Kablosuz Elektrik Aktarımı Gerçekten de Bir Ütopya'dan Mı İbaret?

1831 yılında Faraday’ın elektriğin temel prensibi olan elektromanyetik endüklemeyi bulmasından yıllar sonra sahneye çıkan Thomas Edison’un günümüzde hala bazı yerlerde kullanımı devam eden akkor flamanlı ampulu bulmasıyla dünyada yeni bir kapı aralanmıştır. Ve yıllarca havagazı kaynaklı aydınlatma sistemlerine bir alternatif olmuş ve bir süre sonra da aydınlatma sistemlerinde hava gazı kullanımı tarihe karışmıştır.

 
Bu değişimin bir sonucu olarak elektrik enerjisine olan ihtiyaç artmış ve bu ihtiyacın karşılanması için çözüm yine Thomas Edison’dan gelmiştir. 1882 yılında New York, Manhattan yakınlarında kurmuş olduğu “The Pearl Street Station” santralinde her biri 100 kW gücündeki 6 jeneratörlerle toplamda 600 kW enerji üreterek bu enerjiyi dağıtmayı başarmıştır. 1900 yılında ise “Brooklyn Edison Waterside Santrali” yle de 120 MW seviyelerinde üretime başlanmış. 1900’lü yıllarda Amerika’nın genel durumuna baktığımızda ülkenin dört bir yanında yüzlerce santralin elektrik üretimi yapar halde olduğunu görmekteyiz.

 

Türkiye’de elektrik ilk defa Osmanlı Devleti döneminde, 1856 yılında Dolma Bahçe Sarayı’nın aydınlatılmasında kullanılmaya başlanmış. Ancak ilginçtir ki dönemin padişahı olan Sultan II. Abdulhamit’in o dönem meşhur olan İstanbul yangınlarından korkması, ülke içi siyasi nedenler, hava gazı şirketlerinin muhalif propagandaları gibi durumlar nedeniyle bu konuda göstermiş olduğu negatif duruş sonucunda Türkiye’nin ilk üretim santrali 1902 yılında Tarsus’ta kurulmuştur. Elektriğin dönemin başkenti İstanbul'daki üretimin başlaması tam 10 yıl sürmüş ve 1912 yılında bugün birçok insan tarafından “Santralİstanbul” olarak bilinen “Silahtarağa Elektrik Santrali” nde bu üretim başlamıştır.
 
Hali hazırda Dünya’da ve Türkiye’de bu şekilde başlamış olan elektrik serüveninin güncel teknolojilerle birlikte bugünkü seviyesi gerçekten de birçok insan için inanılmaz bir düzeye gelmiş durumda. Günümüzde hemen hemen herkes artık elektrik kesintilerinin günlük hayatta büyük sıkıntılar yarattığının farkında. Hal böyle olunca bir taraftan yoğun şekilde elektrik sürekliliğinin sağlanarak kesintilerin önüne geçilmesi yönünde çalışmalar yapılırken diğer taraftan da kablosuz elektrik iletimi üzerinde de yoğun çalışmaların yapıldığını görmekteyiz. Peki gerçekten de böyle bir şey mümkün mü?
 
Birçok insan elektrik tarihinin her ne kadar Thomas Edison’la başlamış olduğunu düşünse de günümüzde kullandığımız sistemlerin birçoğunun altyapısı Nicola Tesla tarafından hazırlanmıştır. Elektriğin son 200 yılda sağlamış olduğu ivme gerçekten inanılmaz bir seviyedeyken bugün birçok insan tarafından kablosuz elektrik iletiminin mümkün olup olamayacağı konuşuluyor. Peki gerçekten mümkün mü ya da çoktandır zaten bu teknolojiyi kullanıyor muyuz?

 

Bazı kişiler için hala mümkünmüş gibi görünmese de günümüzde kablosuz elektrik iletimi yapan bazı teknolojiler günlük hayatımıza girmiş durumda; kablosuz şarj cihazları gibi. Benzer şekilde direkt olarak enerji transferini temsil etmese de kablosuz kulaklıkları da bu tipteki sistemlere örnek verebiliriz.
Aslına baktığımız da kablo dediğimiz kavram bir iletken ve bu iletken sayesinde enerji ya da veri transferi gerçekleşiyor. Kablosuz elektrik sistemlerinde ise iletken görevi gören bu kabloya ihtiyaç duyulmuyor.

