Hidrolik (Su Gücü) Enerjisi

Enerji kaynakları arasında yapımı ve faaliyete geçmesi uzun zaman alan, yüksek maliyete sahip buna karşın çevreye en az zararlı olarak nitelendirebileceğimiz hidroelektrik santralleri, suyun gücünü kinetik enerjiye çevirerek elektrik enerjisi elde edilmesini sağlamaktadır. Alternatif bir kaynak oluşu, çevreye etkisinin en alt düzeylerde olması, herhangi bir çevre kirliliğine neden olmaması, işletme ve bakım masraflarının az olması, ulusal bir kaynak olması ve güvenilir bir enerji arzı sağlayan bir kaynak oluşu ile hidroelektrik enerjisi, gün geçtikçe önem kazanmaktadır. (Çukurçayır ve Sağır, 2008:267) Dünya genelinde, özellikle gelişmekte olan ülkeler kategorisinde yer alan ülkelerin bulunduğu Asya, Latin Amerika ve Afrika kıtalarında potansiyel olarak keşfedilememiş ve/veya çeşitli nedenlerle yapılamamış hidroelektrik potansiyel bulunmaktadır.

Dünyada su enerjisinin hidroelektrik üretim olarak kullanılması 1880 yılında Amerika’nın Wisconsin kentinde küçük bir doğru akım santralinin yapımı ile başlamıştır. Su kaynaklarından elde edilen enerjinin uzak mesafelere

götürülememesi sebebiyle, dünya üzerinde hidrolik enerjinin yaygınlaşması 1900’lü yılların basına kadar uzamış, özellikle büyük kapasiteli baraj ve HES’in devreye alınması son 50 yılda olmuştur (Fidan,2006:17)

Hidroelektrik enerji santrallerinin kurulması aşamasında kısmen de olsa negatif dışsallıklar oluşabilmektedir. Santrallerin yapımı öncesinde ormanlar, ekili ve verimli alanların sular altında kalması önemli bir sorun olarak görülmektedir. Son yıllarda orta ve büyük ölçekli yatırımlar için tünel sistemleri geliştirilmiştir. Tünel sistemlerinin kullanımı su kanallarının kısalmasına neden olmakta, böylece santrallerin yapım süresi azaltılarak hedeflenen yapım süresi ve yapım maliyetlerinin yer üstü santrallere kıyasla daha kısa ve ekonomiklik sağlamaktadır. Dünya genelinde yapılan santrallerden bazıları kapalı tünel sistemleriyle ve gelişen teknolojiyle çalışmaktadır.

Hidroelektrik Santrallerin Avantaj ve Faydaları ekonomik, çevresel, soysal ve stratejik olarak sıralanabilmektedir. Ekonomik anlamdaki faydaları:

a) Yatırım bedelinin büyük bir kısmını (%70 – 80) yurtiçi harcamalar oluşturur. Bu milli ekonomiye ve Gayrisafi Milli Hâsılaya (GSMH) anlamlı ve pozitif katkı demektir.

b) Yatırımda dışa bağımlılık ve döviz harcaması en alt düzeydedir. İthal ekipman ve hizmet bedelleri yatırımın çok küçük bir bölümünü oluşturur ve hidroelektrik santrallerde, diğer tüm elektrik santrallerinden çok daha az yabancı kaynağa ihtiyaç vardır.

c) Hidroelektrik santrallerin ekonomik ömrü diğer tip santrallerden çok daha uzundur. (75 yıl) Bu ilk dönemden sonra da, çok küçük bir yatırımla (200 – 400 $/kW), elektromekanik ekipman tümüyle değiştirilip ikinci, üçüncü, dördüncü 75 yıllık periyotlarda elektrik üretmeye devam edebilirler.

d) İşletme gideri en düşük santral tipidir ve herhangi bir yakıt gideri yoktur.

f) İşletme kolaylığı ve esneklik çok önemli bir özelliğidir. İhtiyaç duyulan tüm malzeme ve hizmetler yerli piyasadan sağlanabilir.

g) Enterkonnekte sistemde yük dengelenmesi ve frekans düzenlenmesi gibi hayati öneme haiz fonksiyonları vardır.

h) Yeşil enerji olduğu için AB ülkelerine ihracatı daha kolaydır. Buna ilave olarak, barajlarımızdaki muazzam depolama kapasitesi elektriğin puant saatlerde ihraç edilebilme imkânını sağlar.

Çevresel fayda ve avantajları ise;

a) Hidroelektrik santraller çevre dostudur. Herhangi bir sera gazı emisyonu yoktur. Kullandığı bir yakıt olmadığı için başka bir kirliliğe de neden olmazlar.

b) Akarsularla oluşan erozyonu önler. Türkiye’de akarsuların eğimi fazla olduğu için akarsular yoluyla erozyon da ciddi bir tehlikedir. Hidroelektrik santraller için yapılan barajlar ve bentlerin suyun hızını keserek erozyonun durdurulmasında önemli işlevleri vardır.

c) Barajlı santrallerin sağladığı bir başka çok önemli avantaj da, nehir santralleri, rüzgâr santralleri, güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının daha güvenilir şekilde hizmet vermelerini sağlamaktır

Sosyal ve Stratejik Faydaları ise;

a)Enerji depolama kapasitesi vardır. Mevcut barajlarımızda 6 aylık elektrik üretimini depolayacak kapasite vardır.

b) Enerjide dışa bağımlılığı azaltır. Hidroelektrik santraller suyun sadece düşüşünü kullanarak elektrik üretir (suyu tüketmez), ve dışa bağımlılığı yoktur.

c) Yöre halkına istihdam, balıkçılık, sulu tarım, su sporları, taşımacılık, mal ve hizmet satılması gibi sosyal ve ekonomik faydalar sağlar. (Bacanlı, 2006:99)

Tablo–1.16 Dünya Geneli Hidroelektrik Enerji Potansiyelleri (2009) Bölge Brüt Hidroelektrik Enerji Potansiyeli (TWh/yıl) Teknik Hidroelektrik Enerji Potansiyeli (TWh/Yıl) Teknik ve Ekonomik Hidroelektrik Enerji Potansiyeli (TWh/Yıl) Afrika 4,000 1,665 1,000 Asya 19,000 6,800 3,600 Avustralya/Okyanusya 600 270 105 Avrupa 3,150 1,225 800 K. ve Orta Amerika 6,000 1,500 1,100 Güney Amerika 7,400 2,600 2,300 Dünya 40,150 14,060 8,905 Türkiye 433 216 130 Türkiye / Dünya (%) 1,08 1,54 1,46

Kaynak: Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi 2009 Türkiye Enerji Kongresi ve Sergisi

Bildirileri

Tablo 1.16 incelendiğinde dünya geneli brüt teorik hidroelektrik potansiyel yaklaşık 40,150 TWh/yıl, teknik uygulanabilir potansiyel 14,060 TWh/yıl ve ekonomik boyutta uygulanabilen potansiyel 8,905 TWh/yıl’dır. Türkiye ise dünya geneli teorik kapasitenin %1,08’ine, teknik uygulanabilir kapasitenin %1,54’üne ve ekonomik boyutta uygulanabilen kapasitenin %1,46’sına sahiptir. Bu oranlamalara göre miktarların sırasıyla 433, 216 ve 130 TWh/yıl olduğu görülebilir.

Hidroelektrik enerji hem yerli hem de yenilenebilir bir enerji kaynağı olmasının yanında ülkeler için de stratejik öneme sahiptir. Petrol krizi sonrası

enerji ihtiyaçlarını karşılamak isteyen birçok ülke su gücünün kinetik enerjisinden de yararlanabilecek projeler geliştirmişlerdir.

Ülkelerin konumları itibariyle öne çıktığı hidroelektrik enerji, üretiminde ülkelere özel bir ayrıcalık sağlar. Bu nedenle Çin, Dünya üretiminde %14’lük paya sahiptir. Aynı zamanda Çin tüketimde de birinci sırada yer almaktadır. Kurulu gücünün 118 GW olduğu ve yılda 436 TWh/yıl üretimin gerçekleştiği Çin’i, Kanada 72 GW’lık kurulu güçle izlemektedir. Kanada Dünya üretiminde %11,3’lük payıyla 356 TWh/yıl üretim yapmakta, sıralamada üçüncü sırayı Brezilya almaktadır. Kanada ve Brezilya üretimde olduğu gibi tüketimde de sırasıyla 2. ve 3. sıradadır. (www.dsi.gov.tr, ET:12.2009)

Tablo–1.17 Dünya Geneli Hidroelektrik Tüketimi (2009)

Milyon Ton Petrol Eşdeğeri 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Çin 62,8 65,2 64,2 80,0 89,8 98,6 109,8 132,4 Kanada 75,5 79,4 76,4 77,2 82,0 79,9 82,9 83,6 Brezilya 60,6 64,7 69,2 72,6 76,4 78,9 84,6 82,3 Amerika 49,6 60,4 63,0 61,3 61,8 66,1 56,6 56,7 Rusya 39,8 37,2 35,6 40,8 39,6 39,6 40,4 37,8 Norveç 27,4 29,4 24,0 24,7 30,9 27,1 30,6 31,8 Hindistan 16,3 15,5 15,7 19,0 22,0 25,4 27,7 26,2 Venezuela 13,7 13,5 13,7 15,9 17,6 18,5 18,8 19,6 Japonya 18,6 18,9 21,1 21,1 17,3 19,6 16,8 15,7 İsveç 17,9 15,0 12,1 12,7 16,5 14,0 15,0 14,8 Fransa 17,0 13,9 13,5 13,5 11,8 12,7 13,3 14,3 Avusturya 9,5 9,0 8,1 7,7 7,7 7,3 7,5 7,9 Türkiye 5,4 7,6 8,0 10,4 9,0 10,0 8,0 7,5 Avrupa Birliği 85,9 72,6 70,7 72,3 69,6 69,9 69,7 70,6 OECD 283,2 287,6 282,2 286,2 287,7 291 283,9 288,3 Dünya Toplamı 586,3 597,2 596,8 633,7 658,2 683,8 695,8 717,5

Kaynak: BP Dünya Enerji İstatistikleri Raporu, www.bp.com/statisticalreview

Yaklaşık 2 milyar insan nüfusu elektrik talebini güvenilir olarak sağlayamamaktadır. Bu noktada HES projeleri bu talebin de karşılanmasında öncü olabilecektir. (IHA, 2000:12)

Tablo–1.18 HES Önde Gelen Ülkeler(2009)

Kurulu Güç

(GW) Üretim (TWh/Yıl) Dünya Üretimi İçindeki Payı (%)

Çin 118 436 14 Kanada 72 356 11,3 Brezilya 71 349 11,2 ABD 99 318 10,2 Rusya 46 175 5,6 Norveç 28 120 3,8 Hindistan 32 114 3,6 Japonya 47 96 3,1 Venezuela - 79 2,5 İsveç - 62 2 Dünya Toplamı 867 3,121 100

Kaynak: Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi 2009 Türkiye Enerji Kongresi ve Sergisi

Bildirileri

Önde gelen gelişmiş ülkelerden ABD’nin toplam dünya üretimindeki payı %10,2; Japonya’nın ise %3,1’dir. Dünya geneli kurulu güç 867 GW, toplam üretim 3,121 TWh/yıl’dır.

Türkiye’de ilk defa hidroelektrik santral 1902 yılında Tarsus’ta kurulmuştur. Ardından 1929 yılında Trabzon’da Türkiye’nin 2. santrali inşa edilmiştir. Devam eden yıllarda teknik ve ekonomik anlamda ön plana çıkan hidroelektrik santraller 1935 yılında kurulan Elektrik İşleri Etüt İdaresi’nin planlamaları doğrultusunda yapılmış, böylece büyük projeler hazırlanarak akarsularımız değerlendirilmiştir.

karşılamak ve potansiyel enerjiyi hayata geçirmek amacıyla çeşitli çalışmalar yapmaktadır.

Tablo–1.19 Türkiye’de HES Durumu (2009)

İşletmede İnşa Halinde – Programda DSİ Diğer Toplam DSİ Diğer Toplam

HES (Adet) 57 115 172 23 235 258

(Kurulu Güç (MW) 10,784 2,916 13,700 3,576 7,270 10,846 Yıllık Üretim (GWh) 38,410 9,461 47,871 11,555 27,849 39,404

Kaynak: www.dsi.gov.tr, E.T.:01.2010)

Halen işletmede bulunan 172 adet 13,700 MW’lık Hidroelektrik Santralden, 47,871 GWh’lık üretim yapılmaktadır. İnşa halinde ve programa alınan 258 adet santralin 10,846 MW Kurulu güce sahip olması ve 39,404 GWh’lık üretim yapması beklenmektedir. Toplam hidroelektrik santral kurulu gücü yaklaşık 15,000 MW civarında olup, brüt potansiyelin 433,000, teknik potansiyelin 216,000 ve Ekonomik potansiyelin ise 140.000 GWh/yıl olduğu tespit edilmiştir. (www.dsi.gov.tr, ET:02.2010)

Özellikle Doğu Karadeniz bölgesi hidroelektrik açısından zengin bir yöredir. Türkiye’nin su kuvvetinin brüt potansiyeli 433 milyar kwh/yıl, teknik potansiyel 216 milyar kwh/yıl ve ekonomik potansiyeli ise 122 milyar kwh/yıl olarak hesaplanmıştır. (Kadıoğlu ve Tellioğlu, 1996:57; Aktaran: Yamak (Y.L.Tezi), 2006:40)

Türkiye için hidroelektrik genel durumu şu şekilde özetlenebilir;

İMKÂN _Birim

Brüt teorik imkân

Ülkenin tüm tabii akarsularının denize yada ülke sınırana kadar (akarsu başka bir ülkeye geçiyorsa) %100 verimle elektrik üretimi için üretim imkanını yıllık olarak gösterir

GWh/yıl 433,000

Teknik olarak üretilebilir imkân

Brüt teorik imkân içinde mevcut teknoloji ile üretilebilecek miktarı (mevcut kurulu kapasiteyi de içermelidir)

GWh/yıl 216,000 Ekonomik olarak üretilebilir miktar

Brüt teorik imkân içinde mevcut teknoloji ile ekonomik olarak üretilebilecek miktar (mevcut kurulu gücün üretim miktarı dâhil)

GWh/yıl 140,000

MEVCUT ÜRETİM KAPASİTESİ

Kurulu kapasite _MW

13,829

Yıllık üretim kapasitesi GWh

45,000

2008 yılı üretimi GWh

33,270 İNŞAATI DEVAM EDEN

Kapasite _MW

2,836

Yıllık üretim kapasitesi _GWh

8,919 PLANLANMIŞ KAPASİTE

Kapasite _MW

22,700

Yıllık üretim miktarı (mümkün) _GWh

72,000 DİĞER İLAVE KAPASİTE (mevcut teknoloji ile geliştirilmesi fizibıl olan)

Mümkün olan yıllık üretim _GWh

140,000 Kaynak: www.dektmk.org.tr, ET:12.2009

Dünyadaki toplam su miktarı 1 milyar 400 milyon km³ olup bunun %97.5 i tuzlu su % 2.5 i (yaklaşık 35 milyon km³) ise tatlı sudur. Teknik ve ekonomik olarak kullanılabilir su miktarı ise sadece 9,000 km³ tür. (ESM, 2006:2)

Ayrıca kurulacak hidroelektrik santraller kuruldukları ülkelere göre yağış potansiyelleri de dikkate alınarak projelendirilmektedir. Ülkemizde yağışlar

bölgeden bölgeye büyük farklılıklar göstermektedir ve yağış potansiyeli şu şekildedir.

Türkiye'de yıllık ortalama yağış 642,6 mm

Türkiye'ye düşen ortalama yıllık yağış 501,0 km3

Yerüstü suları toplam akışı miktarı 186,05 km3

Yıllık akış/yağış oranı 0.37’dir.Ayrıca Türkiye, drenaj sahaları bakımından 26 havzaya ayrılmıştır. (Küçük, 1996:15)

Tablo–1.20 Türkiye’de Kurulu Kapasitesi 100 MW’tan Büyük İşletmede olan Baraj ve HES’ler

İnşaatın Yeri Yüksekliği

Enerji Faydası Barajın

Adı _Başlama

Yılı Bitiş Yılı Akarsu İli Temelden (m) Talvegden (m)

Normal Su Kotu (m) Göl Alanı (km 2) Güç (MW) Yıllık Üretim (GWh) Atatürk 1983 1992 Fırat Şanlıurfa 169,00 166,00 542,00 817,00 2,400 8,900

