Elektrik Enerjisi Üretiminde Yenilenebilir Kaynakların
Transkript
Elektrik Enerjisi Üretiminde Yenilenebilir Kaynakların
Elektrik Enerjisi Üretiminde Yenilenebilir Kaynaklar n Üstünlükleri Özge Göbelez Dursun Y ld z n aat Yük. Müh. n aat Müh. ada Müh. Mü avirlik Ltd. ti. ada Müh. Mü avirlik Ltd. ti. Bugün Türkiye’de üretilen enerji kaynaklara göre s n fland r ld % nda halen fosil kaynaklara olan ba% ml l ktaki h zl art dikkati çekmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklar ndan sadece hidrolik enerji görece olarak önemli ancak giderek azalan bir paya sahipken rüzgâr ve jeotermalden üretilen enerjinin toplam henüz bir yüzdelik birime bile sahip de%ildir. Dünyada teknolojisi h zla geli tirilen ve üzerine büyük yat r mlar yap lan güne enerjisi ile ülkemizde henüz kayda de%er bir üretim yap lmamaktad r. Türkiye’nin özellikle elektrik enerjisi üretiminde son 10 y lda h zla yabanc kaynak ba% ml l % artm t r. Bu durum yerli ve yenilenebilir kaynaklar n çevresel etkilere de dikkat ederek daha fazla kullan lmas gere%ini ortaya ç kartm t r. Bu çal mada Türkiye’nin bugünkü elektrik enerjisi üretimindeki kaynak da% l m yenilenebilir enerji kaynaklar ndan üretilebilecek elektrik enerjisi ile kar la t r larak özet bir de%erlendirme yap lm t r. Yenilenebilir Kaynaklar ve Tükenebilir Kaynaklar Günümüzde dünyan n içinde bulundu%u durum aç kça gösteriyor ki canl lar n ya amlar n u an kurulu olan düzen gibi bir düzende sürdürmeleri ancak enerji üretiminin süreklili%iyle mümkün. Türkiye’nin bugün enerji üretimindeki kaynaklar n biraz daha detayl inceleyelim. 2003 y l nda elektrik enerjisi tüketiminin en yüksek oldu%u 19 Aral k günü için ekil 1’de gösterilmektedir. Bu tabloda tükenebilir kaynaklar n ne kadar önemli bir yer tuttu%u aç kça görülmektedir. ekil 2’de ise 2006, 2007, 2008 y llar nda üretilen elektrik enerjisinin kaynaklara göre da% l m görülmektedir. ki ekil birlikte incelendi%inde kömür ve linyitin önemli bir payla baz enerjiyi sa%lad % görülmektedir. Do%algaz ise en büyük pay ta makta ve günümüzde en önemli elektrik enerji kayna% olarak ortaya ç kmaktad r. Gün boyunca Türkiye’nin elektrik enerjisi ihtiyac büyük ölçüde do%algaz, kömür ve linyitten sa%lanmakta ancak özellikle pik saatlerde hidrolik enerjiden al nan destekle talep kar lanmaktad r. K saca genel tablo, elektrik üremimizin büyük ölçüde tükenebilir kaynaklara ba%l oldu%unu, yenilenebilir enerjinin çok k s tl kullan lmakta oldu%unu do%rulamaktad r. Gün boyunca baz enerjinin önemli bir bölümünün devreye al nmalar ve devreden ç kart lmalar daha uzun zaman alan do%algaz ve kömür santrallerinden kar lanmas do%ald r. Ancak do%al olmayan ekil 2 de görüldü%ü gibi MW özellikle hidroelektrik enerji üretiminin toplam üretim içinde dü en pay d r. 22000 21000 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 DI DI ALIM SATIM H DROL K DO ALGAZ SIVI YAKIT TOPLAMI THAL KÖMÜR TA KÖMÜRÜ L NY T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 ekil 1.Gün içerindeki talebi kar lamak için kullan lan kaynaklar Kaynak: Türkiye Elektrik Enerjisi 10 Y ll k Üretim Kapasite Projeksiyonu (2005-2014) Raporu, APK Dairesi Ba kanl % , A%ustos 2005. 60 49,6 48,5 45,8 50 40 % 27,9 28,9 26,4 25,1 30 18,7 16,8 20 5,3 2,4 3,4 10 0,2 0,3 0,5 öm Ta $k +J eo ar zg Rü ür ü, Li te r m ny it al dr ol ik Hi al Do Ak ar ya k t ga z 0 ekil 2. 2006-2007-2008 y llar nda üretilen elektrik enerjisinin kaynaklara göre da% l m Enerji üretimindeki paylar artan tükenebilir enerji kaynaklar n n çevreye verdikleri zarar Tablo 1a ve 1b’de aç kça görülmektedir. Her ne kadar fabrika bacalar na filtre kurmak, yerle im alanlar na mümkün oldu%unca uzak bölgelere santral kurmak v.b. çevresel önlemler al nmaya çal lsa da petrol, do%algaz ve kömürden elektrik enerjisi üretildi%inde ortaya ç kan zararl gazla iki farkl kaynaktan al nm ekliyle a a% da sunulmu tur. Do%algaz, petrol ve kömüre göre daha az zararl görünmesine ra%men zarars z olmad % da ortadad r. Tablo 1a Farkl Elektrik Enerjisi Kaynaklar n n Sera Gaz Emisyonlar (Kaynak: TUSAID Raporu 1998) Fosil Yak t Türü Petrol Kömür Do%algaz Ortalama CO2 69,4 85,5 52 emisyonu (kg/GJ) 1 GJ = 278 kWh CO2 e de%eri toplam sera gaz emisyonu (kg/kWh) 1,33 0,96 1,23 Tablo 1b ABD Enerji Bakanl % Kurulu u EIA’n n Elektrik Enerjisi Yak tlar n n Kar la t r lmal Emisyonlar NOx (pound) Yak t Üretilen Kwh ba na SO2 (pound) sal nan CO2 (pound) Kömür 2,12 0,0136 0,0079 Do%algaz 1,34 0,000007 0,0046 Petrol 1,96 0,0123 0,0036 letme ve Üretim Maliyetleri Bugün Türkiye’nin gündeminde yer alan temel enerji kaynaklar n n yat r m, i letme, bak m ve yak t giderlerini Tablo 2a ve daha detayl olarak Tablo 2b’de incelersek hidroelektrik santrallerin sadece yat r m maliyetinin di%er enerji tesislerine yak n oldu%u, ancak i letme, bak m giderlerinde çok dü ük maliyeti oldu%u görülmektedir. Tabloda yat r m maliyeti dikkat çekici derece dü ük olan do%algaz n ise yak t giderinin yüksekli%i yat r mdan yap lan kar n etkisini dü ürmektedir. Yak t maliyeti olmamas hidroelektrik santrallerin en büyük avantaj d r. Ayr ca yak t kaynaklar n n Türkiye’de yeterli miktarda bulunmamas yak tlar n ithal edilmesine, bu da yap lan anla malar gere%i ithalat n yap ld % ülkelere ekonomik anlamda ba% ml l % n artmas na sebep olmaktad r. Yak tla çal an tipteki santrallere yak n bir maliyetle kurulan bir hidroelektrik tesisi i letme, bak m ve yat r m giderlerinin dü üklü%ü nedeniyle di%er enerji kaynaklar na göre daha uygun olmaktad r. Yak tla çal an santraller aras nda do%algazdan elektrik enerjisi üretimi, son y llarda yat r m politikas konusunda hidroelektrik enerji üretimi ile s kça kar la t r ld % ndan bu ikisinin Türkiye’nin son 20 y l ndaki durumunu ekil 3 üzerinden inceleyebiliriz. Hidroelektrik enerji üretimi ilk 10 y lda t rman gösterdikten sonra 4 y ll k bir zaman diliminde küçülmeye gitmi , ancak daha sonra önceki seviye civar na geri dönerek yerinde saym t r. Ancak do%algazdan elektrik enerjisi üretimi 20 y l içinde s f rdan ba layarak 1999 y l nda hidroelektrik enerji üretimini azalmas s ras nda 35 000 MWh civar nda yakalam ve 95 000 MWh dolaylar na 10 y ldan k sa bir sürede h zla yükselmi tir. Hidroelektrik enerji üretiminin son 30 y lda brüt enerji üretimindeki pay n incelemek için ekil 4’e bakt % m zda ilk y llardaki yükseli in korunamad % hatta son y llarca neredeyse ilk y llar n yar s na dü tü%ü aç kça görülmektedir. Bu dü ü do%algaz n t rman n da destekler nitelikte bir bilgidir. Tablo 2a HES ve termik santrallerin yat r m, i letme, bak m ve yak t giderleri (Kaynak: Ero%lu 2003) Toplam letme – letme Kurulu Güç Y lda Bak m Gideri Yak t Gideri Maliyeti Birim Fiyat Üretilen Santralin Tipi (¢/kWh) (¢/kWh) (¢/kWh) ($/kWh) Enerji (GWh) HES 0,203 0,203 1500 1800 Do%algaz 0,415 3,609 4,024 795 3500 thal Kömür 1,413 1,965 3,378 1015 3300 Linyit 1,495 1,839 3,334 1500 Nükleer 0,780 1,000 1,780 2000 Tablo 2b TEA santrallerinde birincil kaynaklar itibariyle ve maliyet unsurlar na göre net üretim maliyeti (Kaynak: TEA statistikleri) Gider Cinsi (¢/kWh) Birincil Toplam Çe itli Kaynak Vergi Yak t çilik Malzeme Amortisman (¢/kWh) Giderler Ta 3,017 0,460 0,043 0,133 0,078 0,007 4,367 Kömürü Linyit 1,772 0,442 0,082 0,180 0,508 0,004 2,987 Fuel-oil 2,861 0,179 0,037 0,052 0,005 0,002 3,137 Motorin 15,318 0,358 0,148 0,215 0,200 0,000 16,239 Do%algaz 3,453 0,040 0,025 0,028 0,299 0,007 3,853 Jeotermal 0,940 0,025 0,138 0,115 0,010 1,228 Termik 2,643 0,317 0,062 0,127 0,410 0,005 3,564 Toplam Hidrolik 0,098 0,005 0,026 0,028 0,000 0,157 Toplam TEA 1,398 0,214 0,035 0,079 0,230 0,003 1,958 Toplam * Fuel –oil, motorin ve do%algaz gibi ithal yak ta dayal santralarda toplam maliyet içerisindeki yak t pay %90’ n üzerindedir. * Bu pay yerli linyit için %60, ta kömüleri için de %69’dur. Bu nedenle do%algaz maliyeti ülkemizde ortalama elektrik maliyetinde ve dolay s yla sat fiyat nda önemli bir a% rl %a sahiptir. Sürdürülebilir geli me ve küresel s nma gruplar fosil at klar ve nükleer enerji olmaks z n %100 Yenilenebilir Enerji Kaynaklar Bütçesi üzerinde çal maktad rlar (Dünya Enerji De%erlendirmesi Raporu, 2001). Kassel Üniversitesinde yap lmakta olan yo%un çal malarda ise Almanya’n n sadece kendi yenilenebilir enerjisiyle tüm enerji ihtiyac n kar layabilmesi üzerine dayal bir sistem yer almaktad r (www.islanonline.org/res.htm). 100000 90000 Do%algaz Enerji Üretimi 80000 Hidrolik Enerji Üretimi Üretim Mwh 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 Y llar ekil 3 Do%algaz enerji üretimi ile Hidroelektrik enerji üretimi kar la t r lmas (Y ld z, 2007) BRÜT ELEKTR K ENERJ S ÜRET M NDE H DRO ELEKTR K ENERJ N N ORANI 65 60 55 50 45 (%) 40 35 30 25 20 15 10 5 07 20 04 20 01 20 98 19 95 19 92 19 89 19 86 19 83 19 80 19 19 77 0 ekil 4 Brüt elektrik enerjisi üretiminde hidroelektrik enerjinin oran (Y ld z, 2007) Yenilenebilir Enerji Kaynak Çe itleri ve Elektrik Üretiminde Gelinen Nokta Uluslararas Enerji Bürosunun yapt % tan ma göre yenilenebilir enerji sürekli kendini yenileyen do%al i lemlerden elde edilen enerjidir. Bu tan m n içine giren elektrik ve s enerjisi kaynaklar güne , rüzgar, okyanus, hidroelektrik, biyokütle, jeotermal kaynaklar ve biyoyak tlar ve hidrojendir. Yenilenebilir enerji kaynaklar aras nda jeotermal ve biyoyak t di%erleri gibi olmay p tükenebilir kaynaklard r. Ancak u an kullan lan yenilenebilir enerji teknolojisi kapsam nda di%er tükenebilir kaynaklara oranla çok daha az zararl at %a sebep oldu%undan sürdürülebilirlik kapsam nda da tutulabilir. Yenilenebilir enerji kaynaklar tercih edildi%inde bir bölgede elektrik enerjisi üretimi için bir giri imde bulundu%unda proje için ilk de%erlendirilmesi gereken husus bölgede hangi kayna% n kullan m n n daha verimli olaca% d r. Çevresel Etki Aç s ndan Yenilenebilir Kaynaklar AusAID taraf ndan 2000 y l nda yap lan Yenilenebilir Enerji Forumu “ nsanlar için Enerji: Geli mekte Olan Ülkelerde Yenilenebilir Enerji” ba l kl sonuç özetinde yenilenebilir enerjinin geli mekte olan ülkeler için uygun oldu%u kaydedilmi tir. K rsal ve uzak yerle im alanlar na kurulan fabrikalarda fosil yak tlardan üretilen elektri%in iletim ve da% t m zor ve pahal olabilmektedir. Yenilenebilir enerjiyi kullan laca% yere yak n bölgede üretmek daha uygun bir seçenek olabilir. Hatta bu sayede iletim hatlar nda ya anan kay plar da büyük ölçüde önlenmi olur. Günümüzde hidrolik enerji üretimi için dere yata% üzerine kurulan biriktirmeli veya biriktirmesiz sistemlerin rüzgar ve güne enerjisine göre daha fazla çevresel etkileri oldu%u söylenebilir. Ancak bu etkinin görece olarak di%er fosil ve kat yak tl enerji üretimi sistemlerine göre çok daha az oldu%u da kabul edilmelidir. Yenilenebilir enerji üretim sistemlerinin çevresel etkilerinin, planlama konseptinde çevre duyarl l % n artt racak yakla mlarla ve planl ve sistemli denetim ile daha da azalt lmas mümkündür. Teknik ve ekonomik olarak geli tirilebilir potansiyelimizin daha yakla k % 40 ‘ n geli tirebilmi olmam za ra%men hidroelektrik enerji bugün ülkemizde en yayg n yenilenebilir enerji teknolojisi olarak kabul edilebilir. Geli mekte olan ülkemizin kayna% yerli ve yenilebilir olan hidroelektrik enerjiden vazgeçmesi ak lc ve do%ru de%ildir. Bu durum fosil yak t ve do%algaz nedeniyle enerjide d a ba% ml l % artt rmaktan ba ka bir i e yaramayacakt r. Bu nedenle projelerin daha iyile tirilmesi, çevre artlar na en az zarar verecek ekilde tasarlanmas en yararl çözüm olacakt r. Çevresel Etki De%erlendirme (ÇED) Raporlar n n ciddi haz rlanmas ve uygulanmas durumunda her bir projenin yap laca% bölgede do%al ya am mümkün oldu%unca az etkileyecek ekilde projeyi yönlendirmede önemli bir rol üstlenece%i aç kt r. Mini, Mikro ve Küçük HES’ler Hidroelektrik kavram yukar da anlat ld % gibi yayg n olarak biriktirmeli veya biriktirmesiz yap larla toplanan sular n santrallere dü ürülmesi yöntemiyle k s tl görünse de dünyada kullan lmakta olan farkl yöntemler için Türkiye’de de kaynak mevcuttur. Literatürde baz farkl tan mlar olsa da genel olarak 100 Kw’ya kadar kurulu gücü olanlara Mikro HES, 100 Kw-1000 Kw aras ndakiler Mini HES 1000-6000 Kw aras ndakilere de Küçük HES ad verilmektedir. Ya% rejimi düzenli bölgelerde yerel ihtiyac kar lamak için küçük debileri de%erlendirmek mümkündür. Ülkemizde Temsan ba ta olmak üzere özel sektör bu kapasitede türbin üretimine ba lam t r. Temsan, üretmi oldu%u 4 kW gücünde Banki tipi bir türbine debisi 90 lt/s olan suyun 7 m’den dü ürülmesiyle enterkonnekte sisteme ba%l olarak y lda 5000 saat çal mas halinde y lda 20000 KWh elektrik üretece%ini ve bunun 8 evin elektrik ihtiyac n kar layabilece%ini aç lamaktad r. Dünyada mikro ölçekte enerji üretimi yayg n olmas na ra%men Türkiye’de bu sitemlerin elektromekanik aksam n n pahal olu u ve yayg n olarak bilinmemesi sebebiyle yeterli geli me sa%lanamam t r. Hala daha çok yeni geli tirilme safhas nda olan baz yenilenebilir enerji üretim sistemleri de vard r. Örne%in deniz ve okyanuslarda dalga hareketleri ve gelgit hareketlerinden kinetik enerji sayesinde elektrik üretmek mümkündür. Ba ka bir kinetik enerji yöntemi de nehir yata% na yerle tirilen bir engele çarpan su sayesinde olu an vortekslerden elde edilen enerjidir. Yeni geli en bir ba ka teknoloji ise akarsular n denizlere kar t % yerlerde tatl su ile tuzlu suyun birbirine kar mas s ras nda elde edilen ozmotik enerjidir. Bunlar çok yeni teknolojiler olup yenilenebilir kaynaklarda Hidroelektrik enerjinin yeri ve önemi çok farkl d r. Geli mekte olan teknolojiler ve i letme özellikleri, hidroelektri%in genel elektrik enerjisi üretimindeki ve yenilenebilir enerjideki pay n artt rabilece%ini göstermektedir. Güne Enerjisi Güne enerjisiyle elektrik üretimi temel olarak iki yöntemle yap labilmektedir, bunlar fotovoltaikler ve termal çevrimdir. Fotovoltaiklerle elektrik üretiminde bugün gelinen teknolojide en önemli sorun tesisin kurulaca% bölgedir. Ancak halen süren çal malar bütünle ik fotovoltaik tasar m üzerine yo%unla makta yani bu sistemlerin enerji ihtiyac kar lanmas gereken bölge için birle ik halde kullan larak da% t lmas için uygun tasar m aray lar üzerinde çal lmaktad r. Ancak iletimdeki kay plar en aza indirmek için ihtiyaç oldu%u bilinen bölgeye yak n bir alana kurulmas uygundur. Geli mi ülkeler aras nda güne enerjisini en fazla kullanan ülke Almanya’d r. Dünyada yakla k 10 000 MW civar ndaki güne enerjisi toplam kurulu gücünün 3850 MW’ (%38) i sadece Almanya’da yer almaktad r. Geli mekte olan ülkelerde yenilenebilir enerjinin yayg nla mas nda en iyi örnek Kenya’d r. Daniel M. Kammen’nin “Yenilenebilir Enerjinin Yükseli i” konulu makalesine göre Kenya’n n ki i ba na üretilen güne enerjisinde dünya lideridir. Geli mekte olan bir ülke olmas na ra%men Kenya’n n liderli%i yenilenebilir enerjinin zengin bir ülke ekonomisine dayal olmaks z n kullan labildi%ini kan tlamas aç s ndan büyük ta maktad r. Kammen’in çal mas na göre her y l Kenya’da 30000’den fazla her biri 12 ila 30 watt üretebilen küçük güne panelleri sat lmakta. Panel ve kablo i leri için 100 $ gibi küçük bir yat r mla fotovoltaik sistem bir arac n güne pilini doldurmak, bir flüoresan lambay veya küçük bir televizyonu günde birkaç saat çal t rmak için kullan labilir. Her y l daha çok Kenyal ülkenin elektrik ebekesine ba%lanarak fazla ürettikleri elektri%i sisteme eklemektedir. Ülkemizde 500 kW’a kadar üretilen enerji için herhangi bir lisans ba vurusu yap lmas zorunlu de%ildir. Yenilenebilir enerji teknolojileri yeni yeni geli mekte oldu%undan veriminin artt r labilmesi için ara t rma geli tirme çal malar uzunca bir dönem devam edecektir. Ülkemizin bu alandaki