Günümüzde fosil kaynaklı yakıtların tükenmeye başlaması ve çevreye verdiği zararın etkilerinin gözle görülür duruma gelmesi, alternatif enerjinin her alanda daha fazla denenmesini sağlıyor. Bu duruma en iyi örnek olarak güneş enerjisi ile uçan uçakları verebiliriz.
 

Telgraf Memurundan Büyük Buluş!

Güneşin ihtişamı ve her gün bitmez ve tükenmez enerjisini dünyaya göndermesi insanoğlunun her zaman ilgi odağı olmuştur. Öle ki güneşi tanrı olarak seçen ve ona tapan tarihte birçok kavim bulunmaktadır. Son yıllarda yapılan araştırmalar sonucunda dünya üzerindeki toplam rüzgar enerjisi potansiyeli 2-4 TW arasında, hidroelektrik enerji kaynağı 0,5TW, jeotermal enerji kaynağı 12TW, gelgit ve okyanus akıntılarından üretilebilecek enerji miktarı 2TW ve kullanılabilecek güneş enerjisi miktarı ise 120000 TW olduğu tespit edilmiştir. Bu veriler güneşin mucizevi bir yapıda olduğunu kanıtlamaktadır. Son yüzyıllarda güneş ile ilgili yapılan çalışmalar daha fazla güneş enerjisinden yararlanmaya yönelmiştir. 19. yüzyılın son çeyreğinde güneş enerjisinden elektrik üretmek için güneş pili veya fotovoltaik pil denilen yapılar geliştirilmiştir. Güneş pillerinin çalışma prensibi fotoiletkenlik (bazı maddelerin, üzerlerine ışık düştüğünde elektrik dirençlerini büyük ölçüde yitirerek daha iletken duruma gelmesi) özelliğine dayanır. Bu etkiyi, İngiliz Posta İdaresi’nde çalışan Joseph May adlı bir telgraf memuru 1861′de bir rastlantı sonucunda bulmuştur. May, kullandığı telgraf aletinde zaman zaman ortaya çıkan bozuklukların selenyum dirençler üzerine düşen güneş ışığından kaynaklandığını fark etmiştir.

Fotovoltaik piller bir yüzey şeklinde üretilirler ve kullanılacak alan için kolayca şekillenebilir ve tasarlanabilir. Genellikle kare, dikdörtgen ve daire biçiminde olup alanları 100 santimetrekare ve kalınlıkları 0.2 ve 0.4 milimetredir. Yapısal olarak N ve P eklemlerinden oluşan bir diyota benzer. Güneş ışınları yani fotonlar, yüzey üzerine düşmesiyle yüzeydeki elektronları konumundan kopartır ve eklem üzerinde harekete geçmesini sağlar. Böylece kullanılabilir bir elektrik akımı oluşur.

Güneş pilleri yapımında en çok silisyum, galyum arsenit ve kadmiyum tellür yarı iletkenleri tercih edilir. Bu malzemelerin kullanılabilmesi için n veya p tipi katkılanmaları ( Saf yarı iletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesi ile yapılır ve elde edilen yarı iletken bileşimin n veya p tipi olması katkı maddesine bağlıdır.) gerekir.

Güneş pilleri, yapımında kullanılan malzemeye göre isimlendirilir ve çok fazla çeşidi bulunur. Kullanılan malzemeye göre de verimliliği %5 den %43 a kadar değişmektedir.(Son olarak New South Wales Üniversitesi öğretim üyesi Profesör Martin Green ve ekibi %43 verimli güneş paneli üretmeyi başarmış ve dünya rekorunu ele geçirmiştir.) Ancak maliyet açısından piyasada %5 ila %20 verimliliğe sahip güneş pilleri kullanılır.

1980’li yıllarda birçok ülkede güneş enerjili uçak projeleri başlatılmıştır. Ancak 1983 yılına kadar hiçbir proje, Alman G. Rochet tarafından geliştirilen Solair-1 adlı güneş enerjili uçak kadar başarılı olmamıştır. Solair-1, kanatlarında 2500 adet güneş pili barındırması ve hafif tasarımı ile hava 5,5 saat kadar kalmayı başararak rekor kırmıştır.

