0 yorum | Okunma 7716
  • Print

Enerjinin Kablosuz İletimi

 

 

 

Enerjinin Kablosuz İletimi

enerjinin iletimi



Enerjinin kablosuz olarak aktarımı 200 yıla aşkın bir süredir üzerinde kafa yorulan bir düşünce olmasına rağmen hala hazırda çözümünü etkin olarak yaşama geçiremediğimiz en önemli sorunlarımızdan birisi. Tesla ile başlayan bu serüven, teknolojinin çok disiplinli bir alan olarak yön almasıyla önemini giderek artırmış, farklı disiplinlerin ortak bir çalışma alanı haline gelmiştir. Dahası ileride yaşanabilecek muhtemel sorunların çözümü olarak gösterilen bir takım önerilerin hayata geçirilmesinde kablosuz enerji aktarımı önemli rol oynamaktadır. Örneğin yaşanan enerji darboğazıyla birlikte elektrikli araçlar geleceğimiz için olmazsa olmaz hale gelirken, beraberinde şöyle bir soru da getiriyor: Kim aracını prize takıp şarj etmek ister ki? Bu yüzden enerjinin kablosuz aktarımı sadece kendi içinde değil, diğer birçok alanla birlikte değerlendirilmesi gereken bir olgu. İnsanoğlunun bu zorlu olguyla mücadelesi Tesla’nın büyük gayretine rağmen sonuçlanmamış, aradan geçen uzun yıllar sonra Intel ve Sony ile devam etmiş, nihayetinde ilk somut başarı 2007 yılında MIT profesörlerinden oluşan bir takım tarafından elde edilmiştir. Çalışmaların sonuçları şu anda küçük ölçekli olsa da kablosuz enerjinin geleceği için büyük umutlar vaat ediyor.

Uzaktan radyo kontrolü

Sonradan Telsiz denilen, radyo alanında Nicola Tesla'nın öncülüğü, Mors koduyla yapılan haberleşmeden de ileri gitti. 1898'de New Yorkşehrinin Madison Parkı'nda (Madison Square Garden) telsiz ile uzaktan kontrola ait parlak bir gösteri düzenledi. Geleneksel Elektrik Fuarının geliştiği yer ve genellikle Barnum-Bailey sirkinin çalıştığı büyük alanın ortasına büyük bir tank koydu ve suyla doldurdu. Bu küçük gölün üzerine, yüzmesi için, 1 metre uzunluğunda anten direği olan bir tekne koydu. Teknenin içinde bir radyo alıcısı vardı. Nicola Tesla, seyircilerin isteği doğrultusunda ileri gitme, sağa veya sola dönme, durma, geri gitme, ışıkları yakıp söndürme gibi çeşitli şeyleri uzaktan radyo kontrol sayesinde yaptı. Unutulmaz gösteri tüm seyircileri hayran bıraktığı gibi günlük gazetelerin ön sayfalarında yer aldı.

Yüksek frekans öncülüğü

Nicola Tesla, araştırmalarında, yüksek gerilim ve yüksek frekansın bilinmeyen alanlarına daha çok yer verdi. Yüksek frekans cihazlarını kullanırken, bir elini daima cebinde tutardı. Bütün laboratuvar asistanlarına bu ön tedbiri almalarında ısrar ederdi ve bu kural, bugüne kadar daima gerilim bakımından tehlikeli cihaz etrafındaki uyanık araştırıcılar tarafından da uygulanmaktadır. O zaman yararlanılmamış olmasına rağmen, Nicola Tesla'nın yüksek frekans ve yüksek gerilim alanındaki keşifleri, modern elektroniğin yolunu açtı. Bir yüksek frekans transformatörü ile (Nicola Tesla Bobinleri - Nicola Tesla Coils) çıplak elinde tuttuğu gazlı tüpü yakacak şekilde vücudundan, zarar vermeden, yüksek gerilimli akım geçiriyordu. O günlerde Nicola Tesla, aslında neon tüpünün ve flüoresan tüpünün aydınlatmasını gösteriyordu.

Bazen, frekans aralığının alt ve üst kısımlarında yaptığı denemeler, Nicola Tesla'yı keşfedilmemiş bölgelere yöneltti. Mekanik ve fiziksel titreşimlerle çalışırken, Houston Caddesindeki yeni laboratuvarının etrafında hakiki bir depreme neden oldu. Binanın doğal rezonans frekansına yaklaşan, Nicola Tesla'nın mekanik osilatörü, eski binayı sarsarak tehdit etti. Bir blok ileride, polis karakolundaki eşya esrarengiz bir şekilde dans etmeye başladı. Böylece, Nicola Tesla, rezonans, vibrasyon ve "doğal 7 periyot"a ait matematiksel teorileri ispatladı.

Dünya çapında telsiz

Long Island'ın tepelik bölümünde, Wardenclyffe yakınında yavaş yavaş yükselen garip yapı bütün seyredenlerin ilgisini çekerdi. Tek parça olması dışında, büyük bir mantara benzeyen yapı, yerdeki kısmı geniş ve 62 metre yukarısındaki tepe noktasına doğru daralan, kafes şeklinde bir iskelete sahipti. Tepede 30 metre çapında bir yarım küreyle örtülüydü. İskelet, bronzdan kalın civata ve bakır lamalarla birbirine bağlanmış, sağlam ağaç kolonlardan yapılmıştı. Yarım küre şeklindeki tepe, üstten yüzeysel olarak bakır bir elekle kaplıydı. Tüm yapıda demir metali yoktu.

Ünlü mimar Standford White, konuyla o kadar ilgilendi ki, en iyi yardımcısı W. D. Crow'u görevlendirerek proje işini ücretsiz yaptı. 34'üncü caddedeki eski Waldorf-Astoria otelinde oturan Nicola Tesla, hergün, taksiyle, çarklı araba vapuruna binerek Long Island şehrine giderek , oradan da Long Island demiryoluyla Shoreham'e aktarma yaparak inşaata gidiyordu. Proje kontrolünün aksamaması için, trenin yemek servisi onun için özel yemek hazırlıyordu.

Büyük kulenin yakınında, 30 metre karelik tuğla bina tamamlandığı zaman, Nicola Tesla Houston caddesindeki laboratuarını binaya taşımaya başladı. Bu sırada radyo frekans jeneratörleri ve onları çalıştıran motorların yapımında üzücü bazı gecikmelerle karşılaşıldı. Birkaç camcı, planları hazır olan özel tüpleri şekillendirmeye çalışıyorlardı.

Dünya'nın en güçlü vericisi

Yüksek gerilim ve yüksek frekanslı elektrik iletimi konusundaki araştırmalar, Nicola Tesla'yı Colorado Springs yakınlarındaki bir dağın üzerine dünyanın en güçlü radyo vericisini kurup çalıştırmaya yöneltti. 60 metrelik direğin etrafında, 22,5 metre çapında, hava çekirdekli transformatörüyaptı. İç kısımdaki sekonder 100 sarımlı ve 3 metre çapındaydı. Üreticisi, istasyondan birkaç mil uzaklıkta bulunan enerjiyi kullanırken, Nicola Tesla ilk insan yapımı şimşeği oluşturdu. Bir direğin tepesindeki 1 metre çaplı bakır küreden, 30 metre uzunluğunda, kulakları sağır eden şimşekler çaktı. Ufka kadar gök gürültüsü işitildi. 100 milyon Volt değerinde gerilim kullanılıyordu. İlk denemesinde, vericideki güç jeneratörünü yaktı. Fakat tamir ederek 26 mil uzağa, gücü telsiz ile iletebilinceye dek deneylerine devam etti. O uzaklıkta, toplam 10 kW' lık 200 tane akkor ampulü yakmayı başardı. Daha sonra, kendi patentleriyle meşhur olan Fritz Lowenstein, Nicola Tesla'nın yardımcısı iken bu gösterişli başarıya şahit oldu. 1899'da alternatif akım patentleri için Westinghouse'dan aldığı paranın sonunu harcadı. Albay John Jacob Astor, onu mali yönden kurtarmaya geldi ve Colorado Springs'deki denemeleri için 30.000 Dolar sağladı. Sonra bu para da bitti ve Nicola Tesla New York'a geri döndü. J.P. Morgan, gösterişli başarıları ve şahsiyeti dolayısıyla, Nikola Tesla'nını hayranı olmuştu. Nicola Tesla, kısa zamanda J.P. Morgan'ın sürekli misafiri oldu. Kusursuz giyinişli, birkaç dilde yaptığı kültürlü konuşması ve medeni davranışıyla gösterişli centilmen Nicola Tesla, New York sosyetesinin gözdesi oldu.

İyonosfer çalışmaları, radar ve tribünler

Nicola Tesla dünyanın katmanlarından biri olan iyonosferin insanlığın yararına kullanabileceğini söyleyen ve bunu ispatlayan bilim adamıdır.İyonosfer, 19. yüzyılda keşfedilmiştir, dünyanın üzerinde bulunan üçüncü sıra katmandır ve Nicola Tesla'yı ilgilendiren en önemli özelliği elektrik enerjisinin ve radyo,ses ve elektro manyetik dalgaların kablosuz olarak çok uzak bir noktadan diğer noktaya taşımasını sağlamaktadır. Nicola Tesla iyonosfer ile ilgili çok fazla araştırma yaparak ilk radyo yayın merkezi ve kablosuz elektrik taşıma merkezi olan Shoreham, Long Island'da 1901 ile 1905 yılları arasında Wardenclyffe Kulesini inşa eder.

Radyo frekans alternatörü

1890'da Nicola Tesla yüksek frekans alternatif akım üreteçlerini yapmıştı. 184 kutuplu olan bir tanesi 10 kHz'lik çıkış veriyordu. Daha sonra, 20 kHz'e kadar yüksek frekansları elde etti. Ancak on yıl kadar sonra 50 kW çıkışlı radyo frekans üretecini Reginald Fessenden geliştirdi. Bu makine, General Electric tarafından 200 kilo Watt'a çıkarıldı ve Fessenden'in ilk alternatörlerini kuran, çalışmasını kontrol eden adamın adı verilerek, Alexanderson alternatörü satışa çıkarıldı. Hemen hemen dünya kablolarının çoğunu elinde tutan İngiliz işadamlarının, bu makineye ait patentleri elde etmek üzere olduklarını görünce, A.B.D. Donanmasının acele çağrısıyla "Radio Corporation of America (RCA)" şirketi kuruldu. Yeni firmanın 1919'da kurulmasıyla, Marconi Wireless Telegraph Co. of America firmasının güçlü fakat yetersiz, Marconi kıvılcımlı vericileri, çok başarılı olan Radyo Frekans alternatörleri ile yer değiştirdiler. Birincisi N.J. New Brunswick'te kuruldu. 200 kilo Watt'da ve 21,8 kilo Hertz frekanslı titreşim oluşturdu ve ticari işte kullanıldı. Bu ilk, sürekli, güvenilir Atlantik aşırı Radyo servisi idi. Bu alternatörler, Nicola Tesla'nın kulesinin yerine, Radyo merkezinin tüm güçlerini sağladı. Böylece Nikola Tesla'nın Dünya çapında telsiz hayali, 30 yıl sonra, icat ettiği vericinin kullanılmasıyla yeniden gerçekleştirildi.

Uzaktan kumanda, kozmik ses dalgaları ve uzay

1898 yılında ilk defa uzaktan kumanda ile yönetim sistemini bir araca uygulamıştır. Mayıs, 1898'de Madison Square Garden'da dünyaya bu buluşunu tanıtmıştır. Bahsi geçen araç su üstünde haraket eden ve uzaktan kumanda ile yönetilebilen bir bottur. Projelerinin tanıtımında afili yöntemler uygulayan Nicola Tesla'yı izleyen herkes Nicola Tesla'nın bunu beyin gücüyle yaptığına inanmıştır. Daha sonra Nicola Teslauzaktan kumandayı açıklamıştır. Bu buluşun üstüne New York Times gazetesinden bir yazar Nicola Tesla'ya bu şekilde uzaktan kumanda ile savaşan denizaltılar yapabilirsiniz demiştir. Nicola Tesla ise bu "bir savaş aracı değil, robot ırkının ilk temsilcisidir, yani insanlığın hizmetinde kullanılabilecek onların işlerini azaltarak yapacak mekanik adamdır" demiştir.

Bu buluş temel alınarak günümüzde uzaktan kumanda ile kontrol edilebilen uzay mekikleri, uydular ve çeşitli silahlar geliştirilmiştir. Günümüzdeki uzaygemisi uzaktan kumanda merkezleri Nicola Tesla'nın yöntemini uygulamaktadır. Bir sene sonra Nicola Tesla uzaydaki hayatın varlığı ile de yakından ilgilenmiş. Dünyada ilk defa 1899 yılının Mart ayında kendi labaratuarından uzaya ses dalgaları göndermiştir. Uzaydan kozmik ses dalgalarının kaydını yapmıştır. Bunun duyurusu yaptığında bilim çevresinden ilgi ve destek görememesinin sebebi o yıllarda kozmik radyo dalgalarının bilim camiasında yeri olmamasıdır. 1917'nin Ağustos'unda uzaktaki cisimlerin üzerine kısa dalga darbeleri gönderip, yansıyan kısa dalga darbelerinin bir flüoresan ekran üzerinde toplanmasıyla izlenebileceklerini açıklamıştır.

=== Kişisel yaşamı ===

Nicola Tesla hiç evlenmedi. Bekar ve aseksüel olmasının bilimsel yeteneklerine yardımcı olduğunu düşünüyordu.Kolay öfkelenen Nicola Tesla ile, Thomas Edison Waterside Enerji Tesisi ve Allis Charmes Fabrikasındaki araştırmalarında onunla çalışan bazı mühendis ve yardımcıları arasında ortaya çıkan sürtüşme, aleyhine oldu. Bugün, düz rotorlu Nicola Tesla türbinlerinin sonucu hakkında hiçbir bilgimiz yoktur.

Yıllar geçtikçe, ondan, gittikçe daha az haber alınmaya başlandı. Bazen gazeteci ve biyografi yazarları onu arayıp röportaj yapmak istiyorlardı. Gittikçe garipleşti, gerçeklerden uzaklaştı, aldatıcı hayalciliğe yöneldi. Not alma alışkanlığı edinmemişti. Her zaman tüm araştırma ve deneylerine ait tüm bilgiyi aklında tutabildiğini iddia ve ispat etti. 150 yıl yaşamaya kararlı olduğunu ve 100 yaşının üstüne eriştiği zaman, araştırma ve deneyleri sırasında topladığı bütün bilgiyi etraflıca anlatarak, anılarını yazacağını söyledi. II. Dünya Savaşı sırasında öldüğü zaman, kasasına askeri yöneticiler el koydular ve kayıtların cinsine ait herhangi bir şey duyulmadı. Nicola Tesla'nın kendine özgü bir tutarsızlığı da, kendisine iki şeref unvanı verildiği zaman ortaya çıktı. Birini reddetti. 1912'de Nikola Tesla veThomas Edison'un 40.000 $'lık Nobel Ödülü'nü paylaşmaya seçildikleri açıklandı. Nicola Tesla, bu ödülü de reddetti. Her nasılsa, Thomas Edison'u sevenler tarafından kurulan AIEE Edison madalyasını 1917'de Nicola Tesla'ya layık görüldüğünde, bunu kabul etmeye yanaşabildi. Tesla’nın hayatı boyunca en büyük amaçlarından biri elektriği herkes için ulaşılabilir kılmaktı. Bu amaç için öncelikle elektriği kablosuz olarak transfer etmeyi planlamıştır. Tesla’nın 1895 yılında laboratuarında çıkan büyük yangından sonra taşındığı Colorado Spring kasabasındaki deneylerinde vaktinin çoğunu bu meseleye ayırmıştır. Tesla’nın burada en büyük amacı Londra- New York arasında elektriği kablosuz iletmekti. Nitekim meşhur Colorado deneyinde bunu başarmıştır. Tesla’ya göre enerjinin kablosuz aktarımı çok yüksek frekanslarda mümkün olabilirdi. Tesla düşük frekanslardaki merkezlerden aldığı elektrik gücünü milyonlarca kat fazlasına çıkarır, böylece elektriği dünyanın herhangi bir yerindeki alıcıya rahatlıkla gönderebileceğini düşünür. Tesla bu amaçla en iyi iletken olan yerküreyi model alır. Basit bir mantıkla yüksek değerdeki elektrik akımlarını topraklayan Tesla, bu akımı aynı yerden başka bir akımla destekler, böylece dalga gücünü giderek büyütür (evlerimizde de aslında topraklanan akım kaybolmaz, enerjisinin yettiği sürece dalgalar halinde toprakta yayılır). Işık hızında hareket eden bu akım, dünyanın merkezinden geçerek geri döner ve küçük kuvvetlerin birleşmesiyle rezonanssal bir biçimde devasa bir dalga meydana getirir. İşte Tesla’nın ünlü Wardenclyfee kulesininamaçlarından biri bu devasa dalgayı oluşturarak enerjinin kablosuz iletimiydi. Ancak Tesla’nın en önemli mali destekçisi J.P Morgen’nın enerjinin yok fiyata satılacağı gerekçesiyle projeden tüm desteğini çekmesiyle proje rafa kalkmıştır. Tesla daha sonraları bu fikri George Westinghouse’da teklif etse de O da aynı gerekçeyle projeyi reddetmiştir. Böylece insanlık adına önemli bir fırsat kaçırılmıştır.

wardenclyffe-tower_elektrikport

Bir amacı da enerjiyi kablosuz iletmek olan WardenClyffe kulesi 1.5 milyon dolara mal oldu. Ne yazık ki projeden mali desteklerin çekilmesiyle proje sonlandırıldı ve kule de yıkıldı.

Aradan geçen yıllarda çalışmalar sürse de ilk ciddi başarı 2007 yılında geldi. Liderliğini Hırvat fizikçi ve elektrik mühendisi Marin Saljacıc’in yaptığı Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT) çalışan uzmanlardan oluşan takım 2 metre uzaktan 60 watt gücünde bir ampulü yakmayı başardı. Bu çalışmada kaynak alınan olgu rezonans frekansı aynı olan nesneler (Rezonans, bir sistemin belirli bir frekansta maksimum dalga genişliğinde titreşim verme eğilimidir. Bu frekansa, rezonans frekansı denir). Rezonans frekansı aynı olan nesneler yüksek verimlilikle enerji transferi yapma eğilimindedirler. Çalışmada her biri kendinden frekans halinde bulunan iki bobin kullanılmaktır. Verici bobin, yani güç kaynağına bağlı bobin belli frekansta salınım yapan bir manyetik dalga yayıyor. Diğer bobinse manyetik alanla aynı rezonansa girerek üzerine oluşan enerjiyi çeker. Burada oluşan manyetik alan radyasyon yaymadığı için alıcı bobin tarafından alınamayan enerji, verici bobinin içinde kalır. Böylece bu sistem diğer klasik sistemlerden (örneğin trafolarda da kullanılan yakın mesafelerdeki bobinlerin manyetik indüklenmesi sonucu güçlerin aktarılması) ayrılır. Çünkü sistemde taşınabilecek enerjinin menzili küçük olmasına rağmen, verimliliği diğer sistemlerle kıyaslanmayacak kadar büyüktür. Sistemin menzilininse bir odadaki tüm cihazları çalıştırmaya yetecek enerjiyi sağlayabileceği belirtiliyor. Zaten ilk aşamada amaç elektronik cihazların kablosuz olarak kullanımı sağlamak.

wireless-power_elektrikport

Sistemin menzili şuan kısıtla olsa da verimliliği benzer sistemlere oranlara çok yüksek.

Yine aynı takım tarafından kurulan Wi-Tricity şirketi kablosuz enerjinin ticarileşmesi açısından önemli bir adım. Şirket elektrikli araçların da kablosuz şarj edilmesi için çalışmalar yapmakta.

Kablosuz enerji transferi artık bir teoriden öte bir gerçeklik. Tesla’nın öncülüğünü yaptığı bu serüven tam anlamıyla gerçekleştiğinde hiç şüphesiz yeni bir çağı da müjdeliyor olacak. Elektrikli araçlar sektöründen elektronik sektörüne kadar büyük bir değişim yaşanacak. Bu da gösteriyor ki kablosuz enerjinin iletimi sadece mühendislik açısından değil ekonomik ve sosyal açıdan da büyük bir devrime neden olacağıdır.

 


Referanslar:

Mehmet Cem Ateş

http://mcaenerjiyazilim.files.wordpress.com/2012/01/kablosuz-enerji-aktarimi.pdf

 

 

İçeriğimizle ilgili yorumlarınızı gönderebilirsiniz, üye girişi yaparak göndermezseniz yorumunuz misafir olarak gözükecektir. Gönderdiğiniz yorumlar, kanunlara ve ahlaka aykırı olmamalı, hakaret ve reklam içermemelidir.Yorumlarınız uygun bulunmazsa yayınlanmayacaktır, yorumlarınızın yayınlanmaması veya bazı bölümlerinin çıkarılarak yayınlanmasından dolayı bir hak iddia edemeyeceğinizi peşinen kabul ediyorsunuz, kabul etmiyorsanız lütfen yollamayın.   Yayın kurallarımız

 

Yorumunuzu Yazın
Email Adresiniz
Döviz