Polimerler ile Güçlendirilen Yeşil Enerji
Avrupa Komisyonu, yenilenebilir enerji hedefini 2030 yılına kadar %40’a çıkarmayı önerdi. Bu hedef, rüzgâr, su ve güneş enerjisi gibi yeşil enerji kaynaklarının daha da geliştirilmesini içeriyor. Birçok şirket, bu hedeflere ulaşmak için polimer teknolojilerinden faydalanıyor.
Güneş enerjisi ve polimerler
Yenilenebilir enerjiler, doğanın sunduğu ve hızla yenilenen enerji kaynaklarıdır. Bu enerjiler, güneş ışınları (güneş enerjisi), rüzgâr, şelaleler ve gelgitler (rüzgâr ve su türbini enerjisi), yerin ısısı (jeotermal enerji) ve bitkilerin kimyasal dönüşümü (biyokütle) gibi doğal ve sürekli fenomenlerden gelir. Avrupa’da, 2020’de ilk kez, elektrik üretiminde yenilenebilir enerjilerin payı fosil yakıtların payını geçti. Güneş, hidro ve rüzgâr enerjisi, AB-27 ülkelerinde toplam enerji karışımının %38’ini oluştururken, fosil yakıtlar %37’lik bir paya sahipti.
Fotovoltaik hücreler ve polimerlerin rolü
Geleneksel fotovoltaik paneller hala en iyi verime sahiptir ancak pahalı ve enerji yoğun bir teknolojidir.
Fotovoltaik etki, ışığı elektriğe dönüştürme prensibine dayanır. Bu fiziksel fenomen, ışığa maruz kaldığında elektrik üreten yarı iletken malzemeler kullanılarak gerçekleştirilir. Fotovoltaik hücreler, bu sistemin ana bileşenidir ve genellikle silikon gibi iki katmanlı bir yarı iletken malzemeden oluşur. Güneş ışığı (fotonlar) hücrelere çarpar ve yarı iletken malzemeleri uyarır. Elektron akışı, metal elektrotlar aracılığıyla bir katmandan diğerine hareket ederek bir elektrik akımı üretir. Silikon, fotovoltaik hücrelerin yapımında hala en yaygın kullanılan malzemedir.
Polimerlerin güneş panellerindeki kullanımı
Solar panel üreticileri, maliyetleri en aza indirmek için camı polimerlerle değiştirme yollarını arıyorlar. Başlangıçta, hücreleri kapsüllemek için etilen vinil asetat (EVA) ve paneller için koruyucu filmler tasarlamak için poliviniliden florür (PVDF) kullanılmıştır. Son yıllarda, ışığı küçük hücreler üzerinde yoğunlaştıran yüksek şeffaflığı sayesinde polimetilmetakrilat (PMMA) giderek daha fazla kullanılmaktadır. Polimerler, cam yerine tasarımda kullanıldığında solar panelleri daha hafif hale getirir ve su üzerinde yüzdürülmelerini sağlar. Bu tür paneller, HDPE (Yüksek Yoğunluklu Polietilen) gibi malzemelerden yapılır ve UV ışınlarına, korozyona ve güçlü rüzgârlara karşı son derece dayanıklıdır.
İnce film teknolojisi ve polimerler
İnce film teknolojisi, polimerlerin güneş panelleri dünyasına çarpıcı bir giriş yapmasını sağladı. Hem daha hafif hem de daha ucuz oldukları için giderek daha sık kullanılıyorlar.
İnce film teknolojileri, silikonun kullanılmasını ortadan kaldırarak, düşük maliyetli ve esnek veya sert plastik tabanlı yüzeylere birkaç mikron diğer yarı iletken malzemeler, örneğin tellürid ve kadmiyum alaşımları, yerleştirilmesiyle oluşturulur. Bu teknoloji, lazer işleme sıcaklıklarına dayanabilen tek polimerler olan polimidler veya florlu polimerler gibi belirli polimerler için yeni bir uygulama alanı açmıştır.
Rüzgâr enerjisi ve polimerler
Polimer bazlı kompozit malzemeler devasa rüzgâr türbini kanatlarının inşa edilmesini mümkün kıldı. Özellikle birinci nesil bıçakların geri dönüştürülmesi oldukça zor olduğundan, bu devasa yapıya artık meydan okunuyor.
