GÜNEŞ PİLLERİNDEN ELDE EDİLEN ELEKTRİK ENERJİSİNİN DEPOLANMASI

Alternatif enerjiye; yenilenebilir, tükenme sorunu olmayan ve doğal olması bakımından olduğu kadar:

• Fosil yakıtların çevreye verdikleri olumsuz etkileri azaltabilmek,
• Hızlı bir şekilde artan enerji talebini karşılayabilmek,
• Enerji kapsamında dışa bağımlılığı ciddi boyutlarda hafifletebilmek,
• Ülke ekonomisine önemli destek sağlayabilmek açılarından geleceğin enerjisi olarak bakılmalıdır.

Tekrar doldurulabilen pili (akü), devre düzeneği dışında doldurulmamalıdır. Aksine yapılan bir harekette pil aşırı yüklenebilir ve patlayabilir.

Elektrik deneyi yaparken akü ile ilgili şunlara dikkat etmek gerekir:

• Tekrar doldurulabilen pili (akü), devre düzeneği dışında doldurulmamalıdır. Aksine yapılan bir harekette pil aşırı yüklenebilir ve patlayabilir.
• Akü devrede kutuplarına uygun olarak bağlanmalıdır. Ters bağlama akünün zarar görmesine yol açar.
• Tekrar doldurulabilen pillerin doldurulma süreleri çok uzun tutulmamalı ve pillerin sıcaklığı kontrol edilmelidir. Normalin üzerinde ısındığı fark edilirse, doldurma işlemi hemen durdurulmalıdır.
• Tekrar doldurulamayan pilleri, kesinlikle doldurmaya kalkışılmamalıdır.

Asitli kurşun akülerle (araba aküsü) çalışılıyorsa, koruyucu gözlük, eldiven ve önlük takmakta yarar vardır. Aşırı yüklenen aküler (14,34 volt) hidrojen gazı çıkardıklarından, patlayabilirler ve ciddi zararlar verebilirler.

Atölyede elektrik deneyi yaparken şunlara dikkat etmek gerekir:

• Her şeyden önce elektrik ile ilgili deney yaptığınızı unutmayınız, dikkatli olunuz ve aceleci davranmayınız.
• Deney arkadaşlarınızla uyum içerisinde çalışınız ve deneyleri özverili yapınız.
• Deney devresi tamamen kurulup yetkili öğretim elemanına göstermeden devreye elektrik bağlantısı yapmayınız.
• Elektrik bağlantıları tamamen yalıtılmış olmayabileceğinden hiçbir açık tele ve bağlantıya dokunmayınız.
• Yalıtım malzemeleri eskimiş, yıpranmış ve özelliğini kaybetmiş olabilir. Bu durumu hemen ilgiliye haber veriniz. (Bkz. Sf. 162)

Güneş panelleri güneş ışınları enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürebilen aygıtlardır. Üretilen elektrik doğru akım (dc) elektriğidir ve güneş ışınları olduğu sürede üretim vardır.

Fotovoltaik pil (photovoltaic cell) olarak da bilinen güneş pillerinin birbirlerine seri ve paralel bağlanmalarıyla, yaklaşık 1 m² alana sahip, güneş paneli yapılır. Bu paneller paralel ve seri bağlanmalarla, gerek evlerin çatıları kaplanmak suretiyle evin elektrik enerjisi ihtiyacını gidermek, gerekse çok geniş alanlarda ülkenin elektrik enerjisi ihtiyacını karşılamak üzere güç santrallerini meydana getirirler.

Güneş panellerinde üretilen elektrik doğru akım (dc) elektriğidir ve güneş ışınları olduğu sürede üretim vardır. Elektrik enerjisine de en çok geceleri ihtiyaç duyulmaktadır. Bu durum bir dezavantaj olarak görülse de, gündüzleri kullanımdan arta kalan elektrik enerjisinin diğer enerji türlerine dönüştürülerek tekrar kullanılması sağlanabilmektedir. Olaya şu şekilde de bakılabilir; üretimin tüketimi geçmesi durumunda elektrik enerjisi depolanır ve depolanan enerji, tüketimin üretimi geçmesi durumunda kullanılır.

Fotovoltaik güneş panellerinden elde edilen akım, doğru akım (dc) olduğundan, doğrudan doğruya akülere kimyasal enerji olarak ve kondansatörlere de elektriksel potansiyel enerji olarak depolanabilir.

Piller genel anlamda birincil piller ve ikincil piller olmak üzere iki farklı grupta toplanırlar.

Birincil piller tekrar doldurulamazlar. Yükleri veya enerjileri bitince pil bitmiş olur ve atılır duruma gelirler. Çevreye zarar vermesinler diye pil toplama merkezlerinin organize ettiği “atık pil toplama yerleri”ne bırakılırlar.

İkincil piller, tekrar doldurulabilen pillerdir. İkincil olarak adlandırılmalarının nedeni, onların elektrokimyasal olarak etkileşmelerinin elektriksel açıdan tersine dönebilmesidir (tersinir olmasıdır). Akü diye de adlandırılırlar. Yapılmış oldukları aktif elemanlarına, kullanım ve çevre koşullarına bağlı olarak kullanım süreleri değişebildiği gibi kaç defa doldurulabileceği de değişebilir. Çeşitli boyutlarda; küçük bir düğme biçiminden, araba aküleri gibi büyük boyutlarda üretilebilmektedirler.

Başlıca ve yaygın olarak kullanılanlar; kurşun-asit, nikel-kadmiyum, nikel-metal hidrür, lityum-iyon ve lityum-iyon polimer pillerdir.

Kurşun-asit pilleri: Fransız fizikçi Gaston Planté tarafından 1859’da bulunmuştur. Tekrar doldurulabilen en eski pildir. Ağır olmalarına rağmen yüksek akım verebildikleri için motorlu taşıtlarda motoru çalıştırmak için çok uygundur. Fiyatının düşük olması, taşımanın gerekmediği durumlarda, enerji depolamak için tercih edilmektedir.

Nikel-kadmiyun pili: Ni-Cd, NiCd veya NiCad sembolleri ile gösterilmektedir. İlk Ni-Cd pili, 1899 yılında İsveç’li Waldemar Jungner tarafından yapılmıştır. Tekrar dolabilen piller arasında en çok kullanılan olmuştur. Kadmiyumun zehirli olması sebebiyle 2006 yılından itibaren Avrupa Birliği tarafından kullanımına sınırlandırmalar getirilmiştir.

Nikel-metal hidrür pili: NiMH veya Ni-MH sembolleri ile gösterilmektedir. 1989 yılında piyasaya çıkmıştır. Aynı boyutlardaki Ni-Cd piline göre iki-üç kat kapasiteye sahiptir. Kullanımı oldukça yaygındır.

Lityum-iyon pili: Li-iyon veya LIB sembolleri ile gösterilmektedir. Lityum pili tekrar doldurulamayan pildir ve tekrar doldurulabilen lityum-iyon pili ile karıştırılmamalıdır. 1991 yılında piyasaya çıkmıştır. Kullanıldıkça, pil ilk günkü seviyesine kadar dolmadığı gibi istenilen yüksek akımı da vermemektedir.

Lityum-iyon polimer pili: Li-poly veya LiPo sembolleri ile gösterilmektedir. 1995 yılında piyasaya çıkmıştır. 2008 yılından itibaren daha kısa sürede doldurulabilir duruma getirilmiştir. Üretici istediği biçimde (şekilde) üretebildiğinden ve hafif olduğundan birçok küçük elektronik aygıtlarda kullanılabilecek potansiyele sahiptir.

Deneyde kullanılan araç ve gereçler ve adetleri şöyledir:

1. DC güç kaynağı (1 adet)
2. Köşeli modül (4 adet)
3. T-modül (1 adet)
4. Anahtarlı modül (1 adet)
5. İki yuvalı modül (1 adet)
6. Ampül modülü (1 adet)
7. Akü yuvası (1 adet)
8. Akü (2 adet)
9. Ayak (2 adet)
10. Metal destek çubuk (2 adet)
11. Güneş paneli (1 adet)
12. Plastik destek çubuk (1 adet)
13. Plastik destek çubuk tutucu (1 adet)
14. Işık kaynağı (1 adet)

İlk önce V-şeklindeki destek ayakları karşı karşıya getirilip araları metal çubukların sığacağı kadar açılır. Destek çubukları ayaktaki yuvalara takılıp, sarı mandallar yatay konumdan yukarı kaldırılarak metal çubuklar sabitlenir. İkinci aşamada güneş panelinin arkasında bulunan yuvaya plastik destek çubuğu takılır ve bu çubuk plastik destek çubuğu tabanına sabitlenir. Güneş panelinin takılı olduğu bu taban metal rayların üzerine oturtulur. Üçüncü aşamada, ışık kaynağı panelin ön yüzüne bakacak şekilde ayağa sıkıca vidalanır.