Enerjinin Geleceği-2: Ya Şarj Olamazsak?

3 Mart 2020

Gelecekten bahsedildiğinde ister istemez kendimizi biraz “değişmiş” hayal ediyoruz (haydi buna İnsan 2.0 diyelim). İnsan 2.0’a atfettiğimiz yeni özellikler hangi tür bilimkurgu seviyor ya da bilimin hangi branşına daha çok ilgi duyuyorsak ona göre değişiklik gösteriyor. Peki bizi ne farklılaştıracak? Genetik mi? Yoksa nanoteknolojik mi? Biri mi? Hepsi mi? Belki de hepimiz bir anlamda “robotlaşacağız”. Neden olmasın? Vücudumuza yerleştirdiğimiz implantlarla belleğimizi, bilgiye erişme hızımızı ve bilgiyi işleme becerimizi değiştirebiliriz. Peki ama… Bunun provasını zaten yaşamıyor muyuz?

Elimizdeki cihazları düşünün. Aslında adeta bir organımız olarak görev yapıyorlar. Mesela ilave bir bellek gibi… Artık hiç kimsenin adres öğrenmeye, ezberlemeye, bir yere ulaşırken geçtiği sokak ve caddeleri aklında tutmaya, “buradan girince üçüncü sokaktan sağa dönüyorduk” minvalindeki tarifleri hatırlamaya ihtiyacı yok. Telefon numaralarını ezberlemeyi -kendimizinki hariç- bıraktık bile… Hatta bir sebeple ikinci bir telefon numarasına ihtiyaç duyanlar kendilerine ait ikinci numaraları bile ezberlemeyebiliyorlar. Görsel hafızalarımızın yeriniyse büyük ölçüde galerilerimiz almış görünüyor. Nereleri gezip gördüğümüzü, neler yediğimizi bile başkalarına anlatmakla pek uğraşmıyor, “bırakalım resimler anlatsın” diyor, dahası gezi ve ziyaretlerimizi deneyimlemekten ziyade bir şekilde kaydetmeyi tercih ediyoruz. Dilimizin ucuna gelen ancak adını bir türlü hatırlamadığımız bir ismi arama motorlarından, ya da tanıdık gelen bir şarkının adını bazı özel uygulamalardan hızla öğrenebiliyoruz.

Kör kuyularda merdivensiz kalmak…

Bana sorarsanız, henüz implantlarla vücudumuza entegre etmemiş olsak da duyu organlarımız ve parmak uçlarımız aracılığıyla bizimle bağlantısını çoktan bağlamış kompleks bir sistemden bahsediyoruz. Yani… Dönüşüm yaşanmış görünüyor. Ancak hala önemli bir problem var: “Yeni edindiğimiz” tüm bu özelliklerin sürekliliği, genelde ekranın üst bandında yer alan ve son derece masum görünen bir sayıya bağlı: Şarj yüzdesi…

Pek çok kabiliyet ve işlevimizi teslim ettiğimiz bu cihazların faydaları, taşıdıkları bataryanın dolu olmasıyla mümkün. En azından belli bir yaş grubu için şarjsız kalmak demek, dünyayla olan bağlantıları yitirmek, tabiri caizse “kör kuyularda merdivensiz kalmak” demek… Öyle ki, araştırmalar bilhassa gençlerin, bağlantı ve bilgiye erişimlerinin kısıtlanmasının en büyük korkularından biri olduğunu gösteriyor. Hatta bu artık adı sanı belli bir fobi: Nomofobi… Yani “mobil bağlantıdan yoksun kalma” korkusu.

Şimdilik pek çoğumuz telefonlarımızı gece yatarken şarjda bırakmak, yanımızda powerbank taşımak veya çantamızda taşıdığımız yedek şarj aletiyle ilk bulduğumuz yerde “kana kana” şarj olmak gibi alışkanlıklarla sorunu ertelemişiz gibi görünüyor. Belki hâlâ kısa süreli bir kesintiyi tölere edebilecek gibiyiz. Ancak pek yakında hayatımıza girecek olan 5G bağlantı ve Nesnelerin İnterneti (IoT) ile birlikte akıllı cihazların hayatımızın merkezindeki yeri daha da kalıcı hale gelecek. Ev ve iş yaşamımızın daha büyük bir kısmı mobil cihazlara ve internet erişimine sıkı sıkıya bağlı olacak. Kuvvetle muhtemel, gelecekte pilimizin tükenmesi pek çok becerimizi kısıtlamasının yanında aynı zamanda tüm ev sistemimizle bağlantımızın kopması (emniyet riski) ve sağlık verilerimizi takip edemememiz (sağlık riski) gibi henüz karşılaşmadığımız pek çok riski barındıracak.