geli meleri çok yak ndan izlemesi ve bu sürece dahil olmas büyük önem ta maktad r. Sonuç • Yak tla sa%lanan elektrik enerjisinde santrallerin çal ma saatleri kayna%a ba%l olmad % ndan bugün sürekli olarak sa%lanmas gereken enerji, yani baz enerji temel olarak tükenebilir yak tlarla üretilmektedir. Depolamal Hidroelektrik enerji sistemlerinin i letme özellikleri farkl olup pik saatlerde en de%erli enerji üretiminde önemli bir rol üstlenirler. Ancak bu sistemlerin toplam enerji üretimindeki pay sürekli olarak dü mektedir. Bu durum hem do%algaza olan ba% ml l % artt rmakta hem de enerji fiyatlar n n yükselmesine neden olmaktad r • Ülkemizde h zla artan do%algaz santrallerinin ilk yat r m maliyeti neredeyse di%erlerinin yar s d r. Ancak bu sistemler, yak t maliyeti ve d kayna%a olan ba% ml l % artt rmas nedenleriyle hakl olarak ele tirilere konu olmaktad r. • Tükenebilir yak tla elektrik enerjisi üreten teknolojilerin çevreye verdikleri zarar gözle görünenin de üstündedir. Mevcut sistemlere uygulanan önlemler daha da geli mi teknolojiler kullan larak artt r lmal d r. • Türkiye elektrik enerjisi üretiminde kaynak çe itlili%ine gitmek zorundad r. Ancak burada tercih öncelikle yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklar m zdan yana kullan lmal d r. Bu kapsamda daha % 40 oran nda geli tirilmi olan teknik ve ekonomik olarak geli tirilebilir hidroelektrik enerji potansiyelimiz ak lc , planl ve çevresel etkileri en aza indirilerek h zla geli tirilmelidir. • Hidroelektrik enerji potansiyelimizin geli tirilmesinde büyük barajlar m z özellikle ve öncelikle kamu finansman ile yap lmal ve kamu kurumlar taraf ndan i letilmelidir. • Türkiye bugünden orta ve uzun erimli bir enerji politikas temelinde yenilenebilir güne ve rüzgar enerjisinin geli tirilmesine yönelik AR-GE ve inovasyon çal malar n artt rmal ve desteklemelidir. Gelecekteki enerji darbo%az n n çözümü için Türkiye bu alanda dünyada ya anan geli meleri kaç rmamal ve buna yönelik te vik ve yat r mlar mutlaka gerçekle tirmelidir. • Türkiye’den yukar boylamlarda olup güne ten Türkiye’den çok daha az ölçüde yararlanabilmesine ra%men Almanya’n n güne enerjisine yapt % ciddi yat r mlar Türkiye’de de yat r mlar n bo a ç kmayaca% na dair bir ipucu say labilir. Kaynaklar • Economic Analysis Division of the International Energy Agency (2004) (PDF). World Energy Outlook 2004. Paris: Organisation for Economic Co-operation and Development/International Energy Agency. pp. P.195. Yay n tarihi: 2007-09-17. • Ero%lu, V., 2003, Ülkemizin hidroelektrik üretim potansiyeli ve yak n gelecekteki önemi: Türkiye 9; Enerji Kongresi Bildirileri, Cilt II, s. 95-115. • Kammen D.M., the rise of renewable energy, Scientific American, Eylül 2006, sayfa. 84-93 • World Energy Assessment 2001, Bölüm 5: Energy Resources (Tablo 5.26), Koordinatör ba yazar Hans-Holger Rogner. • www.islanonline.org/res.htm • www.wikipedia.com • Y ld z D., “Türkiye’nin Hidroelektrik Enerji Potansiyeli ve Politikalar ”, Stratejik Analiz Dergisi, Mart 2007, sayfa 41-49 ASAM . Ankara • Photovoltaic Energy Barometer .EurObser’ver 49 April 2008 .