Enerji politikaları; talep edilen enerjinin karşılanmasında kullanılacak enerji, kaynak ve teknolojilerin belirlenmesini amaçlar. Uygulanan genel enerji politikaları, elektrik enerjisi politikalarını etkilemektedir. Dünya çapında meydana gelen önemli değişiklikler de enerji politikalarının zaman içinde yenilenmesine neden olmaktadır. İlk enerji politikaları 1970’lerde ortaya çıkan iki petrol krizinden sonra, en az yakıt tüketen sistemleri seçmeyi amaçlamıştır. Daha sonra ekonomik yapının önem kazanması ile, en az maliyetli sistemlerin seçimi için, politikalar geliştirilmiştir. 1980’lerden sonra artan çevre bilinci enerji politikalarının içersine, çevre etkilerinin dahil edilmesini sağladı. Günümüzde enerji politikaları enerji-ekonomi-çevre arasındaki etkileşimler göz önünde bulundurularak hazırlanmaktadır ( Messner,1997).
Bugün enerji politikaları belirlenirken; ekonomiklik, enerji temininde güvenirlik ve çevrenin korunması temel hususlar olarak ele alınmaktadır. Gelişmiş ülkelerin enerji politikaları, daha temiz ve güvenilir enerji sağlanması, enerjinin tüm tüketim sektörlerinde daha verimli kullanılması üzerine yoğunlaşmıştır. Gelişmekte olan ülkelerde enerji politikaları; kişi başına tüketiminin artırılmasını, enerji sektörünün kaynak temininden son tüketiciye kadar olan tüm sektörlerinde çevre faktörünü dikkate alınmasını, yerli-ithal kaynak oranının dengesini ve enerji güvenirliğini sağlanmasını, rekabete dayalı yeni piyasaların oluşturulmasını ve tüm bunlar yapılırken en ekonomik seçeneklerin kullanılmasını kendine hedef edinmiştir.
Tüm bu amaçları içeren enerji politikalarının geliştirilmesinde, sürdürülebilir enerji kavramı önem kazanmaktadır. Sürdürülebilir enerji, ihtiyaç duyulan enerjinin en ekonomik, çevreye en az zarar veren ve sürekli olarak teminini sağlayan politika , teknoloji ve uygulamasını kapsamaktadır. Bu amaçlara ulaşmak için enerjinin etkin kullanımı, tasarrufu, çevre dostu teknoloji ve stratejilerin geliştirilmesi ve yenilenebilir enerji kaynaklarının artırılması oldukça önemlidir.
Elektrik enerjisi politikaları, genel enerji politikalarına paralel olarak geliştirilir. Elektrik üretiminin, ekonomik büyümeyi sağlayacak şekilde, zamanında, yeterli, kaliteli ve ekonomik
olarak yapılması esas hedeflerdir. Bunun yanında, çevreye en az zararın verilmesi, elektrik üretiminde kullanılan yerli-ithal kaynak dengesinin sağlanması, yerli kaynakların payının artırılması, özel sektörün elektrik üretimine yatırım yapması için yasal düzenlemelerin yapılması ve yenilenebilir enerji kaynaklı elektrik üretiminin artırılması, elektrik politikaları arasındadır.
Genel enerji planlaması içinde elektrik enerjisi üretim planlamasının ayrı bir yeri ve önemi vardır. İki planlamanın beraber ele alınması, hatalara ve zorluklara neden olabilir. Elektrik enerjisi üretim planlamasını genel enerji planlamasından ayıran farklar Türkiye için aşağıdaki gibi sıralanabilir;
1. Birincil enerji talep artış hızı ile elektrik enerjisi talep artış hızı farklıdır.1998 yılı enerji dengesine bakıldığında 74,249,000 TEP olan birincil enerji tüketiminin % 15’lik 11,260,000 TEP kısmı, elektrik enerjisi üretiminde kullanılmıştır. 1970-1998 yılları arasında birincil enerji tüketiminin yıllık artış hızı % 5 ve aynı döneme ait elektrik tüketim artış hızı % 9.61 dir ( Altaş,2000).
