Rusya Ulusal Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (NUST MISIS) araştırmacıları, endüstriyel ısı kaybını elektrik enerjisine dönüştürebilecek yeni bir termoelektrik malzeme geliştirdi.
Endüstriyel üretim süreçlerinde ortaya çıkan ısı kaybı, enerji verimliliği açısından ciddi bir sorun oluşturuyor. Ancak bu yenilikçi yaklaşım, endüstriyel süreçlerde enerji verimliliğini artırma potansiyeline sahip. Bu yenilik, Rusya Bilim Vakfı’nın desteğiyle gerçekleştirildi ve enerji koruma teknolojilerinde büyük bir adım olarak öne çıkıyor.
Isı kaybı elektrik enerjisine dönüşüyor
Termoelektrik malzemeler, ısı farklarını doğrudan elektrik enerjisine dönüştürebilme yeteneğine sahip.
Rusya Ulusal Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (NUST MISIS) tarafından geliştirilen yeni malzeme, mevcut alternatiflere kıyasla daha yüksek sıcaklıklarda daha iyi termoelektrik özellikler sunuyor. Malzemenin temelini, kalsiyum manganit perovskit ile marokit adı verilen manganez zengini bir mineral oluşturuyor. Bu yapı, %10-22 arası optimal bir poroziteye sahip olarak ısı ve elektrik iletkenliğini önemli ölçüde geliştiriyor.
Proje lideri Sergey Yudin, “Yaklaşımımız, malzemenin yapısını ve bileşenlerini hassas bir şekilde kontrol etmeye olanak tanıyarak maliyet etkin ve çevre dostu bir çözüm sunuyor” dedi.
Yeni yöntemin avantajları
Araştırmacıların elde ettiği verilere göre, geliştirilen termoelektrik malzeme, kaybedilen endüstriyel ısının %20’sini elektriğe dönüştürebilecek potansiyele sahip. Bu, sadece enerji verimliliğini artırmakla kalmayıp, karbon ayak izini de önemli ölçüde azaltabilir.
Geleneksel sentez yöntemleri, örneğin piroliz veya katı hal sentezi, uzun süreli ve enerji yoğun işlemler gerektiriyor. Piroliz, organik materyallerin yüksek sıcaklıkta kimyasal dönüşümünü sağlarken, katı hal sentezi, malzemelerin katı formda reaksiyona sokulması ile elde edilir. Ancak, NUST MISIS tarafından geliştirilen yöntem, yüksek sıcaklıkta fırınlama gereksinimini ortadan kaldırarak hem enerji tasarrufu sağlıyor hem de ölçeklendirilebilir bir çözüm sunuyor.
Zhanna Ermekova, “Porozite, faz bileşimi ve yapısal homojenlik kombinasyonu sayesinde, ısının elektriğe dönüştürülmesinde benzersiz bir verimlilik elde edildi. Geleneksel yöntemlerdeki gibi uzun süreli yüksek sıcaklık işlemleri gerektirmeyen bu yöntem, enerji verimliliğini daha da artırıyor” dedi.
Atık ısının geri kazanımında Türkiye
Türkiye’de endüstriyel ısı kaybının geri kazanımı konusunda önemli projeler hayata geçiriliyor. Örneğin, çimento sektöründe 17 fabrikada 26 atık ısı geri kazanım hattı kurulmuş olup, bu sistemler toplamda 154,5 MW enerji kapasitesine ulaşmıştır. 2023 sonu itibariyle, özellikle çimento endüstrisinde 17 fabrikada kurulan 26 atık ısı geri kazanım hattı toplamda 154,5 MW kapasiteye ulaştı. Bu kapasite, yaklaşık 618.000 hanenin enerji ihtiyacını karşılayabiliyor. Benzer projelerin enerji tasarrufu sağlayarak karbon emisyonlarını azaltabileceği düşünülüyor.
Ülkemizdeki uygulama alanları
Bu yenilikçi malzeme, Türkiye’de enerji yoğun sanayi tesislerinde çok sayıda potansiyel uygulama alanı bulabilir. Demir-çelik endüstrisi, çimento fabrikaları ve petrokimya tesisleri, atık ısını geri kazanarak enerji maliyetlerini azaltabilir ve karbon emisyonlarını düşürebilir.
Çimento fabrikalarındaki mevcut geri kazanım projeleri ve Türkiye’nin ısı kaybı yönetme potansiyeli, bu yeniliğin ulusal enerji verimliliğini artırma açısından önemini gösteriyor. Özellikle sanayi ve kamu sektöründe bu teknolojinin yaygınlaştırılması, Türkiye’nin net sıfır emisyon hedeflerine katkı sağlayabilir.
Yeni malzemenin potansiyeli
Araştırmacılar, gelecekte malzemenin özelliklerini daha da iyileştirmek için yeni katkı maddeleri ve doğru konsantrasyonlarını araştırmayı planlıyor. Bu çalışmalar, yüksek sıcaklıklarda daha verimli ve kararlı termoelektrik kompozitler geliştirilmesine olanak tanıyacaktır.