ENERJI ÜRETIM

Enerji: hareket yapan veya yapmaya her zaman hazır kabiliyet demektir. İş yapabilme kabiliyeti olarak da tanımlanabilen enerji, farklı formlarda karşımıza çıkarbilir. Bunlara olarak ısı, ışık, mekanik, elektrik, nükleer ve kimyasal enerji gibi örnekler gösterilebilir.

Enerji kaynakları genellikle tükenebilir veya yenilenebilir olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Yenilenebilir enerji kaynağı bol bulunan, sürekli ve defalarca kullanılabilir enerjidir. Yenilenebilir enerji, kısa zamanda yerine konulabilen enerji çeşididir. Yenilenebilir enerji kaynakları sırasıyla hidrolik, rüzgâr, güneş, jeotermal, biyokütle, biyogaz, dalga, akıntı enerjisi ve gel-git gibi fosil kaynaklı olmayan enerji kaynaklarıdır.

Yenilenemez, tükenir enerji, kısa zamanda tekrar yerine oluşamayan, oluşabilmesi için milyonlarca yıl geçmesi gereken enerji olarak tanımlanır. Bunlar bitkilerin ve hayvanların organik kalıntılarının oluşturduğu fosillerin, petrol, doğal gaz ve kömür gibi hidrokarbon birleşiklerine dönüşmesidir.

Enerji üretimi birçok farklı kaynakların kullanılması ile gerçekleştirilebilir. Burada temel amaç birincil enerji kaynaklarını kullanarak günümüzde en çok kullanılan elektrik enerjisine dönüştürülmesini sağlamaktır. Bu dönüşümlerden bazıları ile ilgili detaylı bilgiler aşağıda sıralanmıştır.

2.1. Nükleer Enerji

Nükleer santrallerde elektrik üretimi uranyum atomunun çekirdeklerinin fisyonu sonucu oluşan ısı enerjisi yardımıyla ilk çevrimde dolaşan suyu ısıtır. Bu yolla ısınan kızgın su, buhar jeneratörüne aktarılarak buhar jeneratöründe ikinci çevrimde dolaşan su ile ısı değişimi yapıtırılır. İkinci çevrimde oluşan buhar ise türbine gönderilir. Bu sayede türbin elektrik jeneratörüne hareket enerjisi vermiş olur. Jeneratör elektrik enerjisi üretir. Enerji nakil hatları vasıtasıyla üretilen elektrik son kullanıcılara dağıtılmış olur.

Şekil 1. Nükleer Enerji Santrali

Nükleer enerjinin en büyük avantajı verimli, sürekli, güvenilir, güçlü ve temiz enerji olmasıdır. Nükleer santraller en verimli elektrik üretim kaynaklarıdır. Ortalama %92 kapasite faktörü ile 7/24 durmaksızın elektrik üretmektedirler. Nükleer santrallerin yakıt değişimleri 18 ayda bir sonbahar ya da ilkbahar mevsimlerine denk getirilerek yapılır. En kötü hava koşullarından bağımsız bir şekilde elektrik üretimine devam ederler. 1 cm uzunluğundaki bir fıstık büyüklüğündeki bir uranyum yakıt peleti 1 ton kömür ya da 481 m3 _doğalgazdan

üretilebilecek elektriği üretebilmektedir. Bir nükleer reaktör ile ortalama 782000 evin elektriği karşılanabilmektedir. Akkuyu nükleer elektrik santralinin bir ünitesi Adana’nın elektrik ihtiyacını rahatlıkla karşılayabilmektedir.

