Enerji "Sürdürülebilir" Olabilir Mi?

Giriş

“Son dört ay içinde -Fransa’da Joliot ve Amerika’da Fermi ve Szilárd’ın çalışmaları sayesinde- büyük miktarlarda enerji ve radyum benzeri elementlerin üretileceği büyük bir uranyum kütlesinde bir zincirleme nükleer reaksiyon oluşturmak mümkün hale geldi. Şimdi bunun yakın gelecekte başarılabileceği neredeyse kesin görünüyor.

Bu yeni olgu aynı zamanda bombaların yapımına da yol açacaktır ve bu şekilde -daha düşük olasılıkla da olsa- yeni tipte son derece güçlü bombaların üretilebileceği düşünülebilir. Tekneyle taşınan ve bir limanda patlayan bu türden bir bomba, çevresindeki bölgenin bir kısmıyla birlikte tüm limanı yok edebilir. Ancak bu tür bombalar hava yoluyla taşınamayacak kadar ağır olabilir.”

Bu sözler 2 ağustos 1939’da ABD başkanı Franklin D. Roosevelt’e gönderilen ve Einstein’ın imzasını taşıyan bir mektuptan alıntı. 2. Dünya savaşının sonucunu ve dünya’nın gidişatını değiştirecek gerçekleri anlatan bu mektup tarihte önemli bir yere sahip. Peki bu mektubun konumuzla alakası ne diye soracak olursanız, ona bu bölümün sonlarına doğru geleceğiz.

Şimdi konumuza dönelim ve enerjinin sürdürülebiliri olur mu onu konuşalım. Tabi bu konu bolca teknik bilgi de içereceği için, sizlere bazı kavramları açıklayarak başlamam gerekiyor.

Enerji Nedir?

Etimolojik olarak enerji, antik yunancada eylem anlamına gelen “energia” kelimesinden gelir. İlk kullananlardan birisi ise Aristo’dur. Günümüzde ise 17. yüzyılda Leibniz tarafından latince “yaşam gücü” anlamına gelen “vis viva” ismi ile ortaya çıkmıştır. 19. yüzyılda Thomas Young, Leibniz’in vis visa olarak tanımladığı bu kavrama ilk defa enerji diyen bilim insanıdır. Ama konuya 101 seviyesinde girecek olacaksak bir sistemin iş yapma kapasitesine enerji diyebiliriz. Bazılarımızın ortaokuldan, bazılarımızın lise ve üniversiteden hatırladığı çok temel bir kavram. Aslında modern fiziğe geldiğimizde çok farklı şekillerde tanımlayabildiğimiz, çok karmaşık bir konu olsa da siz günlük hayattaki temel bilgilerinizi düşünerek bu bölümünü dinleseniz daha iyi olur. Çünkü derdimiz enerji kaynaklarını anlamak ve sürdürülebilir enerjiyi konuşmak.

Enerji Kaynakları

Enerji kaynaklarına geldiğinde ise konu biraz sinir bozucu hale geliyor. Çünkü günümüzde birçok savaşın ortaya çıkma nedeni enerji kaynaklarını elinde bulundurabilmek. İnsanlığı gerçekten yönetmek istiyorsanız, enerji kaynakları sizin tarafınızda olmalı. Biz günlük hayatta bir çok teknolojik aleti elektrik ile çalıştırıyoruz. Bu durumda elektriğe ulaşmak önemli. O zaman elimizdeki farklı enerji kaynaklarını elektriğe dönüştürerek, problemi çözebiliriz. Sonuçta enerji dönüştürülebilen bir şey. Enerji kaynakları, enerjiyi elde etmek için kullandığımız doğal kaynaklardır. Bu kaynaklar, fosil yakıtlar, yenilenebilir enerji kaynakları ve nükleer enerji olarak sınıflandırılabilir.

Fosil Yakıtlar

Şu an bu yazıyı okumak için kullandığınız telefon, bilgisayar, tablet veya televizyonunuzu bir dinozor sayesinde şarj etmiş olabilirsiniz. Fazla iddialı bir varsayım olsa da şunu biliyoruz ki fosil yakıtlar, milyonlarca yıl önce yaşamış canlıların kalıntılarıdır. Kömür, petrol ve doğalgaz günlük hayattan da bildiğimiz yakıtlar. Milyonlarca yıl önce ölmüş canlılar, oksijensiz ortamda çözünerek hidrokarbon ve karbon bakımından zengin fosil yakıtları oluşturur. Önceki bölümlerde konuştuğumuz olağan şüphelilerimizden karbonun adını az önce bolca aldık. Siz konuyu anladınız muhtemelen. Evet fosil yakıtları yakıp enerji elde etmek istediğimizde, atmosfere bolca karbon salıyoruz.

Yenilenebilir Enerji Kaynakları

Yenilenebilir enerji kaynaklarına geldiğimizde ise aslında işler biraz daha büyüyor. Güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, hidroelektrik enerjisi, jeotermal enerji ve biyokütle enerjisi, yenilenebilir enerji kaynaklarına örnek olarak verilebilir. Zaten güneş ışınlarının dünyayı ısıtması, doğrudan faydalanmamızı sağlıyor. Ayrıca fotosentez yapan canlıların glikoz üreterek, tüm canlılara enerji sağlaması da yine güneşin sayesinde. Fakat biz yine elektriğe çevirdiğimiz versiyona dönelim. Güneş enerjisi panellerini kullanarak, güneşten gelen ışınları elektriğe dönüştürebiliyoruz. Güneş ışığı, panel üzerindeki fotovoltaik hücrelere çarptığında, bu hücrelerdeki malzemeler güneş ışığını elektrik akımına dönüştürür. Arkasındaki fiziği anlatarak kafanızı karıştırmayacağım. Rüzgar enerjisi ise, rüzgar gülü dediğimiz panellerin hareketinden ortaya çıkan enerjiyi elektriğe çevirip depoladığımız versiyonu. Hidroelektrikde adında hidro geçmesinden de anlayabileceğiniz gibi suyun hareketini kullanarak elektrik elde ettiğimiz sistemler. Çok farklı metodlar kullanılabilir hidroelektrik santrallerde. Ama temelinde suyun hareketine teşekkür ediyoruz. Jeotermal enerji de yeraltındaki ısı kaynaklarının, yer altındaki suları ısıtmasıyla başlar. Isınmış bu suyu enerjiye dönüştürebiliriz. Bu sıcaklıklar, yerkabuğundaki ısı ve basınçtan kaynaklanır. Son olarak biyokütle enerjisi var hayatımızda. Fosilleşmemiş biyolojik malzemelerin, yaşayan veya yakın zamanda yaşamış canlılardan elde edilen bir enerji kaynağıdır. Bu enerji türü, organik atıklardan ve biyolojik kaynaklardan elde edilir.

Nükleer Enerji

Nükleer enerji, atom çekirdeklerinin parçalanması veya birleşmesi yoluyla elde edilen enerjidir. Bu iki süreç, atom çekirdeklerinin yapısındaki temel farklılıklar nedeniyle birbirinden farklıdır.

Fisyon

Fisyon, büyük bir atom çekirdeğinin daha küçük iki veya daha fazla çekirdek haline parçalanması sürecidir. Bu parçalanma, atom çekirdeğinin içindeki nötronların nötron-nötron çarpışması sonucu gerçekleşir. Nötron çarpışması, çekirdekteki protonların ve nötronların dengesini bozar ve çekirdeğin parçalanmasına neden olur.

Fisyon, atom bombası ve nükleer santrallerde kullanılan bir süreçtir. İşte bölümün başında Einstein imzası taşıyan mektup bundan bahsediyordu. Atom bombasında, fisyon tepkimeleri zincirleme bir reaksiyona neden olarak büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Nükleer santrallerde ise fisyon tepkimeleri, buhar üretmek için kullanılır. Buhar, bir türbinin dönmesini sağlayarak elektrik üretir.

Füzyon

Füzyon, iki veya daha fazla küçük atom çekirdeğinin birleşerek daha büyük bir atom çekirdeği oluşturması sürecidir. Bu birleşme, atom çekirdeklerinin içindeki protonların ve nötronların çekim kuvveti nedeniyle gerçekleşir. Füzyon, güneşin ve diğer yıldızların enerji kaynağıdır. Güneşte, hidrojen atomları yüksek sıcaklıklar ve basınç altında birleşerek helyum atomları oluşturur. Bu birleşme, büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Füzyon, nükleer enerjinin gelecekte en büyük potansiyelini taşıyan bir süreçtir. Füzyon reaktörleri, fisyon reaktörlerine göre çok daha az radyoaktif atık üretir ve karbon emisyonu yoktur. Ancak, füzyon tepkimelerini kontrol etmek ve sürdürmek zordur. Bu nedenle, füzyon enerjisi henüz pratik bir enerji kaynağı olarak kullanılmamaktadır.

Peki bu iki nükleer enerji türü arasında füzyonun açık ara önde olduğu çok bariz. Fakat şu anda elimizdeki teknoloji bir füzyon reaksiyonunu başlatırken harcadığımız enerji miktarının, elde ettiğimiz enerji miktarından düşük olmasına izin vermiyor. Yani enerji üretmek için daha fazla enerji harcıyoruz. Fakat bu konuda çalışmalar ve yatırımlar devam ediyor. 2023 yılının başlarında ABD’de yer alan Ulusal İgnisyon Tesisi ise bu konuda bazı gelişmeler olduğunu açıkladı. 2.05 megajoule enerji kullanarak, 3,15 megajoule enerji elde ettiklerini açıkladılar. İlk defa bir nükleer enerji reaktörü tükettiğinden fazla enerji üretmiş gibi dursa da aslında, tüm tesisin çalışabilmesi için harcanan enerji hala elde ettiğimizden çok daha fazlaydı. Burda çok fazla teknik konulara girip kafanızı karıştırmak istemiyorum. Ama sürekli olarak harcanan enerjinin düşürülmesi için çalışmalar devam ediyor. Bir gün insanlık olarak bunu başaracağımız çok açık. Ancak bunu başarana kadar ben nükleer enerjinin bir kenara konmasından yanayım. Çünkü fisyon ile elde ettiğimiz enerji maalesef ki temiz sayılamaz. Bizim gelmek istediğimiz nihai nokta sadece karbon salımı düşük ya da nötr enerji üretmek değil, aynı zamanda diğer çevresel zararları da düşük enerjileri kullanmak.

Dekarbonizasyon

Günümüzde devletlerin gitmeye çalıştığı nokta dekarbonizasyon. Yani karbon salımı düşük enerjilerden faydalanmak. Bakın sıfır değil sadece fosile göre daha düşük kaynaklardan bahsediyoruz. Yani gideceğimiz nokta yine de karbon salımı sıfır olan bir gelecek olmayacak. Sürdürülebilir enerji kaynaklarının kullanımı giderek artsa da, örneğin 2005-2015 arasında %6 civarı arttığı söylenir, bu bizi ulaşmamız gereken noktaya çok geç varacağımızı gösteriyor. İklim değişikliğinin aciliyetini anlatabilmek için iklim krizi tabirini kullandığımız hatta, küresel kaynama çağına girdik denilen bu dönemde maalesef ki ülkeler geç kalıyor. Bunun nedeni ise bu dönüşüm için ciddi bir finansmanın gerekmesi.

Enerji Verimliliği

Peki hiçbir senaryoda %100 karbon nötr enerji üretemiyorsak, enerjiyi depolamak için kullandığımız piller de çevreye zarar veriyorsa ne yapacağız? Öncelikle şunu söyleyeyim enerji konusunda sadece bu 2 problemimiz yok. Bir diğeri de enerji verimliliği konusu. Elektriği iletirken de depolarken de çok fazla enerji kaybediyoruz. Bu doğrultuda da geçtiğimiz aylarda Kore süper iletken bir madde ürettiklerini söyledi. Bu gerçekten de devrim sayılabilecek buluşlardan birisi. Hemen arkasından Çin biz çoktan bulmuştuk süper iletkeni dedi ama beni şu an ülkeler arası çekişmeler hiç ilgilendirmiyor. Önemli olan enerji verimliliğini arttırabilmek için kullanabileceğimiz bu süper iletken madde. Tabi ki şu anda maliyetleri düşündüğümüzde hemen hayatımıza girmeyecek. Ancak iklim kriziyle mücadelede bizlere yardımcı olacağı kesin. Bu arada enerji verimliliği bu kadar karmaşık bir konu olmak zorunda değil. Evlerin dışına yaptırdığımız. mantolama bile bize enerji verimliliği sağlıyor. Hatta pencelerin içine çektiğimiz o sünger, aslında iklim kriziyle mücadelede bizlere yardımcı oluyor.

Sonuç

Peki ne yapalım? sorusunu duyabiliyorum. Cevap basit. Hiç bir enerji temiz değildir. Bu yüzden enerji tüketimimizi düşürerek işe başlamamız gerekiyor. 1970 yılından 2014’e kadar olan süreçte kişi başına düşen ortalama enerji tüketimi yaklaşık %45 artmış. Bu artış hala devam ediyor. Yani aynı noktaya geliyoruz. Önce kendimizi, sonra sektörleri değişime zorlayacağız. Sanayi devriminden günümüze yaklaşık 200 yıl geçti ve biz gezegenin sınırlarını aşmaya fazlasıyla yaklaştık. Hatta bazı sınırları aştık. Bu yüzden füzyondaki devrim ya bizi kurtaracak ya da biz kendimizi. Buraya kadar geldiyseniz bir de ilginç bir konudan bahsedeyim sizlere ve bu bölümü kapatalım.

Bonus: Kardashev Ölçeği

Sizce bir uygarlığın gelişmişlik seviyesini nasıl ölçebiliriz? Benim aklıma bu soruyu ilk gördüğümde farklı fikirler gelmişti. Eminim sizlerin de bu konuda bazı düşünceleri oluşmuştur. Rus bilim insanı Nıkolai Kardaşev ise bunun için bir ölçek yaptı. Bir medeniyetin gelişmişlik seviyesini enerji üretimiyle ölçebileceğini düşündü. 3’lü bir skalaya bunu oturttu. Tip1 dediği medeniyetler, yıldızlarından gezegenlerine düşen enerjinin tamamını kullanan ya da bu miktarda enerjiyi üretebilen medeniyetlerdir. Tip 2 medeniyetler ise yıldızlarının enerjisinin tamamını kullanan, diğer gezegenlerin paylarını da kendisine çeken ya da buna eş miktarda enerji üretebilen medeniyetlerdir dedi. Son olarak da tip3 medeniyetler karşımıza çıkıyor. Bunlar ise galaktik medeniyetler olarak da bilinir ve galaksilerindeki diğer yıldızların da enerjisini kullanırlar. Bu ölçek ilgi çekici geliyor ne zaman düşünsem. Evrim Ağacı’nın bu konu ile ilgili çok güzel bir videosu var. İlginizi çektiyse izlemenizi öneririm.

Peki biz insanlar ne noktadayız sorusunu soralım hemen. Bizler ise tip 1 medeniyet bile değiliz. Yaklaşık olarak tip 1 medeniyetten 560 kat uzaktayız. Tip 0 ile tip 1 arası bir yerlerdeyiz ve gezegenin sonunu getirmeyi neredeyse başardık. Şu ana kadar herhangi bir tip 1 medeniyetle de karşılaşmadığımız için onlara, nasıl başardıklarını soramıyoruz. Bence zor da olsa enerji üretiminde ciddi devrimleri yapıp, biz de bunu başaracağız. Şimdi kullanmadığımız ışıkları kapatarak başlayalım derim. Sonraki bölümde görüşmek üzere.

Yazar: Oğuz Ergen