Enerji depolamada pillerin rolü

Enerji depolama pazarının ekonomik büyüklüğü 2024 yılına kadar 12 GW’a, yıllık gelir de 8,5 milyar dolar civarına ulaşacaktır.

18. yy. başlarında sanayi devrimi ile birlikte başlayan, 19. yy’dan itibaren sanayileşme devrimi ile birlikte oluşan taleplerin artması ile birlikte enerjiye rağbet inanılmaz boyutlara ulaştı.
Thomas Edison’un Aşağı Manhattan’da ilk enerji istasyonunu çalıştırdığı günden bu yana elektrik kullanımı dünyaya hızla yayıldı. Gelişmiş dünyada ki yaşamımızda, elektrik sanki her an kesintisiz olmak zorunda gibi ve insanlara dünya elektriksiz olmazmış gibi gelmekte. Oysa diğer ülkelerde elektrik sıkıntısı insanların gündelik yaşamı ve ekonomik büyümesi üzerinde ağır bir yük oluşturmaktadır. Ama kesinlikle emin olabileceğimiz bir şey var, önümüzdeki yıllarda dünyanın enerji iştahı muazzam ölçüde artacak. Mutlak rakamlar inanılmaz ölçüde olacak ve gelecek yıllarda, artan enerji taleplerini karşılamak için nasıl bir enerji üretim karması ile karşılaşacağız.

Geçtiğimiz günlerde katıldığım Ar-Ge inovasyon konulu bir konferansta dinlediğim Prof. Dr. Durmuş Günay hocamızın söylediği gibi; “Dünya üzerinde hiçbir şey, ihtiyaç eksikliği hissetmeden, ona ihtiyaç duyulmadan gelişemez” (Düne kadar enerji talebinin çoğunluğu fosil tabanlı yakıtlardan karşılanıyordu. 1980’lerden itibaren ise yenilenebilir enerji üretim kaynakları hayatımıza girmeye başladı) Ülkemizde ilk defa 2017 yılında, bir günlük toplam üretimde yenilenebilir enerji kaynaklarından yapılan enerji üretimi, toplam günlük üretimin %54’ü olarak gerçekleşmiştir. Dünya çapında elektrik üretimi, artan talebi karşılamak için 1980’li yıllardan itibaren 2 katına çıktı. 2017 yılı ile 2030 arasında artan elektrik talebini karşılamak için yapılacak enerji yatırımının miktarı 14 trilyon dolar civarında olacaktır.

Dünyamızda tüm bölgelerde eş zamanlı olarak artan enerji kaynak taleplerini yani ihtiyaçlarını karşılamak için, şimdiye kadar bilinen klasik yöntemler ile (fosil yakıtlar) üretim metotları dışında hangi kaynaklar ile nasıl üretim yapmalı?

Geçtiğimiz günlerde, İran Parlamento Sözcüsü Ali Layriyani, “İran’ın nükleer programa çok acil olarak ihtiyacı var çünkü klasik fosil yakıtları artık bitme noktasına geldi ve ülke rezervlerimizin son kullanım tarihini biliyoruz” dedi. Dünyanın en büyük ikinci konvansiyonel doğal gaz rezervine sahip olan ve dünyanın en büyük petrol rezervleri arasında bulunan bir ülkeden böyle bir beklenti duymak şaşırtıcı geliyor. Dünya enerji taleplerinin büyük çoğunluğunu karşılayan fosil yakıt olan petrolsüz kalışımız maalesef ilk kez olmuyor. Bildiğimiz kadarı ile geçmişten günümüze kadar dünyamızda, enerji taleplerinin petrolsüz kalışının beşincisini yaşadık.