O zaman bu sorunu nasıl çözeceğiz? Önceki yazımda enerjiyle olan makro ilişkimize dair çözümleri ele almıştım. Bu yazıda enerjinin geleceğine olan yolculuğumuza farklı bir yerden bakalım…

Taşınabilir ve Giyilebilir Güneş Enerji Sistemleri

Taşınabilir güneş panelleri bu sorunu çözmedeki ilk adaylardan. İlk öncülerinin hali hazırda piyasada olduğu taşınabilir paneller, yeteri kadar güneşli bir havada ve uygun saatlerde mobil telefonları şarj edebilecek kadar enerji sağlayabiliyor. Ama bu imkânın verimli bir şekilde kullanılabilmesi elbette saate ve hava durumuna bağlı. Daha olumsuz hava koşullarında aynı imkana sahip olmak isterseniz daha büyük paneller taşımanız gerekeceğinden hem kullanılabilirlik hem de ağırlık önemli bir problem olmaya başlıyor.

Bilhassa hep kötü hava koşullarında bulunan, mobil telefon haricinde GPS veya kamera gibi ekipmanlar da taşıyan kimseler için verimli taşınabilir teknolojiler üretmeye adamış bazı girişimler. Bunlardan biri, GE’nin inovasyon köyünde yer alan, ismini Startup Turkey’de aldığı ödülle de duymuş olabileceğiniz Tespack bunlardan biri. Su geçirmez, çanta olarak ergonomik bir şekilde taşınabilen güneş enerjili şarj cihazları üreten şirketin şık ve fonksiyonel bir ürün yelpazesi var. Kendi test sonuçlarına göre Tespack marka bir çanta açık bir havada akıllı telefonunuzu 3 saatte şarj edebiliyor.

Çanta taşımak istemiyor ve daha şık olmanız gerekiyorsa alternatifler de yolda. Mesela Hollandalı tasarımcı Pauline Van Dongen 2013 yılından bu yana moda dünyasının beğenisine fütürist çizgilere sahip “giyilebilir güneş panelleri” tasarımları sunuyor. Ancak bunların çoğunlukla konsept tasarımlar olduğunu özellikle vurgulamam gerek.

Hakikatteyse durum şimdilik şöyle: Araştırmacılar (i) hafif, (ii) esnek ve (iii) verimli üçlüsünden ikisini elde etikleri zaman üçüncüsünden fedakârlık etmek zorunda kalıyorlar. Yani hafif ve esnek çözümler verimli değil, hafif ama verimli olanlarsa bir kıyafet olabilecek kadar esnek değil hem esnek hem verimli olanlarsa bir giysinin olması gerektiğinden daha ağır. Optimum bir teknoloji için saymadığımız başka parametreler de var. Öncelik elbette fiyatta… Ama her yeni teknolojide olduğu gibi, fiyatın bir süre sonra düşeceğine güvenebiliriz. Sonrasında da yağmurlu havalarda emniyetli olarak kullanılabilmesi ve bir adım sonrasında da çamaşır makinesinde yıkanabilmesi için suya dayanıklı olması konusu var.

Esnekliği elde etmenin yollarından biri güneş hücrelerini minyatürize etmek. Bu sayede esnek bir kumaşın içerisinde eğilip bükülmeden yer alabilecekler. Mesela Nottingham Trent Üniversitesi’nde AR&GE gerçekleştiren bir ekip 5 cm2’lik kumaş alanına 200 adet minyatür güneş hücresi yerleştirmeyi başardı. Çalışmalarına devam eden ekip geliştirdikleri panelden 2000 adedinin modern bir akıllı telefonun makul bir sürede şarj edebileceğini düşünüyor. Üstelik bu paneller çamaşır makinesinde yıkandığı zaman işlevlerini yitirmeyecek şekilde su geçirmez özellikte tasarlanmış.

Güneş enerjisiyle enerji depolayan Tespack, 2017 yılında GE’nin inovasyon köyünde yılın en iyi start-up’ı seçildi.

Her adımda enerji

Peki ya güneşsiz bir çözüm mümkün mü? Teoride evet! Kinetik enerjimiz ne güne duruyor?

Önceki yazımızda yoldan geçen araçların ağırlığı sayesinde bizlere enerji veren piezoelektrik akıllı malzemelerle kendi ağırlığımızı da elektriğe dönüştürebiliriz. Elektriği bu yolla üretip kablosuz aktarım tekniğiyle mobil telefon şarj eden sistemlerin kavramsal tasarımları ve prototipleri mevcut.