2. Birincil enerji kaynakları üretildiği, taşındığı ve tüketildiği yerlerde depolanabilir. Fakat elektrik enerjisi büyük oranlarda depolanamayan bir enerji türüdür. Bu nedenle talebin olduğu anda üretilmesi gerekmektedir. Bu nedenle üretim kapasitesinin düşük yapılıp, depolama ile aradaki farkın kapatılarak yapılacak yatırım masraflarının azaltılması avantajı, elektrik üretim sistemlerinde kullanılamaz. Bir başka deyişle üretim yapacak santralların kurulu güç toplamı, talebi karşılayacak miktarda olmalıdır. Talep; mevsimlik, günlük ve saatlik olarak bazı faktörlerin etkisi ile değişir. Sistemin kurulu güç toplamı, yıl içinde talebin en fazla olduğu andaki yükü karşılayabilecek değerde olmalıdır. Talebin en yüksek değerine pik yük adı verilir. Sistem güvenirliği, pik yükü karşılama oranı olarak tanımlanır ve değeri sağlanamayan enerjinin ekonomiye verdiği zararı en aza indirecek şekilde, enerji planlaması ile belirlenir.
enerji kaynaklarının çıkartılması, rafine edilmesi yada temizlenmesi ve taşınması için gerekli olan yatırımlardan daha fazla yatırımı, elektrik üretimi için yapılmalıdır. Bu nedenle elektrik üretimi için gerekli olan yatırım kararlarının en uygun şekilde belirlenmesi üzerinde, daha hassasiyetle durulmalı ve etki eden tüm faktörlerin değerlendirildiği modeller oluşturulmalıdır.
4. Enerji politika ve planlamalarının ilk girdisi talep miktarlarıdır. Birincil enerji kaynakları enerji tüketim sektörlerinde ( konut, sanayi, ticarethane, resmi daire) ısıtma ve enerji dışı amaçlarla kullanılırken, elektrik enerjisi ısıtma, aydınlatma, proses ve elektrik ile çalışan makinelerin enerji ihtiyacı için kullanıldığından birincil enerji kaynaklarından farklı amaçlarla kullanılmaktadır. Bu nedenle talebi etkileyen faktörler birbirinden faklıdır ve ayrı değerlendirilmelidir.
Enerji planlaması yapılmasının çok sayıda sebebi vardır. Kararlaştırılan enerji politikaları altında geleceğe ait kararların doğru bir şekilde alınması, iyi bir planlama ile olabilir. Enerji planlamasının esası, kaynakların planlamasıdır. Bugünü değil geleceği de düşünerek en uygun çözümlerin bulunması, sürdürülebilir kalkınma ve sürdürülebilir enerji için gereklidir. Bu nedenle mevcut yerli kaynakların en iyi şekilde değerlendirilmesi ve ithal kaynaklara olan ihtiyacın tespit edilmesi, enerji planlamasının temel amacıdır.
Bilinen enerji kaynakları açısından Türkiye zengin bir ülke sayılmaz. Birincil enerji kaynaklarının yaklaşık olarak % 40’ lık bir kısmı ithalatla karşılanmaktadır (Aybar,1998). İthal enerji kaynakları için harcanan milli hasıla büyük değerlerdedir. Bu nedenle yerli kaynakların verimli kullanılması, yerli-ithal kaynak dengesinin sağlanması , ithal kaynakların temininde fiyat ve ülke çeşitlendirilmesi ve anlaşma miktarlarının ihtiyaçlara uygun olması için kaynak planlaması yapmak zorunludur.
Elektrik enerjisi planlamasının iki ana amacı vardır:
1. Mevcut sistemlerin, talep edilen elektrik miktarını en uygun şekilde karşılamasını sağlamak için, yükleme sıralamasının belirlenmesi
2. Talep artışını karşılayacak ilave kapasitelerin belirlenmesidir.
Bu amaçlar için elektrik enerjisi planlaması, farklı kaynakların ve teknolojilerin seçimini ve sıralamasını, ekonomik faktörler ve belirsizlikler kadar çevre ve sosyal faktörleri, yük düzenleme programlarını, enerjinin verimli kullanımını hesaba katarak , arz ve talebi beraber değerlendirir. Elektrik enerjisi planlamasının arz ve talep olmak üzere iki tarafı vardır. Planlamada kullanılacak olan seçenekler taraflar için farklılık gösterir. Talep tarafının seçenekleri; elektriğin verimli kullanılması ve yük düzenleme programlarıdır. Arz tarafı seçenekleri ise; konvansiyonel güç teknolojileri, yenilenebilir güç teknolojileri , elektrik üretim sistemlerinin özelleştirilmesi ve mevcut santraların iyileştirilmesi ile ömürlerinin uzatılmasıdır .
