Aslında iki ayrı başlıkta incelenmesi gereken bu çok önemli iki konuyu aynı yazıda birleştirmek istedim. Küresel ısınmanın etkileri nedeni ile su, yiyecek ve enerji arz güvenliği için daha fazla su rezervine ihtiyacımız var. Suyun kontrollü bir şekilde rezerve edilmesi su-gıda ve enerji arzının sürdürülebilirliği için son derece kritiktir.

Genellikle barajlar sadece tek bir amaca hizmet etmezler, aynı zamanda sulama, enerji üretimi, sel kontrolü, içme suyu temini gibi amaçlara da hizmet edilir. Geçtiğimiz asırda su seviyesi 15 metrenin üzerinde 45.000 adet baraj inşa edilmiştir. Toplam su rezervleri 6.700 ila 8.000 km3 olduğu hesaplanmaktadır. Bu da yıllık dünya su ihtiyacının yaklaşık %17’sine tekamül eder.

Su, gıda ve enerji güvenliği birbiri ile çok yakın bağlantılıdır. Dünya üzerindeki barajların % 50 si sulama amaçlı kullanılmaktadır. Dünya gıda zincirinin %40’ını barajlar kanalı ile zirai sulama ile yapılan tarımsal alan üretimi oluşturuyor. Net su rezervi tanımı, rezerve edilen brüt hacim – su talebi olarak hesaplanır. Dünya genelinde net su rezervlerinin azalmasının nedeni hem su kaynaklarının azalması hem de talebin artmasıdır. İklim değişikliği ( küresel ısınma ), nüfus artışı, sedimantasyon, çevresel kısıtlamalar nedeni ile daha az yeni santral yapılması gibi nedenlerden ötürü net rezerv azalmaktadır. Küresel ısınmanın uzun süreli kuraklık veya sel taşkın oluşumu gibi sonuçları artarak devam edecektir. 2015 yılında Avustralya iklim konseyinin yayınladığı bir raporda 1996-2010 yılları arasında kıta tarihini en ağır kuraklık dönemi yaşanmıştır. Uzun süreli bu kuraklığın Avustralya ekonomisine verdiği zarar 2,4 milyar USD ‘dir. İklim değişikliği etkilerinin ve küresel ısınmanın şiddetle artması, hidrolojik ekstrem sonuçlar getirmesi tartışmasız bir beklentidir ve maalesef kısa vadede gerçekleşecektir. Günümüzde dahi etkilerini göstermeye başlamıştır. Uzun vadeli kuraklıklar veya seller beklenmelidir. Suyun depolanması ekstrem iklim koşullarında daha da önem kazanmaktadır. 2017 yılı sonu için öngörüler dünya nüfusunun 7,5 milyar olacağı öngörülmektedir. Sadece 200 yıl önce dünya nüfusu 1 milyar mertebesinde idi. Nüfus ve su talebi direkt bağlantılıdır. Dünya nüfusunun her yıl 80 milyon artması hayat standartlarının yükselmesi, su arzı için kritik verilerdir. Büyük rezervuarlı barajların çoğunda senelerce oluşan sedimantasyon nedeni ile su temini kapasiteleri düşmüştür. Bu tip büyük santrallerin çoğu sedimantasyon nedeni ile 50-65 yıl fonksiyonel çalışacak şekilde dizayn edilmiştir. Sedimantasyon kaynaklı su rezervi kayıpları senelik % 0,5 – 1 % olarak hesaplanmaktadır, bu da yaklaşık 40 ila 80 km3 ‘lük bir kayba eşdeğerdir. Yeni barajların sisteme entegre edilmesi 1960 ve 70’li yıllarda pik düzeydedir, ancak bu dönemde inşa edilen barajların bir kısmı çevresel ve sosyal etkileri nedeni ile kötü bir ün kazanmıştır. Bu da tüm dünya üzerinde yeni santral inşasını daha zor hale getirmiştir. Tüm bu sebeplerden ötürü kişi başına düşen su rezervleri her geçen sene daha da azalmaktadır.


GW Annandale, GI Morris & P. Karki, Sediment Management at Reservoirs and Hydropower Plants

Kalkınma projelerinin çok azı Hidroelektrik santraller kadar bir kamu tepkisi ile karşı karşıya kalmıştır. 2000 yılı itibarı ile Hidroelektrik santrallerin yapım ve fizibilite aşamasında çevre etkileri ve diğer kamusal etkenler çok daha fazla sürece dahil edilmişlerdir.

Nasıl önlem alınabilir? Öncelikle iyi bir saha seçimi en önemli çevresel çözümdür

Aşağıda belirtilen tedbirler ile küresel iklim değişikliklerinde gittikçe azalan rezerv miktarlarına karşın mücadele edilebilir. Bu sayede içme suyu rezervleri sulama için gerekli rezervler, ve enerji üretimi temin edilebilir.

⦁ Öncelikli olarak mevcut rezervlerin daha verimli idare edilmesi hedeflenmelidir. Sedimantasyon ve etkilerinin daha iyi analiz edilmesi, gelişmiş kontrol ve iletişim sistemleri kurulması ve mevcut rezervlerin en ekonomik şekilde kullanılması sağlanmalıdır.

⦁ Mevcut baraj Depolama kapasitesinin artırılması farklı bir önlemdir. Çoğunlukla daha ekonomik bir çözümdür, çevresel etkileri daha düşüktür. Havzalar arası bağlantıların kurulması, yani su havzalarının enterkonnekte edilmesi hidrolojinin optimize edilmesinin sağlar, daha sağlıklı ve kontrol edilebilir bir akış değişimi sağlar.

⦁ Çevresel ve sosyal etkileri minimize etmek, yeni bir santral kurulumunda en iyi opsiyonu seçmek önemlidir.

Global rezervin azalması farklı bir bakış açısı ve düşünme şekli ile çözüm gerektirir. Sadece daha fazla baraj yapmalıyız yerine, daha iyi bir planlama yapmalıyız ve rezerv alanlarını daha iyi kullanmalıyız doğrultusunda düşünmek gerekir. Son dönemde diğer yenilenebilir enerji kaynaklarındaki hızlı artış , özellikle güneş ve rüzgar kurulumundaki dikkate değer oranlar, sistemde hızlı tepki verecek depolama sistemlerinin gerekliliğini artırmıştır. Şebekeye entegre büyük enerji depolama sistemlerinin en önemli bölümü pompaj depolamalı sistemlerden oluşmaktadır. Dünya üzerindeki enerji depolama sitemlerinin % 95’i pompaj depolama HES‘lerden oluşmaktadır. Daha temiz ve yenilenebilir enerji kaynak kullanım oranının artması, şebeke sistemlerinde esnekliğin artması demektir. Arz ve talebin hızlı değişimleri karşısında Şebeke sistemi ve şebekeye bağlı tüm sistemler daha esnek olmalıdır.

Güç sistemlerinin esnekliği, birçok farklı seçenek ile sağlanabilir. Tedarik tarafında geliştirmeleri arz yönetimi, daha güçlü enerji iletim altyapıları, yüksek verimli sistemler ve en önemlisi sisteme entegre edilecek enerji depolama sistemlerinin önemi vurgulanmalıdır. Bu başlık altında enerji depolama sitemleri, daha ziyade pompaj depolama sitemlerinin önemi üzerinde durulacaktır. Geleneksel fosil yakıtlarda, sistem entegrasyonunda esneklik tamamen tedarik tarafında sağlanmaktadır. Mevcut güç santrallerinin işletimi, talepteki varyasyonlara reaksiyon verecek şekildedir. Baz yük, nehir yataklı HES’ler, kömür, e nükleer tarafından karşılanır, bu tip sistemlerin çoğu doğası gereği sürekli işletmede kalması gereken santrallerdir. Hızlı reaksiyon verebilen santraller, rezervuarlı HES, gaz ve sıvı yakıt santralleridir. Gün öncesi, günlük ve sezonsal değişimlere anlık tepki verebilmektedirler. Herhangi bir santralde veya iletim hattında bir kesinti halinde rezervde kapasite mevcuttur. Bu nedenle baz yüke dayalı olmayan santraller hızlı tepki verirler. Tam kapasitede çalışmayan santrallerdir. Bu hızlı bir tepki verir, ancak sistemin entegre verimini düşürür ve maliyetleri artırır. Kesintili Yenilenebilir enerji kaynaklarının sistemde oranı arttıkça, toplam güç sisteminin esnekliği azalır. Mevcut enerji şebekesine çok fazla kesintili yenilenebilir enerji kaynağı entegre edilmesi tedarik tarafında salınımı artırır ve sisteme esneklik kazandıran teknolojilerin etkisini zayıflatır. Enerji depolama sistemleri hem üretim hem tüketim tarafında çalışabilirler, bu da esneklik ve yüksek verimlilik ayrıca toplam maliyetlerin azalması demektir. Günümüzde pompaj depolamalı sistemler şebeke seviyesinde enerji depolanması için en önemli teknolojidir. Pompaj depolama sistemleri ilk olarak 20inci yüzyılın başlarında kullanılmıştır, 70 li ve 80 I yıllarda ise nükleer ve kömür kaynaklı santrallerin ürettiği baz yükün dengelenmesi ve enerji güvenliği için yaygınlaşmıştır. Pompaj sistemler düzenli ve verimli bir baz yük üretimini sağlamıştır. Genellikle gece üretimini depolamış ve gündüz pik saatlerde sisteme geri beslemiştir. Pompaj depolama sistemlerinin gelecekte son derece önemli bir konumu olacaktır. Yeni Nükleer enerji santral kurulumu azalmıştır. Ancak değişken yüklü yenilenebilir enerji kaynakları şebekeye daha çok bağlanmıştır. Arz ve talep arasındaki fark giderek daha dinamik ve daha kısa süreli olmuştur. Güneş enerjisi kaynakları gündüz döneminde bulut ve yağmur gibi etkenlerden dalgalanmaktadır, rüzgar enerjisi kaynaklarında ise gündüz ve gece içinde rüzgar hızları değişkenliği nedeni ile dalgalanma daha sık ve yoğundur. Bu kesintili kaynakların şebekeye entegrasyonu arz talep arasındaki dalga büyüklüğünü artırmaktadır.

Geleneksel pompaj depolama sistemleri genellikle gece talebin düşük olduğu ve elektrik fiyatının düşük olduğu zamanlarda şarj edilmekte ( pompalama devrede ) ve gündüz pik talebin olduğu zamanlarda, elektrik fiyatını yüksek olduğu zamanlarda sisteme enerji üretmek üzere ( türbin devrede ) çalışmaktadır. Artık bu döngü gün içerisinde daha sıkça gerçekleşebilir. İhtiyaca göre gün içinde pompa – türbin döngüsü arz ve talebe göre çevrime alınabilir. Enerji depolama sitemlerinin önemi devreye giren her bir güneç ve rüzgar MW kapasitesi ile birlikte artmaktadır. Pompaj depolama sitemlerine alternatif enerji depolama sistemleri de enerji sektöründe kullanılacaktır. Dünya enerji depolama sistemleri veri tabanına göre geleneksel pompaj depolamalı sistemler arbitraj amaçlı olarak en yoğun kullanılan depolama sistemidir. Pik ve off-pik arasındaki farkı kullanırlar. Değişken kaynaklı yenilenebilir enerji üretimi sistemde arbitraj faydasını azaltır. Pompaj depolamalı sistemler ile birlikte yeni depolama sistemlerinin enerji zincirine katılması zaruridir. Pompaj depolamalı sistemler, şebekede oluşan dalgalanmaları esnek bir biçimde dengeler. Geleneksel pompaj depolama sistemlerinde güç dengelemesi sadece enerji üretimi esnasında gerçekleşir. Yeni geliştirilen değişken hızlı pompaj türbin sistemleri sayesinde sistemdeki dalgalanmalar daha esnek bir şekilde dengelenebiliyor. Eşzamanlı Türbin – jeneratör olarak çalışabilen makinalar ile daha hassas frekans kontrolü yapılabilir.

Pil depolama sistemleri günümüzde en hızlı gelişen enerji depolama türlerinden biridir. Şebeke dışı ada modu veya şebekeye entegre olarak çalışabilir. Dünya üzerinde kurulu güç 2016 sonu itibarı ile 2 GW mertebesindedir, pompaj depolama sistemlerinin kurulu gücü ise 150 GW tır. Teknolojik olarak bakılırsa pil depolamalı sistemler çok eski bir uygulamadır. Hızlı reaksiyon zamanları ile pompaj depolamalı sistemlere nazaran daha iyi bir teknoloji olmasına rağmen maliyetlerin yüksek olması en büyük engeldir. Pil depolama sistemleri güç kalitesi yüksektir. Ayrıca saha gereksinimi pompaj depolamalı sistem gibi olmadığı için yenilenebilir enerji kaynakları üretim sistemlerinin hemen yanında kurulabilir. Böylece şebekeye iletilmeden dalgalanmaları ortadan kaldırır. Birçok uygulamada hibrid sistemleri görebiliriz. Yenilenebilir enerji kaynaklarının sisteme verdiği dengesizlik pompaj depolama sistemi sayesinde giderilebilir. Özellikle iletim altyapısı zayıf olan ülkelerde veya ada modunda çalışan şebekelerde sistem dalgalanmaları yüksek zarar verebilir. Giderek artan yenilenebilir enerji kaynak kullanımı ile birlikte şebeke karakteristikleri değişmektedir ve enerji depolama sistemlerinin uygulama alanları genişlemektedir. Pil depolama sistemleri son on yılda ciddi bir yükselme göstermiştir. Güneş enerjisi tesislerinin hızlı artışı ile paralel olarak pil depolama sistemlerinin maliyetleri hızla düşmekte ve eşzamanlı olarak teşvik, yönetmelikler ile desteklenmektedir. Uluslararası yenilenebilir enerji ajansının verilerine göre 2030 yılında pil depolama sistemlerinin maliyeti en az % 50 oranında düşecektir. Elektrikli taşıtların kullanımının yaygınlaşması da aynı zamanda şebeke için ayrı bir enerji depolama sistemi demektir. Dünya üzerinde elektrikli taşıt sayısı hibrid ve tamamen elektrikli taşıtlar olarak toplam 1,2 milyon adede ulaşmıştır. 2015 yılı itibarı ile elektrikli taşıtların Toplam pil depolama kapasitesi 20 – 40 GWh ; ve toplam elektrik tüketimi 2,5 TWh değerine ulaşmıştır. Şüphesiz pil depolamalı sistemler ve pompaj depolamalı sistemler enerji sistemlerinin geleceğinde çok önemli bir role sahip olacaktır. Her iki teknoloji de önümüzdeki dönemde daha da çok uygulanacaktır. Gene uluslararası yenilenebilir enerji ajansının öngörülerine dayanarak 2030 yılında 325 GW pompaj depolama ve 150 GW pil depolama sistemleri kurulacaktır. Yenilenebilir enerji kurulu gücünde oranı iki katına çıkacaktır.

9 Kasım 2017 – toplam kapasitesi 75 GW olacak 100 den fazla pompaj depolama sistemi kurulacaktır. / Bonn, Almanya


Uluslararası Hidroelektrik enerji derneğinin hazırladığı canlı internet sayfası üzerinden dünya üzerinde kurulu güç izlenebilir.

www.hydropower.org/pumpedstoragetool

bu izleme ekranı üzerinden yeni kurulacak olan 100 adet yeni santral ile pompaj depolamalı sistemler 150 GW lık kurulu gücü 225 GW a çıkartacaktır. Ilk santral 2018 de devreye alınacak ve tamamı 2030 yılına kadar devreye girecektir. Ülkemizde de 2025 yılında devreye girmesi düşünülen 1400 MW lık Gökçekaya santrali bu projeler arasında yer almaktadır. Pompaj depolamalı sistemlerin kurulu enerji depolama sistemleri içerisindeki oranı % 95’tir. Kalan % 5 lilk kısmı termal, elektromekanik ve elektrokimyasal depolama sistemleri oluşturmaktadır. Buna lityum piller de dahildir. Pompaj depolamalı sistemler dünyadaki en temiz enerji depolama yöntemidir. Saniyeler içinde pompa – türbin döngüsünü yapabilmesi sayesinde yenilenebilir enerji dengesizlikleri bertaraf edilmekte ve arz talep dengesi harmonize edilmektedir. 2016 yılında 31,5 GW yeni hidroelektrik santral devreye alınmıştır. Bunun 6,4 GW lık bölümünü pompaj depolamalı sistemler oluşturmaktadır. Toplam hidroelektrik kurulu gücü 1250 GW ‘tır.

Arda Günler

1 Yorum

Yorum yaz

Yorum yazın!
İsminizi buraya yazın