Fizik

Tesla’nın Hayali Kablosuz Elektrik Bir Hayal mi Yoksa Gerçek mi?

Ofislerimiz ve evlerimiz çoğu zaman birbirine geçmiş ve zaman içinde toz toplamış kablolarla doludur. Yıllar içinde teknoloji geliştikçe mevcut kabloların sayısı da giderek arttı. Zaman içinde masalarımızın üstünü kablosuz klavyeler, telefonlar vb gibi şeylerle bir miktar ferahlattık. Ancak yine de, sokağa çıktığımız zamanlarda çirkin elektrik kabloları ve direkleri yine karşımıza çıkıyor. Tüm bunlarda aklımıza ilk olarak Nikola Tesla tarafından ortaya atılan bir fikri yani kablosuz elektrik fikrini getiriyor.

Tesla 1890 yılında en büyük keşiflerinden birini gerçekleştirmişti. Yaptığı deneyde, yaklaşık 40 km uzaklıktaki 200 lambayı kablosuz elektrik iletimi ile yakıp bir de alternatif akım motoru çalıştırmayı başarmıştı. Tesla’nın hayali, elektriği kıtalararasında iletmekti. Bunun da ancak alternatif akım ile gerçekleşebileceğini düşünüyordu. Bu amaçla da, Tesla bobinini tasarlamıştı.

Tesla neredeyse hiç kayıp olmadan Dünya’nın her yerine elektrik iletiminin mümkün olacağını düşünüyordu. Kâğıt üstünde bunu ispatlayan Nikola Tesla daha sonra yaptığı deneylerle de bunu gösterdi. İyi bir doğa gözlemcisi olan Tesla, fırtınaları ve şimşekleri incelemişti. Yerkürenin rezonans frekansını hesaplamaya ve bir şimşekte bulunan enerjinin benzerini üretmeye çalıştı. Amacı çok büyük miktarda enerjinin aktığı, bu süreci taklit etmekti.

Tesla’nın yerküre üzerinden enerji iletimini başarıp başaramadığı tam olarak bilinmiyor. Ancak onun zamanında pek de ilgi çekmeyen bu çalışmaları kesinlikle günümüze hitap ediyor. Ancak bu esnada tüm bu gelişmelere rağmen neden hala kablolar ile çevrili bir dünyada yaşıyoruz? Tesla’nın ürettiği söylenen bu kullanışlı teknolojiler nerede dersiniz?

Neden Hala Kablosuz Elektrik İletimini Gerçekleştiremiyoruz?

Aslında enerjiyi kablosuz olarak iletmekte bir sıkıntı yoktur. Birazdan bir kaçına değineceğimiz çeşitli teknikler bunun için mevcuttur. Hatta günümüzde bir çok kişi bu konu üzerinde araştırma ve denemeler yapıyor. Ancak bunun evlerimize ve hayatımıza dahil olmasını engelleyen bazı nedenler var.

Kablosuz elektrik dediğimiz zaman bahsettiğimiz şey elektrik enerjisinin kablolar olmadan iletilmesidir. Ancak elektrik enerjisinin kablosuz iletimi, radyo, cep telefonları veya internet gibi değildir. Bu gibi teknolojilerde ilettiğiniz şey enerji değil, bilgidir. Ancak söz konusu olan şey enerjinin taşınması olduğunda karşımıza verimlilik sorunu çıkar.

Güç sistemlerindeki en büyük sorunlardan biri elektrik enerjisinin iletimi sırasında meydana gelen kayıplardır. İletim sırasındaki kaybın yaklaşık %26 olarak tahmin edilmektedir. Bu güç kaybının ana nedeni ise, şebekede kullanılan tellerin direncidir. Bir diğer sorun ise enerjinin yayılmasıdır. Aslında tam da bu nedenle kabloları kullanırız. Kablolar, enerjiyi tek bir yöne doğru akmaya zorlar. Ayrıca etrafları da yalıtımlı olduğu için enerji kayıpları en aza indirilmiş olur. 

Kablosuz Elektrik Aktarımı Nasıl Mümkün Olmaktadır?

Kablosuz güç iletimi, elektrik gücünün bir noktadan diğerine bir vakum veya hava yoluyla, kablolara veya diğer fiziksel araçlara ihtiyaç duymadan iletilmesidir. Bunun için araştırmacıların farklı yaklaşımları var. Bunlardan ilki radyo dalgaları aracılığıyla güç iletimidir. Bu yöntem ile uzak mesafelere güç aktarımı yapmak mümkündür. Fakat bu yöntemin en büyük dezavantajı çok düşük miktarda güç transferi yapılabilmesidir.

