Google Science Fair ödüllerinden biri Türkiye’den 11. sınıf öğrencisi Tuan Dolmen‘e gitti.
İzmir Özel Çakabey Okulları 11. sınıf öğrencisi Dolmen, “Enerji Üretmek İçin Ağaçların Titreşimlerini Toplamak Üzere Tasarlanmış Dijital Tarım Modülü” nü geliştirdi. Geliştirdiği teknikle Dolmen, Google’ın düzenlediği çevrimiçi bilim fuarı Science Fair’in 5 küresel çaplı ödülünden Innovator Ödülü‘nü kazandı.
Ağaçların titreşimlerinden enerji üretiliyor
Tuan Dolmen, mekanik enerji üretiminin, kendinden enerjili sensör sistemleri geliştirmek ve batarya sorununa çözüm sunmak için kullanılabilecek potansiyel bir strateji olduğunu vurguluyor.
Projede, tarım sektöründeki enerji kaynaklarının eksikliği ele alındı. Ekip yaptığı araştırmaların neticesinde ağaçların titreşiminden enerji toplayabilen ve tarımsal verileri ölçebilen dijital bir tarım modülü oluşturmaya çalıştı. Deneyler yapıldı ve test edildi. Konfigürasyonun düşük güç üretimi nedeniyle, optimizasyon (iyileştirme) çalışması hem teorik hem de deneysel olarak yapıldı. Sonuç olarak, ağaç titreşimlerini enerjiye dönüştüren bir sistem geliştirildi.
Projenin gelişme aşamaları
Sistemin bir ağaç üzerinde görünümü;
Piezoelektrik ve manyetik etkiyi hibrit bir şekilde kullanarak, ağaçların titreşimlerinden enerji toplayabilen ve tarımsal verileri ölçebilen dijital bir çevre dostu tarım modülü geliştirilmeye çalışıldı. Tasarım, iki mıknatıs, dört bobin (iki tip), piezoelektrik malzeme, metal konsol kiriş, bir devre, tarımsal ölçüm modülü, plastik yapı, şarj edilebilir piller, dişli sistemi ve bir vericiden oluşuyor. İlk aşamada, tek bir bobin sistemi kullanılarak bir jeneratör geliştirildi. Sistemin çalışma prensibi piezoelektrik malzemeden elde edilen enerji üretimine ve konsol kirişine bağlı mıknatısların bobinler arasındaki hareketi ile indüklenmeye dayanıyor. İlk jenaratörün kurulumuyla birlikte okul bahçesinde deneyler yapıldı.
Tek bobin konfigürasyonunun optimizasyonu araştırılıp, ideal bobin dönüşü sayısı, bobin uzunluğu, konsol kiriş uzunluğu ve uç kütlesi belirlendi. İkinci aşamada, bu tasarım geliştirildi ve piezoelektrik malzeme ve ikinci bobin yapılandırması eklendi ve optimize edildi. Bu noktada üretilen enerji miktarı arttırılmış, nem ve sıcaklık değerleri elde edilmiştir.
Proje ile, farklı elektromanyetik ve piezoelektrik sistemlerinin birleştirilmesi ve kablosuz sensör ağ uygulamaları için kullanılabilecek yeni bir sistem tasarlandı. Kullanılan dişli sistemiyle, titreşim yönünden bağımsız olarak enerji de harcanabilir. Ayrıca sistem, tarım dışında da birçok alanda kolaylıkla kullanılabilir.
Sistemin gücü 1Hz ortam titreşiminde 60.9 mW olarak tespit edildi. Prototipin tahmini maliyeti ise 192.19 TL / 36,24 ABD Doları / 31,83 EURO. Sistemin, kablosuz sensör ağlarında kullanılma potansiyeli bulunuyor. Gece-gündüz, kirlilik gibi sorunları olmayan sistem, titreşimli dış enerji kaynaklarından enerji toplanmasına yardımcı olabilir. Dolmen’in projesi ayrıca; hibrit, dijital tarıma katkıda bulunan, tarımsal parametreleri ölçen ve kablosuz olarak ileten bir sistemdir. 1 saat içinde üretilen enerji, sistemi 13,5 saat kadar çalıştırabilir.
Tuan Dolmen kimdir?
İzmir Özel Çakabey Okulları 11. sınıf öğrencisi Tuan Dolmen, matematik ve fizikle ilgileniyor. 5 yaşından beri astrofizikçi olmak istediğini belirten Dolmen, STEM ‘ e (bilim, teknoloji, mühendislik, matematik) büyük ilgi duyuyor. Dormen kendisini, “Yine de, aklımın yıldızların ötesinde olmasına rağmen ayaklarımın bu güzel gezegende durduğu gerçeğinin farkındaydım. Bu yüzden çevre sorunlarını dikkate alırım.” diyerek ifade ediyor.
Tuan Dolmen, araştırma projeleri, fen bilimleri yarışmaları, ileri üniversite dersleri ve dergilere bildiri gönderme gibi birçok müfredat dışı faaliyete katılıyor. Ayrıca 2016’dan beri Ege Üniversitesi Magneto-Optics Lab’da çalışıyor. 2017 yılında, ilk yazısını uluslararası bir dergide yayınladı, sempozyumlarda da 2 teorik yayın sundu. Isaac Newton ve Albert Einstein’ı örnek alan Dolmen, gelecekte, MIT gibi çok iyi bir üniversitede fizik, elektrik mühendisliği ve matematik konularında üçlü bir ana dal yapmayı planladığını söylüyor.
Kaynaklar;
