geliştirildi
İngiliz araştırmacılar doğadan esinlenerek tasarladıkları güneş yaprağı ile verimli ve su üreten güneş enerjisi teknolojisi geliştirdi. Güneş ışığını elektriğe dönüştüren bu "PV yaprakları", geleneksel panellere kıyasla %10'dan fazla enerji üretebiliyor. Bu sistem, bitkilerin su taşıma sürecini taklit ederek su üretimi yapabiliyor ve yılda 40 milyar metreküpten fazla tatlı su sağlayabilir. PV yaprakları, düşük maliyetli, çevre dostu ve diğer yenilenebilir enerji teknolojilerine ilham kaynağı olabilir.
Yapılan yeni bir araştırmaya göre doğadan ilham alınarak tasarlanan ve güneş enerjisi üreten "güneş yaprağı" gelecekte yenilenebilir enerji teknolojilerinin önünü açabilir. Halihazırda var olan güneş panellerinden çok daha verimli olduğu iddia ediliyor.
Imperial College London'dan araştırmacılar, fotovoltaik güneş enerjisini toplayarak, gerçek bitkilerde yaşanan süreci taklit eden ve bu şekilde su üreten bir ürün elde etti. Güneş ışığının elektriğe dönüştürülmesiyle elde edilen fotovoltaik güneş enerjisi, verimliliğinin az olması sebebiyle üretimi sınırlıyordu. Imperial araştırmacıları yaptıkları bu tasarım ile verimliliği artırmayı başardılar. Yapılan deneylere göre, gelen güneş enerjisinin yüzde 70'ini çevreye kaybeden geleneksel güneş panellerine oranla, PV yaprakları bu enerjinin yüzde 10'un üzerinde daha fazla enerji üretebiliyor.
Geliştirilen bu PV-leaf sistemi yalnızca enerji üretmeyip bitkilerde ki doğal süreci taklit ederek enerji üretimin yanı sıra su da üretebiliyor. Araştırmacılara göre, bu sistemin düzenli ve verimli kullanılması durumunda 2050 yılına kadar yılda 40 milyar metreküpten fazla tatlı su üretme kapasitesine sahip. Ayrıca termal enerji de sağlayabiliyor. Çeşitli güneş koşullarına uyum sağlayabileceği gibi ortam sıcaklıklarını da tolere edebiliyor.
Gerçek bir bitki yaprağının, suyu bitkinin köklerinden yapraklarına taşımasına transpirasyon adı veriliyor. Pv-leaf teknolojisinde bu durumdan ilham alınarak suyun hareket etmesine, dağılmasına ve buharlaşmasına izin vererek terleme sürecini taklit ediyor. Doğal lifler yaprak damar demetlerini ve hidrojeller süngersi hücreleri taklit ediyor. Pv-leaf, güneş hücrelerinde oluşan ısıyı bu şekilde etkili ve uygun maliyetle uzaklaştırabiliyor.
Kaynak: Huang, G., Xu, J. & Markides, C.N. High-efficiency bio-inspired hybrid multi-generation photovoltaic leaf. Nat Commun 14, 3344 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38984-7
Yapılan testlerde PV-leaf tasarımının 43,2 C sıcaklığa ulaştığı, referans güneş paneli tasarımının ise 68,8 C sıcaklığa ulaştığı tespit edildi. PV leaf yüzde 15,0 güç dönüşüm verimliliği, 0,63 V açık devre voltajı ve 0,77 dolum faktörü elde ederken buna karşılık referans hücre yüzde 13,2 verimlilik, 0,58 V açık devre gerilimi ve 0,75 dolum faktörü elde etti.
PV-leaf'in gerektirdiği ek bileşenlerin sermaye maliyetinin yaklaşık 1,1 $/m2 olduğunu açıklayan akademisyenler bunun geleneksel güneş panellerinin maliyetinin yaklaşık yüzde ikisine tekabül ettiğini de belirtti. Ayrıca cihazın 1000 W/m güneş ışınımı altında ilave 1,1 L/saat/m2 tatlı su üretebileceğini iddia ediyor.
Imperial College London'a göre yeni fotovoltaik yaprak (PV-leaf) teknolojisi için pompalar, fanlara, kontrol ünitelerine ve pahalı gözenekli malzemelere olan ihtiyacı ortadan kaldıracak şekilde tasarlandığından düşük maliyetli olmasının yanı sıra yenilebilir enerji teknolojilerinin bir çoğuna da ilham verebilir. Çalışmanın yazarı Dr. Gan Huang "Bu yenilikçi tasarım, güneş panellerinin performansını önemli ölçüde arttırmak için muazzam bir potansiyele sahipken, aynı zamanda maliyet etkinliği ve pratiklik de sağlıyor." dedi.
Haberi Hazırlayan: Stajyer Ela Nur ERTEKİN
Kaynaklar:
- Akpınar, M. (21 Ağustos 2023). Güneş panellerinden daha fazla enerji ve ayrıca su üreten “güneş yaprağı” geliştirildi. DonanmHaber. https://www.donanimhaber.com/gunes-panellerinden-daha-verimli-gunes-yapragi-gelistirildi--167970
- Huang, G., Xu, J. & Markides, C.N. High-efficiency bio-inspired hybrid multi-generation photovoltaic leaf. Nat Commun 14, 3344 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38984-7
Comments