Karakaya 1976 1987 Fırat Diyarbakır 173,00 158,00 693,00 268,00 1,800 7,354

Keban 1965 1975 Fırat Elazığ 207,00 163,00 845,00 675,00 1,330 6,000

Altınkaya 1980 1988 Kızılırmak Samsun 195,00 140,00 190,00 118,31 700 1,632

Birecik (2) 1993 2000 Fırat Şanlıurfa 63,50 53,50 385,00 56,25 672 2,518

Oymapınar 1977 1984 Manavgat Antalya 185,00 157,00 184,00 4,70 540 1,620

Hasan

Uğurlu 1971 1981 Yeşilırmak Samsun 175,00 135,00 190,00 22,66 500 1,217

Sır (2) 1987 1991 Ceyhan K.Maraş 116,00 106,00 440,00 47,50 284 725

Gökçekaya 1967 1972 Sakarya Eskişehir 158,00 115,00 388,00 20,00 278 562

Batman 1986 2004 Batman Batman 85,50 71,50 665,00 49,25 198 483

Karkamış 1996 1999 Fırat Maraş 40,00 22,50 340,00 28 180 652

Özlüce 1985 1998 Peri Bingöl 144,00 124,00 1140,00 25,80 170 413

Çatalan 1982 1996 Seyhan Adana 82,00 70,00 125,00 81,86 169 596

Sarıyar (2) 1950 1956 Sakarya Ankara 108,00 90,00 475,00 83,83 160 400

Gezende 1979 1990 Ermenek İçel 75,00 71,00 333,00 3,97 159 528

Aslantaş 1975 1984 Ceyhan Adana 95,00 78,00 146,00 49,00 138 569

Hirfanlı 1953 1959 Kızılırmak Kırşehir 83,00 78,00 851,00 263,00 128 400

Menzelet 1980 1989 Ceyhan K.Maraş 156,50 136,50 609,40 42,00 124 515

Kılıçkaya 1980 1989 Kelkit Sivas 134,00 103,00 850,00 64,42 124 332

Muratlı 1999 2005 Çoruh Artvin 49,00 44,00 98,00 4,12 115 444

Dicle 1986 1997 Dicle Diyarbakır 87,50 75,00 715,50 24,00 110 298

Yamula 1998 2005 Kızılırmak Kayseri 130,00 120,00 984,00 85,3 100 422

Borçka 1999 2007 Çoruh Artvin 146 86 10,8 300 1039

Türkiye önemli bir hidroelektrik potansiyele sahip olmasına karşın finansman olanaklarının sınırlı olması su gücünden yararlanma oranlarının düşük kalmasına neden olmuştur. Hidroelektrik santraller yenilenebilir enerji kaynakları arasında yer aldıkları için ülkeler için verimli ve kalkınmalarını sağlayıcı bir kaynak niteliğindedir. Yerel kalkınmaya katkıda bulunan hidroelektrik santraller, çevresel etkileri ile kıyaslandıklarında diğer enerji kaynakları arasında çevreyle dost bir enerji kaynağıdır.

Türkiye 25 ayrı havzaya ayrılmış durumdadır. Bu havzalar grafik 1.2’de yer almaktadır.

Grafik 1.2 Türkiye’nin 25 Havzası

Kaynak: http://www.dsi.gov.tr/topraksu.htm

HES’ler kuruldukları ülkeler için önemli özellikler sağlamaktadırlar. Bu nedenle, dünya genelinde küçük ve büyük birçok proje hayata geçirilmiştir. Bu özellikler;

a) Küçük hidroelektrik santraller, enterkonnekte sistemden bağımsız olarak, planlanabilir işletilebilir.

b) Elektrik üretim merkezleri tüketim merkezlerine çok yakın olduğundan işletmede büyük bir esneklik sağladığı gibi, enerji kayıpları da azalmıştır.

c) Yenilenebilir enerji kaynağını kullandığından, yenilenemez enerji kaynak tasarrufu sağlar.

d) Çevre kirliliğine neden olmazlar.

e) Küçük hidroelektrik santraller dayanıklı ve uzun ömürlüdür.

f) İşletme yönünden yüksek bir güvenirlik sağlar.

g) İşletme masrafları düşüktür. (Lüle,2006:99)

Yaklaşık dört yüz elli adet (50 MW’ın altındaki) küçük kapasiteli hidroelektrik santraller için elektrik piyasası faaliyetleri kapsamında özel sektör yatırımcılarının devreye girmesi uygun olacaktır. Milli enerji kaynağımıza ilişkin bu yatırımlarla enerjide dışa bağımlılığın azaltılmasına katkı sağlanacaktır. HES elektromekanik teçhizatının da yerli imalatı hususunda milli sanayimizin teşvik edilmesi ve geliştirilmesi gerekmektedir. (Ataç ve Leblebici, 2006:209) Enerji yatırımlarında finansman güçlüğü sağlanabilecek dış kredilerle ve yap-işlet/yap-işlet-devret usulüyle gerçekleştirilme olanakları mevcuttur.

Ülkemizde gerek talebin daha yüksek gerçekleşme ihtimalinin ortaya çıkması gerekse HES ve diğer santrallerin yapımındaki gecikmelerden kaynaklanabilecek arz açığının kapatılmasına yönelik ilave kapasite yaratılması için öncelikli olarak doğalgaz santralleri düşünülecektir. Bir diğer deyişle gerekli olması halinde sisteme eklenmesi düşünülen ilave kapasite, doğalgaz santralleri olacaktır. (Yıldız, 2007:47)