Talep tarafı seçeneklerinden elektriğin verimli kullanılması; elektrik tüketim sektörlerindeki ( konut, ticari, endüstri ve aydınlatma ) araç ve makinaların daha az elektrik tüketenlerin tercih edilmesi ve enerji tasarruf programlarının uygulanmasıdır. Bunun göstergesi ise elektrik yoğunluğu ( kWh/TL ) olarak tanımlanan, birim milli hasıla başına tüketilen elektrik enerjisidir. Bu değer ne kadar azalırsa, birim milli hasıla için harcanan elektrik azalmış ve verimli kullanım sağlanmış olur.
Yük düzenleme programları, en fazla elektrik talebinin olduğu saatlerdeki pik yükün diğer zamanlara dağıtılmasından oluşur. Çünkü pik yük artışı elektrik tüketim artışından daha fazladır. Pik yükün hızlı artışı, kurulması gereken ilave kapasitelerin büyümesine neden olur. Pik yük santrallarının üretim maliyetleri ise, yıl içindeki çalışma saatlerinin düşük olmasından dolayı büyüktür. Bu nedenle farklı saatlerde farklı elektrik fiyatı uygulaması, zorunlu kesintiler gibi yöntemlerle pik yük, diğer zamanlara dağıtılmaya çalışılır. Kurulması gereken ilave kapasiteler azalır ve üretim sisteminin ortalama üretim maliyeti düşer.
Arz tarafı seçeneklerinden konvansiyonel güç üretim sistemleri, fosil yakıtlı teknolojilerdir. Fosil yakıtlı teknolojiler; buhar türbinli termik santrallar, gaz türbinli termik santrallar ve kombine çevrim santralarıdır. Yenilenebilir enerji teknolojileri; hidroelektrik santrallar, rüzgar santralları, jeotermal santrallar ve güneş santrallardır. Elektrik enerjisi üretim
teknolojileri ekonomik ve teknik yönden farklılıklar gösteririler. Elektrik kapasite planlaması yapılırken, belirlenen kısıtlar altında amaca yönelik en uygun teknoloji seçimi de yapılmalıdır. Kısıtlar, ekonomik, çevre yada yakıt rezervlerinden biri yada birkaçı olabilir. Amaç en düşük elektrik üretim maliyetine sahip sistemin tespiti ve seçimidir. Literatürde bu amaca yönelik olarak en düşük maliyet planlaması ( Least Cost Planning ) metodu yaygın olarak kullanılmaktadır (MacGreger, 1993, El-kordy, 2002).
Maliyetler ve kısıtlar kadar planlamaya etki eden teknolojilerin diğer özellikleri ise inşaat süreleri ve ekonomik ömürleridir. Planlama takviminin belirlenmesinde inşaata ve üretime başlama zamanı ile, kullanım dışı bırakma önemlidir. Teknolojiler için bu değerlerin farklılıklar göstermesi planlamayı zorlaştırmaktadır.
Arz tarafının diğer bir seçeneği ise özel üretim firmalarının kurulması ve elektrik piyasasının özelleştirilmesidir. Amaç rekabete dayalı üretim ve satış piyasasının oluşturulmasıdır.
Elektrik enerjisi planlamasında bazı zorluklar vardır. Elektrik enerjisi planlaması ileriye dönük uzun dönemli bir planlamadır. Planlamanın yapıldığı anda, birçok ekonomik ve teknik bilginin geleceğe ait değerleri, kesin olarak bilinmemektedir. Yakıt fiyatları, kredi faizleri, teknolojilerin yatırım bedelleri, verimler ve elektrik politikaları zaman içinde değişiklikler gösterir. Planlamayı oldukça zorlaştıran bu değerlere belirsizlikler adı verilir. Belirsizliklerin planlama içinde ele alınması için senaryo yöntemi kullanılır. Geçmişteki bilgiler kullanılarak tüm değerler için kabuller yapılıp, geleceğe yönelik değişik senaryolar oluşturulur. Farklı senaryolar için ayrı hesaplamalar yapılarak sonuçlar elde edilir. Senaryo yönteminin bir faydası da duyarlılık analizinin yapılmasına uygun olmasıdır.
Talep ve arz tarafı seçenekleri kullanılarak planlama yapılırken, işlem sırası önemlidir. Planlama mevcut durumun ortaya konması ile başlar. Bu amaçla mevcut santralların kapasiteleri ve kalan ekonomik ömürleri, kaynak rezervleri, ithal kaynak temin imkanları ve mevcut anlaşmalar, talep miktarı ve artış hızı tespit edilmelidir. Talep miktarı ve artış hızı kullanılarak, geleceğe ait talep miktarları tahmin çalışmaları yapılır. Sonra enerji politikalarının belirlediği planlama amaçları tanımlanır. Amaçlar; güvenilir elektrik arzı, en az
çevresel etki ve tüketiciler için en düşük elektrik fiyatıdır.