Rüzgâr enerjisi endüstrisi, epoksi veya polyester reçineler ve köpükler gibi kompozit malzemelerin gelişimine çok şey borçludur. Bu malzemeler, aerodinamik olarak şekillendirilmiş, fırtınalara dayanıklı ve oksidasyona tamamen dirençli kanatların üretilmesini sağlamıştır. En büyük rüzgâr türbinlerinin kanatları şimdi 70 metreyi aşmaktadır ve 7 veya 8 MW’lık jeneratörleri çalıştırabilmektedir.
Rüzgâr türbinlerinin geri dönüşümü ve polimerler
Rüzgâr türbinleri sonsuz değildir ve ilk nesiller, on yıl içinde ömrünü tamamlayacaktır. Kanatlardan elde edilen malzemelerin geri dönüştürülmesi gerekecek ve bu da daha büyük kurulumlar yapılmadan önce dikkat edilmesi gereken bir durumdur. Üreticiler, bugün yaygın olarak kullanılan termoset reçinelerden daha kolay geri dönüştürülebilir termoplastik polimer matrislerinin formüle edilmesine odaklanmaktadır. Yeni nesil bıçaklar artık geri dönüştürülebilir. Bu başarının sorumlusu termoplastik reçinelerdir.
Enerji depolama ve polimerler
Enerji depolama sistemleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının süreksiz doğası nedeniyle kritik öneme sahiptir. Polimerler, lityum-iyon piller ve süperkapasitörler gibi enerji depolama cihazlarının performansını artırmak için kullanılmaktadır. Özellikle, polimer elektrolitler, geleneksel sıvı elektrolitlere göre daha yüksek güvenlik ve esneklik sağlar. Bu tür polimerler, enerji depolama cihazlarının hem enerji yoğunluğunu hem de çevrim ömrünü iyileştirebilir.
Jeotermal enerji ve polimerler
Jeotermal enerji sistemlerinde, sıcak su ve buharın yer altından yüzeye taşınmasında kullanılan borular ve ekipmanlar, yüksek sıcaklıklara ve kimyasal etkileşimlere dayanıklı polimerlerle kaplanabilir. Polimer kaplamalar, bu tür sistemlerin ömrünü uzatırken bakım maliyetlerini de düşürür. Ayrıca, polimer esaslı ısı değiştiriciler, jeotermal enerji sistemlerinin verimliliğini artırmada önemli bir rol oynar.
Biyokütle enerjisi ve polimerler
Biyokütle enerjisi, organik maddelerin yakılması veya kimyasal olarak işlenmesiyle elde edilen enerjidir. Polimerler, biyokütle enerjisi üretiminde de rol oynar. Özellikle, biyoplastikler, biyokütle kaynaklı ham maddelerden üretilen ve fosil yakıtlara alternatif olarak kullanılan polimerlerdir. Bu biyoplastikler, hem enerji üretiminde hem de malzeme üretiminde sürdürülebilir bir alternatif sunar.
Deniz enerjisi ve polimerler
Deniz enerjisi, dalgalar, gelgitler ve okyanus akıntıları gibi deniz hareketlerinden elde edilen enerjidir. Polimerler, deniz enerji sistemlerinde kullanılan ekipmanların dayanıklılığını artırmak için kullanılır. Özellikle, deniz suyu ve tuzlu ortamlara dayanıklı polimer kaplamalar, bu tür ekipmanların ömrünü uzatır ve bakım gereksinimlerini azaltır. Ayrıca, deniz enerjisi sistemlerinde kullanılan polimer esaslı kompozit malzemeler, sistemlerin hafifliğini ve esnekliğini artırır, bu da daha verimli enerji üretimi sağlar.
Hidrojen enerjisi ve polimerler
Hidrojen enerjisi, suyun elektrolizi veya fosil yakıtların işlenmesiyle elde edilen hidrojenden elde edilen enerjidir. Polimer elektrolit membranları (PEM), hidrojen yakıt hücrelerinin ana bileşenlerinden biridir ve hidrojen enerjisinin etkin bir şekilde kullanılmasını sağlar. Bu membranlar, yüksek iletkenlik ve kimyasal dayanıklılık sunarak, hidrojen yakıt hücrelerinin performansını ve ömrünü artırır.
Kaynaklar
1.erkanindibay.wordpress.com
2.https://plastics-themag.com/The-sun-shines-on-plastics
3.Polymers-reach-dizzying-heights.htm
4.https://plastics-themag.com/Keeping-in-touch-thanks-to-polymers
Erkan İndibay
Zirve Polimer
