T.C.
FIRAT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ TÜRKİYE
AÇISINDAN ÖNEMİ VE BİR RÜZGAR ENERJİSİ UYGULAMASI
Sibel AKKAYA
Tez Yöneticisi
Yrd. Doç. Dr. Çetin GENÇER
YÜKSEK LİSANS TEZİ
ELEKTRİK EĞİTİMİ ANA BİLİM DALI
T.C.
FIRAT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ TÜRKİYE
AÇISINDAN ÖNEMİ VE BİR RÜZGAR ENERJİSİ UYGULAMASI
Sibel AKKAYA
Yüksek Lisans Tezi Elektrik Eğitimi Anabilim Dalı
Bu tez, 03.05.2007 tarihinde aşağıda belirtilen jüri tarafından oybirliği ile başarılı olarak değerlendirilmiştir.
Danışman: Yrd.Doç.Dr. Çetin GENÇER
Üye : Yrd.Doç.Dr. Muhsin T. GENÇOĞLU Üye : Yrd.Doç.Dr. Selçuk YILDIRIM Üye:
Üye:
Bu tezin kabulü, Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu’nun ……/……/…… tarih ve ………. sayılı kararıyla onaylanmıştır.
TEŞEKKÜR
Tez çalışmam süresince değerli fikir ve eleştirileri ile çalışmama katkıda bulunan sevgili danışman hocam Yrd. Doç. Dr. Çetin GENÇER’e teşekkür ederim.
Tecrübelerinden yararlandığım ve benden manevi desteklerini esirgemeyen, Murat DURAK’a, Sera ÖZER’e, Yrd. Doç. Dr. Nuriye SEMERCİ’ye ve Yrd. Doç. Dr. Çetin SEMERCİ’ye teşekkür ederim.
Her zaman olduğu gibi bana yardımcı olan ve sevgileri ile yol gösteren aileme ve Öğr. Gör. Bahattin İŞCAN’a teşekkür ederim.
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ŞEKİLLER LİSTESİ ... V TABLOLAR LİSTESİ ... VI SİMGELER LİSTESİ ... VIII KISALTMALAR LİSTESİ ... IX ÖZET ... X ABSTRACT ... XI
1. GİRİŞ ... 1
2. YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ GEREKLİLİĞİ VE KULLANIMI 3 2.1. Alternatif Enerji Kaynaklarındaki Gelişmeler ... 3
2.2. Yenilenebilir Enerjilere Genel Bakış ... 5
3. DÜNYA’DA YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI ... 8
3.1. Dünya’da Güneş Enerjisi Çalışmaları ... 8
3.1.1. Güneş Enerjisinin Toplanması ve Depolanması ... 8
3.2. Dünya’da Rüzgar Enerjisi Çalışmaları ... 10
3.3. Dünya’da Jeotermal Enerji Çalışmaları ... 11
3.4. Dünya’da Biyokütle Enerjisi Çalışmaları ... 12
3.5. Dünya’da Hidrolik Enerji Çalışmaları ... 13
3.6. Dünya’da Hidrojen Enerjisi Çalışmaları ... 14
4. TÜRKİYE’DEKİ ENERJİ KAYNAKLARI ... 16
4.1. Tükenebilir Enerji Kaynakları ... 16
4.1.1. Taşkömürü ve Linyit ... 16
4.1.2. Petrol ... 17
4.2. Türkiye’nin Yenilenebilir Enerji Kaynakları Potansiyeli ... 17
4.2.1. Hidrolik Enerji ... 18
4.2.1.1. Hidrolik Enerjinin Avantajları ... 19
4.2.1.2. Hidrolik Enerjinin Dezavantajları ... 20
4.2.1.3. Türkiye’nin Hidrolik Enerji Potansiyeli ... 20
4.2.2. Jeotermal Enerji ... 23
4.2.2.1. Jeotermal Enerjinin Avantajları ... 25
4.2.2.2. Jeotermal Enerjinin dezavantajları ... 26
4.2.2.3 Türkiye’nin Jeotermal Enerji Potansiyeli ... 27
4.2.3. Biyokütle Enerjisi ... 31
4.2.3.1. Biyokütle Enerjisinin Avantajları ... 33
4.2.3.2. Biyokütle Enerjisinin Dezavantajları ... 33
4.2.3.3. Türkiye’nin Biyokütle Enerjisi Potansiyeli ... 33
4.2.4. Güneş Enerjisi ... 35
4.2.4.1. Güneş Termik Santralleri ... 36
4.2.4.2. Güneş Pilleri ve Fotovoltaik Santraller ... 37
4.2.4.3. Güneş Enerjisinin Avantajları ... 38
4.2.4.4. Güneş Enerjisinin Dezavantajları ... 38
4.2.4.5. Türkiye’de Güneş Enerjisi Potansiyeli ... 39
4.2.5. Hidrojen Enerjisi ... 40
4.2.5.1. Hidrojen Enerjisinin Avantajları ... 42
4.2.5.2. Hidrojen Enerjisinin Dezavantajları ... 42
4.2.5.3. Türkiye’de Hidrojen Enerjisi Potansiyeli ... 42
4.2.6. Dalga Enerjisi ... 43
4.2.6.1. Dalga Enerjisinin Avantajları ... 44
4.2.6.2. Dalga Enerjisinin Dezavantajları ... 44
4.2.7. Rüzgar Enerjisi ... 45
4.2.7.1. Rüzgar Enerjisinin Avantajları ... 46
4.2.7.2. Rüzgar Enerjisinin Dezavantajları ... 46
4.2.7.3. Türkiye’nin Rüzgar Enerjisi Potansiyeli ... 46
5. UYGULAMA ... 51
5.1. Rüzgar Elektrik Santral Proje Aşamaları ... 51
5.1.1. Yer Seçimi ... 51
5.1.1.1. Potansiyel Rüzgar Kaynağı ... 52
5.1.1.2. Yerin Büyüklüğü ... 52
5.1.1.3. Elektrik Bağlantısı ... 53
5.1.1.4. Toprak Maliyeti ve Tedavüldeki Kullanımı ... 53
5.1.1.5. İnşa Sorunları ... 54
5.1.2. Fizibilite (Uygulanabilirlik) ... 54
5.1.2.1. Rüzgar Kaynağı ... 55
5.1.2.2. Toprak Kullanımı ve Zemin Koşulları ... 55
5.1.2.3. Enerji Miktarı ... 56
5.1.2.4. Proje Alanına Ulaşım ... 56
5.1.2.5. Elektrik Bağlantısı ... 56
5.1.2.6. Kabataslak Plan Tasarısı ... 56
5.1.2.7. Maddi Fizibilite (Uygunluk) ... 57
5.1.2.8. Detaylı Değerlendirme ... 57
5.1.2.9. Uygun Rüzgar Türbin Generatörünü Seçme ... 57
5.1.2.10. Elektrik Bağlantısı ... 58
5.1.3. Projenin Uygulanması ... 58
5.1.4. Projenin Yapımı ... 58
5.1.5. Projenin Çalıştırılması ... 59
5.2. Rüzgar Elektrik Santral Projelerinin Ekonomik Değerlendirmesi ... 60
5.2.1. RES Proje Aşamasındaki Maliyetler ... 60
5.2.2. RES İşletme Maliyetleri (Giderler) ... 62
5.3. RES Ekonomik Analiz Yöntemleri ... 65
5.3.1. Net Bugünkü Değer ... 65
5.3.2. İç Karlılık Oranı (IRR) ... 69
5.3.3. Basit Geri Ödeme Yöntemi ... 70
5.3.4. Kapasite (Yük) Faktörü ... 70
5.4. Çanakkale, Balıkesir ve Manisa İçin Rüzgar Santrali Maliyet Analizi ... 70
5.4.1. İncelenen Veriler ... 70
5.4.2. Uygulama Hesaplamalarında Kullanılan RT ... 74
5.5. Uygulama ve RETScreen Programı ... 76
5.5.1. RETScreen International Programı ... 76
5.5.1.1. Enerji Modeli ... 76 5.5.1.2. Teçhizat Verisi ... 76 5.5.1.3. Maliyet Analizi ... 76 5.5.1.4. Finansal Analiz ... 77 5.6. Uygulama ... 77 6. SONUÇLAR ... 79 KAYNAKLAR ... 80 Özgeçmiş ... 85
ŞEKİLLER LİSTESİ
Şekil 4.1 Türkiye’nin rüzgar santrali alanları ... 49
Şekil 5.1 Balıkesir bölgesi için rüzgar hızının zaman serisi ... 71
Şekil 5.2 Balıkesir 30 m rüzgar gülü ... 72
Şekil 5.3 Çanakkale bölgesi için rüzgar hızının zaman serisi ... 72
Şekil 5.4 Çanakkale 30 m rüzgar gülü ... 73
Şekil 5.5 Manisa bölgesi için rüzgar hızının zaman serisi ... 73
Şekil 5.6 Manisa 30 m rüzgar gülü ... 74
Şekil 5.7 Rüzgar türbini güç eğrisi grafiği ... 75
TABLOLAR LİSTESİ
Tablo 2.1 Avrupa Birliği Ülkelerinin 2010 yılı hedefi ... 4
Tablo 4.1 Bazı ülkelerin teknik hidrolik kapasiteyi değerlendirme oranları ... 18
Tablo 4.2 Havzalarla Türkiye'nin ekonomik hidrolik enerji potansiyeli ... 21
Tablo 4.3 Avrupa Ülkelerinde hidroelektrik enerji kullanımı ... 23
Tablo 4.4 Dünyada jeotermal elektrik üretimi ... 25
Tablo 4.5 Jeotermal doğrudan kullanımda dünyadaki ilk dokuz ülke sıralaması ... 27
Tablo 4.6 Türkiye’de merkezi ısıtma sistemlerinin mevcut durumu ... 28
Tablo 4.7 Hayvan sayılarına bağlı olarak kurulabilecek biyogaz tesisi kapasiteleri .... 32
Tablo 4.8 Çeşitli kaynaklardan elde edilebilecek biyogaz verimleri ve biyogazdaki metan miktarları ... 32
Tablo 4.9 Türkiye'de yapımı tamamlanan biyokütle ve atık yakıt kaynaklı kojenerasyon tesisleri ... 35
Tablo 4.10 Türkiye'nin aylık ortalama güneş enerjisi potansiyeli ... 39
Tablo 4.11 Türkiye'nin yıllık güneş enerjisi potansiyelinin bölgelere göre dağılımı ... 39
Tablo 4.12 Türkiye’nin bazı yerlerin yıllık ortalama rüzgar hızı ... 47
Tablo 4.13 Bölgelere göre ortalama rüzgar gücü yoğunlukları ... 47
Tablo 4.14 Türkiye genelinde rüzgar potansiyeli açısından zengin bazı bölgeler ... 47
Tablo 4.15 İşletmedeki RES’ler ... 48
Tablo 5.1 RES maliyet yapısı ... 64
Tablo 5.2 30 m için rüzgar hızının ortalama hızı, atmosferik basıncı,ortalama sıcaklığı ve standart sapmaları ... 71
Tablo 5.3 RT’nin karakteristik özellikleri ... 74
Tablo 5.4 Rüzgar hızına göre güç eğrisi değerleri ... 75
Tablo 5.6 Toplam yatırım tutarı ve dağılımı ... 77 Tablo 5.7 Uygulama sonuçları ... 77
SİMGELER LİSTESİ Co : Santigrat derece CO2 : Karbondioksit EJ : Ekzajoule GJ : Gigajoule GWh : Gigawattsaat HC : Hidrokarbon kg : Kilogram km : Kilometre KPa : Kilopaskal kW : Kilowatt m : Metre MJ/kg : Megajoule/kilogram mm : Milimetre m/s : Metre/saniye Mtep : Milyon MW : Megawatt MWh : Megawattsaat MWt : Megawatt-termik Na2S : Sodyumsülfür NiCd : Nikel-kadyum NOx : Azotoksit SOx : Kükürtoksit W : Watt
KISALTMALAR LİSTESİ
An : Dönem sonu seri ödemeleri
AB : Avrupa Birliği ABD : Amerika Birleşik Devleti
AÇA : Anadolu Çevre Ajansı
AR_GE : Araştırma-Geliştirme
Bn : Kazanç
BD : Bugünkü değer
Cn : Maliyet
DSİ : Devlet Su İşleri
EWEA : Avrupa Rüzgar Enerjisi Birliği EİE : Elektrik İşleri Etüt İdaresi EÜAŞ : Elektrik Üretim Anonim Şirketi
Fn : Gelecekteki değer
HES : Hidro elektrik santral
ICHET : Uluslararası Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merkezi IRR : İç karlılık oranı
i : Faiz
İTÜ : İstanbul Teknik Üniversitesi LPG : Likit Petrol Gaz
MTEP : Milyon ton eşdeğer petrol
N : Dönem
NBD : Net bugünkü değer
ODTÜ : Orta Doğu Teknik Üniversitesi
r : İskonto oranı
RES : Rüzgar enerjisi santrali
RT : Rüzgar türbini
TEİAŞ : Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi TMMOB : Türk Mühendis ve Mimar Odaları Birliği TÜBİTAK : Türkiye Bilim ve Teknoloji Araştırma Kurumu TÜSİAD : Türkiye Sanayici İşadamları Derneği
USD : Amerikan doları
ÖZET
Yüksek Lisans Tezi
YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ TÜRKİYE AÇISINDAN ÖNEMİ VE BİR RÜZGAR ENERJİSİ UYGULAMASI
Sibel AKKAYA
Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik Eğitimi Anabilim Dalı
2007, Sayfa: 85
Endüstrinin hızla gelişmesine bağlı olarak geleneksel enerji kaynaklarının sınırlı olması nedeniyle ülkeler, yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgilerini artırmışlardır. Gelişmekte olan ülkeler arasında bulunan Türkiye, hızlı sanayileşme ve hızlı nüfus artışı sonucunda artmakta olan enerji talebini karşılamakta güçlük çekmektedir. Enerji talebinin karşılanması için yenilenebilir enerji kaynaklarının verimli şekilde kullanılması gerekmektedir.
Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynaklarının Türkiye’deki kullanımı ve potansiyeli konusunda bir analiz yapılmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından rüzgar enerjisi üzerinde durularak, Balıkesir, Manisa ve Çanakkale şehirlerinde seçilen sahaların fizibilite çalışmaları yapılmıştır. Fizibilite hesaplamaları bu alanda yaygın olarak kullanılan RETScreen programı tarafından yapılmıştır.
Yapılan fizibilite çalışmaları sonucunda Balıkesir, Manisa ve Çanakkale bölgeleri için kurulabilecek rüzgar elektrik santraline en uygun alanın, 76.573 MWh yıllık enerji üretimi ile Çanakkale’deki saha olduğu sonucuna varılmıştır.
Anahtar kelimeler: Yenilenebilir enerji kaynakları, Rüzgar enerjisi, Rüzgar türbini, Rüzgar santrali, RETScreen programı.
ABSTRACT
Master Thesis
THE IMPORTANCE OF RENEWABLE ENERGY SOURCES THE POINT OF TURKEY AND APPLICATION OF ONE WİND ENERGY
Sibel AKKAYA
Firat University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Electrical Education
2007, Page: 85
Since conventional energy sources that used in industry is depletable, many countries has focused their attention on renewable energy sources. Turkey which is one of the rapidly developed country have difficulty in energy demand due to rapid increasing population and industrialization. To maintain energy demand, the renewable energy sources must be used efficiently.
In this study, the using and the potential of renewable energy sources in Turkey was analysed. Especially wind energy was focused on which is one of the renewable energy sources. The choosen zones of Balıkesir, Manisa and Çanakkale were used for infra-structure of this study. For some infra-structure calculations was performed by using Retscreen software programme.
At the end of this study, with 76.573 MWh production annually, the zone of Çanakkale is the most convenient in other cities to plant a wind energy system for electricity production.
Key Words: Renewable energy sources, Wind energy, Wind turbine, wind plant, RETScreen software.
1.GİRİŞ
Günümüzde yiyecek içecek kadar önemli tüketim maddelerinden biri de enerjidir. İnsan topluluklarının gelişmesinde enerji kaynakları her zaman önemli bir rol oynamıştır. Endüstri devriminden bu yana enerji, modern uygarlığın gelişim sürecini hızlandırmıştır (Afgan ve diğ., 1998). Bu nedenle enerji tüketimi ülkelerin gelişmişlik düzeylerinin bir ölçütü olarak da kabul görmektedir. İnsanların yaşam kalitesinin temelini enerji sağlamaktadır.
Gelişmekte olan ülkelerin nüfusu, dünya nüfusunun dörtte üçünü oluşturmasına rağmen dünya enerji tüketiminde üçte birlik bir paya sahiptir (Khatib, 1993). Bu ülkelerde ekonomik büyümeyle birlikte enerji talebi de hızla artmaktadır. Büyümelerini ve kalkınmalarını sürdürebilmeleri için 4 milyondan fazla insanın enerjiye ulaşması ve kullanması gereklidir. Yeterli enerji kaynaklarına ulaşamamaları ise gelişmekte olan ülkelerin gelişim sürecini olumsuz yönde etkileyecektir.
Günümüzde enerji ihtiyacının temininde, genellikle kömür, petrol, doğal gaz gibi yakıtlar kullanılmaktadır. Ancak bu yakıtların yakın bir gelecekte (yaklaşık 80 yıl) tükenme olasılığı çok fazladır. Endüstrinin gittikçe büyümesiyle bu kaynaklar her geçen gün azalmaktadır. Aynı şekilde, nükleer santrallerin temel enerji kaynağı olan uranyum ve toryum da belirli zaman sonra tükenecektir.
Ayrıca, dünya enerji ihtiyacının % 88’ini karşılayan fosil yakıtların (petrol, doğalgaz, kömür, linyit) kullanımı çevre kirliliğinin artmasına ve küresel ısınmaya sebep olmaktadır. Kömür, doğalgaz, petrol gibi binlerce yılda oluşmuş kaynaklar yaşam kalitesini artırma adına tükendikçe; atıklarıyla havayı, suyu ve toprağı kirletmeye başlamıştır. Bunlara ilaveten yanan yakıtlardan meydana gelen ekzos gazları giderek artmakta ve çevreye büyük zararlar vermektedir. Atmosferdeki CO2 miktarının artması ile küresel ısınma da gittikçe artmaktadır
(Afgan ve diğ., 1998). Ayrıca SO2, NOx, HC ve partiküller parçacıkların emisyonu da çevresel
problemlere neden olmaktadır (Ediger ve diğ., 1999; Dinçer, 2000). Yakıtların yarattığı olumsuzluklar sadece yaşanılan çevreyle sınırlı kalmayıp atmosfere de yayılmaya başladığında; kaçınılmaz olarak bu kirlilik ekolojik dengenin bozulmasına ve dünya yaşamını tehdit etmeye başlamıştır (Bilgen ve diğ., 2006; Bull, 2001). Hava kirliliğindeki bu ciddi değişimler doğal olarak insan sağlığını da olumsuz yönde etkilemektedir. Hem uranyum hem de toryum stratejik birer madde olmaları bakımından, savaş veya siyasi menfaatler söz konusu olduğu takdirde bu maddelere sahip ülkeler tarafından diğer ülkelere ambargo uygulanabilir veya sınırlama
getirilebilir. Bu yüzden nükleer enerji aynı zamanda bir bağımlılıktır. Dünyada yakıt fiyatları oldukça yüksektir ve tükenmeye yakın daha yükselecektir.
Otuz yıl önce ham petrolde yaşanan kriz, gelişmiş ülkeleri yenilenebilir enerji kaynaklarına (YEK) yöneltmiştir. Yenilenebilir enerji teknolojisi sürekli ve temiz enerjiye ulaşmayı sağlamaktadır. Dünyanın her yerinde yenilenebilir enerji kaynaklarının bir ya da birkaç çeşidine rastlamak mümkündür. Bu kaynakların en büyük avantajlarından biri de ekolojik çevreye zarar vermemesidir. Güneş, su, rüzgar ve jeotermal gibi doğal kaynaklar yenilenebilir olmalarının yanı sıra temiz enerji kaynakları olarak karşımıza çıkmaktadır (Bull, 2001). Bu nedenle ülkedeki YEK’lerin elektrik enerjisi üretiminde etkin bir şekilde değerlendirilmesi gerekmektedir. Türkiye coğrafi konumundan dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarında önemli bir potansiyele sahiptir. Rüzgar enerjisi bu kaynaklar içinde önemli bir yer kaplamaktadır (İncecik ve diğ., 1994; Şen ve diğ., 1994; Durak ve diğ., 2002).
Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynakları ve bu kaynakların Türkiye’deki mevcut durumu ve potansiyelleri incelenmiştir. Türkiye’den üç saha seçilerek bu sahalar içinde hangisinin rüzgar elektrik santrali kurulmasına daha uygun olduğu analiz yapılarak belirtilmiştir.
2. YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ GEREKLİLİĞİ VE KULLANIMI
Nüfusun yoğunlaştığı, ihtiyaçların arttığı dünyamızda bugüne kadar kullanılan fosil enerji kaynakları gün geçtikçe azalmaktadır. Petrolün keşfiyle birlikte, dünyanın her yerinde kömür ve petrol, enerji kaynağı olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bunların yoğun olarak kullanılması geriye dönüşü zor bir çevre kirliliği ile bizleri karşı karşıya getirmiştir. Ayrıca, halen enerji üretmek amacıyla kullanılmakta olan petrol ve kömür gibi yeraltı kaynaklarının, yakın zamanda tükenebileceği varsayılmaktadır. Bu koşullar, bilim adamlarını, dünyanın giderek artan enerji ihtiyacını, çevreyi kirletmeden ve sürdürülebilir olarak karşılayabilecek farklı enerji kaynakların araştırmaya yönelmiştir. Yenilenebilir enerji sistemi çok az çevre kirliliğine neden olmaktadır. Atıkları yok etmek için ücret ya da çevreyi temizlemek için masraf gerektirmemektedir (Bull, 2001).
Günümüzde enerji üretmek amacıyla kullanılan petrol ve kömür gibi yakıtlar, içinde bulunduğumuz yüzyıl sona ermeden tükenecektir. Bu yakıtlara alternatif olabilecek kaynaklar ise yenilebilir enerji kaynakları olarak görülmektedir.
2.1 Alternatif Enerji Kaynaklarındaki Gelişmeler
Enerji, sanayinin, üretimin, gelişmenin ve kalkınmanın temel parametrelerinden biridir. Dünya’da ve Türkiye’de nüfus artışına, sanayileşmeye ve teknolojik gelişmelere paralel olarak enerji tüketimi artmaktadır. Enerji tüketiminin artması sonucunda ise fosil yakıtlarının rezervleri gittikçe azalmaktadır. Günümüzde dünya enerji gereksiniminin % 80’i fosil yakıtlarca karşılanmaktadır. Petrol rezervlerinin ömrünün yaklaşık 40 yıl, doğal gazın ömrünün 61 yıl, kömür rezervlerinin ömrünün ise 227 yıl olacağı tahmin edilmektedir (Doğan, 2000).
Küresel olarak toplam temel enerji kullanımda YEK’lerin payı % 13.8’dir. Günümüzde AB Ülkeleri enerji tüketiminin % 5.6’sını yenilebilir enerji kaynaklarından sağlamaktadır. Avrupa Birliği’nin 2010 yılında, toplam elektrik üretiminin % 22.1‘ini, toplam enerji tüketiminin ise, % 12’sini yenilenebilir kaynaklardan karşılaması hedeflenmektedir. Avrupa Birliği Ülkeleri’nin bu alandaki en büyük teşviki ise, 27.10.2001 tarih 2001/77/EC sayılı yönergesi’ne göre, birliğe üye ülkelerin 2010 yılında tüketecek enerjilerinin ortalama olarak % 22’sini YEK’lerden karşılayacaklarını taahhüt etmiş olmalarıdır (Durak, 2000).
Tablo 2. 1 Avrupa Birliği Ülkelerinin 2010 yılı yenilenebilir enerji kaynakları hedefi (Durak ,2000).
Avrupa Birliği’ne üye ülkelerin 2010 yılına kadar hedeflen enerji tüketiminde YEK’lerin payı %5.7 - %70 arasında değişmekle beraber, ortalaması %22'dir (Tablo 2.1).
AB Ülkeleri, dünyada yenilenebilir enerji tüketiminde ilk sırayı almaktadır. Bunun üç temel nedeni bulunmaktadır:
• Enerji kaynaklarının sınırlı olması ve buna paralel olarak kaynak çeşitliğinin artması. • Yerli kaynakların geliştirilmesi.
• Çevre bilinci.
AB Ülkelerinin 2010 yılı hedeflerine bakıldığında bu alandaki olumlu politikaların artarak devam edeceği açıkça görülmektedir. Her ülkenin kendi konumu ve politikasını ülkesel önceliklerine ve kaynak potansiyellerini dikkate alarak geliştirmeleri gerekmektedir. Rüzgar enerjisi ve hidro enerji hemen hemen bütün ülkelerde net bir politika çerçevesine oturtulmuştur. Rüzgar sektöründe yaşananlar bu alandaki en önemli gelişmelerin arasında yer almaktadır. (Durak, 2000). AB’ye üye her ülkenin yenilenebilir enerji tanımı ve rüzgar enerjisine verdiği teşvik türü değişmektedir. Bu enerjilerin tanıma göre, projeler ve ülkelerin politikaları da değişmektedir. Örneğin Almanya’da 5 MW’a kadar kurulu güce sahip hidro elektrik santralleri yenilenebilir enerji sınıfına girerken; İspanya ve İngiltere’de bu rakam 10 MW’tır. Bütün AB Ülkeleri’ndeki ortak nokta ise, rüzgar, hidro, güneş, biyokütle ve jeotermal enerjinin yenilebilir
Ülke 1997 (%) 2010 Hedefi (%) Almanya 4.5 12.5 Avusturya 70.0 78.1 Belçika 1.1 6.0 Danimarka 8.7 29.0 Finlandiya 24.7 31.5 Fransa 15.0 21.0 Hollanda 3.5 9.0 İngiltere 1.7 10.0 İrlanda 3.6 13.2 İspanya 19.9 29.4 İsveç 49.1 60.0 İtalya 16.0 25.0 Lüksemburg 2.1 5.7 Portekiz 38.5 39.0 Yunanistan 8.6 20.1 ORTALAMA 13.9 W 22.0
enerji sınıfında olmasıdır. Ayrıca hidroelektrik santraller (HES) açısından da bütün ülkeler nehir tipi HES’leri yenilebilir enerji kaynağı sınıfına koymaktadır (Durak, M.,2000).
2.2. Yenilebilir Enerjilere Genel Bakış
Uluslararası Enerji Ajansının (IEA) Yenilenebilir Enerji Çalışma Grubu tanımına göre yenilenebilir enerji, sürekli olarak yenilenen ve doğal süreçlerden elde edilen enerji çeşididir. Bu enerji çeşidi farklı şekillerde bulunabilir; doğrudan veya dolaylı bir şekilde güneşten veya yer kabuğunun derinliklerinden çıkarılan ısıdan elde edilir. Güneş, rüzgar, biyokütle, biyo yakıtlar, jeotermal, hidrolik güç, okyanus kaynakları ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilen hidrojen enerjisi tanım içerisinde yer alan diğer enerji kaynaklarıdır.
YEK’lerden enerji üretiminde farklı yöntemler kullanılmaktadır. Kullanılan yöntemlerin uzun yıllardır biliniyor olmasına bağlı olarak, yenilenebilir enerjiler, geleneksel ve yeni olarak ikiye ayrılır. Odun, bitki ve organik maddelerin geleneksel yollarla yakılmasını içeren biyokütle enerjisi ve büyük ölçekli hidrolik enerji; geleneksel yenilenebilir kaynaklarıdır. Bu kaynaklardan uzun yıllardan beri yararlanılmaktadır. Güneş, rüzgar, modern biyokütle, jeotermal, küçük hidrolik, dalga ve jeotermal enerji ise yeni YEK olarak görülmektedir. Eski çağlardan beri su pompalanmasında, yel değirmenlerinde, ürünleri kurutmada ve yelkenli gemilerde YEK’lerden yararlanılmaktadır. Buharlı makinelerin keşfi ile başlayan sanayileşme önce Avrupa da, daha sonra Amerika’da yenilenebilir enerjilerin kullanımının aşamalı olarak azalmasına neden olmuştur. Petrol ve kömür egemenliğine dayanan enerji çağı, son iki yüzyıl boyunca sorunsuz devam etmiş ancak 1973 petrol krizi ilk kez enerji kaynakları konusunda bir güvensizlik ortamı yaratmıştır. Bu güvensizlik ortamı bütün dünyada YEK’lere karşı yoğun bir ilgiye neden olmuştur. 1980’lerin ortalarında petrol fiyatlarının düşmesiyle bu kaynaklara olan ilgi azalmıştır. Fakat 1990’lı yıllarda ortaya çıkan çevre bilinci sonucu; atmosfere kirlilik yaratıcı emisyon vermeyen YEK’ler yeniden destek görmeye başlamıştır (Altuntaşoğlu , 2005).
Bugün üzerinde çalışmakta olan YEK’ler arasında güneş enerjisi sınırsız bir potansiyele sahip olması ve ekolojik dengeyi olumsuz yönde etkilememesinden dolayı önem kazanmıştır. Güneş enerjisi, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir ve bu sistemde güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden ortaya çıkan enerjiden faydalanılır. Dünya atmosferinin dışında güneş enerjisinin şiddeti yaklaşık 1370 W/M2 değerindedir fakat bu değer 0-1100 W/M2 değerleri arasında bir değişim göstermektedir. Dünyadaki tüm elektrik santrallerinin toplam gücü, güneşten gelen gücün 61.000’de birinden azdır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970’lerden sonra hız
kazanmış, güneş enerji sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiştir (EİE, 2006).
Güneş enerjisin karaları, denizleri ve atmosferi her yerde özdeş ısıtmamasından oluşan sıcaklık ve buna bağlı basınç farkları rüzgarı oluşturmaktadır. Rüzgar, yüksek basınç alanından alçak basınç alanına yer değiştiren havanın, dünya yüzeyine göre bağlı hareketleridir. Kutuplar ve ekvator arasındaki hava akımlarına bağlı belli rüzgarlar varsa da, enerji üretimi açısından denizler ve karalar ya da dağlar ve vadiler arasındaki hava akımlarına dayalı yerel rüzgarlar önemlidir. Rüzgar, atmosferde bol ve özgürce bulunan, kararlı, güvenilir ve sürekli bir kaynaktır. Rüzgar enerjisi son yıllarda hızlı bir artış göstermektedir. Rüzgar enerjisi santrallerinin % 72’si Avrupa’da, % 16’sı Kuzey Amerika da ve % 10 Asya ve Pasifik’te bulunmaktadır. 2005 yılında 11.769 MW gücünde yeni rüzgar gücünden yararlanan tesisler kurulmuştur. Şu anda dünya genelinde 59.322 MW rüzgar enerjisinden yararlanılmaktadır. Rüzgar enerjisi kullanımında 2004’ten bu yana % 25 artma olmuştur (Jacob, 2006; Ackermann ve diğ., 2001).
Biyokütle enerjisi klasik ve modern olmak üzere iki gurupta ele alınır. Klasik biyokütle enerjisi ormanlardan elde edilen yakacak odun ve yine yakacak olarak kullanılan bitki ve hayvan atıklarından oluşmaktadır. Klasik biyokütle enerjisi, biyokütle materyalinin doğrudan yakılması ile elde edilir. Sanayileşmemiş kırsal toplumlarda bu şekilde kullanımı yaygındır. Modern biyokütle kaynakları ise, enerji ormancılığı ürünleri ile orman ve ağaç endüstrisi atıkları, enerji tarımı, tarım kesimindeki bitkisel ve hayvansal atıklar, kentsel atıklar, tarıma dayalı endüstri atıkları olarak sıralanır. Yakıt için, bitkisel üretim ve hasat ile son tüketim çevrimi, birbirinden ayrı işlemler zinciridir. Biyokütle kökenli ve sentetik akaryakıt kapsamında yer alan, alkol karışımlı benzin ve bitkisel yağ karışımlı motorin dışında bazı enerji bitkilerinden elde edilen yağlar dizel yakıt yerine kullanılabilmektedir. Bazı çalışmalara göre biyokütle, 2050 yılına kadar dünyanın katı ve sıvı yakıt gereksiniminin %38’ini ve elektriğin %18’ini sağlayacaktır (Flavin ve diğ., 1996).
YEK’ler arasında, incelenmesi gereken kaynaklardan biri de jeotermal enerjidir. Jeotermal enerji, yer kabuğunun çeşitli derinliklerinde birikmiş ısının oluşturduğu, sıcaklıkları atmosferik sıcaklığın üzerinde olan ve çevresindeki normal yer altı ve yer üstü sularına göre daha fazla erimiş mineraller ve çeşitli tuzlar içerebilen sıcak su, buhar ve gazlar olarak tanımlanabilir. Ayrıca, herhangi bir akışkan içermemesine rağmen bazı teknik yöntemlerle ısısından yararlanılan, yerin derinliklerindeki sıcak su kaynakları da jeotermal enerji olarak nitelendirilmektedir. Jeotermal rezervler volkanik hareketliliği en fazla olduğu yerlerde gelişir. Jeotermal rezervler, geleneksel matkaplarla yeryüzüne çıkarılabileceği gibi yeryüzüne
çatlaklardan doğrudan doğruya su ya da buhar olarakta ulaşabilir (TMMOB Arşivi, 2005). Dünyada 21 tane ülkede jeotermal buharından elektrik üretilmektedir. Jeotermal enerji kullanılarak elde edilen elektrik enerjisinin üretim kapasitesi 7974 MW’tır (Hammons, 2003). YEK Kaynağı olarak kullanılan diğer bir kaynak ise sudur. Temel olarak nehirlere karışan, yağmur suyu ya da eriyen kar su enerjisine dönüştürülür. Bu işlem barajlarda gerçekleştirilir. Su toplama havuzlarından bırakılan su akar ve türbinleri döndürür ve bu türbinlere bağlı olan jeneratörlerle elektrik üretilir. Baraj inşa edildikten sonra hidroelektrik enerjisi, maliyeti düşük olan bir enerji türüdür. Asya kıtasında hidroelektrik santrallerinin kapasitesi 84.400 MW, Güney Amerika’da 14.800 MW, Afrika’da 2.403 MW, Avrupa’da 2.211 MW ve Kuzey ve Orta Amerika’da ise 1.236 MW’tır (Bartle, 2002).
Deniz kökenli enerji kaynakları ise gel git, dalga, okyanus termali ve deniz akıntı enerjilerini kapsamaktadır. Gelgit enerji kaynaklarının ve zamanlamasının yüksek tahmin edilebilirliğe rağmen, uzun yapım aşaması, yüksek yoğunluk maliyeti ve düşük yükleme faktörleri, yakın bir gelecekte gelgit teknolojilerindeki önemli fiyat düşmesi ihtimalini de geçersiz kılmaktadır. Dalga enerjisindeki son başarılı gelişmeler, iklim değişimi konusundaki odaklanmalar ve İskoçya, Avustralya, Danimarka, ABD’deki teknolojik ilerlemeler sebebiyle enerji temini için yüksek potansiyel, dünyanın mevcut elektrik kaynağının %10’unu (eğer uygun şekilde faydalanırsa) karşılayabileceği yolundadır. Buna rağmen, teknolojik olarak çözülmemiş çok sayıda önemli nokta vardır. Güç üretimi için deniz akıntı enerjisini kullanarak küçük araştırmalar yapıldığı bilinmektedir. Ancak, işletmede ticari anlamda kullanılan türbinlerin olmaması nedeniyle üretim maliyetlerini değerlendirmek oldukça güçtür (Dünya Enerji Konseyi, 2001).
Hidrojen, birincil enerji kaynakları ile değişik hammaddelerden üretilebilmekte ve üretiminde dönüştürme işlemi yer almaktadır. Hidrojen karbon içermeyen bir yakıt olduğundan, fosil yakıtların neden olduğu türden bir kirliliğe yol açmaz. Yanmadan, elektrik üretimine kadar çeşitli alanlara yanıt verebilen bir yakıttır. Gaz ve sıvı biçiminde saklanarak uzun mesafelere taşınabilmektedir. Üretiminde YEK’lerin kullanılması durumunda, bu kaynakların doğasında bulunan kesinti sorununa da çözüm getirmektedir. 2010 yılına kadar hidrojenin yakıt olarak kullanımının başlanması beklenmektedir (EİE, 2006; TÜBİTAK, 1998).
3. DÜNYA’DA YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI
Fosil yakıtlarının insan sağlığına zarar vermesi, neden olduğu sera gazları ile dünyanın ısınmasına ve iklim değişikliğine yol açması, diğer yandan nükleer enerji kaynaklarının toplumsal, çevresel ve ekonomik açıdan oldukça maliyetli olması, yenilebilir enerji kaynaklarını daha tercih edilir bir hale getirmiştir. Teknolojide ise bu alanda gelişmeler ve yatırımlar hızlı bir sürece yapılmaya başlanmıştır.
3.1. Dünya’da Güneş Enerjisi Çalışmaları
Güneş enerjisinin kulanım alanları özel amaçlara göre değişebilmektedir. • Konutlarda ve iş yerlerinde.
• Kırsal yörelerde ve tarımsal teknolojide. • Sanayide.
• Ulaşım araçlarında. • İletişim araçlarında.
• Elektrik enerjisi üretiminde.
• Askeri alanlarda özel amaçlarla kullanılabilir.
3.1.1. Güneş Enerjisinin Toplanması ve Depolanması
Güneş enerjisinin kullanılabilmesi için öncelikle toplanması gerekir. Bu toplama işlemi iki şekilde yapılmaktadır. Bunlar; elektrik üretebilmek için kullanılan fotovoltaik piller ve güneş ısısından yararlanmak için kullanılan güneş ısıl kollektörleridir. Özellikle sıcak su üretiminde kullanılan güneş ısıl toplama yönteminin yapımı basit ve ucuzken verimi oldukça yüksektir. Isıl özelliğinden yararlanılarak güneş radyasyonunu toplamada kullanılan ısıl güneş kolektörleri; düz yüzeyli ve yoğunlaştırmasız güneş kollektörü, odaklayıcı ve yoğunlaştırmalı güneş kolektörü ve güneş havuzlarıdır. Güneş enerjisini elektriksel olarak toplayan fotovoltaikler ise ışık özelliğinden yararlanmakta ve ışık enerjisinin elektromanyetik dalgalarının toplam enerjisini oluşturan enerji paketçiklerini fotoelektriksel olay gereğince elektrik enerjisine dönüştürmektedirler (Joardan ve diğ., 2004).
En yaygın biçimde kullanılan kollektör, düz yüzeyli ışıl güneş kollektörüdür. Bunlar doğrudan gelen direkt güneş radyasyonunun yanında kırılma ve yansımalarla dağılmış olan yaygın güneş radyasyonunda değerlendirirler. Düz yüzeyli kollektör 100oC’yi aşmayan uygulamalarda kullanılır. Güneşi izlemesi gerekmeyen, güneye yönelik ve güneş radyasyonu üzerine dik çarpacak biçimde eğimli yerleştirilen bu kollektörlerin mevsimlik ayarlanması gerekir. Güneşli su ısıtıcılarda kullanılan kollektörler bu tiptir. Böylece bir kollektör soğurucu plakta, sırt ısı izolasyonu, üst saydam (cam veya plastik) örtü ve dış kasadan oluşmaktadır. Güneş radyasyonu, soğurucu plaka tarafından tutularak su veya hava gibi bir akışkana transfer edilir. Isıtılacak akışkanın cinsine göre soğurucu plakada boru veya özel kanallar bulunur. Isıl geçirgenliği ve özgül ısısı yüksek olması gereken soğurucular, plakalı ısı eşanjörleri gibidir. Güneş radyasyonu çarpan yüzeyleri, yüksek oranda soğurabilmesi için mat siyaha boyanır ya da özel bir işlemden geçirilerek radyasyon seçici bir tabaka ile kaplanır. Soğurucu kısmın ön tarafında tek ya da çift saydam örtü, arka tarafında sırt ısı izolasyonu bulunur. Burada tanıtılan klasik yapılı düz yüzeyli kollektörlerin verimleri çalışma sıcaklık farkına bağlıdır. Geliştirilmiş düz yüzeyli kollektörler ise ısı borusu kullanılarak oluşturulmuştur. Isı borusu, yapıldığı malzemenin ısıl geçirgenliğine bağlı olmaksızın yüksek ısı kapasitesi ve ısıyı tek yönde geçiren bir elemandır (TÜBİTAK, 1998).
Yüksek sıcaklık uygulamalarında odaklı ve yoğunlaştırılmalı güneş kollektörleri kullanılır. İç bükey aynaya benzeyen bu kollektörler değiş parabolik biçimlerde yapılır. 100-200
0C sıcaklıklı uygulamalar da mevsimlik ayarlama isteyen, güneşi izlemesiz, uzunlamasına
silindirik odaklı kollektörler kullanılır. Bu tür kollektörlerin 2000C’yi aşan uygulamalarda kullanılanların gün boyu güneşi izleyecek biçimde hareketli olmaları gerekir. Çanak tipi odaklı kollektörler ise her sıcaklık kademesinde güneşi izlemek zorundadır. Çanak tipi kollektörler 3000C’yi aşan sıcaklıklarda kullanılmaktadır. Söz konusu odaklı kollektörlerden farklı bir yapıya sahip yüksek sıcaklıklı, güneşi izlemesiz kollektörlerin bir çeşidi vakum borulu kolektörlerdir. Geniş yüzeyli kollektörler denilen güneş havuzları 400C ile 1000C altındaki sıcaklıklarda büyük miktarlarda ısı toplamasında kullanılır. Yaygın kullanılan havuz çeşidi tuz kullanılan konvektif olmayan güneş havuzlarıdır. Bir su havuzu biçiminde olan bu havuzlarda birbirleri ile karışmayan üç tabaka yer alır. Havuzun tabanında çok tuzlu, orta kesiminde tuzlu ve üstünde tatlı su bulunur. Havuz tabanı ısıyı soğuracak yapıdadır. Bu ısı bir eşanjörle çekilerek kullanılır. Böyle bir güneş havuzu İsrail Ein Borek’de termik elektrik üretimi amacıyla kullanılmaktadır. Bu tür güneş havuzları dışında birde sığ güneş havuzu vardır. Birkaç cm kalınlığında su dolu plastik döşek olarak ve 50-200 m2’lik modüller biçiminde kullanılmaktadır. Güneş enerjinin depolanması, bir değişim ya da çevrimle elde olunan ikincil enerjisinin depolanması biçiminde gerçekleşmektedir. Depolanma işlemleri ısıl, mekaniksel, kimyasal ve
elektriksel yöntemlerle yapılır. Isıl depolamada, özgül ısı kapasitesi yüksek ve kolay bir şekilde temin edilebilecek ucuz materyaller kullanılır. Su, yağ, çakıl taşı gibi. Isıl depolama için gizli ısıl kapasiteli, parafin gibi faz değişim materyallerinden de yararlanılır. Mekaniksel depolamada güneşle çalıştırılan bir pompa ya da kompresör tarafından basılan yüksek basınçlı akışkan uygun bir ortamda toplanır. Kimyasal depolamada hidrat tuzlardan yararlanılır. Bu amaçla kurşun asitli akümülatör, Ni-Cd tipi kuru bataryalar ve Na2S bataryalar kullanılır (TÜBİTAK,
1998).
3.2. Dünya’da Rüzgar Enerjisi Çalışmaları
Günümüzde modern rüzgar enerjisi sistemleri üzerinde çalışılmaya başlanmıştır. Birden çok türbin içeren rüzgar çiftlikleri ile elektrik şebekelerinin beslenmesi amaçlanmıştır. Yapılan sistem analizlerinde rüzgar enerjisi gelişiminde hub yüksekliği 70-126 m çapında olan sistemler (1.5-5 MW) optimum büyüklük olarak tespit edilmiştir (General news, 2006). 1981’de ABD ‘de tesis edilen sistemlerde rüzgar türbin gücü 100 kW’tan daha azdı. 1980’lerin sonu ile 1990’lı yılların başında kullanılan rüzgar türbin gücü 100 kW ile 500 kW arasındaydı. 1990’lı yılların ortalarında bu türbin güçleri 750 kW ile 1000 kW arasında değişmekteydi. 1990’lı yılların sonunda ise bu güç 2.500 kW’a yükseldi. Bu günlerde piyasalarda bulunan makinelerin 500-750 kW arasında olanları en düşük fiyattan elektrik enerjisi üretebilmektedir. Bugün için dünya piyasasında bulunan ve santral kurmak için kullanılabilecek rüzgar türbinlerinin güçleri yaklaşık 3.5 MW’tır (Herbert ve diğ., 2007). 250-750 KW arası türbinler yaygın biçimde bulunmaktadır. Tümü yatay eksenli propeller tipi türbinler olup, rotor kanat sayıları iki ile üç arasında değişmektedir. Genellikle önden rüzgarlı tip türbinlerdir. Yaklaşık % 93’ü üç kanatlı, geriye kalan % 7’si iki kanatlıdır. Rotor çapları 18-65 m, rotor süpürme alanları 255-3.320 m2, rotor dönüş hızları 28-60 devir arasındadır. Çalışmaya başlangıç rüzgar hızı 3-4 m/s kadar olup nominal güçlerini 11-14 m/s rüzgar hızlarında üretmektedirler. Çalışmanın durdurulması rüzgar hızı 20-28 m/s arasındadır. Rotorların zarar görebileceği rüzgar hızı 50 ve70 m/s’den büyüktür. Rüzgar hızına göre rotor güç ayarları için, kanat eğimi denetimli veya aktif durdurma denetimli düzen kullanılmaktadır. Makinelerin teknolojisi itibariyle verimleri % 98-99 civarındadır. Kanatlar polyester ile kuvvetlendirilmiş fiber glas veya epoksi ile güçlendirilmiş fiber karbondan yapılmakta ve çelik omurga desteklenmektedir. Rotor huba (göbek) direk bağlanmakta şaftın 2-80 arasında bir eğimi olmaktadır. Hub yüksekliği 30 m ile 70 m kadardır. Mekanik frenleri disk fren iken, aerodinamik frenleri aktif negatif kanat ayarı olmaktadır (TÜBİTAK, 1998).
Rüzgar enerjisi için bir diğer uygulama alanı küçük güçlerde olmak üzere oto prodüktör elektrik üretimi ve mekanik enerji ile su pompalamadır. Küçük güçlü rüzgar generatörleri birkaç yüz W ile birkaç kW arasında değişmektedir. Bunlar küçük ve uzak yerler için güvenilir güç üretebilmek için kullanılabilmektedir (Knight ve diğ., 2005).
3.3. Dünya’da Jeotermal Enerji Çalışmaları
Dünyada jeotermal enerjinin kullanımı son yıllarda hızla artmıştır. İlk jeotermal elektrik santrali İtalya-Larderello’da 1904 yılında işletmeye başlanmıştır (Bacci, 2000). Türkiye’de ise ilk uygulama 1964 yılında Gönen’de bir otelin jeotermal enerji ile ısıtılmasıyla başlamıştır. Jeotermal enerji teknolojisinde, üretim teknolojileri, yer ısısının yüzeysel akışkanlar ve sondajlar aracılığı ile yüzeye çıkartılması olayından sonraki tüm işlemleri kapsar. Başka bir deyişle bu enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi veya ısı enerjisi şeklinde doğrudan kullanımı ya da endüstri, sağlık ve turizm alanlarından yararlanılması amaçlı çok değişik teknolojiler söz konusudur. Bu yöntem ve teknolojilerle hergün yenileri eklenmektedir. Gerekli araştırmalar yapılmış olan her jeotermal sahada açılan kuyulardan üretilen akışkan, seperatörlerde buhar ve su olarak ayrıldıktan sonra buhar, türbinlere yönlendirilerek jeneratör aracılığı ile elektrik üretilir. Jeotermal sistemler; buhar hakim ve su hakim sistemler olarak ikiye ayrılır. Santral kurulmasında, sahanın durumu da göz önüne alınarak, en ekonomik ve verimli teknolojiyi seçmek gerekir.
Isı enerjisi üretiminde; akışkanın kimyasal özelliğine bağlı olarak ısıtma sistemleri önemli farklılıklar göstermektedirler. Jeotermal akışkan, kimyasal özelliğine göre, problem yaratmayacaksa, ısıtılacak alanda radyatör ve uygun borular sistemi aracılığı ile dolaştırılarak doğrudan kullanılabilir. Ancak kullanılacak akışkan çok fazla çözelti içeriyorsa ve kimyasal açıdan problem yaratacak ise (kabuklaşma, korozyon, vb. problemler) akışkanın ısısı, ısı eşanjörleri aracılığı ile düşük kimyasal konsantrasyonlu suya (örneğin şehir şebekelerinde kullanılan su) aktarılmakta ve bu, sorun yaratmayacak ısıtılmış su ile ısıtma sağlanmaktadır. Bu eşanjör sistemi ise kuyu başı ve kuyu içi eşanjörleri şekilde, sahanın özelliğine göre değişik türde olabilmektedir. Isıtma sistemlerinin verimliliği, sürekliliği veya başarısı teknolojisine uygun olarak kullanılmasına bağlıdır. Doğrudan kullanılmayacak kadar kimyasal madde içeren ve eşanjörler yolu ile ısı enerjileri kullanılabilir temizlikteki şebeke suyuna aktarılmış olan jeotermal suların çevreyi kirletmemesi için ortamdan uzaklaştırılmaları gerekmektedir. Bu işlem değişik uygulamalar yolu ile gerçekleştirilmektedir.
• Isısı alınmış termal su, yer altındaki termal rezervleri ve yer altı suları etkilenmeyecek bir biçimde (soğutma ve kirletme) tekrar yer altına geri gönderilir.
• Deniz yakın bölgelerde termal akışkanların kimyaları deniz suyu ile benzerlik gösterirler. (örneğin İzmir-Çeşme). Bu tür bölgelerde enerjisi alınmış termal sular genelde denize bırakılır.
Jeotermal enerjiden elektrik üretiminde, dünyada uygulanmakta olan bazı ileri teknolojiler henüz Türkiye’de uygulanmaktadır. Örneğin, jeotermal elektrik santrallerinde yüksek-orta-alçak basınç kademeli buhar türbinleri kullanılmakta, kuyu başı seperatörlerinde kuru buhardan ayrılan sıcak su, daha düşük basınçlı ortamlarda yeniden buharlaştırılarak türbinin düşük basınçlı kademeleri beslenmektedir. Çift buharlaştırılmalı sistem olarak bilinen bu yöntemle jeotermal enerjisinin elektrik enerjisine dönüşüm verimi arttırılmaktadır. İkili çevrim elektrik santralleri kurulmasıyla 800C-1700C sıcaklıktaki jeotermal akışkandan da elektrik enerjisi üretilebilmektedir. Buharı, ozan tabakasına zarar vermeyen, zehirli olmayan ve düşük sıcaklıklarda kolayca buharlaşabilen hidrokarbonların kullanıldığı bu tür santraller özellikle Amerika Birleşik Devletleri oldukça yaygın olup, santral güçleri 0.3-30 MW arasında değişmektedir (TÜBİTAK, 1998).
3.4. Dünya’da Biyokütle Enerjisi Çalışmaları
Odun bilinen en eski biyokütle kaynağıdır. Odunun ısıl değeri 8300 – 21000 kj/kg arasında değişmektedir. Odun kırsal kesimde ısıtma ve pişirme amacıyla kullanılmaktadır. Bunun dışında odunun farklı kullanım teknolojileri de vardır. Gelişmiş teknoloji uygulaması olarak, odun sobalarına bir stirling ya da erricson motoru (sıcak ve soğuk kaynaklar arasındaki gazın hacim değiştirmesiyle çalışan motor) ve küçük bir jeneratör eklemesiyle elektrik enerjisi de elde edilmektedir. Bunun yanında, odun kazanlarıyla donatılmış, buharlı küçük termik santrallere benzeyen ve odun yakan elektrik santralleri bulunmaktadır Odun; odun kömürü, etil alkol, metil alkol, generatör gazı ve ısıtma katranı (yapay ham petrol gibi ikincil yakıtlara da dönüştürülerek) kullanılabilmektedir. Bu yakıtlar içinde maliyeti en düşük olan jeneratör gazıdır. Güney Amerika ülkelerinde bu konuyla ilgili teknolojik çalışmalar yürütülmektedir. Odun kömürü, odunun havasız bir ortamda, 400oC bir sıcaklıkta ısıtılması ile üretilmektedir. Bu yolla yaklaşık 3.5–4 ton odundan 1 ton odun kömürü elde edilmektedir. Odun kömürünün ısıl değeri 30000–34000 kj/kg arasında değişmektedir. Odun kömürü, kırsal kesimde kullanılmasının yanı sıra demir – çelik sanayisinde de tercih edilmektedir (TÜBİTAK, 1998).
Almanya’da biyogazla çalışan traktörler geliştirilmiştir. Biyogaz motorları ile elektrik generatörleri de çalışabilmektedir. Asya ülkelerinde elle çalıştırılan basit yapılı biyogaz üretim tesislerinden çok sayıda bulunmaktadır. Danimarka gibi bazı ülkelerde, ileri teknolojinin kullanıldığı biyogaz üretim tesisleri kurulmuştur. Gelişmiş olan ülkelerde biyokütle enerjisinin
birincil enerji kaynakları içerisindeki payı % 3’ün altındadır. Gelişmekte olan ülkelerde, biyokütle enerjisinin enerji kaynakları arasındaki payı daha yüksektir. Enerji tüketiminde Nepal’de % 95, Kamboçya’da % 83, Kenya’da % 75, Hindistan’da % 50, Vietnam’da % 48, Çin’de % 33, Endonezya’da % 29 ve Mısır’da % 20’lik pay biyokütle enerjisine aittir (Sriram ve diğ., 2005).
3.5. Dünya’da Hidrolik Enerji Çalışmaları
Hidroelektrik enerji suyun potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüştürülmesiyle sağlanan enerji türüdür. Suyun üst katlardan alt katlara düşürülmesi ile açığa çıkan enerji, türbinlerin dönmesini sağlamakta ve türbinlere bağlı generatörlerin dönmesi ile de elektrik enerjisi üretilmektedir. Üretilen enerji miktarı iki değişkene bağlıdır.
• Düşü (üst ve alt kollar arasındaki düşey mesafe). • Debi (türbinlere birim zamanda verilen su miktarı).
Teknolojinin gelişmesi ile günümüzde çok yüksek barajlar inşa etmek mümkündür. Örneğin, Rusya'da dolgu baraj olarak inşa edilmiş bulunan Nurek barajının yüksekliği 300 m'nin biraz üzerindedir. Bunda jeolojik araştırma metotlarında ve enjeksiyon metotlarındaki gelişmeler, zemin mekaniği biliminde son 50 yılda ulaşılan düzey, stabilite analizlerinin bilgisayarla yapılması gibi faktörlerin önemli rolü bulunmaktadır. Özellikle beton barajların her noktasındaki gerilmenin sonlu elemanlar metodu ile hesaplanabilmesi artık mümkün olmaktadır. Yapılan dinamik analizlerle deprem yükleri daha geçerli biçimde kullanılabilmektedir. Geliştirilmiş ölçüm aletleri ile barajların deformasyonları hassas bir şekilde ölçülebilmekte, çeşitli deney cihazları ile yapı malzemelerinin karakteristikleri hassas bir şekilde saptanabilmektedir. İletim yapıları için de aynı değerlendirmelerin yapılması mümkündür. Tünel açımının tarihçesinin oldukça eski olmasına karşın, özellikle tünel açma metotlarında son dönemlerde büyük gelişmeler olmuştur. Bu konuda Avusturya ve Norveç gibi Avrupa ülkeleri başta gelmektedir. Günümüz dünyasında, bilgisayarın da yardımı ile tünel açıklıklarında herhangi bir noktadaki gerilmenin (basıncın) hesaplanabilmesi ve buna uygun destek seçiminin yapılması mümkündür. Elektro-Mekanik aksama ilişkin gelişmeler de, genel olarak bu aksamın verimliliğinin artmasını sağlamıştır. Yapılan çalışmalar ile türbin, generatör ve transformatördeki kayıplar azaltılarak verim katsayıları artırılmıştır (TÜBİTAK, 1998). Günümüzde modern türbinler için % 90, generatörler için % 98, transformatörler için ise % 98 gibi yüksek sayılabilecek verim katsayıları ile karşılaşmak olağandır. Barajlarda genellikle 2 tip türbin kullanılmaktadır. Bunlar reaction (Francis, Kaplan) türbinler ve implus (Pelton)
türbinlerdir. Reaction türbinlerin şaftları yatay ya da dikey olarak dizayn edilmektedir. Bu türbinlerde kullanılan suyun düşme yüksekliği 5 m ile 250 m arasındadır. Pelton türbinlerde kullanılan suyun düşme yüksekliği ise 50 m ile birkaç yüz metre arasında değişmektedir. Modern türbinler enerjinin % 90‘ını elektriğe dönüştürebilirken, en iyi fosil yakıt santralinin verimi % 50’dir. Her hidroelektrik santralin karakteristiği birbirinden çok farklı olduğu için türbin, jeneratör ve elektrik teçhizatı da farklılıklar göstermektedir. Bu nedenle her ünite için farklı bir proje ve tasarım gerektiren, yatırım maliyeti çok yüksek süren bir alandır (Bakış, 2007).
3.6. Dünya’da Hidrojen Enerjisi Çalışmaları
Hidrojen yakıtı veya hidrojen enerjisi teknolojisi, hidrojenin üretim teknolojisi, hidrojenin taşınması ve depolanması teknolojisi, hidrojen kullanım teknolojisi alt bölümlerine ayrılır. Bu bölümlerin tümünde önemli gelişmeler sağlanmıştır. Uygulamaların yaygınlaştırılmasının önünde ekonomik engeller bulunmaktadır. Ancak, çevresel koşullar bir an önce kullanımının başlamasını gerektirmektedir. Hidrojen suyun direkt elektrolizi ile üretilebilir. Elektroliz için elektrik gereksinimi fosil yakıtlardan, hidroelektrik güçten, nükleer enerjide, jeotermal güçten, güneş, rüzgar ve deniz dalga enerjilerinden elde olunabilir. Gelecek için üzerinde en çok durulan yöntem fotovoltaik güneş üreteçlerinin kullanılmasıdır. Bu yöntem ile ilgili çalışmalara 1980’li yılların sonlarında başlanmıştır. Hidrojen suyun ısıl parçalanması ile doğal gazın ve gaz hidrokarbonların buhar reformasyonu ile üretilmektedir. Kömür gazifikasyon teknolojisi ile de üretilebilmektedir. Gazifikasyon işlemi kolaylıkla kükürttün elimine edilmesine olanak tanıdığından çekici bulunmaktadır. Katı atıklar ve kanalizasyon materyalleri de hidrojen için hammadde olup, gazifikasyon işlemine bağlı olarak, sentez gazının hava veya oksijenle reformasyonu hidrojen vermektedir. Termokimyasal çevrimlerle ve fotokimyasal işlemlerle de hidrojen üretilebilir (Zoulias ve diğ., 2007; TÜBİTAK, 1998).
Hidrojen üretimi için geliştirilmiş teknolojiler; yüksek sıcaklıkta buharın elektrolizi, gazlaştırılmış kömürün elektrokondüktif mebran işlemi, kömür gazifikasyonu ile bütünleştirilmiş yüksek sıcaklık elektrolizi, doğal gazın ısıl krokingi, kömürün plazma – güneş ve radyasyon işlemleri, güneş fotovoltaik su elektrolizi diğer ileri yöntemlerdir. Hidrojen esas olarak, hidrokarbon içeren hammaddelerin buhar reformasyonuna tabi tutulmasıyla üretilir. Amonyum ve metanol eldesi için doğal gazın buhar reformasyonu yapılır, az sermaye gerektirmesi ve üretim maliyetlerinin düşük olması nedeniyle buhar reformasyonu yöntemine devam edilebileceği sanılmaktadır. Enerji verimi buharlı metan reformasyonu için % 86 ve kömür gazlaştırma yöntemi ise % 59’dur. Doğal gazın buhar reformasyonunun maliyeti, kömür ya da su elektrolizi ile elde edilenden ucuzdur. Hammadde, doğal gazdan petrol, kömür ve katı
atıklar gibi diğer kaynaklara kaydıkça üretim maliyeti artacaktır. Katı atıkların ve atık suyun reformasyon yoluyla sentetik gaza dönüştürülmesi ile hidrojen açığa çıkar. Üretilen hidrojen depolanabilmekte, boru hatları ve/veya tankerlerle taşınabilmektedir. Hidrojenin depolanma yöntemleri; tüplere konulmuş alçak basınçlı gaz (12 bar) ve yüksek basınçlı gaz (150 bar) dışında sıvılaştırılmış biçimde, kriyojenik (dondurulmuş tanklarda (220 kPa) ve metalij hidrid biçiminde olabilmektedir. Gaz hidrojenin zeolit ortamlarda depolanması çalışmaları da vardır. Ancak, enerji içeriğinin yüksekliği açısından gaz yerine sıvı hidrojen depolama teknikleri üzerinde durulmaktadır (TÜBİTAK, 1998).
4. TÜRKİYE’DEKİ ENERJİ KAYNAKLARI
Enerji sorunu ülkelerin ekonomik gelişimini etkileyen önemli faktörlerden birisidir. Türkiye’nin enerji durumu incelendiğinde, dünya nüfusunda % 1,2’lik bir paya sahip olmasına karşın, enerji tüketiminde % 0,8’lik bir paya erişebilmiş olduğu görülmektedir. Kişi başına dünya ortalamasının dörtte üçü kadar (48 GJ) enerji tüketmektedir (Tuğrul, 2005).
Türkiye gereksinim duyduğu enerjiyi sağlamak açısından; güvenilirlik ve sürdü-rülebilirlik, ekonomiklik, çevresel uyum ilkelerini benimsemiş durumdadır. Teminde güvenilirlik açısından enerji gereksinimini, hem daha çeşitli kaynaklara dayandırmaya, hem de bu kaynakları satın aldığı ülkelerin sayısını artırmaya çalışmaktadır. Türkiye’de sürekli ve temiz enerji temini için YEK’lerin elektrik enerjisi üretiminde kullanılması gerekmektedir. Bu enerji kaynaklarından bahsetmeden önce Türkiye’de kullanılan tükenebilir enerji kaynaklarını şu şekilde sıralayabiliriz.
4.1. Tükenebilir Enerji Kaynakları
Türkiye’de enerji kaynağı olarak taşkömürü, linyit, petrol ve doğal gaz gibi madenler kullanılmaktadır. Yenilenemeyen enerji kaynakları adını da alan bu doğal kaynaklar açısından ülkemiz dünya rezervlerinin sadece % 5’ine sahiptir. Bu doğal kaynaklar alt bölümlerde ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
4.1.1. Taş Kömürü ve Linyit
Türkiye’nin en önemli taşkömürü havzası Zonguldak yöresinde, batıda Ereğli’den başlayarak doğuda Söğütözü’ne kadar 200 km uzunluğunda bir kuşak üzerinde yer almaktadır. Ayrıca Antalya–Kemer, Diyarbakır–Hazro yörelerinde de önemsiz iki taş kömürü yatağı bulunmaktadır. Karadeniz bölgesinde bulunan taşkömürü sahil boyunca 180–200 km uzunluğunda bir saha dahilindedir. Fakat havza bütününde ortaya çıkan faylar kömür tabakalarını büyük ölçüde kesintiye uğratmakta, çıkartılan katmanlar da işletilme sonucu giderek derinleşmektedir. Havzadaki kömür damarlarının yer yer deniz seviyesinin 200 – 300 m altında ve denize indiği saptanmıştır. Bu nedenle üretim artık gelir getirici olmaktan çıkmıştır. Bu madenin günümüzdeki üretimi yaklaşık 364.000 milyon ton civarındadır (Ediger ve diğ., 2006; Ertin, 1998).
Türkiye maden kömürü yataklarının azlığına karşın linyit kömürü rezervi bakımından oldukça zengindir. Güneydoğu Anadolu bölgesi dışındaki her bölgede kömür rezervlerine rastlamak mümkündür. Ev yakıtı olduğu kadar termik santrallerde de kullanılmaya başlanan linyit 90 dolayındaki işletmede üretilmektedir. Türkiye’nin linyit rezervleri ise 3.908.000 milyon tondur. Büyük kısmında termik santral bulunan zengin rezevli linyit yataklarımız arasında Afşin-Elbistan, Nallıhan, Kütahya-Seyitömer ve Tunçbilek, Manisa-Soma, Tekirdağ-Saray, Beyşehir, Sivas-Kangal, Muğla-Yatağan, Çankırı-Orta, Ankara-Beypazarı, Aşkale-Erzurum, sayılabilir (Ediger ve diğ., 2006; Ertin, 1998).
4.1.2. Petrol
Türkiye bu doğal kaynak bakımından son derece az bir rezerve sahiptir. Günümüzde petrol başlıca iki çıkarım bölgesinde elde edilir. Bunlardan ilki Güneydoğu Anadolu bölgesinde Batman–Siirt (Raman, Beşiri, Kurtalan, Yanarsu, Baykar, Magrip, Çelikli, Germik) Diyarbakır (Kurktan, Kayaköyü, Sincan) ve Gaziantep (Adıyaman, Bölüklüyayla, Kahta, Piyanko), ikincisi Adana çevresindedir (Bulgur Dağı). Günümüzde 42.756 milyon ton dolayında üretim yapan Türkiye’de çıkartılan petrol Mersin–Ataş (Petrol işletme kapasitesi 4,4 milyon ton), İzmit–İpraş (Petrol işletme kapasitesi 13 milyon ton), İzmir–Aliağa (Petrol işletme kapasitesi 10 milyon ton), Batman (Petrol işletme kapasitesi 1,1 milyon ton) ve Kırıkkale–Hasanlar (Petrol işletme kapasitesi 5 milyon ton) rafinerilerinde işlenir (Ediger ve diğ., 2006; Ertin, 1998).
4.1.3. Doğal Gaz
Artan dünya enerji talebinin % 20’si doğal gaz tarafından karşılanmaktadır. Son yıllarda Türkiye’de de gittikçe önem kazanmaktadır. Özellikle İstanbul ve Ankara gibi büyük kentlerde konutların ısıtılmasında kullanılmaktadır. Türkiye’de doğal gaz araştırma çalışmalarına Trakya’da başlanılmış ve burada Lüleburgaz (Hamitabat), Kırklareli (Deve çatağı) Babaeski (Ormancık, Kumrular) arasındaki sahada rezervlere rastlanmıştır. Ayrıca Güneydoğu Anadolu’da Mardin–Çamurlu sahasında da doğal gaza rastlanmıştır. Doğal gaz rezervi 7.952 milyon küptür (Ediger ve diğ., 2006; Ertin, 1998).
4.2. Türkiye’nin Yenilenebilir Enerji Kaynakları Potansiyeli
Alternatif Enerji Kaynakları, kendisini dünya varoldukça yenileyen, yani tükenmeyen enerji kaynağıdır. Petrol, doğal gaz, kömür gibi birincil enerji kaynakları açısından fakir
sayılabilecek Türkiye, güneş, rüzgar ve su kaynakları açısından, oldukça zengin bir potansiyele sahiptir. Hidroelektrik kaynak hariç, diğer yenilenebilir kaynakların tümü, teknik gelişme sürecindedir.
YEK’lerin üretimi, toplam kömür üretiminden sonra ikinci en yüksek üretime sahip kaynaklardır. YEK’lerin arzının yaklaşık üçte ikisini biyokütle (odun, hayvan ve bitki artıkları) oluşturmaktadır. Geri kalan üçte birlik kısım da ise hidrolik enerji yer almaktadır. Türkiye’de bugün yenilenebilir kaynaklardan en çok hidrolik enerji ve klasik biyokütle enerji kullanılmakla beraber rüzgar enerjisi kullanımında da ciddi adımlar atılmaya başlanmıştır (Atılgan, İ., 2000).
4.2.1. Hidrolik Enerji
Doğanın dengesini koruyabilmesi YEK’lerin önemini arttırmaktadır. Bu kaynaklardan biri de sudan yararlanılarak elde edilen enerjidir. Hidroelektrik santraller akan suyun gücünü elektriğe dönüştürürler. Akan su içindeki enerji miktarını suyun akış veya düşüş hızı tayin eder. Büyük bir nehirde akan su büyük miktarda enerji taşımaktadır. Su çok yüksek bir noktadan düşürüldüğünde de yine yüksek miktarda enerji elde edilir. Her iki yolla da kanal ya da borular içine alınan su, türbinlere doğru akar, elektrik üretimi için pervane gibi kolları olan türbinlerin dönmesini sağlar. Türbinler generatörlere bağlıdır ve mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler. Başka bir deyişle suyun potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüştürülmesi ile sağlanan bir enerjidir. Türkiye’de kurulu gücü 20 MW ve altında olan rezervuarlı hidroelektrik üretim tesisleri, yenilenebilir enerji sınıfında değerlendirilmektedir. Rezervuarsız nehir ve kanal tipi, herhangi bir kurulu güç sınırı olmadan yenilenebilir enerji sınıfına konmuştur (Bariş, 2007). Türkiye’nin deniz seviyesinden ortalama yüksekliği 1300 m civarındadır. Türkiye’ye düşen yıllık ortalama yağış miktarı 643 mm’dir. Türkiye’deki mevcut yağış miktarları ve akarsuların durumu göz önüne alındığında bu enerji kaynağından güvenilir olarak tam kapasite ile yararlanma oranı ancak % 65 olabilecektir (Yüksek ve diğ., 2006).
Tablo 4.1 Bazı ülkelerin teknik hidrolik kapasiteyi değerlendirme oranları
ABD 85% Japonya 77% Norveç 66% Kanada 57% Almanya 80% Fransa 76% Türkiye 21%
Bir ülkenin ve akarsuyun hidroelektrik potansiyeli, bu değerin brüt, teorik, teknik yapılabilir ve ekonomik yapılabilir olduğunun belirtilmesine bağlıdır.
• Brüt teorik potansiyel, o ülkedeki bütün tabii akışkanların, deniz seviyesine kadar, % 100 verimli türbinlenerek elde edilebileceği tahmin edilen yıllık enerji potansiyelidir.
• Teknik yapılabilir potansiyel, ekonomik diğer şartlar göz önüne alınmadan, varolan teknoloji ile değerlendirilebilecek toplam yıllık enerji potansiyelidir.
• Ekonomik yapılabilir hidroelektrik, potansiyel, teknik yapılabilir potansiyelin varolan ve tahmin edilen yerel ekonomik şartlar içinde geliştirilebilecek bölüm olarak tanımlanabilir. Bir başka deyişle diğer enerji kaynaklarına göre fiyat yönünden daha ekonomik olarak kullanılabilecek potansiyeldir.
Teknik ve ekonomik yapılabilirlik sınırlamaları göz önüne alınmaksızın, Türkiye’nin brüt potansiyeli 430 milyar kWh/yıl’dır. Ekonomik yapılabilir olmasına bakılmaksızın, teknik yapılabilirlik koşulu ile bu kaynaktan sağlanabilecek teknik potansiyel, bugün için 129,9 milyar kWh/yıl olarak bildirilmektedir. Ancak, ekonomik potansiyele bağlı güvenilir enerji üretim potansiyeli 79,7 milyar kWh/yıl kadardır. Bugün için 129,9 milyar kWh olan ekonomik hidroelektrik potansiyelinin % 35’i (45.930 GWh) işletmede, % 8’i (10.518 GWh) inşa halinde ve % 57’si (73.459 GWh) ise çeşitli aşamalardan oluşan projeler (ilk etüt ön inceleme, mastır planlama ve kesin proje) düzeyindedir. 129,9 milyar kWh’lık yıllık ortalama enerji üretim değerini oluşturan 747 adet hidroelektrik santralin 142’si işletmede, 40’ı inşa halinde ve 565 adedi ise proje seviyesindedir (EİE, 2006).
4.2.1.1. Hidrolik Enerjinin Avantajları
• Acil durumda hızla devreden çıkarılabilir. • Doğal kaynaklar kullanılır. Dışa bağımlı değildir.
• Yapılan yatırımlar sadece enerji için değil sulama amaçlıda kullanılabilmektedir. • Maliyeti düşüktür.
• Kirlilik yaratmaz.
• Hidroelektrik santrallerin ekonomik ömrü diğer tip santrallerden çok daha uzundur (75 yıl).
4.2.1.2. Hidrolik Enerjinin Dezavantajları • Yatırım maliyetleri fazladır. • Toplam inşaat süresi uzundur.
• Yağışlara bağlı olumsuz etkilenmesi söz konusudur.
• Yüksekten düşen baraj suları nedeniyle hava azotunun aşırı doygunluk düzeyinde çözülmesi ile balıklar için öldürücü bir etki oluşturabilir.
• Baraj gölünün yüzey itibariyle nehre göre daha geniş olması ve bunun sonucu olarak buharlaşmanın artması görülebilir. Buharlaşmanın artması ile havadaki nem oranı artmakta ve hava hareketleri değişmekte, sıcaklık, yağış, rüzgar olayları farklılaşmaktadır. Bunun sonucunda yöredeki doğal bitki örtüsü, tarım bitkileri ve çeşitli hayvan türleri ani bir değişim içine girmekte; uyum sağlayamayan türler yok olmaktadır.
• Baraj gölünün sahası içinde bulunan yerleşim alanlarının boşaltılmak zorunda kalınması ve insanların göçe zorlanması sosyal sorunlara neden olmaktadır.
4.2.1.3. Türkiye’nin Hidroelektrik Potansiyeli
Türkiye’de değişik akarsu havzasına dağılmış olan su kaynaklarının enerji üretimi açısından toplam debisi 186 km3 düzeyindedir. Bu doğal olanakta havzaların en büyük payları sırasıyla; Fırat % 17, Dicle % 11,5 Doğu Karadeniz % 8, Doğu Akdeniz % 6 ve Antalya % 5,9 düzeylerindedir. Türkiye’deki akarsu rejimleri düzgün değildir. Akarsu debisi aşırı sulak yıllarda 1,5–2 kat artabilirken, aşırı kurak yıllarda yarıya düşebilmektedir. Ayrıca yıl içinde Nisan ile Haziran döneminde akarsu debileri ortalamadan yüksek iken Haziran ile Ağustos döneminde akarsu debileri ortalamadan düşük olmaktadır (Yüksek ve diğ., 2006).
Tablo 4.2 Havzalarla Türkiye'nin ekonomik hidrolik enerji potansiyeli (Ültanır, Ö., 1998)
Havza Adı Güç (MW) Yıllık Ortalama
(GWh) Enerji Güvenilir (GWh) Susurluk 507 1.602 1.262 Kuzey Ege 16 42 26 Gediz 94 243 78 Küçük Menderes 48 143 62 Büyük Menderes 222 853 115 Batı Akdeniz 680 2.526 1.094 Antalya 1.431 5.173 2.092 Sakarya 1.057 2.341 1.427 Batı Karadeniz 594 2.111 1.126 Yeşilırmak 1.259 5.298 4.265 Kızılırmak 2.224 6.595 4.325 Konya (Kapalı) 32 104 --- Doğu Akdeniz 1.520 5.253 3.136 Seyhan 1.886 7.307 3.513 Asi 50 120 15 Ceyhan 1.416 4.662 2.796 Fırat 9.675 38.141 30.104 Doğu Karadeniz 3.419 11.369 5.619 Çoruh 3.199 10.507 6.264 Aras 594 2.334 1.837 Van (Kapalı) 62 257 156 Dicle 5.060 16.818 10.400 TOPLAM 35.045 123.799 79.712
Hidroelektrik potansiyelin belirlenmesinde, “brüt potansiyel, teknik Potansiyel ve ekonomik potansiyel” kavramları önem taşımaktadır. Bir akarsu havzasının hidroelektrik enerji üretiminin teorik üst sınırını gösteren brüt su kuvvet potansiyeli; mevcut düşü ve ortalama debinin oluşturduğu potansiyeli ifade etmektedir. Topografya ve hidrolojinin bir fonksiyonu olan brüt hidroelektrik enerji potansiyeli, Türkiye için 433 milyar kWh değerindedir. Buda dünyadaki hidroelektrik enerji potansiyelinin % 1’lik kısmına denk gelmektedir. Teknik yönden değerlendirilebilir su kuvveti potansiyeli; bir akarsu havzasının hidroelektrik enerji üretiminin teknolojik üst sınırını göstermektedir. Uygulanan teknolojiye bağlı olarak düşü, akım ve dönüşümde oluşabilecek kaçınılmaz kayıplar hariç tutulmaktadır. Bölgede planlanan hidroelektrik projelerin teknik açıdan uygulanabilmesi mümkün olan tümünün gerçekleştirilmesi ile elde edilecek hidroelektrik enerji üretiminin sınırlarını temsil etmektedir. Bu niteliği ile teknik yönden değerlendirilebilir hidroelektrik potansiyel, brüt potansiyelin bir fonksiyonu olmakta ve çoğunlukla onun yüzdesi olarak ifade edilmektedir. Türkiye’nin teknik yönden değerlendirilebilir hidroelektrik enerji potansiyeli 216 milyar kWh civarındadır. Ekonomik olarak yararlanılabilir hidroelektrik potansiyel, bir akarsu havzasının hidroelektrik
enerji üretiminin ekonomik optimizasyonun sınır değerini gösteren, gerek teknik açıdan geliştirilebilmesi mümkün, gerekse ekonomik yönden tutarlı olan tüm hidroelektrik projelerin toplam üretimi olarak yararlanılabilir hidroelektrik potansiyel, beklenen faydaları (gelirleri), masraflardan (giderlerinden) fazla olan su kuvveti projelerinin hidroelektrik enerji üretimini göstermektedir. Hidroelektrik santrallerin ekonomik yapılabilirliğinin hesaplanabilmesi için, enterkonnekte sistemde aynı enerjiyi üretecek kaynaklar gözden geçirilmekte ve en ucuz enerji kaynağı belirlenerek hidroelektrik santral (HES) projesi bu kaynakla mukayese edilmekte ve ancak daha ekonomik bulunursa önerilmektedir. Türkiye’nin 2006 yılında tespit edilen teknik ve ekonomik hidroelektrik enerji potansiyeli 129,9 milyar kWh’dır. Bu potansiyel, en az ilk etüt seviyesindeki hidroelektrik projelerle, ön inceleme, mastır plan, fizibilite (planlama yapılabilirlik), kesin proje, inşa ve işletme aşamalarından oluşan 747 adet hidroelektrik projenin toplam enerji üretim kapasitesini ifade etmektedir (Balat, 2006; EİE, 2006).
Havza gelişme planlarını farklı zamanlarda hazırlanmış olmalarından dolayı projeler sonraki tarihlerde ekonomik yönden tutarsız hale gelebilmektedir. Bu nedenle havza gelişme planlarının belirli aralıklarla, özellikle enerji faydalarına esas teşkil eden alternatif referans santral gurubundaki değişikliklerden sonra, tekrar gözden geçirilip değerlendirilmesi uygun olacaktır. Buna karşılık, su kaynaklarının geliştirilmesinde görev üstlenen EİE ve DSİ gibi kuruluşların yapmış oldukları, yeni enerji kaynaklarının yaratılmasına yönelik ilk etüt çalışmalarıyla bu potansiyele her yıl ilaveler olabilmektedir. Bütün bu olumlu ve olumsuz etkilerinde dikkate alınmasıyla, Türkiye’nin ekonomik hidroelektrik potansiyeli yıldan yıla ufak farklılıklar göstermekle birlikte bugün için 129.9 milyar kWh civarında olduğu kabul edilebilir (EİE, 2006).
Türkiye, 129.9 kWh ekonomik olarak yapılabilir potansiyeli ile Avrupa ekonomik potansiyeli içinde yaklaşık olarak % 15’lik hidroelektrik potansiyeline sahiptir (TMMOB, 2005).