Bir sonraki aşama ; mevcut kapasite ile geleceğe ait talepler arasındaki farklar, kullanım dışı bırakılacak santrallar da düşünülerek belirlenir. Bu farkı karşılamada kullanılacak teknolojiler ve kaynaklar ortaya konulur.
Bundan sonra optimizasyon yöntemleri kullanılarak, optimum sistem teknolojileri belirlenmeye çalışılır. Optimizasyon modelinde elektrik politikalarına uygun amaç fonksiyonu belirlenerek, matematik model oluşturulur. Amaç fonksiyonu aşağıdakilerden herhangi biri olabilir;
toplam masrafların minimizasyonu, • • • • • • • • •
birim üretim maliyetlerinin minimizasyonu, net gelirin maksimizasyonu,
çevre emisyonlarının minimizasyonu.
Amaç fonksiyonu belirlendikten sonra; teknolojilerin ekonomik, teknik ve çevre faktörlerini dikkate alan optimizasyon yöntemleri kullanılarak, optimum sistem teknolojileri belirlenmeye çalışılır. Hesaplamalar sonunda planlama için belirlenmesi gereken konular:
ilave edilecek teknolojilerin tipi,
ilave edilecek teknolojilerin kapasiteleri, seçilen teknolojilerin yükleme sıralaması,
teknolojilerin inşaatına başlama ve üretime başlama tarihleri, santralların kurulma yerleridir.
Bu çalışmada öncelikle, optimizasyonun amaç fonksiyonu olarak ortalama üretim maliyeti seçilip , maliyet minimizasyon algoritması oluşturuldu. Algoritmayı gerçekleştiren program yazıldı. Kaynak kısıtları altında verilen değerler seti için amacı sağlayan teknoloji karışımı elde edildi. Sonuçlar içinde, teknolojilerin tipi , kapasiteleri, kullandıkları kaynaklar, yükleme
sıraları ve enerji üretim maliyetleri elde edilmiştir. Hesaplamalar esnasında yapılan kabul, elektriğin %100 olarak karşılanacağı yani güvenirliğin tam olacağıdır.
Elektrik enerjisi planlaması, genel olarak kapasite ilave problemi olarak adlandırılır. Çalışmanın diğer bölümünde , mevcut kapasite toplamına ilave edilmesi gereken kapasite ele alındı. İlave kapasite, artan elektrik tüketim hızı ile tespit edildi. Bu kapasite artışının yıllar itibari ile karşılanmasını sağlayacak teknolojilerin tipi, kapasiteleri , kaynak tipleri ve yükleme sıralamaları, oluşturulan algoritma ile teknolojilere dağıtıldı. Burada da amaç fonksiyonu, yine ortalama üretim maliyetinin minimizasyonudur.
Çalışmanın son bölümünde bölgesel elektrik planlaması ele alınmıştır. Türkiye’ de bölgeler , coğrafi yapılarına göre ayrılırlar ve birbirlerinden farklılık gösteririler. Bu farklılıklar elektrik tüketimlerini etkilemektedir. Planlamada bu durumun göz ardı ediliyor olması hatalara neden olmaktadır. Çünkü bölgelere ait nüfus, endüstriyel yapı ve sosyal gelişmişlik farklı olduğu gibi bölgelerdeki enerji kaynak tipleri , kaliteleri ve rezervleri de farklıdır. Tüm Türkiye enterkonnekte sistemle birbirine bağlı olsa da, iletim ve dağıtım kayıplarının fazla olması olumsuzluk meydana getirmektedir. Bu kayıpların azaltılması, yerli kaynakların daha verimli kullanılması, doğalgaz gibi ithal edilen kaynakların taşınacağı bölgelerin tespiti ve bunlara ait yatırımların planlanması ve ilave edilecek santralların yerlerinin belirlenmesinde bölgesel elektrik planlaması önemlidir. Bu amaçlara yönelik olarak bölgelerin enerji kaynağı tipleri, kaliteleri ve rezervleri, elektrik tüketimlerinin miktarı ve artış hızları belirlenmiştir. Hesaplamalar sonucunda santralların ilave edilecekleri bölgeler de bulunmuştur.