Kablosuz enerji iletimindeki bir diğer yaklaşım ise taşınabilir aygıtları kablo kullanmadan şarj etmemize benzer bir yaklaşımdır. Düşük maliyetli ve verimli olan bu cihazların en büyük dezavantajı sadece çok kısa mesafelerde iş görmeleridir. Bu nedenle de aradığımız cevap onlar da değildir.

2006 yılında, MIT profesörü  Marin Soljačićm ilk olarak elektriğin 2 mt’den daha uzak mesafelere aktarılabileceğini gösterdi. Bu, yüksek rezonanslı bir manyetik indüksiyon formu kullanılarak elde edildi. MIT ekibi tam 2 metre uzaklıktaki 60 watt’lık bir ampülü, tamamen kendi geliştirdikleri kablosuz bir teknoloji ile yakmayı başardı.

Kablosuz Güç Aktarımındaki Gelişmeler

Kablosuz güç aktarımına ilişkin bir başka yaklaşım ise aktarımın ana aracı olarak EM ışınlarının kullanılmasıdır. Örneğin mikrodalgalar, kablolara ihtiyaç duymadan noktadan noktaya enerji aktarımı sağlamak için denenmiştir. NASA, 1960’larda güneş panelli uydular kullanarak uzaydan enerji toplama olasılığını araştırmak ve enerjiyi Dünya’ya “ışınlamak” için araştırmalar yaptı. Bazı deneme yanılmalardan sonra araştırmacılar, %80 verimlilikle 2.38 GH mikrodalgalar kullanarak 30kW’ın 1.5 km civarında iletilebildiğini gösterdiler.

Daha yakın zamanlarda, bu alandaki çalışmalar, dronların uzun mesafeli çalıştırılmasına odaklandı. Kanada Haberleşme Araştırma Merkezi, 1980’li yıllarda tasarladığı küçük insansız uçakta mikrodalga enerjisini kullanarak uzun mesafeli kablosuz elektrik aktarımı çalışmaları gerçekleştirdi. Bu uçak havada 21 km uçabildi ve yeniden şarj etmeye gerek kalmadan aylarca havada kalabildi. Uçağın bu kadar uzun süre gökyüzünde kalabilmesi yeryüzündeki bir mikrodalga verici ile sağlanmıştı. 2000’lerin başında NASA , dünyanın ilk lazerle çalışan uçağını da geliştirmeyi başardı.

Ticari anlamda baktığımızda, 2010 yılında Sony firmasının kablosuz elektrik akımı ile çalışan ilk LCD televizyonu piyasaya tanıttı. Günümüzde Wi-Charge, Energous ve Ossia gibi çeşitli şirketler, kızılötesi ve RF teknolojisini kullanarak kablosuz olarak güvenli bir şekilde cihazlara güç sağlamak için yöntemler geliştiriyor.

Kablosuz Elektrik İletimine Neden İhtiyacımız Var?

Kablosuz güç aktarımındaki son gelişmeler etkileyici, ancak bunlar sadece başlangıç. Bununla birlikte, vericilerin kendilerinin bir şekilde şebekeye bağlanması gerektiğinden, mevcut çözümlerin tamamen kablosuz olmadığını belirtmek önemlidir.

Kablosuz elektriğin, ihtiyaç duymadığımız aşırı abartılmış icatlardan biri olduğu iddia edilebilir. Sonuçta, zaten elektriği iletiyoruz ve gayet iyi çalışıyor. Ancak bu düşünce aslında gerçek olmaktan uzak. Geleneksel elektrik iletim yönteminin gizli maliyetleri son derece yüksektir.

Elektrik hatlarının kurulması ve bakımı pahalıdır, elektrik şebekelerinin uzak bölgelere yayılmasını sınırlayan coğrafi kısıtlamalar vardır. Denizdeki gemiler, elektrikli arabalar için bu menzil sorununu çözecektir. Ama belki de körükleyeceği en büyük devrim, tüm dünya için temiz, ucuz, yenilenebilir bir enerji kaynağına geçiş olacaktır.

Elektrik enerjisini uzun mesafelere, çok fazla güç kaybı olmadan kablosuz olarak aktarmanın bir yolu bulunursa, birçok şey değişecektir. Önümüzdeki yıllar ve on yıllar boyunca, evinizdeki kabloların bir kısmı ortadan kalkacaktır. Aynı şey elektrikli otomobiliniz için de geçerli olacaktır. Bununla birlikte, elektrik santrallerinden veya uzaydan gelen elektriğin daha büyük ölçekli dağıtımı, henüz uzun bir süre mümkün olmayacak gibi gözüküyor. 



Kaynaklar ve İleri Okumalar


Dip Not:

Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu