Güneş paneli teknolojisinde yeni atılım: Uzayda enerji tarlası kurulabilecek

Araştırmacılar, "iki boyutlu" malzemenin verimliliğinin iki katına çıkarılmasının, Güneş'in enerjisinin uzayda toplanmasını ekonomik olarak uygulanabilir hale getirdiğini söylüyor

Uzaydaki bir güneş paneli dizisinin gösterimi (Artemis İnovasyon Yönetimi Çözümleri)
Uzaydaki bir güneş paneli dizisinin gösterimi (Artemis İnovasyon Yönetimi Çözümleri)
TT

Güneş paneli teknolojisinde yeni atılım: Uzayda enerji tarlası kurulabilecek

Uzaydaki bir güneş paneli dizisinin gösterimi (Artemis İnovasyon Yönetimi Çözümleri)
Uzaydaki bir güneş paneli dizisinin gösterimi (Artemis İnovasyon Yönetimi Çözümleri)

Bilim insanları, ultra hafif bir güneş hücresinin verimliliğini iki katına çıkarmanın yolunu buldu ve bunun Güneş'in enerjisini uzayda daha önce görülmemiş ölçekte elde etmek için kullanılabileceğini öne sürüyorlar.

Pensilvanya Üniversitesi'nden bir ekip tarafından inşa edilen yeni nesil güneş panelleri, insan saçından bin kat daha ince katmanlar kullanmasına rağmen, piyasada bulunan güneş pilleriyle karşılaştırılabilir miktarda güneş ışığını emebiliyor. Aşırı incelik, sadece birkaç atom kalınlığında oldukları için onlara iki boyutlu veya 2D TMDC etiketini kazandırdı.

Araştırmacılara göre, geleneksel silikon güneş hücrelerine kıyasla ağırlık başına daha fazla elektrik üretme kabiliyeti, onları Güneş'in enerjisini toplamak için uzaya göndermeye son derece uygun hale getiriyor.

Pensilvanya Üniversitesi'nden Deep Jariwala, "Yüksek özgül güç aslında herhangi bir uzay tabanlı ışık toplamanın veya enerji depolama teknolojisinin en büyük hedeflerinden biri" diyor.

Bu sadece uydular ya da uzay istasyonları için değil, uzayda gerçekten şebeke ölçeğinde güneş enerjisi istiyorsanız da önemli. Uzaya göndermeniz gereken [silikon] güneş pillerinin sayısı o kadar fazla ki, şu anda hiçbir uzay aracı bu tür malzemeleri ekonomik olarak uygun bir şekilde oraya götüremez.

The Independent'ın haberine göre, Profesör Jariwala ve ekibi, yenilikçi güneş pilini bilgisayarda modelleyerek, daha önce gösterilenlere kıyasla iki kat daha fazla verimliliğe sahip bir tasarım ortaya koymayı başardı.

Araştırmayı detaylandıran "How good can 2D excitonic solar cells be?" (2D eksitonik güneş pilleri ne kadar iyi olabilir?) başlıklı bir makale, salı günü Device adlı bilimsel dergide yayımlandı.

Araştırmacılar şimdi tasarım için büyük ölçekli üretimin nasıl gerçekleştirileceğini bulmayı umuyor.

Profesör Jariwala, "Sanırım insanlar yavaş yavaş 2D TMDC'lerin mükemmel fotovoltaik malzemeler olduğunun farkına varıyor ancak karasal uygulamalar için değil, uzay tabanlı uygulamalar gibi mobil, daha esnek uygulamalar için" diyor.

2D TMDC güneş pillerinin ağırlığı silikon veya galyum arsenit güneş pillerinden 100 kat daha az, dolayısıyla bu piller aniden çok cazip bir teknoloji haline geliyor.

Avrupa Uzay Ajansı, uzay tabanlı güneş enerjisini Solaris programı aracılığıyla keşfetmeyi planlıyor (ESA)
Avrupa Uzay Ajansı, uzay tabanlı güneş enerjisini Solaris programı aracılığıyla keşfetmeyi planlıyor (ESA)

Uzay tabanlı güneş dizileri konsepti ilk kez 50 yıldan uzun süre önce teorik olarak ortaya atılmış ve bilim insanları, Güneş'in enerjisinin mikrodalgalara dönüştürülebileceğini ve bunları elektriğe çeviren yer tabanlı alıcı istasyonlarına ışınlanabileceğini belirtmişti.

Bulut örtüsü ya da Güneş'in tipik döngüsüyle sınırlandırılmayacakları için karasal kurulumlara göre çeşitli avantajları bulunuyor.

