Ana Sayfa Makale Güneş Enerjili İnsansız Hava Araçları (İHA)

Güneş Enerjili İnsansız Hava Araçları (İHA)

Mücahid Sözeri / BTÜ Makine Müh. Öğrenci


Giriş

Günümüzdeki insanlı ve insansız hava araçlarına (İHA) baktığımız zaman havacılık şirketlerinin şu anda kullanılan yakıtlara alternatif olacak aynı zamanda verimi yüksek bir yakıt arayışında oldukları görülmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ile doğa dostu yakıtlara süreci evirecektir. Bu temiz enerji kaynaklarını kullanacak hava araçlarından güneş enerjili İHA ‘lar ön plana çıkmaktadır.

Jet Yakıt Türleri

Havacılıkta kullanılan yakıt (Çizelge 1) tüketim miktarlarının fazla olması ile birlikte maliyetlerinin de oldukça yüksek olduğu göze çarpmaktadır. Havacılıkta kullanılan yakıtlar petrolden elde edilen Avgas ve jet yakıtları olarak iki grupta incelenmektedir. Avgas yakıtlar, yüksek oktanlı bir benzin türevidir ve pervaneli motorlara sahip uçaklarda daha çok tercih edilmektedir. Jet yakıtları ise jet motorlu hava araçlarında kullanılmaktadır. Bu iki yakıt türü de ham petrolün rafine edilmesi sonucu elde edilmektedir. Avgas yakıtları ve gaz yağı türevi sayılan jet yakıtları rafineri çıkış fiyatları bakımından diğer benzin türevlerine yakın maliyete sahiptir. Havacılık sektöründe, pervaneli uçak sayısının az olmasından dolayı kullanılan yakıt miktarında Avgas yakıt yüzdesi, jet yakıt yüzdesine nazaran daha düşüktür.

Çizelge 1. Jet yakıt türleri.

Yakıt türü Açıklama
JET-A Jet-A kerosen bir yakıt türüdür. ASTM (American Society for Testing and Materials) standartlarında üretilmiş, sadece Kanada ve Amerika’da kullanılmaktadır. Jet A-1 yakıt türüyle aynı tutuşma noktasına sahip, maksimum donma noktası -40°C’dir.
JET A-1 Türbin motorlu uçaklara uygun olan kerosen yakıt türüdür. Kuzey Amerika, Rusya ve Çin dışındaki ülkelerde kullanılmaktadır. Uluslararası havayolu şirketleri tarafından başka ülkelerden yakıt alımı sırasında oluşan problemleri en aza indirgemek amacıyla üretilmiştir.
JET A-1+ Donma önleyici bir kerosen yakıt türüdür.
JET-B Büyük uçaklarda kullanılan türbin yakıtıdır. Nafta (gazyağının çok hafif bir cinsi) ve kerosen karışımı bir yakıt türüdür. Jet A-1’e alternatif olarak kullanılabilir. Kolay tutuşma özelliğinden genelde çok soğuk havalarda tercih edilir.
JET-TS-1 Eski Sovyet Rusya tarafından üretilmiş ve bazı Avrupa ülkeleri tarafından da kullanılan bir kerosen yakıt türüdür. JET A-1’den daha düşük bir parlama noktasına sahiptir ancak donma noktası daha yüksektir. Bu özelliği ile Rusya gibi soğuk iklimli ülkelerde kullanılmaktadır.
JET-F No-3 Jet A-1 yakıtına benzer özellikler gösteren bu yakıt türü Çin tarafından üretilmiştir.

 

Ülkelerin 2016 yılından itibaren kullandığı günlük varil cinsinden jet yakıt tüketimi 2019 yılına kadar artmıştır ve artmaya da devam etmektedir (Şekil 1). Bu artış havacılık şirketleri açısından maliyet bazında ele alındığında kötü bir durumu ifade etmektedir. Her ne kadar son zamanlarda jet yakıtının varil fiyatlarında bir azalma görülse de bu fiyat dalgalanması riskli bir durumdur. Maliyet konusunun yanı sıra artan iklimsel değişiklikleri ve küresel ısınma nedeniyle birçok çevreci havayolu şirketi artık araçlarında alternatif, yenilenebilir ve çevreye zararı olmayan teknolojilere yönelmektedir.

Şekil 1. 2016-2019 yılları arası ülkelere göre günlük jet yakıtı tüketimi1.

Bu teknolojileri günümüzde kullanımı yaygınlaşmış hibrit motorlarında da görebiliriz. Çoğu hibrit sistemde içten yanmalı bir motor ve bunun yanında da bir elektrik motor bulunmaktadır. Bu sistemler genellikle performanstan ödün vermeksizin yakıttan tasarruf sağlamaktadır.

Yenilenebilir/Hibrit Yakıt Kullanan Hava Araçları

Hibrit sistemlerin gelişmesi nedeniyle jet yakıtı tüketim miktarlarının ilerleyen zamanlarda azalması öngörülmektedir. Hibrit motorlu hava araçlarının yakıt maliyetinin az olmasına karşın veriminin yüksek olması, havacılık sektörünün bu yöne ağırlık vermesini sağlamaktadır. Bu doğrultuda özellikle güneş enerjisi ile çalışan hava araçları da popüler hale gelmektedir.

Hibrit motorlu hava araçlarının tasarlanmış ve hala proje aşamasında olan bir örneği de Element One hava aracıdır (Şekil 2). Element One, kırsal kesimlerdeki havacılığı geliştirmek amacıyla üretim aşamasına gelinmiş ve gücünü hibrit motordan alan bir hava aracı projesidir.

Element One hibrit hava aracı

Şekil 2. Element One hibrit hava aracı.

HES Energy Systems şirketi tarafından tasarlanan bu hava aracı sıfır emisyona sahiptir. Element One, aynı şirket tarafından tasarlanan AEROPAK-XL (Şekil 3) adlı hibrit motorlara sahiptir ve yakıt olarak hidrojen enerjisini kullanmaktadır.

AEROPAK-XL hibrit motoru

Şekil 3. AEROPAK-XL hibrit motoru.

Verdiğimiz bu örnekte de olduğu gibi son zamanlarda insansız hava aracı kavramını sıklıkla duymaktayız; özellikle askeri alanda ismini çokça duyuran bu sektör, gün geçtikçe teknoloji yarışına dönüşerek ülkelerin her sektörde uygulamaya çalıştığı öncelikli konulardan biri haline gelmiştir. Özellikle gelişmiş ülkelerin de üzerinde çalıştığı farklı İHA teknolojileriyle birlikte daha farklı tasarımlar ortaya konulmaktadır. Üretilen hibrit motorlu İHA ’lar ile sürdürülebilir ve temiz bir geleceğin temel şartlardan biri olan yenilenebilir enerji de işin içine girmektedir. Bu gelişmeyle birlikte İHA sektöründe hava araçlarının daha uzun seyir süreleri görmesi beklenmektedir. İleri dönemlerde belki de gökyüzüne baktığımızda uçan kuşlar yerine farklılaşan yenilenebilir/hibrit yakıt türlerine sahip insansız hava araçlarını görmeye başlayacağız.

Günümüzde oldukça gündeme gelen diğer bir konu da, İHA ’lar üzerinde kullanılmak istenen yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Peki yenilenebilir enerji neden tercih edilmeye başlanmıştır? Neden mühendisler bu alana yönelmektedir?

Dünya’daki güncel fotovoltaik sistem kurulum sayıları incelendiğinde her yıl bir önceki yıla göre artış gözlenmektedir. Bunun temel sebebi hibrit sistemlerin ve fotovoltaik sistemlerin yüksek verimli oluşu ve çevreye verilecek zararı en aza indirebilmesidir. Ancak COVID-19 salgını fotovoltaik sistem yatırımlarını da dünya çapında olumsuz etkilemektedir. Bunun sonucunda 2020 ve 2021 yıllarında fotovoltaik sistemlere yapılması düşünülen yatırımlar ve inşa edilmesi planlanan sistemlerin projesi durmuş ve ne yazık ki planlanan sayıların altında kalmıştır. Hatta bu sayı 2018 yılında kurulan sistem sayısına kadar gerilemiştir. 2020 yılında COVID-19 öncesi 140.000 sistem kurulumu tahmin edilirken bu sayı salgın nedeniyle 100.000’lere kadar düşmüştür. 2022 yılında salgının bitmesi durumunda bu sayı 160.000 civarlarına çıkması beklenmektedir (Şekil 4).