Öte yandan akıllı malzemeler alanındaki gelişmeler sürüyor ve yakında piezoelektrik malzemelerin yerini yine piezoelektrik malzemeler gibi basınç altında elektrik üreten elektroaktif polimerler alabilir. En iyi piezoelektrik malzemeyle 600 mW civarı güç elde edilebilirken elektroaktif polimerlerle 80 kg ağırlığında 4km/h hızla yürüyen birinden 2 W’a kadar güç elde edilebiliyor.

Ancak hemen her yeni mühendislik probleminde olduğu gibi bu problemde de henüz optimizasyon sorunu var. Konfor mu? Yoksa yeteri kadar güç mü? Konforlu, bildiğimiz ayakkabılara benzeyen öncül prototipler bir mobil cihazı şarj edebilecek kadar güç üretemiyorlar. Bunu yapabilen modellerse taban kalınlıkları, ağırlıkları ve görünümleriyle -şimdilik- pek de giymek isteyebileceğiniz türden özelliklere sahip değiller. Hem konforlu hem yeteri kadar güç üretebilen ticari sürümlerin çıkmasına biraz daha vakit var görünüyor. Fiyatsa elbette her zamanki gibi önemli bir parametre.

Pillerde evrim ya da devrim

Tüm bunların ötesinde, aslında kilit taşı pil teknolojisi olabilir. Enerji depolama teknolojisinin yaşam tarzımız ve medeniyetimiz üzerinde düşündüğümüzden çok ama çok daha fazla bir etkisi var. Örneğin bu yazıyı cep telefonunuzdan ya da dizüstü bilgisayarınızdan okuyorsanız, bu imkânı çalışmalarıyla Lityum İyon pilleri mümkün kılan, ve bu nedenle de 2019 yılında Nobel Kimya Ödülü’nde layık görülen J. B. Goodenough, M. S. Whittingham ve A. Yoshino’ya borçlusunuz. Hem şarj hem deşarj özelliğine sahip, emniyetli ve hafif bu pillerden ilki 1991 yılında 4 voltluk bir pil olarak piyasaya sürülmüştü. Hemen hemen 30 yılda hayatımızın her alanına egemen olduğu gibi, bu zaman zarfında da oldukça fazla yol kat etti.

Günümüzde elektrikli araçlar piyasasında şiddeti her geçen gün daha da artan rekabet sayesinde pil alanında hiç olmadığı kadar AR&GE çalışması yapılıyor. Lityum iyon pilleri daha yüksek kapasiteli, daha verimli, daha etkili ve daha ucuz hale getirme yönündeki çalışmalar devam ediyor. İki elektrod arasında gidip gelen lityum iyonları yerine sodyum, magnezyum, çinko ya da alüminyum gibi alternatiflerle değiştirmeye uğraşan araştırma ekipleri var. Ufuktaysa adeta sihirli bir malzeme olan grafen temelli pil teknolojileri görünüyor.

Sonuç

Tüm bu çabanın belki de bazı okurların “şımarıklık” olarak göreceği nomofobi için olduğunu varsaymak elbette hatalı olur. Her ne kadar tüm bu gelişmeleri “her daim çevrimiçi kalmak” üzerinden tanımlasam da, bireysel olarak enerjiyle olan potansiyel ilişkimizi değiştirecek olan bu gelişmelerin her biri birer devrim yaratma potansiyeline sahip. Sadece lityum iyon pillerin neleri mümkün hale getirdiğini düşünürseniz, yeni nesil güneş panelleri, piezoelektrik ve elektroaktif polimerler gibi akıllı malzemeler veya grafene dayalı bir enerji depolama biçimlerinin ne muazzam bir potansiyele sahip olduğunu tahmin edebilirsiniz.

Peki ya elektrik hiç icat edilmeseydi?

Dr. Tevfik Uyar
Lisans eğitimini İstanbul Teknik Üniversitesi Uçak Mühendisliği bölümünden, Yüksek Lisans ve Doktora derecelerini İstanbul Kültür Üniversitesi İşletme Yönetimi Anabilimdalı’ndan almıştır. Çalışmaları risk algısı, belirsizlik altında karar verme ve emniyet yönetimi üzerinedir. Açık Bilim Dergisi ve Podcast kanalının kurucusu, bilimsel şüphecilik platformu Yalansavar editörü ve Herkese Bilim Teknoloji Dergisi yayın kurulu üyesidir. Popüler bilim ve bilimkurgu alanında yazdığı kitaplar ve yaptığı çeviriler bulunmaktadır. 2007 yılından bu yana sivil havacılık sektöründe çeşitli yönetici pozisyonlarda çalışmakta, İstanbul Kültür Üniversitesi’nde Emniyet Yönetim Sistemleri, İnsan Faktörleri ve Makine Öğrenmesi konularında dersler vermektedir.

Yorumlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir