Endüstriyel Proseslerin Temiz Enerji İle Gerçekleştirilmesinde Yüksek Verimli Termal Kapan

Çimento, metal ve çok sayıda kimyasal madde üretmek için bin santigrat derecenin üzerinde son derece yüksek sıcaklıklar gerekmektedir. Günümüzde bu ısıyı üretmek için çoğunlukla kömür veya doğal gaz gibi fosil yakıtlar yakılmakta ve bu da önemli miktarda sera gazı emisyonuna neden olmaktadır. Isıtmak için yenilenebilir elektrik kullanmak ne yazık ki bu kadar yüksek sıcaklıklarda verimli değildir. Nötr İklime doğru güçlü bir şekilde ilerliyor olsak da, endüstriyel süreçler muhtemelen fosil yakıtlara bir süre daha bağlı kalmaya devam etmek zorunda kalacak, çünkü bunları karbondan arındırmak oldukça zorlu süreçlere tabii. Ancak bu durum yakında değişebilir.

Üretim Süreçleri için Yüksek Sıcaklıklar Üretilmesi

ETH Zürih'teki araştırmacılar, endüstrileri fosil yakıtlardan bağımsız hale getirmenin bir yolunu buldu: Enerji ve Süreç Sistemleri Mühendisliği Grubu'nda bilim insanı olan Emiliano Casati ve yenilenebilir enerji kaynakları profesörü Aldo Steinfeld liderliğindeki bir ekip, bir termal kapan geliştirdi. Bu kapan, üretim süreçleri için gerekli olan yüksek sıcaklıkları üretmek için güneşin radyasyonunu kullanıyor ve üretilen ısıyı yayıyor. Burada esas bileşen, optik özellikleri nedeniyle güneş ışığını verimli bir şekilde emen ve ısıya dönüştüren bir kuvars çubuk.

Dış seramik emici ile çevrelenmiş bir kuvars çubuk çekirdeğinden oluşan termal kapanın gösterimi.

Laboratuvar deneylerinde araştırmacılar 7,5 santimetre çapında ve 30 santimetre uzunluğunda bir kuvars çubuk kullandı. Bu çubuklar yoğunluğu 135 kat artırılmış güneş ışığına karşılık gelen yapay bir ışığa maruz bırakıldığında 1050 santigrat dereceye kadar ulaşan sıcaklıklara ulaşıldı. Daha önce araştırmacılar benzer termal kapanlar kullanarak maksimum 170 santigrat dereceye ulaşabilmişlerdi.

Yüksek Sıcaklıkta Güneş Enerjisi Sistemlerinin Geliştirilmesi Mümkün Mü? 

İspanya, ABD ve Çin'de bulunan büyük güneş enerjisi santrallerinde güneş enerjisini yoğunlaştıran teknolojilere sahip olsak da, bunlar normalde 600 santigrat dereceye kadar sıcaklıklarda çalışır. Daha yüksek sıcaklıklarda, radyasyon yoluyla meydana gelen ısı kaybı artar ve bu da sistemlerin verimliliğini azaltır. ETH araştırmacılarının termal kapanının en önemli avantajı ısıyı yakalaması ve yansıtılan radyasyon enerjisini en aza indirmesidir.

Dünyanın En Büyük ve İleri Teknolojiye Sahip Fotolitografik Makine Üreticisi: ASML

    Eindhoven (Hollanda) şehrinin küçük bir banliyösünde bulunan bu şirket muhtemelen Avrupada’ki en önemli şirket hükmündedir.  “Advanced Semiconductor Materials Lithography “ (Türkçe karşılığını da  yazalım anlaşılması için: Gelişmiş Yarı İletken Malzeme Litografisi) kısaca ASML, yaklaşık 150 milyon euro maliyeti olan makinelerin bir araya getirildiği şirketin adıdır.. Müşteriler arasında örneğin Samsung, Intel veya Tayvanlı çip üreticisi TSMC gibi çip üreten firmaların kullanıldığı cihazları üreten teknoloji şirketleri yer alıyor.

Azminin Karşılığını Aldı

ASML'yi özel kılan ileri teknolojisidir. Alanında biricik rakipleri olan Nikon ve Canon halen eski bir versiyonla çalışırken, ASML silikon plakalarını "Aşırı Ultraviyole Radyasyon" (EUV) ile işliyor. Kabaca söylemek gerekirse,bu fotolitografi, yarıiletken bir plakanın bir şablon aracılığıyla bir ışığa yani elektromanyetik dalgaya maruz bırakıldığı ve sonuçta bu ışığın plaka üzerindeki foto direnç katmanı değiştirdiği hassas bir çalışmadır. Sonunda, üzerine milyarlarca transistörün yerleştirilebileceği dörtgen şeklinde küçük yüzeyler meydana gelir. Daha 25 yıl önce bu alanda araştırlamalar yürütülüyordu ve pek çok kişi bu teknolojinin başarısından şüphe duyuyordu. Bununlar beraber görüldü ki araştırmaya katılanlar yeterince azim ve kararlıydılar ve benzersiz teknolojik çıktılarıyla sonunda dünya lideri oldular.

ASML tarafından üretilen EUV-Lazer teknolojisine sahip NXE3400B Fotolitografik chip üretim makinesi. © ASML

Şirket şu anda 263 milyar ABD doları piyasa değerine sahip ve dünyada 31. sırada yer alıyor. ASML tarafından 2022 yılında elde edilen ciro 22 milyar avroya ulaştı. Karşılaştırmak gerekirse, bir önceki yıl bu rakam "sadece" 16,3 milyar avroydu - ve özellikle yapay zekanın hızlı gelişimi nedeniyle bu talep artmaya devam ediyor.

Siyaset Duruma Müdahil Oluyor

Şirketin sipariş defterleri dolu olduğu ve yıllar sonrasını planlamak durumunda olduğu için siyaset de ister istemez tabii işin içine giriyor. ABD'nin talebi üzerine Hollanda hükümeti ASML'nin Çin'e bu en son teknolojiyi vermesinin önüne geçti. Şirketin makineleri üzerindeki bu ciddi ölçekli çekişmenin nasıl devam edeceğini görmek bir hayli ilginç olacak doğrusu.

Ragone Diyagramı

     Farklı enerji depolama teknolojilerini karşılaştırmak için bir Ragone diyagramı kullanılır. Özgül güç (veya kütle güç yoğunluğu), özgül enerjinin (veya kütleye bağlı enerji yoğunluğunun) bir fonksiyonu olarak bir Kartezyen koordinat sisteminde gösterilir. Özgül enerjinin özgül güce bölünmesiyle tam deşarj süreleri elde edilir. Bu süreler diyagonal izokronlarla temsil edilebilir.Ragone diyagramı ilk olarak bataryaların performansını karşılaştırmak için kullanılmıştır. Adını David V. Ragone'dan almıştır.

Ragone Diyagramı (Güç Yoğunluğu/Enerji Yoğunluğu eğrisi)