Dünya genelinde yıllara göre fotovoltaik sistem kurulumu

Şekil 4. Dünya genelinde yıllara göre fotovoltaik sistem kurulumu2.

Yenilenebilir kaynaklar sayesinde üretilen enerjinin, 2020 yılında dünyada tüketilen elektrik enerjisinin %28-30 civarını karşılaması beklenmektedir3. Çin, ABD, Hindistan, Almanya, Japonya, İtalya ve İspanya yaptığı yatırımlar ve geliştirdiği teknolojilerle bu alanda öncü ülkeler arasına girmiştir. Dünya genelinde ülke ve bölgelere göre yenilenebilir enerji kapasiteleri incelendiğinde önemli artışlar görülmektedir. Bu artışların en büyük örneğini gösteren Çin için 2018-2023 yılları arası 5 yıllık tahmin raporuna göre kapasitenin 438 GW olması beklenirken 2019-2024 yılları arası tahmine göre bu sayı 489 GW’a yükselmiştir. 2019 yılına gelindiğinde yatırımların artması ile birlikte bu tahmin 580 GW olarak güncellenmiştir (Şekil 5).

Ülkelerin yenilenebilir enerji kapasiteleriŞekil 5. 2018-2024 yılları arası ülkeler ve bölgelere göre yenilenebilir enerji kapasiteleri4.

Küresel fotovoltaik üretim ve panel kurulum maliyeti 2010 yılında kW başına 4700 $ iken her geçen yıl bu miktar %18 azalarak 2019 yılında 1000 $, bu azalmaya paralel olarak panel kurulumu alanındaki yatırımlar da artmaya başlamıştır5. Dünya’daki ülkeler arasında Çin ayırdığı bütçe ile fotovoltaik üretimdeki gelişim potansiyelinin farkına varan ilk ülkelerden biri olup, lider konumuna yerleşti. 2019 yılında dünya genelinde kurulu fotovoltaik kapasitesi en fazla olan 10 ülke Şekil 6’da verilmiştir. 205 GW ile Çin başı çekerken, Japonya ve Amerika yaklaşık 60 GW ile Çin’i takip etmektedir.En fazla kurulu fotovoltaik kapasiteye sahip 10 ulkeŞekil 6. 2019 yılı dünya genelinde en fazla kurulu fotovoltaik kapasiteye sahip 10 ülke5.

 

Güneş Enerjili İHA Örnekleri

Güneş enerjisi teknolojilerinin gücünün sürekli bir artış içinde olması mevcut insansız hava aracı projelerini de etkilemiş ve çalışmalar hızlandırılmıştır. Bu enerjiyi kullanmak üzere üretilen farklı sistemlerin ortaya konulması havacılık sektörünün dikkatini çekmektedir. Bunlardan biri de Çin’in OXAI Aircraft şirketidir. Güneş enerjili hava aracı konusuna yoğunlaşan bu şirket, güneş enerjili insansız hava aracı MOZI 2’yi (Şekil 7) tüm dünya basınına tanıtmıştır. İlk uçuşunu 29 Temmuz 2019 tarihinde Çin’in Zheijang Eyaleti’nin doğusundaki Deqing ilçesinde gerçekleştiren MOZI 2, 8 saatlik bir güneş enerji şarjıyla 12 saat düşük hızda gece bile aralıksız uçuş yapabilmektedir6.

MOZI 2

Şekil 7. MOZI 2 insansız hava aracı.

Şirketin genel müdürü Mao Yiqingde, 5G teknolojisinin MOZI 2’ye entegre edilmesi yönünde çalıştıklarını dile getirmiştir. 5G teknolojisinin entegre edilmesiyle birlikte MOZI 2, afet durumunda yaptığı yardım ve keşif görevine ek olarak haberleşmeyi de sağlayan uçan bir röle istasyonu olarak da görev yapabilecektir. Bu uçan röle istasyonu için gereken enerji güneş tarafından sağlanacaktır. Geliştirilen bu insansız hava aracının 15 metre kanat genişliğine sahip olması güneş panellerinin sayısını artıracağından ürettiği enerjiyi de arttıracaktır.

Değişen dünya düzeninde kullanımı yaygınlaşan yenilenebilir enerji sistemleri, görüldüğü gibi havacılık sektörüne de adımını atmıştır.

ODYSSEUS

Şekil 8. ODYSSEUS insansız hava aracı.

Günümüzde güneş enerjisi sayesinde uzunca bir süre havada kalabilen güneş enerjili İHA ’lar tasarlanmaya başlandı. Bunun en büyük örneğini insansız hava aracı denilince ilk akla gelen BOEING şirketine ait Aurora Flight Sciences kuruluşu, ODYSSEUS (Şekil 8) adı verilen otonom insansız hava aracının prototipini tanıttı. Odysseus’u aylarca uçuş yapabilecek şekilde tasarlayan Aurora Flight Sciences, iklim araştırmalarında da bu aracı kullanmayı hedeflediklerini açıklamıştır.

Aurora’ya göre Odysseus’un bir drone ve uydunun görevlerini aynı anda yerine getirebilmesi ve otonom olması da onu rakiplerinden bir adım öne çıkarmaktadır. Yerdeki bir istasyon ile sürekli bağlantıda olan Odysseus, topladığı verileri hızlı bir şekilde bağlı olduğu istasyona aktarabilmektedir. Güneş enerjisi ile çalışması nedeniyle emisyon üretmez ve çevre dostu bir hava aracı özelliğini taşır. Aurora Flight Sciences kuruluşu bu özelliği sayesinde ilerleyen zamanlarda keşif ve istihbarat görevlerinde de Odysseus’u kullanmak istediklerini ifade etmektedir7.

Bir diğer güneş enerjili İHA ise bir Fransız start-up kampüsünde yer alan ve aynı zamanda Dassault Systems tarafından desteklenen XSUN şirketi duyurdu. Güneş enerjili İHA ’lar ile yapılacak akıllı tarım, akıllı balıkçılık ve çevre koruma gibi konularda da gelişmesi taraftarı olan XSUN, gerektiğinde bu konularda da kullanılabilen tam otonom SolarXONE (Şekil 9) adını verdiği insansız hava aracının ilk prototipini 2019 Uluslararası Paris Havacılık Fuarı’nda tanıttı.

SolarXONE

Şekil 9. SolarXONE insansız hava aracı.

Dassault Systems şirketinin XSUN’a en büyük desteği 3DEXPERIENCE ortamını sunmak oldu. 3DEXPERIENCE ortamı, birçok tasarım ve analiz programı içermekte olup aynı zamanda XSUN şirketi tasarım programı olan Solidworks’ün tüm özelliklerinden faydalanmıştır. Güneş enerjisi ile çalışan dört kanatlı tasarımı ile muadillerine göre farklı bir görünüme sahip olan SolarXONE, aynı zamanda bu kanatlardan dolayı yüzey alanının artması ile güneş enerjisinden daha fazla yararlanabilmektedir. SolarXONE aracının, sadece donanım olarak değil, yazılım olarak da tam otonom olması onu rakiplerinden bir adım öne taşımaktadır. SolarXONE, üstünde uçtuğu tarlanın veya denizin her türlü detayını haritalayıp gözlemlerini anında aktarabiliyor. Bu sayede; çiftçiye ekinleri hakkında bilgi verebiliyor, balıkçıya yanlış avlanma ikazı yapabiliyor ve itfaiyecilere de orman yangınları hakkında anında uyarıda bulunabiliyor. Bütün bu işleri yaparken gelişmiş güneş panellerinden enerji sağlayan SolarXONE, bu tarz insansız hava araçlarından sadece bir tanesidir8.

TAN100

Şekil 10. TAN100 insansız hava aracı.

Güneş enerjisi potansiyeli açısından çok avantajlı bir coğrafi konumda bulunan ülkemizde de güneş enerjili insansız hava araçları projeleri başlamış ve hızla devam etmektedir. Ülkemizin ve kurumlarımızın insansız hava araçları alanında keşif, gözlem, haberleşme ve ölçüm gibi ulusal düzeyde çok çeşitli ihtiyaçları bulunmaktadır. Bu ihtiyaçları karşılamak adına yapılan proje; güneş enerjili, otomatik uçuş kontrol yeteneğine sahip, alçak irtifa ve orta menzil sınıfında, hafif ve dayanıklı kompozit malzemeden inşa edilmiş özgün bir sistem olarak geliştirilmiştir. TK3 şirketinin TAN100 (Şekil 10) adını verdikleri güneş enerjili İHA  alternatif bir enerji çalışmaktadır. Bu projeye şirket ortağı Prof. Dr. Ünver KAYNAK liderlik etmiştir. TAN100 1 saat şarj ile 2 saat havadaki görevini yerine getirebilmektedir9.

Günlerce ve aylarca havada uçuş yapabilecek insansız hava araçlarından bahsettik. Peki ya size yıllarca havada uçuş yapabilecek bir insansız hava aracı üretiliyor desem ne düşünürsünüz? Kesinlikle olağanüstü bir durum değil mi? Bu imkansız dediğinizi duyar gibiyim fakat biraz araştırınca güneş enerjisinin -genel anlamda yenilenebilir enerjinin- gücünün sınırlarının olmadığını daha iyi anlıyoruz.

Yenilenebilir enerji teknolojisinin özellikle havacılık sektöründe kullanılması ve güneş enerjisiyle bu kadar iç içe olmaya başlaması, ortaya konan araçların diğer modellerine kıyasla çevreye verdiği zararın ortadan kalkması insanoğlu için umut verici bir durumdur.

Günümüzde günlerce veya aylarca uçuş yapabilen İHA ’ların yanı sıra yıllarca uçuş yapabilen İHA ’lar da geliştirilmektedir. Havacılık ve savunma sanayisinde adından bolca söz ettiren İngiliz BAE Systems şirketinin geliştirmekte olduğu güneş enerjili İHA PHASA-35 (Şekil 11), ilk test uçuşunu 2019 Aralık ayında tamamladı. Bu insansız hava aracının test uçuşundan sonra BAE Systems yetkilileri tarafından yapılan açıklamada gerçekleştirilen bu uçuşun, PHASA-35’in ilk ve tam entegre uçuş testi olduğu söylendi.

PHASA-35

Şekil 11. PHASA-35 insansız hava aracı.

Kalıcı Yüksek İrtifa Güneş Uçağı PHASA-35 için BAE Systems ve Prismatic şirketleri, iki yıldan fazla bir süredir çalıştıklarını ve mutlu sona çok az kaldığını belirtiyorlar. İngiltere Savunma Bilim ve Teknoloji Laboratuvarı (DSTL) ve Avustralya Savunma Bilim ve Teknoloji Laboratuvarı (DSTG) tarafından da desteklenen güneş enerjili PHASA-35’in ilk uçuşu Güney Avustralya’da, Avustralya Kraliyet Hava Kuvvetleri (DAAF)’nin Woomera test serisinde gerçekleştirildi. PHASA-35 özelliklerine bakıldığında ona teknoloji harikası gözüyle bakılabilir. Çünkü PHASA-35 bir yıl boyunca havada kalma potansiyeline sahiptir. Aynı zamanda Yüksek İrtifa Uzun Dayanıklılık (HALE) özelliğiyle PHASA-35, dünya atmosferinin üst tabakalarından biri olan stratosfer tabakasında çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Orman yangını ve deniz gözetimi için kullanılacak olan PHASA-35, 35 metre kanat genişliği ile diğer insansız hava araçlarına nazaran büyük sayılabilir (Şekil 12).

PHASA-35 solar İHA

Şekil 12. PHASA-35 insansız hava aracı güneş hücreli kanatları.

OXAI Aircraft şirketinin ürettiği güneş enerjili İHA olan MOZI 2’de olduğu gibi, 5G teknolojisini PHASA-35’e entegre etmek ve iletişim ağ dağıtımını yapmak isteyen BAE Systems de çalışmalara başladığını, ilerleyen günlerde test aşamalarını bitireceklerini ve operasyonel hale getireceklerini açıkladı10. Bu araçların enerji kaynağının güneş enerjisi olması; hem çevreci hem yenilikçi bir teknoloji anlayışı kazandırmıştır. Sadece 5G teknolojisi ile yetinmeyen PHASA-35, afet yardımını ve sınır korumasını, günümüz uydularına harcanan bütçelere kıyasla daha düşük bütçeyle yapabilme imkanına sahiptir. Bu derece gelişmiş bir insansız hava aracının ihtiyaç duyduğu tüm enerjiyi güneş enerjisinden sağlamaktadır.

