Uzman Analizleri

Enerji Depolama %100 Temiz Enerjiye Geçişimizdeki En Büyük Bariyer Mi?

Enerjinin İnterneti Mümkün mü?

Enernet kavramını hatırladınız mı? Önceki yazılarımızdan birinde neden enerjinin yeni internet olduğunu açıklamıştık. Hatta ‘’veri yeni petroldür’’ deyişini ‘’veri yeni yenilenebilir enerjidir’’ şeklinde düzeltmiştik. Yapay zeka, nesnelerin interneti, büyük veri analizi ve blockchain enerji sektörünü hiç olmadığı hızda dönüştürüyor; bir taraftan da elektrikli araçlar (mobil enerji depolama sistemleri), enerji depolama sistemleri ve yenilenebilir enerji destekli mikro-şebekeler bu dijital dönüşümün gerekliliğini günden güne daha fazla hissettiriyor.

Güneş ve Rüzgarı Kendi Haline mi Bıraksak, Yoksa Geçiş Sürecini Hızlandırsak mı?

Bu noktada, enerji sektörüne en büyük yaratıcı yıkım yenilenebilir enerji ve bunun yaygınlaşması için anahtar öneme sahip bina tipi ve şebeke ölçeğinde enerji depolama sistemleri olarak gözüküyor. Güneş ve rüzgar enerjisi, güneş ve rüzgârlı bölgelerde fosil yakıtlarla hızlı bir şekilde rekabetçi hale gelirken, konvensiyonel enerji santrallerinden alıştığımız 7/24 kesintisiz gücü hala sağlayamıyorlar. Şu anda bu büyük bir sorun değil, çünkü elektrik şebekesi hala talep dalgalanmalarını karşılamak için baz yük veya anlık devreye girerek dengeleme sağlayabilen birçok fosil yakıt tesisi barındırıyor.

Paris İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi’ni Biz İmzalamadık mı?

20’inci yüzyılın ekonomik ve endüstriyel gelişimi, elektrik enerjisinin büyük güçlerde üretilmesini, uzak mesafelere iletilmesini ve dağıtılmasını yeni teknolojik gelişmelerle mümkün kılmıştır. Ancak, söz konusu olan bu enerji üretiminin temelindeki fosil kaynakların sınırlı olması, yerine yenisi konulamayacak bir enerji kaynağı olması, bu kaynakların üretim ve tüketim yöntemlerinden kaynaklanan çevre kirliliğine sahip olması gibi negatif etkileri, yenilenebilir, sınırsız, çevreye uyumlu kaynak ve teknolojilerin araştırılmasını, geliştirilmesini gerekli ve zorunlu hale getirmektedir. Bu değişim ve gelişmelere paralel olarak, Paris’te düzenlenen Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi’nin (UNFCCC) 22’nci Konferansı (COP22) sonunda, aralarında Türkiye’nin de bulunduğu 192 ülke içerisinden, küresel sera gazı salınımının %66’dan sorumlu 94 ülke, Paris Antlaşmasını onaylamıştır. Söz konusu anlaşma 4 Kasım 2016 tarihinde yürürlülüğe girmiştir. Bu anlaşmanın hedefi; kısa zamanda tamamen yenilenebilir enerjiye geçmek ve fosil yakıtları en kısa zamanda terk etmektir. Rüzgar enerjisi ve güneş enerjisinin de dahil olduğu yenilenebilir enerji kaynakları bu nedenle önem kazanmaktadır. Günümüzde bütün bu enerji üretim sistemleri arz güvenilirliği, sistem kararlığı, enerji kaynaklarının daha verimli kullanılması, iletim / dağıtım problemleri, ulaştırma maliyetlerinin minimize edilmesi gibi birçok nedenler ile enerjinin depolanmasını zorunlu kılmaktadır. Yenilenebilir enerji depolama sistemleri, üretimin fazla olduğu durumlarda depolama yaparken, üretimin yeterli olmadığı durumlarda ise sistemi desteklemektedir. Enerji depolama teknolojilerinin geliştirilmesi, gerilim düşmesi ve kesintiler gibi güç kalitesi problemlerinin hem sistem hem de donanım düzeyinde ele alınan çözümlerinde büyük önem taşımaktadır.

Dolayısı ile atmosfere ve çevremize geri dönüşü olmayan zararları biran önce önleyeceksek, enerji kaynaklarımızı çok hızlı şekilde karbondan arındırmamız gerektiğine dair su götürmez bir gerçek var. Yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygınlaşmasını teknolojinin gelişiminin ve arz-talep dengesinin doğal seyrine bırakırsak kritik eşiği korumak için çok geç olabilir. Alınması gereken aksiyon, belli bir geçiş planı çerçevesinde, şu anda şebekemizi beslemek için çoğunlukla güvendiğimiz, talebe bağlı çalışabilen karbon yoğun elektrik santrallerinin çoğundan kurtulmaktır.

Konvensiyonel enerji santrallerini çok hızlı bir şekilde kapatıp tamamen yenilenebilir enerji santrallerinden beslenemeyeceğimizden, alternatifler arasında, rüzgarın esmediği ya da güneşin kuvvetli olmadığı alanlara, bu kaynakların bol olduğu alanlara kurulan santrallerden  enerji iletim altyapısı döşemek veya insanların enerji yoğun saatlerde şebekenin pik kapasitesini zorlamaması için daha az enerji kullanabilmeleri adına finansal teşvik mekanizmalarını (talep tarafı yönetimi/talep katılımı) kullanarak enerji talebini düşürmek yer alıyor. Bu alternatiflerin yanında teknik olarak en umut verici olanı, güneşin fazla olduğu zamanlarda enerjiyi üretilen yerde depolayıp rezervler oluşturmak gibi gözüküyor.

İyi Güzel de, Devasa bir Şebekeyi Nasıl Sıfırdan Dizayn Edebiliriz?

Bu yaklaşım, şebekeyi yeniden tasarlamaya çalışmaktan, çok büyük iletim & dağıtım şebekesi yatırımları yapmaktan daha az karmaşık, aynı zamanda da talep tarafı yönetiminden çok daha fazla gücü kaydırabilmeyi mümkün kılıyor. Hele ki güneş, depolama ve talep tarafı yönetimi mekanizmaları bir araya geldiğinde etkisi çok daha büyüyor. Bununla birlikte, kapsamlı bir şekilde ele alınması gereken anahtar soru: Şebeke dengelemesini bu şekilde yapabilmek için enerji depolama sistemlerinin maliyetinin hangi seviyeye inmesi ticari olarak gereklidir?

Araştırmalar gösteriyor ki günümüzün şebekesinde, yenilenebilir enerji arbitrajı (elektrik fiyatları düşük olduğunda enerji depolama ünitelerini şarj etmek için yenilenebilir enerji kullanmak ve daha sonra enerji talebi dolayısıyla elektrik tarifesi yüksek olduğunda şebekeye geri satmak ve öz-tüketim olarak kullanmak) yapmak finansal olarak rekabetçi hale geldi. Ancak, arbitraj şeklinde değil de ağırlıklı olarak yenilenebilir enerji kaynaklarından oluşan bir şebekeyi beslemenin ve yönetmenin maliyeti şimdiye kadar derinine incelenmedi. Massachusetts Institute of Technology profesörlerinden Jessika Trancik, yaptığı bir basın açıklamasında, %100 yenilebilir enerji ile çalışan bir şebekede enerji maliyetlerinin gerçekten ne kadar rekabetçi olacağı ve bu maliyetlerin şu anda geliştirilmekte olan enerji depolama teknolojilerine kıyasla ne mertebede olduğu konusunda çok az şey biliniyor diyerek bu savımızı doğruladı.

Enerji Depolamanın Maliyeti Nereye Düşerse Bu Tartışma Sonlanır? Bizi Kaç Kurtarır?

Araştırmacılar, iki öncü yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş ve rüzgar üretimlerini bu kapsamda araştırmaya karar verdiler. İki temiz enerji karışımının depolama teknolojisi ile birleştirilmesinin, baz yük sağlama, yoğun saatlerde talep edilen ani artışları kompanse etme ve dalgalı talebi karşılamak için kademeli olarak devreye girip çıkma gibi şebekenin işleyişi için gerekli olan çeşitli rolleri yerine getirmek için nasıl kullanılabileceğine baktılar. Genel olarak sadece birkaç yıllık zaman dilimlerini araştıran önceki çalışmaların aksine, Arizona, Iowa, Massachusetts ve Teksas eyaletlerinde 20 yıl boyunca enerji talebini rüzgar ve güneş enerjisiyle güvenilir bir şekilde karşılamak için neye ihtiyaç duyulacağını araştırdılar.Bir nükleer santralin sağlayacağı baz üretim ile karşılaştırılabilir bir fiyata yenilenebilir enerji kaynakları ile baz yük temin edebilmek için, enerji depolama kapasitesi maliyetlerinin kilovat-saat(kWh) başına $20’ın altına düşmesini gerektirdiğini buldular. En yüksek talep dalgalanmalarını karşılamak için tasarlanmış bir doğal gaz santraliyle eşleşebilmesi için ise enerji depolama maliyetlerinin $5/ kWh’e düşmesi gerekiyor.

Bu şu an için göz korkutucu bir hedef. Bir hidroelektrik barajın tepesine su pompalamak veya daha sonra bir türbini çalıştırmak için kullanılabilecek havayı sıkıştırmak gibi farklı tipte enerji depolama mekanizmalarının maliyetleri $20/kWh’ın altına inebiliyor fakat bunların her ikisi de çok fazla yer kaplar ve dağlık bölge veya yer altı mağaraları gibi geniş ve yaygın bir şekilde uygulamalarını zorlaştıran belirli coğrafi özellikler gerektirir. Maliyetlerindeki hızlı düşüşe rağmen, günümüzün önde gelen batarya teknolojisi – lityum iyon – geleneksel bataryaların hala bu talebi karşılayabilecek bir alternatif olduğunu gösterircesine $200/kWh’nin altına henüz düştü. Araştırmacılar, akış pilleri gibi alternatif teknolojilerin orta vadedeki maliyet taleplerini potansiyel olarak karşılayabileceğini, ancak hala büyük ölçüde deneysel olduklarını söylüyor.

Sonuç:

Hali hazırda kapasitesi zorlanmakta  olan lityum-iyon tedarik zincirlerinin, bütün bir ulusal şebekeyi desteklemek için gereken taleple başa çıkıp çıkamayacağıyla ilgili sorular devam etmektedir. Yapılan analizler genel olarak, öncelikle yenilenebilir enerji kaynakları etrafında inşa edilmiş bir şebekenin ve enerji depolamasının orta vadede geleneksel enerji üretim ve dağıtım teknolojilerin maliyetine yaklaşabileceğini öne sürüyor. Ancak bu teknolojilerin hala maliyet etkin olmaması, enerji depolama alanındaki teknolojik gelişmelerin daha yenilikçi çözümlerle desteklenmesinin gerekliliğini, belki de keşfedilecek yeni malzemelerle bu alanda farklı bir çığıra ihtiyaç olduğunu gösteriyor.

Referanslar:

https://singularityhub.com/2019/08/12/how-cheap-must-batteries-get-for-renewables-to-compete-with-fossil-fuels/

https://singularityhub.com/2017/09/21/to-achieve-100-renewable-energy-we-need-way-better-batteries/

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30300-9

https://www.aspilsan.com/makale.asp?id=8

 

İlginizi çekebilir
Uzman Analizleri

Neden Gözümüzü Kapatıp İşe Alım Yapmak Daha İyi?

Dijital DönüşümGeleceğin İş DünyasıUzman Analizleri

Teknolojiyi Yakalamaya Çalışan Devletler

Uzman Analizleri

Yeni Küresel Ekonomik Kriz Dijital Olabilir mi?

Uzman Analizleri

Eğitim Teknolojileri’ne (EDTech) Kadın Dokunuşu

Başlangıç Noktası E-bülten

Merak etmeyin. Asla Spam yapmıyoruz.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir