Dünya genelinde tüketilen toplam enerjinin yaklaşık %65’i, üretim ve kullanım süreçlerinde “atık ısı” olarak çevreye yayılmaktadır. Bu devasa enerji kaybı, bilim insanlarını ısı farklarını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren termoelektrik sistemler üzerinde çalışmaya itmektedir. Özellikle Sivas Bilim ve Teknoloji Üniversitesi gibi kurumlarda yürütülen araştırmalar, sadece sanayi bacalarından değil, insan vücudundan yayılan ısıdan bile enerji elde etmenin kapılarını aralamaktadır.
Termoelektrik Dönüşümün Temel Prensipleri ve Seebeck Etkisi
Termoelektrik enerji üretimi, temelini 19. yüzyılda keşfedilen Seebeck Etkisine dayandırmaktadır. Bu fiziksel ilke, iki farklı iletken veya yarı iletken malzemenin uçları arasındaki sıcaklık farkının, elektronların hareketine neden olarak bir voltaj oluşturmasını ifade etmektedir. Günümüzde bu prensip, uçak egzozlarından otomobil motorlarına kadar geniş bir yelpazede “atık ısı geri kazanımı” amacıyla test edilmektedir.
Modern mühendislik çözümleri, bu dönüşümü daha verimli hale getirmek için nano yapılı malzemeler kullanmaktadır. Sivas Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Araştırma Görevlisi İlhan Danacı’nın belirttiği üzere, iletken ve yalıtkan polimerlerin hibrit kullanımı, geleneksel ağır metallere alternatif, daha hafif ve esnek çözümler sunmaktadır. Bu yenilikçi malzeme yaklaşımı, enerji verimliliğini artırırken üretim maliyetlerini düşürmeyi hedeflemektedir.
İnsan Vücudu: Yürüyen Bir Enerji Santrali
İnsan vücudu, biyolojik süreçlerini sürdürürken sürekli olarak yaklaşık 36,5 derecelik bir iç ısı üretmektedir. Bu sıcaklık ile çevre arasındaki fark, mikro ölçekli enerji üretimi için stabil bir kaynak sunmaktadır. Özellikle giyilebilir teknoloji alanında, vücut ısısını elektriğe dönüştüren termoelektrik jeneratörler (TEG), batarya bağımlılığını kökten değiştirecek bir potansiyele sahiptir.
Bilim kurgu filmlerindeki distopik fikirlerin aksine, bu teknoloji tamamen zararsız ve sürdürülebilir bir mühendislik harikasıdır. Vücudun dış ortama en çok ısı verdiği bilek, alın ve göğüs gibi bölgelere yerleştirilen küçük sensörler, ortam sıcaklığı ile ten sıcaklığı arasındaki farkı kullanarak elektrik üretmektedir. Bu yöntem, cihazın kullanıcısı hareket halinde olduğu sürece kesintisiz bir enerji akışı sağlamaktadır.
Giyilebilir Teknolojilerde Batarya Sorununa Yenilikçi Çözüm
Akıllı saatler, sağlık takip cihazları ve işitme cihazları gibi düşük güç tüketen elektronikler, günümüzde sık sık şarj edilme ihtiyacı duymaktadır. Termoelektrik sistemlerin bu cihazlara entegre edilmesi, batarya ömrünü dramatik şekilde uzatabilmektedir. Mevcut projeler, bu sistemlerin tek başına birincil güç kaynağı olmasından ziyade, mevcut pilleri destekleyen “hibrit enerji üniteleri” olarak görev yapmasını öngörmektedir.
İşitme cihazı kullanıcıları için batarya değişimi hem maliyetli hem de zahmetli bir süreçtir. Vücut ısısından elde edilen birkaç mikrowattlık enerji bile bu cihazların çalışma süresini iki katına çıkarabilmektedir. Giyilebilir teknolojilerin geleceği, dışarıdan şarja ihtiyaç duymayan, kullanıcısının biyolojik enerjisiyle çalışan otonom sistemlerde yatmaktadır.
Havacılık ve Otomotiv Sektöründe Atık Isı Yönetimi
Termoelektrik jeneratörlerin uygulama alanları sadece mikro cihazlarla sınırlı değildir. Uçakların jet motorlarında ve otomobillerin egzoz sistemlerinde binlerce derecelik atık ısı açığa çıkmaktadır. Bu ısının bir kısmının geri kazanılması, araçların yakıt verimliliğini %3 ile %5 arasında artırabilmektedir. Havacılık mühendisliğinde, bu enerji uçak içindeki sensörlerin ve acil durum aydınlatmalarının beslenmesinde kullanılmaktadır.
Otomobillerde ise fren tertibatları ve motor blokları gibi yüksek ısılı alanlar, termoelektrik modüller için ideal çalışma alanlarıdır. Sivas Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde yürütülen çalışmalar, bu yüksek sıcaklık noktalarından maksimum verim alacak polimer kompozitlerin dayanıklılığını test etmektedir. Bu durum, fosil yakıtlı araçların karbon ayak izini azaltırken, elektrikli araçlarda menzil artışı sağlamaktadır.
Geleceğin Enerji Vizyonu: Polimer Malzemeler ve TÜBİTAK Projeleri
Geleneksel termoelektrik malzemeler genellikle ağır ve kırılgan olan tellür veya bizmut gibi elementlerden üretilmektedir. Ancak yeni nesil araştırmalar, plastik benzeri “polimer” yapıların bu alanda devrim yaratacağını göstermektedir. Esnek yapısı sayesinde kıyafetlere dikilebilen veya kavisli yüzeylere kaplanabilen bu malzemeler, seri üretim için de oldukça elverişlidir.
Türkiye’de TÜBİTAK desteğiyle tamamlanan projeler, yerli mühendislik kabiliyetinin bu küresel yarışta önemli bir yer tuttuğunu kanıtlamaktadır. İlhan Danacı ve ekibinin geliştirdiği malzeme yaklaşımı, sadece teorik bir çalışma olmaktan çıkıp uygulanabilir bir mühendislik çözümüne dönüşmüştür. Gelecekte, tişörtünüzün cebindeki telefonun sadece vücut ısınızla şarj olduğunu görmek uzak bir hayal olmayacaktır.
Sürdürülebilir Bir Dünya İçin Enerji Hasadı
Enerji hasadı (Energy Harvesting) teknolojileri, doğada veya sistemlerde zaten var olan enerjiyi yakalayıp depolamayı amaçlamaktadır. Atık ısı, bu kaynaklar arasında en bol bulunan ve en az değerlendirilenidir. Termoelektrik modüller, hareketli parçaları olmadığı için sessiz çalışmakta ve on yıllarca bakım gerektirmemektedir. Bu özellikleri onları hem uzay görevlerinde hem de günlük yaşamda vazgeçilmez kılmaktadır.
Sonuç olarak, ısı farkından elektrik üretimi, küresel enerji krizine karşı mikro ama etkili bir savunma hattı oluşturmaktadır. İnsan vücudundan sanayi tesislerine kadar her ısı kaynağı, daha yeşil bir gelecek için potansiyel birer enerji membaıdır. Yerli ve milli projelerle desteklenen bu teknolojik hamleler, Türkiye’nin yenilenebilir enerji teknolojilerindeki dışa bağımlılığını azaltma vizyonuna doğrudan katkı sunmaktadır.
Kaynakça
- Al-Omari, A., et al. (2023). Thermoelectric waste heat recovery in automotive systems: A review of materials and designs. Journal of Renewable Energy, 14(2), 112-128.
- Danacı, İ., et al. (2025). Polimer tabanlı termoelektrik malzemelerin giyilebilir teknolojilerdeki performansı. Sivas Bilim ve Teknoloji Üniversitesi.
- Siddique, A., et al. (2023). Flexible thermoelectric generators for human body heat harvesting. Nature Energy Reviews, 8(4), 345-360.