Bahsedilen insansız hava araçları güneş enerjisini şu şekilde kullanır: İlk olarak güneş ışınları, birçok güneş hücresinin (solar cell) birleşmesi ile elde edilen “fotovoltaik piller” güneş ışınlarının enerjisini elektrik enerjisine çevirmemizi sağlar. Ancak güneş ışınlarından daha fazla elektrik enerjisi elde etmek amacıyla güneş pillerinin boyutlarında büyüme ihtiyacı doğmuştur. Bu sebeple birçok güneş pilinin de birleşmesiyle güneş panelleri oluşturulmuştur. Güneş ışınlarındaki enerjiye elektrik enerjisine çevrilmesi ve bu teknolojinin insansız hava araçları sistemlerine entegre edilebilmesi, havacılık sektöründe tasarım sürecini baştan yazmıştır.

Güneş Pilleri Nedir?

Güneş pili güneşten gelen elektromanyetik dalgalarla taşınan enerjiyi doğrudan elektrik akımına dönüştüren sistemdir. İlk olarak 1954 yılında Bell Laboratuvarlarında güneş ışığı ile etkileşime girince elektrik akımı üreten hücreler üretilmiştir. Yarı iletken diyot şeklinde çalışan bu hücreler, güneş ışığındaki fotonların taşıdığı enerjiyi iç fotoelektrik reaksiyonlarda kullanarak elektrik akımına dönüştürür (Şekil 13).

Şekil 13. Güneş panellerinin çalışma sistemi.

Özellikle, insansız hava araçları güneş hücrelerinde üretilen fazla enerjiyi depolamak ve bu depolanan enerjiyi güneşin olmadığı zamanlarda harcamak büyük bir önem taşımaktadır. Birçok güneş pili çeşidi ve bunların farklı kullanım alanları vardır. Bunların arasında en çok tercih edilen güneş pili, %16 verime sahip Polikristalin Güneş Pilleri’dir11. En verimli güneş pili ise yaklaşık %20 verimle Monokristalin Güneş Pilleri’dir.

Güneş Pillerinin Çalışma Prensibi

Bir güneş hücresi n-tipi ve p-tipi silikon olarak adlandırılan iki adet yarı-iletkenden oluşmaktadır. p-tipi silikon, dış enerji seviyelerinde silikondan daha az bir elektrona sahip olan atomlar –bor ve galyum gibi- eklenerek üretilmektedir. Çünkü bor çevresindeki silikon atomları ile bağ oluşturmak için gerekenden daha az elektrona sahip olduğundan, bir elektron boşluğu kalmaktadır. Bu eksikliğe “çukur” denilmektedir12.

n-tipi silikon, dış enerji seviyelerine fosfor gibi silikondan daha fazla elektronu olan atomlar eklenerek elde edilir. Fosforun dış enerji seviyesinde dört değil beş elektronu vardır. Silikon komşu atomlar ile bağ yapmaktadır ancak bir elektron bağ sırasında kullanılmaz. Bunun yerine bağ yapmayan elektron silikon yapının içinde serbestçe hareket etmektedir.

Bir güneş pili, şekildeki gibi n-tipi silikon tabakasının yanına yerleştirilen bir p-tipi silikon tabakasından oluşmaktadır. n-tipi tabakada daha fazla elektron varken p-tipi tabakada ise daha fazla pozitif çukurlar bulunur. Bu çukurlar valans elektronlarının eksikliğinden dolayı oluşmaktadır. İki katmanın birleştiği yerin bir tarafındaki elektronlar (n-tipine ait olanlar) diğer tarafındaki çukurlara doğru hareket etmektedir. Bu hareket sonucu elektronlar çukurları doldurmakta ve dolan çukurlar bir tükenme bölgesi (depletion zone) meydana getirmektedir (Şekil 14).

Gunes hucresinin ic yapisi

Şekil 14. Güneş hücresinin iç yapısı12.