SpaceX gibi uzaya yük gönderme maliyetini önemli ölçüde düşüren özel uzay şirketlerinin ortaya çıkması da dahil, güneş enerjisi elde etme ve yörüngesel roket fırlatmalarıyla ilgili birkaç büyük atılım ve gelişmenin ardından araştırmalar son yıllarda önemli ölçüde hız kazandı.

Geçen ay Japon uzay ajansı JAXA, 2025'e kadar uzayda ticari ölçekli bir güneş enerjisi tarlası için ilk uydu vericilerini kurmayı hedeflediğini açıkladı.

Avrupa Uzay Ajansı da Solaris programı aracılığıyla bu kullanılmayan yenilenebilir enerji kaynağı için bir geliştirme programı oluşturmayı planlıyor.



Güneş sıradaki döngüsünün ilk işaretini yıllar önceden gösterdi

5 Mayıs 2024'te meydana gelen büyük Güneş lekesi (NASA/SDO/HMI)
5 Mayıs 2024'te meydana gelen büyük Güneş lekesi (NASA/SDO/HMI)
TT

Güneş sıradaki döngüsünün ilk işaretini yıllar önceden gösterdi

5 Mayıs 2024'te meydana gelen büyük Güneş lekesi (NASA/SDO/HMI)
5 Mayıs 2024'te meydana gelen büyük Güneş lekesi (NASA/SDO/HMI)

Vishwam Sankaran Bilim ve Teknoloji Muhabiri 

Güneş'in, mevcut döngüsünün henüz yarısında olmasına rağmen bir sonraki faaliyet döngüsüne başladığının ilk işaretlerini tespit eden bilim insanlarının keşfi, Güneş fırtınalarının daha iyi modellenmesini sağlayabilir.

11 yıllık döngüler sırasında Güneş, leke sayısının ve aktivite yoğunluğunun artarak zirveye ulaşmasıyla yoğun Güneş fırtınaları ihtimalinin en yüksek seviyeye taşındığı dönemlerden geçiyor.

Güneş halihazırda 25. döngüsünün en yüksek aktivitesine, yani  "solar maksimuma" yaklaşıyor. Bu döngü, Güneş aktivitesinin kapsamlı bir şekilde kaydedilmeye başlandığı 1755'ten bu yana gerçekleşen 25. döngü olması nedeniyle bu şekilde adlandırılıyor.

Bu döngünün 6 yıl daha devam etmesi beklenirken, Birmingham Üniversitesi'nden bilim insanları bir sonraki Güneş döngüsünün ilk işaretlerini keşfetti.

Solar maksimum sırasında Güneş, manyetik alanını çevirerek kutuplarının yerini değiştiriyor ve bu da yıldızın yüzeyindeki aktiviteyi etkileyerek Dünya'ya daha fazla Güneş patlaması gönderiyor.

Güneş'in aktivitesinin tavan yaptığı dönemdeki güçlü Güneş fırtınaları, düşük irtifalarda bile parlak auroralara yol açabiliyor.

Ayrıca yörüngedeki uydulara, elektrik şebekelerine ve telekomünikasyon sistemlerine de zarar verebiliyorlar.

Araştırmacılar Güneş döngüsünü, yıldızın içindeki ses dalgalarını ölçüp bunların nasıl döndüğünü izleyerek takip ediyor.

Bunlar, 11 yıllık döngü boyunca Güneş'in ekvatoruna ve kutuplarına doğru dönen ve göç eden, Güneş burulma salınımı adlı hızlı hareket eden şeritlerden oluşan bir örüntü gibi görülebilir.

Bilim insanları daha hızlı dönen şeritlerin bir sonraki Güneş döngüsü başlamadan önce ortaya çıktığını biliyor.

Araştırmacılar, bu şekilde dönen şeritleri gösteren yeni verilere dayanarak bir sonraki Güneş döngüsünün başladığına dair zayıf işaretler buldu.

Birmingham Üniversitesi'nden Rachel Howe "Plan üzerinde bir Güneş döngüsü, yani 11 yıl geriye gidince, 2017'de gördüğümüz şekille birleşiyor gibi görünen benzer bir şey görülüyor. Bu şekil, mevcut Güneş döngüsü 25. Döngü'nün bir özelliği haline geldi" diyor.

2030'a kadar resmen başlamayacak 26. Döngü'nün muhtemelen ilk izlerini görüyoruz.

Bilim insanları daha fazla veriyle, Güneş'in faaliyet döngüsünü yönlendiren plazma ve manyetik alanların karmaşık dansında bu akışların oynadığı rolü daha iyi anlamayı umuyor.

Dr. Howe, "Yaklaşık 6 yıl sonra başlayacak 26. Döngü'de bu örüntünün tekrarlanacağına dair ilk ipucunu görmek heyecan verici" diyor.