İklim Değişimi Teknolojiyi Nasıl Etkiliyor?

Özellikle rekor kıran sıcak hava dalgalarının yaşandığı bu yaz aylarında serin kalması gerekenler sadece insanlar değil.^[1] Cep telefonları, veri merkezleri, arabalar ve uçaklar da dahil olmak üzere birçok makine aşırı sıcaklarda daha az verimli hale gelir ve daha çabuk bozulur.^[2] Makineler kendi ısılarını da üretirler ve bu da çevrelerindeki sıcak havayı daha da sıcak hale getirebilir.

Makinelerin ısıyı nasıl yönettiğini ve aksi takdirde boşa giden ısıyı etkili bir şekilde geri kazanmanın ve yeniden kullanmanın yollarını inceleyen mühendislik araştırmacıları, aşırı ısının makineleri etkilemesinin çeşitli yolları olduğunu söylüyorlar.

Hiçbir makine mükemmel derecede verimli değildir - tüm makineler çalışma sırasında bir miktar iç sürtünmeyle karşılaşır. Bu sürtünme, makinelerin bir miktar ısı yaymasına neden olur, bu nedenle dışarısı ne kadar sıcaksa makine de o kadar sıcak olacaktır.

Cep telefonları ve lityum iyon pilli benzer cihazlar 35 santigrat derece üzerindeki sıcaklıklarda çalışmayı durdurur; bunun nedeni aşırı ısınmayı ve elektronik aksam üzerinde artan baskıyı önlemektir.^[3]

Yenilikçi faz değiştiren akışkanlar kullanan soğutma tasarımları, makinelerin serin kalmasına yardımcı olabilir; ancak çoğu durumda ısı yine de nihai olarak havaya yayılır.^[4] Dolayısıyla, hava ne kadar sıcak olursa, bir makineyi verimli çalışacak kadar soğuk tutmak o kadar zor olur. Ayrıca, makineler birbirine ne kadar yakınsa, çevredeki alana o kadar fazla ısı yayılacaktır.

Malzemelerde Deformasyon

Hava koşullarından ya da makinelerden yayılan aşırı ısıdan kaynaklanan yüksek sıcaklıklar, makinelerdeki malzemelerin deforme olmasına neden olabilir. Bunu anlamak için, sıcaklığın moleküler düzeyde ne anlama geldiğini düşünün.

Moleküler ölçekte sıcaklık, moleküllerin ne kadar titreştiğinin bir ölçüsüdür.^[5] Yani hava ne kadar sıcaksa, havadan toprağa ve makinelerdeki malzemelere kadar her şeyi oluşturan moleküller o kadar fazla titreşir.

Sıcaklık arttıkça ve moleküller daha fazla titreştikçe, aralarındaki ortalama boşluk büyür ve çoğu malzemenin ısındıkça genişlemesine neden olur. Yollar, bunu görebileceğiniz yerlerden biridir; sıcak beton genişler, daralır ve sonunda çatlar.^[6] Bu durum, makinelerde de meydana gelebilir ve termal stresler sorunun sadece başlangıcıdır.

Seyahat Gecikmeleri ve Güvenlik Riskleri

Yüksek sıcaklıklar aynı zamanda aracınızın motorundaki yağların davranışını da değiştirerek potansiyel motor arızalarına yol açabilir. Örneğin bir sıcak hava dalgası havayı normalden 16,7 derece daha sıcak hale getirirse, tipik otomobil motor yağlarının viskozitesi (veya halk arasındaki tabiriyle "kalınlığı") üç kat değişebilir.^[7]

Motor yağları gibi sıvılar ısındıkça incelir, bu nedenle hava çok ısınırsa yağ, motor parçalarını artan aşınma ve yıpranmaya karşı koruyacak ve düzgün bir şekilde yağlayacak kadar kalın olmayabilir.

Ayrıca, sıcak bir gün lastiklerinizin içindeki havanın genleşmesine ve lastik basıncının artmasına neden olur, bu da aşınmayı ve savrulma riskini artırabilir.^[8]

Uçaklar da aşırı sıcaklıklarda kalkış yapmak üzere tasarlanmamıştır. Dışarısı ısındıkça hava genleşmeye başlar ve eskisinden daha fazla yer kaplayarak daha ince veya daha az yoğun hale gelir. Hava yoğunluğundaki bu azalma, uçağın uçuş sırasında taşıyabileceği ağırlık miktarını azaltır ve bu da önemli seyahat gecikmelerine veya uçuş iptallerine neden olabilir.^[9]

Batarya Bozulması

Genel olarak, cep telefonları, kişisel bilgisayarlar ve veri merkezleri gibi cihazlarda bulunan elektronik cihazlar, her biri sıcaklık değişikliklerine farklı tepki veren birçok malzeme türünden oluşur. Bu malzemelerin hepsi dar alanlarda, yan yana bulunur. Dolayısıyla sıcaklık arttıkça, farklı türdeki malzemeler farklı şekilde deforme olur ve potansiyel olarak erken aşınma ve arızaya yol açar.^[10]

Otomobillerdeki ve genel elektronik cihazlardaki lityum iyon piller daha yüksek çalışma sıcaklıklarında daha hızlı bozulur.^[11] Bunun nedeni, daha yüksek sıcaklıkların, bataryadaki lityumu tüketen korozyon reaksiyonları da dahil olmak üzere batarya içindeki reaksiyonların hızını artırmasıdır. Bu süreç bataryanın depolama kapasitesini aşındırır. Son araştırmalar, elektrikli araçların sürekli 32.2 derecelik havaya maruz kaldıklarında menzillerinin yaklaşık %20'sini kaybedebildiğini göstermektedir.^[12]

Veri depolayan sunucularla dolu binalar olan veri merkezleri, bileşenlerini serin tutmak için önemli miktarda ısı yayar. Çok sıcak günlerde, çiplerin aşırı ısınmamasını sağlamak için fanların daha fazla çalışması gerekir. Bazı durumlarda, güçlü fanlar elektronikleri soğutmak için yeterli olmaz.

Veri merkezlerini serin tutmak için dışarıdan gelen kuru hava genellikle önce nemli bir pedden geçirilir. Peddeki su buharlaşarak havaya karışır ve ısıyı emerek havayı soğutur. Evaporatif soğutma olarak adlandırılan bu teknik, çipleri makul bir çalışma sıcaklığında tutmanın genellikle ekonomik ve etkili bir yoludur.^[13]

Ancak evaporatif soğutma, aynı zamanda önemli miktarda su da gerektirebilir.^[14] Suyun kıt olduğu bölgelerde bu konu sorun yaratmaktadır. Soğutma için kullanılan su, veri merkezleriyle ilişkili zaten yoğun olan kaynak ayak izini daha da artırabilir.

Zorlanan Klimalar

Klimalar, tam da en çok ihtiyaç duydukları zamanda, dışarısı ısındıkça etkili bir şekilde çalışmakta zorlanırlar. Sıcak günlerde, klima kompresörleri evlerdeki ısıyı dışarıya göndermek için daha fazla çalışmak zorunda kalır ve bu da elektrik tüketimini ve genel elektrik talebini orantısız bir şekilde artırır.^[15] Örneğin Teksas'ta her 1 santigrat derece sıcaklık artışı, elektrik talebinde yaklaşık %4'lük bir artış yaratmaktadır.^[16]

Isı, daha sıcak ülkelerde yaz aylarında elektrik talebinde %50 gibi şaşırtıcı bir artışa yol açarak, daha yüksek sera gazı emisyonları ile birlikte ciddi elektrik kesintisi veya kesinti tehditleri oluşturmaktadır.^[17]

Isı Hasarı Nasıl Önlenir?

Dünyanın dört bir yanındaki sıcak hava dalgaları ve ısınan sıcaklıklar, hem insanlar hem de makineler için kısa ve uzun vadede önemli sorunlara yol açıyor. Neyse ki, zararı en aza indirmek için yapabileceğiniz şeyler var.

İlk olarak, makinelerinizin klimalı, iyi yalıtılmış bir alanda veya doğrudan güneş ışığından uzak tutulmasını sağlayın.^[18]

İkinci olarak, klima gibi yüksek enerjili cihazları kullanmayı veya elektrikli aracınızı daha az insanın elektrik kullandığı yoğun olmayan saatlerde şarj etmeyi düşünün. Bu, yerel elektrik kesintilerini önlemeye yardımcı olabilir.

Isıyı Yeniden Kullanma

Bilim insanları ve mühendisler, makinelerden yayılan büyük miktardaki ısıyı kullanmak ve geri dönüştürmek için yollar geliştiriyor. Basit bir örnek, veri merkezlerinden çıkan atık ısının su ısıtmak için kullanılmasıdır.^[19]

Atık ısı aynı zamanda, bir dizi kimyasal ve ısı transferi işlemi yoluyla soğutucuları desteklemek için ısıyı enerji olarak kullanabilen absorpsiyonlu soğutucular gibi diğer tür iklimlendirme sistemlerini de çalıştırabilir.^[20]

Her iki durumda da, bir şeyi ısıtmak veya soğutmak için gereken enerji, aksi takdirde israf edilen ısıdan gelir. Aslında, enerji santrallerinden elde edilen atık ısı varsayımsal olarak konutların iklimlendirme ihtiyacının %27'sini karşılayabilir ve bu da genel enerji tüketimini ve karbon emisyonlarını azaltacaktır.^[21]

Sonuç

Aşırı sıcaklar modern yaşamın her yönünü etkileyebilir ve sıcak hava dalgaları önümüzdeki yıllarda da devam edecek gibi görünüyor. Ancak aşırı sıcakları faydaya çevirmek ve bizim için çalışmasını sağlamak için bazı fırsatlar da yok değil.