Tüm çukurlar elektronlarla doldurulduğunda, tükenme bölgesi p-tipi tarafı (çukurların başlangıçtaki yerleri) artık negatif yüklü iyonlar ve tükenme bölgesinin n-tipi tarafı (elektronların başlangıçtaki yerleri) ise artık pozitif yüklü iyonlar içerir. Bu ters yüklü iyonların varlığı, n-tipi tabakadaki elektronların p-tipi tabakadaki deliklerin dolmasını engelleyen dahili bir elektrik alanı oluşturur.

Güneş ışığı bir güneş hücresine temas ettiğinde silikondaki elektronlar dışarı atılır. Bu durum da deliklerin -kaçan elektronların geride bıraktığı boş pozisyonların- oluşmasına neden olur. Bu da elektrik alanın elektronları n-tipi katmana, çukurları da p-tipi katmana hareket ettirmesine sebep olur.

n-tipi ve p-tipi katmanları bir tel ile birbirine bağlanacak olursa, elektronlar n-tipi katmandan p-tipi katmana hareket ederek tükenme bölgesini geçecek ve daha sonra n-tipi katman elektrik akışı yaratacaktır, yani elektromanyetik enerji elektrik enerjisine dönüşmüş olacaktır.

Sonuç

Şu ana kadar incelediğimiz olağanüstü özelliklere sahip insansız hava araçlarına baktığımız zaman yenilenebilir enerjinin ne denli verimli olduğunu görmek ve fosil yakıtlara kıyasla yenilenebilir enerjinin -özellikle güneş enerjisinin- havacılık sektörünü pozitif yönde etkilediğini söylemek yanlış olmaz. Önceki dönemlere baktığımızda güneş panellerinin, fotovoltaik sistemlerin ve diğer güneş enerjisi sistemlerinin maliyetli oluşu insanoğlunu fosil yakıtları kullanmaya mecbur bırakıyordu fakat teknolojinin gelişmesinden sonra üretilen yeni nesil piller ve güneş panelleri bu maliyeti azaltmaktadır. Hatta PHASA-35’de olduğu gibi güneş hücreleri bir uydunun maliyetinden daha düşük bir maliyetle birçok görevi yapabilecek potansiyele ulaştı. Yenilenebilir enerjinin diğer tüm sektörlerde olduğu gibi havacılık sektöründe de kullanılması, özellikle uçak veya insansız hava araçlarının dış cephelerinin solar hücreler ile tasarlanması ve bu teknolojinin geliştirilip devam etmesi olası görünüyor. Kim bilir belki de güneş enerjisinin gücünü görmenin zor olmadığı şu dönemde birçok havacılık firması artık fosil yakıt ile çalışan hava araçları üretmekten vazgeçer. Bu vazgeçiş havacılık ve genel anlamda çevre için de büyük bir adım olacağına şüphe yoktur.

Katkı yapanlar: Sümeyye Yalındağ, Kadir Yolal, Yusuf Öngel, Okan Şener ve Dr. Zekeriya Doğruyol.

Kaynaklar

  1. https://www.theglobaleconomy.com/rankings/jet_fuel_consumption/
  2. IHS-Markit-solar-PV-industry-weather-the-storm-global-pandemic-May 2020.pdf
  3. https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2020/renewables
  4. https://energypost.eu/iea-three-ways-governments-can-keep-renewables-growth-on-track/
  5. https://www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Capacity-and-Generation/Country-Rankings
  6. https://www.tenva.org/wp-content/uploads/2013/08/EnerjiPanorama-KAPAK-Eylu%CC%88l-2019.pdf
  7. https://www.janes.com/defence-news/news-detail/aurora-indefinitely-delays-first-flight-of-odysseus-ultra-long-endurance-uav
  8. https://www.xsun.fr/solarxone-2/
  9. http://www.tk3 teknik.com/portfolio/tan100-gunes-panelli-insansiz-hava-araci/
  10. https://www.intelligent-aerospace.com/unmanned/article/14039612/bae-to-acquire-solar-uas-maker-prismatic-5g
  11. Çıtanak, N. (2014). Güneş Enerji Kaynağından Elektrik Enerjisi Üretimi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fırat Üniversitesi.
  12. How a Solar Cell Works, American Chemical Society

 

Yorum Yap

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Son Yazılar

Son Yorumlar