Türkiye gibi Nükleer teknolojisini ithal eden ülkeler için ilk yatırım maliyeti bir miktar yüksektir. Tesis teknolojisini oluşturan altyapı materyallerinin büyük bir kısmının ithal edilmesi gereklidir. Bir diğer sorun ise oluşacak kamuoyu tepkisidir. Dünya’da hali hazırda Ağustos 2017 sonunda, toplam 446 nükleer reaktör ile kurulu gücü 392.521 MW 31 ülkede işletme faaliyeti yapmaktadır. 59 adet nükleer reaktör ise 16 ülkede inşaat sürecindedir. Bu reaktörler dünyadaki elektrik ihtiyacının %11’ine tekabül etmektedir. Ülkelerin nükleer enerji kullanımına bakılacak olursa Fransa ilk sıradır. Fransa elektrik ihtiyacının yaklaşık %73’ünü nükleer enerjiden sağlamaktadır. Ukrayna %52, Belçika %51, İsveç %40’, Güney Kore %30, Avrupa Birliği ülkeleri %30 ve ABD %20 oranında nükleer enerjiden elde etmektedir.

Türkiye ile Rusya arasında 15 Temmuz 2010 tarihinde, Akkuyu’da nükleer santral tesisi ve işletmesi işbirliği hakkında imzalanan anlaşma TBMM Genel Kurulu’nda kabul edilmiştir. Yapılan bu anlaşma ile Akkuyu Nükleer Santrali 4 reaktör 1200 MW kapasiteye sahip olacak ve toplamda 4800 MW güç üretecektir. Santral tam kapasite çalışmaya başladığında yıllık ortalama 35 milyar kilovatsaat elektrik üretecektir. Türkiye Cumhuriyeti Hükumeti ile Japonya Hükumeti

arasında 3 Mayıs 2013 tarihinde Sinop’ta Nükleer Güç Santrali tesisi ve işletimine dair anlaşma imzalanmıştır. Bu anlaşmaya göre 4 reaktör 1120 MW’lık toplam 4480 MW’lık santral kurulacaktır. 3 Nisan 2018 tarihinde Akkuyu Nükleer

Santrali’nin temeli Cumhurbaşkanı Recep Tayyip Erdoğan ve Rusya Devlet Başkanı Vladimir Putin’in katılımları ile gerçekleştirilmiştir.

2.2. Hidrolik Enerji

Hidrolik enerjinin temelinde nehirler, nehirlere ve akarsulara karışan yağmur suyu ya da eriyen kar gibi yüksek bir kaynaktan aşağıya doğru akmasıyla oluşan enerjidir. Hidroelektrik santrallerde su toplama bölgelerinde toplanan suyun akmasıyla türbinler döner, bu türbinler sayesinde bağlı oldukları jeneratör ile elektrik üretilir. Hidroelektrik santral inşa edildikten sonra, üretilen enerjin düşük maliyetlidir ve çevre kirliliğine neden olmaz. Fakat yakın çevrede yaşayan canlılar üzerindeki etkileri açısından tenkit edilebilir.

2016 yılında, dünyada enerji ihtiyacının %32’si hidrolik enerji ile karşılanmıştır. Norveç, enerji ihtiyacının %99’unu hidroelektrik santrallerden karşılamaktadır. Türkiye’de 2016 yılı sonu itibariyle, işletmede bulunan 597 adet Hidroelektrik santral 26.681 MW’lık kurulu güce sahiptir. Bu değer toplam kurulu gücün yaklaşık %34’üne tekabül etmektedir. 2016 yılında elektrik üretimi, %24,7’si hidrolik enerjiden elde edilmiştir. 2016 yılında hidroelektrik üretimi 67,3 milyar kWh olarak gerçekleşmiştir.

2.3. Rüzgâr Enerjisi

Rüzgâr, güneş ışınımının yer yüzeyini değişik açılarda ısıtmasıyla gerçekleşir. Yeryüzünün değişik açılarda ısınması, atmosferin sıcaklığının, basıncının ve neminin farklı olmasına, bu değişikliklerde havanın hareketine sebep olur. Yeryüzüne gelen güneş enerjisinin ortalama %2’si rüzgâr enerjisine dönüşür. Rüzgâr türbinleri ise hareket halindeki havanın kinetik enerjisini ilk olarak mekanik enerjiye ve daha sonra elektrik enerjisine çeviren rüzgâr enerji santrallerinin ana yapı elemanıdır.

