Ofislerimiz ve evlerimiz çoğu zaman birbirine geçmiş ve zaman içinde toz toplamış kablolarla doludur. Benzer bir durum sokağa çıktığımız zamanlarda da karşımıza çıkıyor. Tüm bunlar da aklımıza ilk olarak Nikola Tesla tarafından ortaya atılan bir fikri yani kablosuz elektrik fikrini getiriyor.
Nikola Tesla, tıpkı Leonardo da Vinci gibi ilhamını doğadan alıyordu. Hayatını adadığı hayallerin başında ise yenilenebilir ya da sınırsız enerji üretebilecek bir mekanizma yapmak vardı. “En büyük hedefim elektrik dalgalarını atmosferde iletebilmek,” diyordu her seferinde.
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. 1890 yılında elektriği kablo kullanmadan ileterek ampulleri yakmayı başardı. Dokuz yıl sonra yaptığı başka bir deneyde de 40 kilometre uzaklıkta bulunan 200 adet ampul ve bir elektrik motorunu aynı yöntemle çalıştırmıştı.
Tesla’nın yerküre üzerinden enerji iletimini başarıp başaramadığı tam olarak bilinmiyor. 2007 yılında MIT’de bir grup bilim insanı, tıpkı Tesla gibi elektriği sadece birkaç metre öteye kablosuz aktarmayı deneyip başarısız oldular. Her ne kadar günümüz teknolojisi böyle bir şeyi başarmak için yeterliymiş gibi görünse de, ellerinde Tesla’nın bunu nasıl yaptığına dair en ufak bir bilgi bulunmuyordu. Nikola Tesla, deneylerinin tüm detaylarını çizimlerine dökmez, bir kısmını mutlaka zihninde korurdu. Özetle, hala kimse bunu nasıl başardığını bilmiyor.
Burada uzun bir süre boyunca yıldırımları izledi. İlk deneyinde çok büyük bir yıldırım üretti. Ancak deney esnasında yaşadığı bölgenin civarında geniş çaplı bir etki oluşmuş, yakınlardaki tüm kasabalar müthiş bir gürültüyle aydınlatmıştı. Sonuçta aşırı yüklenme ile tüm bölgedeki elektrik sistemi çöktü.
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.
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. 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.
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.
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.
Ayrıca göz atmak isterseniz: İlk Transatlantik Telgraf Kablosu Cesur Bir Girişim Ama Kısa Ömürlü Bir Başarıydı
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- IE Questions: Why don’t we have wireless electricity? Yayınlanma tarihi: 15 Temmuz 2018; Bağlantı: IE Questions: Why don’t we have wireless electricity?/
- Wireless Power – When Will All These Cables Disappear? Yayınlanma tarihi: 8 Şubat 2021; Bağlantı: Wireless Power – When Will All These Cables Disappear?
Size Bir Mesajımız Var!
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 veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