Enerji güvenliğini, yalnız enerji açısından değil, ilk üretim noktasından son kullanıcıya kadar tüm tedarik zincirinin korunması olarak bütününü düşünmek gerekir. Bu iş oldukça karışık ve kapsamlı bir iş. Altyapılar ve tedarik zincirleri onlarca yıl önce, güvenlik unsuruna şimdiki kadar vurgu yapılmadığı tarihlerde kurulmuştur. Sistem son derece geniş ve karmaşıktır. Elektrik santralleri, rafineriler, açık deniz platformları, terminaller, limanlar, boru hatları, yüksek gerilim hatları, gaz depolama sahaları, trafolar, vb. Böylesine geniş boyutlu bir altyapının zafiyeti kötü niyetli yıkıcı saldırılardan tutun da büyük bir kesintiye yol açabilecek ciddi problemlerden, ufak tefek olaylara kadar farklı problemlerle karşımıza çıkabilir.
Enerji ticareti, daha küresel bir kimlik kazandıkça ve daha fazla ülke sınırlarını aşıp hem toprak hem de su boyutları genişledikçe, tedarik zincirlerinin güvenliği daha zorlayıcı hale gelmektedir. Stanford Üniversitesinden Marc Jacopson öncülüğünde yapılan ve geçen hafta yayınlanan bir araştırmaya göre, dünya üzerindeki 200 ülkeden 139’unda, 2050 yılına kadar rüzgar, güneş ve hidroelektrik gibi yenilenebilir kaynaklardan yapılan üretim, ülkelerin toplam üretiminin ezici çoğunluğunu karşılayacaktır. Jacopson ve arkadaşları, bunun için dünyanın 2050 yılına kadar 125 trilyon dolar harcaması gerektiğini hesaplamışlardır. Elektrik kaynağının yenilenebilir enerji kaynağı olması dünyada, yaklaşık 25 milyon kişiyi işsiz bırakacak ama yaklaşık 50 milyon kişiye yeni iş kaynağı sağlayacak.

BÜTÜN DÜNYA ENERJİ ALT YAPISINI DEĞİŞTİRECEK OLAN PİLLER

Önümüzdeki yıllarda var olan sistemleri altüst edecek, bakış açılarını değiştirecek, klasik üretim ve tüketim noktasına taşıyan enerji tedarik zinciri metotları dışında hem ülke enerji politikalarını değiştirecek hem de yatırımların yönünü değiştirecek ve uluslararası politikaları etkileyecek olan bataryalar, yani üretilen enerjiyi depolayabilecek olan piller hayatımıza girmeye ve işleri kolaylaştırmaya başladı bile.
Tesla’nın CEO’su Elon Musk’ın sözleriyle “Bütün dünyanın enerji altyapısını değiştirmeyi hedefleyen piller”
Rüzgar ve güneş enerji kaynağı olarak baktığımızda fosil yakıtlar gibi tükenme problemi olmayan sınırsız birer tabii kaynak olarak gözükmekte olduğunu düşünebiliriz ama dikkatli olarak baktığımızda ise meteorolojik şartların değişiklik göstermesi ile birlikte bu kaynaklardan üretilen enerji kararsız bir üretim grafiği ortaya çıkarmaktadır.
6-7 Eylül tarihinde Mimar ve Mühendisler Grubu tarafından (MMG), İstanbul Lütfü Kırdar Kongre Merkezinde gerçekleştirilen, 2.Ar-Ge İnovasyon Zirvesinde benim moderatörlüğümde, enerjinin depolanması ve yeni nesil batarya teknolojilerinin konuşulduğu yoğun katılımlı panelimizi gerçekleştirdik. Enerjinin depolanmasını ve yeni nesil bataryaları konuştuğumuz panele, Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğünden (YEGEM) Dr. Fazıl Kaytez, EPDK’dan Afşin Burak Bostancı, GER Partners’dan Emin Emrah Danış ve GE’den İnovasyon Lideri Üssal Şahbaz konuşmacı olarak katıldı. Konuşmacılar ile enerji depolamanın ülkemizdeki mevzuatsal altyapısı ve hazırlıkları, depolama ülkemiz için neden gerekli, ulusal elektrik altyapımız ve dalgalanmaları yeni nesil piller nasıl önler, bataryalarda son durumumuz, elektrikli araçlar, sanayide ve konutlarda enerji depolama nasıl olacak bunları konuştuk.

ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ VE ELEKTRİK ŞEBEKLERİ

Yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretimi ülkemizde ve dünyada çok hızlı bir büyüme göstermektedir. Rüzgar ve güneş enerji santralleri elektrik üretiminde, kaynaklarının meteorolojik durumlarına göre zaman zaman yeterli üretim yapamazlar. Yani yenilenebilir enerji kaynaklarının sürekli dalgalı ve kesintili güç karakteristiği elektrik şebekemizde ciddi problemlere yol açmaktadır. Bu sorunların aşılması (arz güvenliği ve frekans kontrolü) ve yenilenebilir enerji kaynaklarından faydalanma oranın yükseltilmesi amacı ile enerji depolama uygulamaları gündeme gelmektedir.
Rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji santralleri oldukça kesintili ve dalgalı bir güç karakteristiğine sahiptir. Arz ve talep gücün dengelenemediği ve şekilde ki gibi bir salınım gösterdiği durumda gerilim ve frekans salınımlarına sebep olabilmektedir. Enerji depolama uygulamaları bu gibi sürekli değişken güç profiline sahip enerji kaynaklarının çıkış gücünün düzgünleştirilmesi (smoothing) için ve gerilim frekans regülasyonun sağlanması için kullanılabilmektedir. Ayrıca bu sistemler ile birlikte dizel jeneratörlere, teknik ve ekonomik olarak bir alternatif olarak da düşünebiliriz. Bunun yanında depolama ile enerji tasarrufu da sağlanabilmektedir. Enerjinin depolanması ve sonradan kullanılması kışın %22 civarında, yazın ise %40 civarında bir enerji tasarrufu sağlamaktadır.
Grafikten görülebileceği üzere, yenilenebilir kaynaklardan, düşük tarifeli saatlerde şebekeden elektrik depolayarak kaynakların olmadığı saatlerde de yenilenebilir enerji kullanımını mümkün kılmaktadır. Kimyasal, mekanik ve elektriksel olarak farklı enerji depolama teknolojileri mevcuttur. Bunların içinden ihtiyaca en uygun özellikte teknoloji, maliyet ve performans oranı dikkate alınarak seçilmelidir.
Amerika merkezli GTM araştırma şirketi tarafından ortaya koyulan rakamlara göre, Japonya, ABD ve Çin’de şebekeye bağlı enerji depolama pazarı, diğer ülkelere göre oldukça hızlı bir büyüme göstermektedir.2015 yılı sonu itibari ile 227 MW’lık enerji depolama ile Japonya, şimdiye kadar bu sektörde ilk defa oldukça iyi bir büyüme gerçekleştirmiştir. Yukardaki grafik ülkeler bazında işletmede olan ve inşası devam eden enerji depolama MW büyüklükleri vermektedir. Enerji depolama pazarının ekonomik büyüklüğü 2024 yılına kadar 12 GW’a, yıllık gelir de 8,5 milyar dolar civarına ulaşacaktır.
Sonuç olarak enerjinin depolanması ile birlikte
1-Yenilenebilir enerji kaynaklarının olmadığı saatlerde de elektriği depolamak,
2-Düşük tarifeli saatlerde şebekeden gelen elektriği, yüksek tarifeli saatlerde kullanılmak üzere depolayarak maddi tasarruf sağlamak,
3-Jeneratör gibi devreye girerek elektrik kesintiden oluşabilecek işletme zararlarını engellemek,
4-Meydana gelebilecek doğal afetler, deprem gibi olaylarda elektrik şebekesinin direncini arttırmak,
Belirttiğim tüm bu nedenlerden dolayı dünya, enerjide depolama sistemleri konusuna fazlasıyla yönelmektedir. Dünyadaki gelişmekte olan piyasalarda enerji depolamanın önümüzdeki on yılda, yılda yüzde 40’tan daha fazla büyümesi beklenmektedir.
Ülkemizin de bu tip yenil nesil teknolojilerin ithalatçısı değil de enerji depolamada; öğrenen, öğreten, üreten, öncelikle yakın bölge coğrafyasına ihraç edebilen, gerekli olan know-how’a ve insan kaynağına sahip olmalıdır

.