Dünya’da rüzgâr enerjisi bakımında Çin, ABD ve Almanya ilk sırada yer almaktadırlar. Türkiye’nin enerji üretiminde minimum yarar sağladığı yenilebilir kaynağı rüzgâr enerjisidir. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından 2016 yılında yapılan çalışma sonuçlarına göre Türkiye 67 MW rüzgâr enerjisi kurulu gücüne sahiptir. 400 MW kapasiteye sahip inşaatı devam eden on adet santral vardır.

2.4. Güneş Enerjisi

Güneş enerjisi (Fotovoltaik) enerji kaynağı olarak Güneş’ten gelen fotonlar görev alır. Fotonlar, Güneş’ten Dünya’ya gelen ışığı taşıyıcı olup, enerji yüklü parçacıklardır. Güneş paneli olarak adlandırılan, içeriğinde güneş enerji hücresi

isimli parçalar bulunan ve bu yüzeylere çarpan fotonların elektriksel gerilim oluşmasına neden olur. Böylece elektrik üretilmiş olur.

Yenilenebilir enerji türleri (jeotermal ve gelgit enerjisi hariç) ve fosil yakıt enerjisi de dâhil olmak üzere güneşten kaynağını alınır. Güneş yeryüzüne saatte 1x1015 kW enerji gelmektedir. 1x1018_{watt yeryüzü güç kazanır. Dünya’ya}

eksilmez bir enerji kaynağı olan Güneş’ten, bir saniyede gelen enerji Türkiye’nin toplam enerji üretiminin 1700 katıdır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneş enerjisinden elektrik enerjisi üretimi ise maliyeti en yüksek olanıdır. Afrika’nın büyük bir bölümü, Avustralya ve Amerika’nın orta bölgesi güneşin Dünya’da en fazla ulaştığı yerler olarak bilinmektedir. Tablo’dan da görüldüğü üzere, Dünya’da Çin Güneş enerjisi kurulu gücü bakımından 102.470 MW ile ilk sıradadır. Çin’i sırasıyla Japonya ve Almanya takip etmektedir. Türkiye ise 2017 yılı Kasım ayı itibariyle 2.246 MW’lık kurulu güce sahiptir.

Güneş enerji sistemleri hali hazırda lokal amaçlı kullanımlar için çok ekonomik bir yöntem olmasa bile maliyeti giderek düşmektedir. Ayrıca sistem kurulumu yapıldaktan sonra enerji kaynağından bedelsiz yararlanılabilmektedir. ABD ve Almanya başta olmak üzere, birçok ülke daha büyük güçlerde enerji üretimi sağalayacak sistemler inşa edilmektedir.

2.5. Biyokütle Enerjisi

Biyokütle, bir türden ya da farklı türlerden oluşmuş bir toplumda yaşayan organizmaların belirli bir zamanda sahip olduğu toplam kütle olarak tarif edilebilir. Biyokütle bir organik karbon eşdeğeri olarak da kabul edilmektedir.

Şekil 2. Global Biyokütle Kurulu Güç Gelişimi

Dünyada toplam birincil enerji ihtiyacının %10’unu karşılayan biyokütle enerjisi, ısınma ve ulaşım alanındaki kullanımının yanında, elektrik üretimi içinde kullanılmaktadır. Şekil 2’de de görüldüğü üzere, dünyada en fazla kurulu güce sahip ilk beş ülkenin Amerika Birleşik Devletleri 12GW, Çin 10GW, Almanya 6.9GW, Brezilya 6.3GW ve Avusturya 4.3GW olduğu gözlemlenmiştir.

2.6. Jeotermal Enerji

Jeotermal enerji, Dünya merkezinden kilometrelerce altında bulunan, eriyik kayaçlar ve kayalardan oluşan mağmanın ısısıdır. Bu ısıyı üretmek için kuyular açılır ya da yüzeye yakın yerlerde bulunan su kaynakları veya kayalardan elde edilmektedir. Dünyada tüketilen enerjinin yalnızca %0,4’ü bu yolla elde edilmektedir. Jeotermal enerji ABD, Filipinler, Endonezya, Türkiye, İtalya, Japonya ve Yeni Zelanda gibi ülkelerde üretilmektedir. Türkiye, Dünya’da jeotermal zenginliği ile dördüncü sıradadır. Jeotermal enerji kapasitesinden yeterince faydalanılamamaktadır. Türkiye’de 40°C’nin üzerinde sıcaklığı olan jeotermal bölgelerin sayısı 171’dir. Bu sahalardan sadece 11 tanesi yüksek sıcaklı saha kapsamında olup elektrik üretimine uygundur. Hâlihazırda Denizli-Kızıldere bölgesinde 20 MW gücünde jeotermal enerji üretim santrali kurulmuş olup bu tesisten 12 MW elektrik üretimi yapılmaktadır.

2.7. Dalga ve Gel-Git Enerjisi

Okyanuslar ve denizler, şimdilik tam olarak etkin şekilde kullanılmamış çok büyük yenilenebilir enerji depolarıdır. Gel-git ve dalga enerji teknolojileri güneş ve rüzgâr enerjisiyle kıyaslandığında nispeten daha yeni ve büyük ölçüde tetkik edilmemiş enerji tipidir. Bu enerji tipinin geliştirilmesi diğer kaynaklara göre daha maliyetlidir. Bu sebeple dalga ve gel-git enerji kaynağının yakın zamanda diğer enerji kaynaklarıyla mali açıdan rekabet edecek bir duruma gelmesi muhtemeldir. Amerika Enerji Bakanlığı’nın araştırmalarına göre, dünyadaki bütün sahillerin dalga enerjisi toplandığı zaman, 2-3 MW enerji açığa çıkmaktadır. Dünyada dalga ve gel-git enerjisi bakımından zengin olan yerler: İskoçya’nın batı sahilleri, Kanada’nın kuzey kesimi, Güney Afrika sahilleri, Avustralya sahilleri, ABD’nin kuzeydoğu ve kuzeybatı sahilleridir. Türkiye’de de birçok deniz sahilleri dalga ve gel-git enerjisi için uygundur. Ülkemiz sahillerinin askeri tesisler, turizm ve balıkçılık gibi nedenler ancak beşte birinden dalga enerjisi ile faydalanabilinir teknik potansiyeli, 18,5 milyar kWh olarak tahmin edilmektedir.

2.8. Hidrojen Enerjisi

Hidrojen atomu 1500’lü yıllarda keşfedilmiştir. Yanabilme özelliği ise 1700’lü yıllarda keşfedilmiştir. Hidrojen, dünyanın en çok bulunabilen ve en kolay elde edilebeilen elementidir. Havadan 14,4 kez daha hafif, renksiz, kokusuz ve tamamen zehirsiz bir gazdır. Başlıca enerji kaynakları arasında kabul edilmese de hidrojen gelecek için umut vaat eden bir yakıt türüdür. Günümüz teknolojileri ile hidrojenin fosil yakıtlardan ya da sudan elde edilebilmesi için elektrik enerjisinin çok fazla harcanması gerekmektedir. Diğer taraftan hidrojenin saklanma ve taşıma işlemi oldukça zor koşullardadır. Bazı dönemlerde oluşan elektrik enerjisinin ihtiyaç fazlası hidrojen olarak depolanması günümüz için de geçerli bir seçenek olarak değerlendirilebilmektedir. Bu tarz depo edilen

enerjinin yaygın olarak kullanılabilmesi toplu taşım amaçları için yakıt piline dayalı otomotiv teknolojilerinin geliştirilmesine bağlıdır.