 

Elektrik iletimi için kablolar her zaman bir sorun olarak karşımıza çıkmıştır. Hatta ve hatta başta DC(Doğru Akım) elektrik sistemlerinden, AC(Alternatif Akım) elektrik sistemlerine geçiş sürecinin en önemli nedenlerine bakacak olursak başta en önemli nedenlerden biri olarak kablo problemlerini göreceğiz. Diğer bir taraftan günlük hayatta kullandığımız birçok şarj kablosu bildiğiniz gibi bir süre sonra deforme olarak kullanılamaz hale gelmekte ve yenisiyle değişmesi gerekmekte. Bu da karşımıza bir maliyet olarak çıkmakta. Büyük güçleri taşıyan kablolarda ise durum biraz daha farklı, kablonun kullanacağı ortamın özelliklerinin dikkate alınarak seçimi büyük önem arz ederken aynı zamanda gelecekte olabilecek yük artışlarını dikkate alarak da doğru kablo kesiti seçimin yapılması da çoğu zaman büyük bir sorun olarak karşımıza çıkmakta. Aynı zamanda her ne kadar uzun yıllar alsa da geçen süreyle birlikte kabloların deformasyonuyla beraber akım taşıma kapasiteleri düşmeye başlamakta ve her ne kadar uzun yıllar alsa bu değişimlerin yapılması gerekiyor. Tüm bu durumlar karşımıza ek maliyetler olarak gelmekte. Diğer sorun ise özellikle büyük güçteki enerji hatlarının dizaynı, yapımı ve bakım süreçleri. Bunların hepsi maliyet ve süre anlamına geliyor.
 
Eğer kablosuz enerji iletimi gerçekleştirilebilirse, tüm bu sıkıntıların önüne geçilecek ve kimileri için sadece bir karmaşadan ibaret olan kablo yerine tamamen elektromanyetik dalgalar aracılığıyla enerji iletimi söz konusu olacak. Şuan yaygın olmasa da yukarıda verilen örneklerde olduğu gibi küçük güçteki ihtiyaçların karşılanması için bu teknoloji hayatımıza girmiş durumda.

 

Dünya genelinde bu konuda birçok proje şuan devam ediyor olsa da Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE) deneyinden alınan sonuçlar son zamanlarda herkesin dikkatini çekiyor. Türkçesiyle “Düşük Yörünge için Güç Transferi Mikrodalga Dizisi” deneyi uzaydan güneş enerjisi iletimini mümkün kılmış durumda. Ocak 2023’de başlatılmış deneyin bir sonucu olarak Mart 2023’de 100 miliwatt değerinde enerjinin uzaydan yeryzüne iletiminin başarıyla gerçekleştiğini deney raporlarında görmekteyiz.
 
Space Solar Power Demonstrator(SSPD) projesine ait bir deney olan MAPLE deneyinin yöneticisi olan Ali Hajimiri’nin açıklamarında “Projenin ana amacının enerjiye erişimin demokratikleşmesinin sağlanması olduğu; doğal afet, savaş vb. elektrik sisteminin çökmesi durumunda bu teknolojinin kullanılabileceği anlamına geldiği” söylendi. Ülkemizdeki genel duruma baktığımızda 6-7 Şubat tarihlerinde gerçekleşmiş olan depremler sonrası yaşanan sıkıntıları düşündüğümüzde; projenin başarıya ulaşması durumunda sağlayacağı kolaylığın inanılmaz seviyede olacağı konusunda da herkes hemfikir.
 

 

 

Kablosuz elektrik iletimiyle ilgili tüm çalışmalar Nicola Tesla tarafından başlatılmıştır. Ve teknik olarak da kablosuz elektrik iletim fikrinin temelini de radyo sistemi oluşturur. Kablosuz elektrik iletimi için gerekli model de tıpkı radyoda olduğu gibi bir adet verici ve bir adet alıcıdan oluşmakta. Teknik olarak benzer sistemler olsa da radyodaki dalga boyu ve frekanslar nedeniyle radyo frekansları, elektrik enerjisi taşıyabilmek için gerekli olan frekanslar arasındaki büyük farklılıklar nedeniyle mevcutta bulunan malzeme teknolojisini göz önüne aldığımızda bu durum şu an sadece deneysel çalışmalar için mümkün.
 