NASA’da bu yıllarda güneş enerjili uçak projesini başlatmasına rağmen ilk başarılı uçağını 1995 yılında uçurmuştur. Pathfinder adı verilen uçak bir insansız hava aracı idi. Uçak, 8 adet elektrik motoru ve 30 metre kanat açıklığı ile havada 12 saat kalmayı başardı ve Solair-1 ‘in rekorunu tam 12 yıl sonra kırdı.

Alınan başarılı sonuçlar üzerine NASA uçak projelerine devam etti. Önce Pathfinder’in kanat açıklığını 37 metreye çıkararak 25 bin metre yükseklikte uçmasıyla yeni bir rekor daha kırıldı. Ardından Helios adlı ikinci güneş enerjili insansız hava aracı geliştirildi. Helios’un hedefi 30 bin metreye çıkmak ve 24 saat uçabilmekti. İlk kez 1999’da uçan Helios’un kanat açıklığı 75 metre ve jumbo jet Boeing-747’den daha uzundu. Motor sayısı 14 olan uçak, 2001’de 29,5 kilometre yüksekliğe çıkarak rekor kırdı.

Hazin son: 

2003’te okyanusa düşüp parçalandı
 

Strafor (köpük), karbon fiber, epoksi reçinesi ve kevlardan yapılan uçak çok hafifti. Havai üzerinde uçarken 2003’te okyanusa düşüp parçalandı.

Bugüne kadar yapılan en iyi güneş enerjili uçak ise Lozan kentindeki Federal Teknik Üniversitesi’nde geliştirildi. Solar Impulse adı verilen uçağın tasarımı B. Piccard ve A. Borschberg tarafından yapıldı.

Tasarımı 2003’te başlayan uçak 6 ülkeden 50 uzman ve 100 danışman tarafından geliştirildi. Tek kişilik uçağın kanat açıklığı 63,4 metre, kanat yüzeyi 200 metrekare, güneş enerji hücre sayısı 11.628 adet, elektrikli motor sayısı 4 adet, hızı 70 km/saat ve maksimum uçuş yüksekliği 12 bin metre. Uçak ilk test uçuşunu 2009 yılında yaptı ve basının büyük ilgisini çekti. 7 Nisan 2010’da yapılan ikinci uçuşunda ise 1200 metre yükseklikte 1,5 saat havada kalmayı başardı. Gündüz uçuşlarında güneşten elde edilen elektrik enerjisi, uçağı uçurabilecek ve gece için pilleri dolduracak güce sahip olacak şekilde tasarlandı. Gece uçuş testi için uçak, 8 Temmuz 2010’da sabah 7.00’de havalandı ve ertesi sabah 9.00 da piste indi. Böylece 26 saat boyunca 8-9 bin metre yükseklikte güneş enerjisi ile uçan ilk pilotlu uçak unvanının sahibi oldu.

Hedef: 2013'te Dünya Turu

Uçağın hedefi, 2013’te tümüyle güneş enerjisi kullanarak dünya çevresinde tur atması olarak belirlendi. Saatte 70 km hıza ulaşabilen uçak, (yolcu uçaklarının hızının saatte 900 ila 1000 km arasında olduğu düşünülürse) dünya turunu 20-30 günde yapması bekleniyor. Uçak aylarca yere inmeden uçabilecek kapasitede geliştirildi. Ancak dünya turunda pilotun dinlenmesi için uçağın yeni modeli daha büyük tasarlandı ve pilot sayısı ikiye çıkartıldı. Yeni uçağın kanat açıklığı 80 metreye çıkartıldı ve pilot kabini de yolcu uçaklarında olduğu gibi basınçlı hale getirildi. Dünya çevresinde tur atmak için önce okyanusu aşma testleri, ardından dünya turunun bir kaç etapta tamamlanması hedefleniyor. Daha sonra sürekli uçarak dünya turu atması planlanıyor.

Solar Impulse, 2013 te dünya turunu gerçekleştirebilir ise şüphesiz dünya çapında büyük bir ilgi kaynağı olacaktır. Bu tür projeler alternatif enerji kaynaklarının kullanımı adına büyük bir adım ve teşviktir. Ancak gerek güneş pillerinin verimliliğinin hala istenen seviyeye ulaşamaması, gerekse kara da bile güneş enerjisi sistemlerine gereken önemin verilmeyişi güneş enerjili uçakların hayatımıza adapte olmasını için çok uzun yılların olduğunu anlamına geliyor.