Elektrik Enerjisi

İkincil enerji kaynakları içinde en önemlisi elektrik enerjisidir. Bazı kaynaklarda (UN manual, OECD/IEA manual) elektrik enerjisi birincil enerji kaynağı olarak tasnif edilirken, bazı kaynaklarda ikincil enerji kaynağı olarak belirtilir. Elektrik enerjisi hem birincil hem de ikincil enerji kaynağı olarak üretilebilir. Örneğin rüzgar, güneş, su gibi kaynaklardan elde edilirse birincil, nükleer santrallerden, PV sistemlerden, jeotermal ısıdan veya kömür, petrol ve doğal gaz gibi kaynakların yakılmasından elde edilirse ikncil enerji kaynağı olarak adlandırılır. Ancak UN/OECD/IEA/Eurostat gibi kaynaklarda ikincil enerji, birincil veya ikincil enerji kaynakları dönüştürülerek elde edilen enerji olarak tanımlandığı için elektrik enerjisi, ikincil enerji kaynağı olarak sınıflandırılabilir (Øvergaard, 2008: 6).

Elektrik enerjisi atom çekirdeğinin çevresinde dönen elektronların yer değiştirmesinden elde edilir. Elektronların hareketi için iletken denilen maddeler ge-rekmektedir. Bu iletkenler elektronca zayıf olan bölgeye elektron akımı sağlarlar. Bu akım sağlandığında elektrik akımı içindeki potansiyel enerji, kinetik enerjiye dönüşür ve

bir iş yapar. Yani elektrik enerjisi bu elektron akımdan elde edilir. Elektrik enerjisi kim-yasal ve mekanik enerji kullanılarak elde edilir. Bunların en basit örnekleri piller ve akümülatörlerdir. Elektrik akımı gözle görülmez, ancak etkileriyle fark edebilir. Bu etkiler üç çeşittir. Isı etkisi, manyetik etki ve kimyasal etkisi. Elektrik akımının yol aldığı teli elle tutulduğu zaman ısındığını görülür. Buna elektriğin ısı etkisi denir. Üzerinden elektrik akımı geçen bir iletkenin yanına bir pusula koyulduğunda elektriğin manyetik bir etkisi ortaya çıkar. Elektrik akımı bazı maddelerin ayrışmasını sağlar. Suyun içinden elektrik akımı geçirildiğinde negatif kutupta iki atom hidrojen, pozitif kutupta da bir atom oksijenin açığa çıktığını görülür. Bu da elektriğin kimyasal etkisidir. Elektrik enerjisi santrallerde üretilir. Bu santraller genellikle termik ya da hidroliktir. Termik santraller ısı enerjisiyle çalışan santrallerdir. Isı maddesi olarak da kömür ya da petrol kullanılmaktadır. Hidrolik santraller suyun itme gücünden yararlanılarak elektrik enerjisi üretmektedirler. Büyük akarsuların üzerine kurulurlar. Burada üretilen elektrik iletkenler havai ve yeraltı hattından olmak üzere kullanıcılara dağıtılır. (Elektrik Enerjisi, http//www. bilimveteknoloji. infoelektrik-enerjisi. mht).

Elektrik enerjisi firmalar için önemli bir ara mal iken, hane halkları için devletin kamusal hizmet olarak sunmak zorunda olduğu nihai bir maldır. Gelir ve fiyat esnekliği düşüktür. Tam ikamesi yoktur. Dolayısıyla elektriğin, güvenilir, sabit frekans ve gerilim altında, ucuz ve kesintisiz olarak sağlanması gerekir. Talebin bu özelliklerine karşılık elektrik arzı da diğer enerji kaynaklarından farklıdır. Elektrik arz piyasası doğal tekel şartları, dışsallıklar ve kamu yararı şeklinde üç unsur tarafından şekillendirilir. Piyasada tek bir firma, birden fazla firmanın sağlayabileceği mal veya hizmeti onların maliyetinden daha aza sağlayabilir. Bu durumda doğal tekel oluşur. Elektrik piyasasında ürün stok edilemez. Elektrik şebekesi önemli oranda dışsallığa sahiptir. Elektriğe yönelik yatırımlar sermaye yoğun, bölümlenemez ve kendine özgüdür. Talep ve arz sürekli olarak dengelenmek zorundadır. Ölçek ve kapsam ekonomileri oldukça etkindir. Elektrik arz ve talebi büyük dalgalanmalar gösterir ve talebin fiyat esnekliği çok düşüktür (Başoğlu, 2005: 24–25).

Elektrik piyasası girdi arzı, üretim, iletim, dağıtım ve arz olmak üzere 5 kısımdan oluşur. İlk aşamada başka bir enerji türünün (petrol, dogal gaz, kömür, nükleer enerji, su, yenilenebilir enerji, rüzgâr tribünleri, vb.) elektrik enerjisine dönüştürülmesi söz konusudur. Bu aşamadaki maliyetler üretim teknolojisi, yakıt fiyatları, sermaye

maliyetleri, isletme ve bakım masraflarıdır. İletim ise yüksek gerilimli elektriğin nakliyesidir. Elektrik santrallerinde üretilen elektrik, yüksek gerilim hatları üzerinden dağıtım hatlarına veya doğrudan iletim hattına bağlı olan nihai tüketicilere ulaştırılır. Buradaki iletim hatlarının tümüne şebeke denir. Şebeke üzerinde arz ve talep sürekli dengede olmalıdır. Dağıtım, alçak gerilimli elektriğin nakliyesidir. Arz ise elektriğin nihai tüketiciye satılmasıdır. Ölçüm, faturalama ve pazarlama işlemlerini içeren arz, toptan veya perakende şeklinde olabilir (Başoğlu, 2005: 26–28).

Elektrik enerjisi termik (doğal gaz, petrol, kömür gibi) santrallerden üretilebileceği gibi rüzgar, güneş, jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından veya nükleer santrallerden üretilebilir. Termik kaynaklar haricindeki üretim yöntemleri çevre ile dosttur. Üretilen elektrik enerjisinin yüksek gerilim hatları sayesinde taşınması kolay ve kullanımı basittir.

Elektrik enerjisi günümüzde oldukça yaygın kullanım alanına sahiptir. Radyo, televizyon, telefon, hesap makineleri ve bilgisayar gibi bir çok cihaz hep elektrik ile çalışır. Yine evlerde kullanılan süpürge, çamaşır, bulaşık makinesi ve diğer birçok küçük cihazlarda elektrik motorları kullanılır. Bunların da ötesinde üretimde, ulaştırmada ve iletişim sektörlerinde de elektrik enerjisi olmazsa olmaz unsurlardan biridir. Bu nedenle elektrik enerjisi tüketim seiyesi gelişmişlik göstergelerinden biridir (Tamzok, 2007: 62-63)

Elektrik enerjisinin belirtilen avantajlarının yanında dezavantajları da vardır. Öncelikle elektrik enerjisi stoklanamaz. Yani üretildiği anda tüketilmelidir. Dolayısıyla üretim ile tüketim arasında devamlı bir dengenin bulunması gerekir. Ayrıca üretim sisteminde bir arıza ortaya çıktığında, bu sisteme bağlı sayısız abonede hizmetlerin durmasına ya da aksamasına neden olur. Bu nedenle, elektrik enerjisinin üretiminde sürekliliğin sağlanması ve elde yedek sistemlerin bulundurulması zorunludur. Elektrik enerjisinin diğer sakıncası da üretimine paralel olarak taşıma ve dağıtımı için özel düzenlere gereksinme duymasıdır. Oysaki, örneğin bir tekstil fabrikası ürünlerini tüketiciye götürmek için özel yollara ve taşıtlara gereksinme duymaz. Bu görevi herkesin yararlandığı bir yoldan ve bir kamyon ile yapabilir. Buna karşın elektrik enerjisinin taşıma ve dağıtılması için projeye ayrıca yatırımların (örneğin direkler, teller, izolatörler) katılması zorunlu olmaktadır (Sönmez, 2007: 81-84).

1.3.2.2. Hidrojen

Hidrojen dünyanın yapı taşlarındandır, evrende ve dünyada en çok bulunan elementtir. Genelde diğer elementlerle birleşik halde bulunur serbest halde değil. Örneğin temel hayat kaynaklarından olan suyun iki atomu hidrojen ve bir atomu oksijendir. Hidrojen sahip olduğu yaygınlık yüzünden enerjiye ekonomik koşullarda dönüştürülebilmesi halinde enerji sorununu büyük ölçüde çözecek bir kaynaktır (Yaman, 2007: 253).

Hidrojenin kullanımı henüz yenidir. Ancak Miletli Thales (M.Ö. 645–545) suyun her şey olduğunu, evrenin yaratılışının başlangıcından beridir var olduğunu ve dünyadaki temel hayat kaynaklarından biri olduğunu belirterek bir anlamda hidrojenin önemine değinmiştir. Günümüz bilimi ışında artık evrenin kütlece %75’inin, sahip olduğu moleküllerin (atom sayısı bakımından) ise %90’ının hidrojen olduğu bilinmektedir. Hidrojen ilk olarak ünlü fizikçi Theohrastus Paracelsus (1493–1541) tarafından demir içerisindeki demir sülfat sentezlemeye çalışırken bulunmuştur. Gazın yapay olarak ilk defa bulunuşu T. Von Hohenheim (ayrıca Paracelsus, 1493 – 1521, olarak da bilinir) tarafından güçlü asitlerle metalleri karıştırılarak gerçekleşmiştir. Ancak elde edilen bu gazın bir element olduğu fark edilememiştir. Turquet de Mayeme (1573–1655) hidrojenin yanıcılık özelliğinden bahsetmiş, yine aynı yüzyıllarda bilim adamları hidrojeni çeşitli şekillerde kullanmış, ancak tanımlanması ve sınıflandırılması 17 yy’da gerçekleşmiştir. Hidrojenin günümüzde kullandığımız şekliyle tanımlanması ancak hava ve suyun bileşenlerinin ayrıntılı olarak belirlenmesiyle olmuştur. 1671 yılında hidrojen, Robert Boyle tarafından demir çubuk ve seyreltik asit çözeltilerinin reaksiyonu sonucu üretilerek yeniden keşfedilmiştir. Hidrojenin özelliklerini ilk defa bulan ve tanımlayan bilim adamı Henry Cavendish (1731–1810)’dir. Ancak Cavendish Hidrojen ismini kullanmamış, onun yerine daha öncedeki bilim adamları gibi suni hava, yanıcı gaz gibi isimler kullanmıştır. Hidrojeni ilk sentezleyen ve adını veren Antonio Lavoisier’dir (1743–1794). Levoisier 1785 yılında, oksijen ve hidrojeni kimyasal işlemlerden geçirerek su elde etmiş, böylece suyun temel elementlerinin hidrojen ve oksijen olduğunu göstermiştir. 1794 yılında ise büyük ölçekte ve ekonomik şekilde hidrojen elde edilmesini sağlayan bir sistem Jean Pottier ve C. Bailleux tarafından hayata geçirilmiş ve büyük miktarda hidrojen elde edilmiştir. Zamanla teknolojinin gelişimi ile birlikte üretim teknikleri de gelişmiş ve 19. yy’ın başlarından itibaren

sokakların, evlerin ve işyerlerinin ısıtılmasında ve aydınlatılmasında kullanılmasıyla beraber kullanımı hızla yaygınlaşmaya başlamıştır (Hoffman, 2001: 19–25).

Hidrojen tüm evrende en çok bulunan elementtir. Yıldızların ve galaksilerin enerji kaynağıdır. Dolayısıyla hidrojenin üretim kaynakları bol ve çeşitlidir. Fosil yakıtlardan elde edilebildiği gibi güneş, rüzgâr, dalga ve hidrolik enerji gibi yenilenebilir enerji kaynakları ile suyun elektrolizi yolu ile ve biyokütleden veya biyolojik proseslerden üretimi mümkündür. Tüm bu süreçlerde hidrokarbonlardan, hidro kısmının ayrılması ortak özelliktir. Bu yöntemler içinde şu anda en ucuz olanı buhar dönüşümü (steam reforming) yöntemidir. Ayrıca yüksek saflık gerektiren ve elektriğin göreceli olarak ucuz olduğu yerlerde, suyun elektrik enerjisi yardımıyla hidrojen ve oksijen olarak ayrıştırılması anlamına gelen elektroliz yöntemi ile de hidrojen üretmek mümkündür (Hoffman, 2001: 7).

Enerji kaynaklarının depolanabilir olması, insanoğlunun enerji probleminin çözülmesinde önemli ölçüde katkı sağlayacaktır Örneğin hidroelektrik santrallerinden elde edilen enerjinin depolanması mümkün olsaydı, enerji sorununu bir ölçüde çözmek mümkün olabilirdi, ancak bu konuda bilinen en iyi yöntem bile günümüz ihtiyaçlarına cevap vermekten uzaktır. İşte hidrojenin diğer enerji kaynaklarına olan üstünlüklerinden biri, gaz, sıvı veya metal hidrid şeklinde depolanabilir olmasıdır. Sıvı halde depolama hacimden tasarruf sağlayacaktır, ancak bu da yüksek basınç ve soğutma işlemi gerektirir (-235 ⁰C). Gaz olarak depolamada ise yüksek basınca dayanıklı (en az 2000 psi) özel tanklar gerekir. Günlük hayatta basınca dayanıklı LPG tankları bu noktada yetersiz kalacaktır. İşte bu iki olumsuzluk metal hidrid yönteminin kullanılması ile bertaraf edilmektedir. Demir-titanyum alaşımlı hidrid tanklar sayesinde düşük basınç altında güvenli ve defalarca sarj edilebilecek şekilde depolanmaktadır. (Ritchie, 1983: 17–6).

Hidrojen yerel olarak üretimi mümkün, kolayca ve güvenli olarak her yere taşınabilen, taşınması sırasında enerji kaybı az olan, ulaşım araçlarından ısınmaya, sanayiden mutfaklarımıza kadar her alanda kullanılabilen bir enerji sistemidir. Karbon içermediği için fosil yakıtların neden olduğu çevresel sorunlar yaratmaz. Isınmadan elektrik üretimine kadar çeşitli alanların ihtiyacına cevap verebilir. Gaz ve sıvı halde olacağı için uzun mesafelere taşınabilecek ve iletimde kayıplar olmayacaktır (Hidrojen Enerjisi Nedir, http://www.enerjikaynaklari.net). Ancak hidrojenin ilk kurulum, üretim ve depolama masrafları yüksektir. Yine mevcut teknolojilerle hidrojen üretimi sırasında

kullanılmak zorunda olduğumuz elektrik enerjisi oldukça fazladır (1lb hidrojen için 35 kWh elektrik enerjisi ). Buda onun, ucuz enerji kaynağı olma özelliğini azaltmaktadır. Yine diğer tüm fosil tabanlı enerji kaynaklarında olduğu gibi hidrojenin depolanması her zaman patlama riski taşımaktadır (Ritchie, 1983: 17–1/17–2).

1.3.2.3. Bor

Bor madeni ilk bakışta beyaz bir kayayı andırır. Çok sert ve ısıya dayanıklıdır. Doğada iki şekilde bulunur. İlki kristal şekli olup parlak ve siyah renklidir. Çok sert olan bu şeklin kristal yapısı tesbit edilememiştir. İkincisi, daha az yoğun olan şekilsiz hali olup yeşilimsi sarı, tatsız, kokusuz bir tozdur. Bu minerallerden bor endüstrisi bakımından en önemli olanları boraks (tinkal), kolemanit, üleksit ve razolittir. En yaygın bilinen bor türevi tinkaldir (Etibank, http://www.etimaden.gov.tr).

Borik asit ilk kez 1702’de Homberg tarafından hazırlanmıştır. Ayrıca 1808’de Davy borik asit elektrolizinden amorf bor elde etmiş ve 1856’da Wöhler ve Sainte-Claire Deville tarafından kristalin modifikasyonu tarif edilmiştir (TMMOB Madencilik Dergisi, 1970: 9–11). İlk olarak bor madeni, Osmanlı İmparatorluğu döneminde Susurluk ilçesinde kurulur. Bu “pandermit” adı verilen bir bor minerali türüdür. Osmanlı döneminde bor minerali genellikle yabancı firmalar tarafından “alçıtaşı” olarak işletilmiştir. 1950 yılında Sultan çayırındaki bu cevherler Desmond Aber Smith’den, 3/12002 sayılı Kararname ile o yıllardaki dünya tekeli olan Borax Consolidated Ltd’ye devredilir. Ancak bu firma da 1954 yılında ocağını kapatır. Diğer yandan devletin bor madenine ilgisi devam etmektedir. Bu amaçla 1935 yılında yurdun maden kapasitesi araştırmak ve çıkarmak amacıyla Etibank kurulur. 15 Mayıs 1958 de MTA’nın Kütahya/Emet’te bulduğu madenler Etibank’a devrolunur ve 1959 üretime geçer. 1961 Ağustos ayında Borax Consolidated Ltd., Maden Dairesinden kendi adına bir arama ruhsatı alarak hissesinin büyük bir kısmı kendisine ait Türk Boraks Madencilik A.Ş.'ne devir ederek aramaları başlatır ve ürettiği tinkal ürünü üretimine başlar. Balıkesir’in Bigadiç İlçesi yakınlarında da bor tuzu (kolemanit ve üleksit) üretip ihraç eden Türk Girişimciler ile Fransız KEMAD arasında saha sınır anlaşmazlığı nedeniyle bu saha bakanlar kurulu kararıyla 13.02.1976 da Etibank’a verilir ve 08.04.1976 tarihinde Emet Müessesesine bağlı “Etibank Bigadiç Madenleri İşletmesi Şantiyesi” kurulur. Bursa Mustafa Kemalpaşa’da 1954 yılında bulunan bor tuzu yatakları 4 Ekim 1978 tarih ve

2172 sayılı yasa gereği 21.08.1979 tarihinde Etibank’a devredilmiştir (ETİ Maden, Türkiye’de Bor Üretiminin Tarihçesi, http://www.etimaden gov.tr).

Aslında Bor’un bir enerji kaynağı olarak kullanılma fikri, bor’un yanma enerjisi olarak değil, en uygun hidrojen taşıyan bir element olarak görülmesindendir. Bor kendi başına bir enerji kaynağı değil, ancak diğer kimyasallarla birleştiğinde enerji kaynağı olabilen bir madendir. Burada alternatif ve emisyonsuz bir enerji kaynağı olarak ta “Hidrojen” gündeme gelmiş ve yapılan bilimsel çalışmalar hidrojen üzerinde yoğunlaşmıştır. Bor türlerinden olan bor hidrür, hidrojenin taşınma depolanma ve patlama gibi risklerini yok eden bir taşıyıcıdır (ETİ Maden, Bor Minerallerinin Kullanım Alanları, http://www.etimaden .gov.tr)

Bor’un sahip olduğu avantajlar, onu diğer enerji kaynaklarına göre ayrı bir yere oturtmaktadır. Bor madeni elmastan sonra en sert ikinci malzemedir. Yüksek ısı iletkenliğine sahiptir ve termal şok direnci fazladır. Mikrodalga geçirgenliği yüksektir, elektrik direnci fazladır, zehirli değildir ve talaşlı imalata uygundur. Ayrıca Türkiye’deki borun kalitesi yüksektir. Toprağın 40 m altında olduğu için çıkarma maliyeti düşüktür. Türkiye dünya bor rezervlerinin %70’ine sahiptir. Bu faydaları dolayısıyla bor, nükleer sanayide uzay araçlarında, gübre, ilaç, kimya ve otomobil sanayinde, tarım sektöründe, cam, seramik, gübre, inşaat ve çimento endüstrisinde, metalurji ve sağlık sektöründe, füze uçuş yakıtlarında, enerji üretimi ve ısı depolamada ve ayrıca fiber optik, kozmetik, kauçuk ve plastik sanayi, fotoğrafçılık, patlayıcı maddeler (havai fişek vb.) antifirizler, hidrolik yağlar, petrol boyaları, yanmayan ve erimeyen boyalar, tekstil boyaları, zımpara ve aşındırıcılar, kompozit malzemeler, manyetik cihazlar, ileri teknoloji araştırmaları (moleküler biyoloji vb.) ve mumyalamaya kadar 400′ü aşkın alanda kullanılmaktadır (ETİ Maden, Bor Minerallerinin Kullanım Alanları, http://www.etimaden .gov.tr).

İKİNCİ BÖLÜM

DÜNYADA VE TÜRKİYE'DE ENERJİ POTANSİYELİ VE