Tesla’nın en büyük hayallerinden birisi olan yüksek frekansta kablosuz elektrik iletimi günümüzde üzerinde çokca çalışılan konulardan birisi. Bazı rivayetlere göre Nikola Tesla’nın ölmeden önce kablosuz elektrik iletiminin önünü açacak bazı buluşları yaptığını ancak bu buluşları literatüre kazandıramadan öldüğünü bazı kaynaklardan okumaktayız. Şimdi de Tesla’nın resmen gözü dönmüşcesine çalışmalar yaptığı en büyük hayali olan kablosuz elektrik iletimi için yapmış olduğu şeylere bakalım.
 
Tesla’nın bu kablosuz elektrik konusunda yapmış olduğu planı dünya genelinde kurulacak olan kuleler aracılığıyla, ücretsiz bir şekilde elektrik iletimini gerçekleştirmeyi ve aynı zamanda bu kuleler aracılığıyla da bilgi alışverişini de gerçekleştirmeyi hedeflemekteydi. Bu amaç için de 1901 ve 1917 yılları arasında J.P. Morgan’ın finanse edeceği New York’daki Wardenclyfee kulesinin inşaasına başlandı. Yine aynı yıl içerisinde Westinghouse firmasıyla da bu proje için gerekli olan generator ve transformatörler için de bir anlaşma imzalanmıştır. Bu kule ve istasyon aracılığıyla da Atlantic üzerinden İngiltere’ye mesajlar gönderilmesi hedeflenmişti.
 

 
Tesla’nın Wardenclyfee projesinde hedeflediği şey ilk olarak Londra-New York arasında elektriği kablosuz iletmekti. Ve Meşhur “Colarado” deneyinde de bunu başarmıştı. Tesla, elektrik enerjisinin yüksek frekanslara çıkarılarak bu enerjinin transfer edilebileceğini planlamıştır. Yüksek değerdeki elektrik akımlarını topraklayarak akımı aynı yerden başka bir akımla desteklemiş ve dalga gücünü de giderek büyütmüştür. Işık hızında hareket eden bu akımın, dünyanın merkezinden geçerek geri dönmesini ve küçük kuvvetlerin birleşerek rezonanssal bir bir şekilde devasa bir dalga meydana getirmesini hedeflemekteydi. Bu sayede de, enerjinin kablosuz iletimi sağlanacaktı.
 
Ancak Tesla’nın ortaya çıkacak kayıpları nasıl çözmeyi planladığına dair verilere sahip değiliz. Dünya genelinde bu alanda yapılan deneyler tamamlandığında, belki de önümüzdeki yıllarda bu konularda daha net verilerle karşılacağız.

 

Kablosuz elektrik İletimi konusunun adı geçince birçok insan tarafından Li-Fi teknolojisinin adını sıklıkla duymaya başladık. Bu konu yakın gelecekte daha fazla duyacağımız bir kavram olarak karşımıza geliyor.  Adını “Light Fidelity” kelimesinden alan bu teknoloji LED ampuller arasında ışık dalgaları aracılığıyla kablosuz şekilde verilerin aktarılmasına olanak sağlamakta. Li-Fi teknolojisi genellikle Wi-Fi teknolojisiyle karşılaştırılsa da yapısı itibariyle tamamen farklı sistemlerdir. Wi-Fi de, veri iletmek için radyo frekansı kullanılmaktayken, Li-Fi sisteminde ise “Visible Light Communication” adı verilen Türkçesiyle Görünür Işık İletişimi kullanılmaktadır. Wi-Fi teknolojisine göre şuan için daha pahalı bir teknoloji olan Li-Fi teknolojisi aracılığıyla uçak kabinleri, hastaneler, askeri alanlar ve kırsal alanlarda öncelikli olarak kullanılacağı tahmin edilmektdir. Li-Fi teknolojisinin en büyük avantajı ise iletilmesi istenen bilginin belirli alanlarla kolayca sınırlanabileceği durumlarda veri hırsızlığı gibi problemlerin önüne geçilmesini sağlayacak olmasıdır. Li-Fi teknolojisinde de her ne kadar kablosuz bir iletim söz konusu olsa da günümüz teknolojisiyle bu teknoloji üzerinden elektrik iletimi mümkün değil gibi duruyor.
 
Bu arada yazıda isimleri geçen George Westinghouse, Thomas Edison ve Nikola Tesla gibi elektrik dünyasının en önemli isimleri olan bu kişiler hakkında daha fazla bilgi edinmek isteyenler ve 19. yüzyılda adeta kendi aralarında bir savaşa girmiş olan bu kişileri konu alan 2019 yılı yapımı “The Current War” filmini izleyebilirler.

Kaynaklar

► Forbes Dergisi
► Space Solar Power Demonstrator(SSPD) Project