TÜRKİYE ENERJİ SİSTEMİ İÇİN BİR ZORUNLULUK “ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ” 15-20 yıl önce kaynak çeşitliliği bu kadar değildi. Bir kömür santralları birde HES’ler vardı. Daha sonra bazı ülkelerde nükleer devreye girdi. Son yıllarda ise D. Gaz bütün ülkelerin vazgeçilmezi oldu neredeyse. Termikler arttıkça emisyon problemleri beraberinde iklim değişikliğ gibi sorunlar ve çözüm arayışları Yenilenebilir enerji kaynaklarının önemini artırdı. Ardından üretilen enerji doğru kullanılmıyor verimli kullanırsak sorunumuz çözülür denildi ve tüm dünyada bununla ilgili düzenlemeler yapılmaya başladı. Ancak ülkemizde verimlilik tasarrufla karıştırıldığı için verimlilik sadece talep tarafı yönetimiyle sınırlıkaldı. Oysa arz tarafı yönetimi verimlilik kavramı içerisinde daha büyük yeri tutması gerekmektedir. Ayla TUTUŞ Enerji Koordinatörü İçkale Şirketler Grubu

5 BOYUTLU ESKİ ELEKTRİK DEĞER ZİNCİRİ Yakıt/Enerji Kaynağı Elektrik Üretimi İletim Hattı Dağıtım Hattı Fatura Geleneksel Yöntem-Düzenlenmiş Bağımlı Hizmetler Tek Fiyat

YENİ ELEKTRİK DEĞER ZİNCİRİNİN 6.BOYUTU BÜYÜK ÖLÇEKLİ ENERJİ DEPOLAMA YENİ ELEKTRİK DEĞER ZİNCİRİNİN 6.BOYUTU Müşteri/ Enerji Hizmetleri İletim Hattı Dağıtım Hattı Yakıt/Enerji Kaynağı Elektrik Üretimi Enerjinin depolanması, Dünyada son yıllarda gelişen yeni liberal piyasa modelinde, elektrik değer zincirinin en kritik bileşenlerinden birisidir ve enerji depolama sistemleri endüstrisi yeni, önemli ve tüm Dünyada hızla gelişmekte olan bir endüstri seçeneğidir. Liberal piyasalarda sistem işletmecilerinin büyük ölçekte yenilenebilir enerji üretimini sisteme entegre edebilmeleri için enerjinin depolanmasına ihtiyaçları vardır. Teknik değerlendirmeler ve fizibilite çalışmaları enerji depolamanın sadece teknik bir gereklilik değil aynı zamanda maliyet avantajı sağladığını da göstermektedir. Dağıtılmış Enerji/Enerji Depolama Cihazları Ayrıştırılmış Hizmetler Ayrıştırılmış Fiyatlar Yeni Servis Stratejileri

İLETİM/DAĞITIM HATTI PROBLEMLERİ ARZ GÜVENİLİRLİĞİ FREKANS KONTROLÜ SİSTEM STABLİTESİ VERİMLİLİK İLETİM/DAĞITIM HATTI PROBLEMLERİ Günümüzde bütün modern enerji sistemleri arz güvenilirliği, sistem stablitesi, enerji kaynaklarının daha verimli kullanılması iletim/dağıtım problemlerinin ve maliyetlerinin minimize edilmesi gibi birçok nedenlerle enerjinin depolanmasını zorunlu kılar. İLETİM HATTI VE YEDEK MALİYETLERİ YEK PAZARDA REKABET ŞANSI

HIZLA DEVREYE GİREBİLECEK SANTRALLAR GHG 2008 DIŞA BAĞIMLILIK %76 Enerjide %60 Elektrikte CO2 CH4 N2O RÜZGAR+GÜNEŞ %83 FOSİL YAKITLI SANTRALLAR Eğer bir ülkenin enerji ihtiyacı büyük oranda termik santrallerden karşılanıyorsa, bunun yanında ülke kesintili karakterde yenilenebilir enerji kaynaklarına sahip ve bu kaynakları verimli bir şekilde kullanmak istiyorsa, sistemde hızla devreye girip çıkabilme özelliğine sahip santrallere ihtiyaç vardır. Bu ihtiyaç; ya büyük oranda fosil yakıt santrallerini birkaç dakikada devreye girebilmesi için sıcak yedekte hazır tutarak ekonomik olmayan bir yöntemle ya da hızla devreye girip çıkma özelliğine sahip olan klasik depolamalı hidroelektrik santrallar ve/veya enerji depolama sistemleri hayata geçirilerek karşılanabilir. Ülkemiz için kısmen tercih edilmekte olan yöntem bunlardan birincisidir. Bu da zaten %80’lerin üzerinde olan fosil yakıt kullanımının ve 2008 yılında genel enerjide %76 elektrik enerjisinde %60’a ulaşmış olan dışa bağımlılığımızın ve aynı zamanda fosil yakıt kullanımından dolayı oluşacak emisyonların artırılması anlamı taşımaktadır. HIZLA DEVREYE GİREBİLECEK SANTRALLAR

SANTRALLARIN BAŞLAMA VE TAM KAPASİTEYE ULAŞMA SÜRELERİ LNG ÇEVRİM SANTRALI 1 saat LNG DOĞAL GAZ SANTRALI 3 saat FUEL OİL SANTRALI 3 saat KÖMÜR SANTRALI 4 saat NÜKLEER SANTRAL 5 gün Santralların devreye girme ve tam kapasiteye ulaşabilme süreleri ile ilgili Japonya’da yapılan bir çalışmanın sonuçları bu santralların sistemde bulunmasının arz güvenilirliği ve sistem stablitesi açısından ne kadar önemli olduğunu ve pompa depolamalı hidroelektrik santrallerin biran önce elektrik sistemimiz içerisinde yer almasının gerekliliğini ortaya koymaktadır. Eğer elektrik enerjisinin büyük bir bölümü, devreye girmeleri ve tam kapasiteye ulaşmaları minimum bir saat alan fosil yakıtlardan ve devreye girmeleri daha da uzun zaman alan nükleer santrallardan elde ediliyorsa azönce bahsettiğimiz sorunların yaşanması kaçınılmazdır. Sözkonusu problemlerin yaşanmaması veya en aza indirilmesi için, ani yük artışlarında rezerv yükü 20-30 saniye içinde karşılayabilecek ve daha büyük yük taleplerinde devreye girme süreleri birkaç dakikayı geçmeyen santrallara ihtiyaç vardır. KLASİK DEPOLAMALI HİDROELEKTRİK SANTRAL 3-5 dakika POMPA DEPOLAMALI HİDROELEKTRİK SANTRAL 3-5 dakika

Türkiye elektrik şebekesinin günlük yük eğrisinde iki tepe noktası (puant) oluşmaktadır. Bunlar sabah puantı ve akşam puantıdır. 2005 yılında en yüksek akşam puantı 25 000 MW olmuştur. Türkiye sistemi saatlik yük eğrisinde sabah puantı 900-1300 saatleri arasındadır. Akşam puantı ise genellikle saat 1600’ da artışa geçmekte 1800 civarında maksimum seviyeye ulaşmakta, daha sonra giderek düşmektedir. En yüksek güç çekilmesi 1700-2200 saatleri arasındadır. Bu durum sonuçta çok zamanlı (puant) elektrik satış tarifeleri uygulamasını gündeme getirmiş, sistem yük eğrisindeki tepe noktalarının günün diğer saatlerine kaydırılmasına çalışılmıştır. En pahalı elektrik üretimi bu saatler arasında oluşmaktadır. Elektrik enerjisi talebi gün boyunca da çok büyük değişiklikler gösterir örneğin ilgi çeken bir TV programı başlamadan önce herkesin mutfağa giderek su ısıtıcılarını çalıştırdıklarını düşünelim bu ani pik ihtiyacına neden olacaktır. Eğer santrallar ihtiyacı karşılayacak enerjiyi hemen üretemezlerse sistemin frekansı düşer, üniteler devreden çıkar, elektrik kesintisine dolayısı ile birçok probleme neden olurlar. Yakın zamanda yaşadığımız bir tecrübe var bu konuda biliyorsunuz. 1400MW’lık bir santral devreden çıktı 13 ilde 8 saat boyunca elektrikler kesildi. Sayın müsteşarımız “Eğer Oymapınar barajını devreye sokabilseydik bu problem yaşanmayacaktı” diye bir açıklamada bulundu.

Rüzgar santrallarının Sistemi Bozucu Etkileri 1 -Bölgesel Bozucu Etkileri İletim hatları ve trafolardaki akışlarda Trafo merkezlerinde gerilimlerde değişiklik Koruma sistemleri, kısa devre arıza akımları ve şalt tesislerinde değişiklik Arz kalitesinde değişiklik 2-Şebekeye Olan Bozucu Etkileri Elektrik İletim Sisteminin, arz güvenliği ve kalite kriterleri sağlanarak işletilebilmesi için, maksimum talebin konvansiyonel üretim santrallerinden karşılanacak şekilde yedeklenmesi gerektiği belirtilmektedir. Bu da yenilenebilir enerji kaynaklarından üretim yapan santrallerin tamamına yakın miktarının konvansiyonel üretim santralleriyle birebir yedeklenmesi anlamına gelmektedir. Bölgesel bozucu etkileri;İletim hatlarında ve trafolarda akışlarda, trafo merkezlerinde gerilimlerde değişiklikler, Koruma sistemleri, kısa devre arıza akımları ve şalt tesislerinde değişiklikler, arz kalitesinde değişikliklerŞebekeye olan bozucu etkileri ise; Sistem dinamiği ve stablite, reaktif güç kontrolü ve gerilim, frekans kontrolü ve konvansiyonal santrallarda sık sık yük alma/yük atma sorunları ve ayrıca enterkonnekte sisteme rüzgar santrallerinin bağlantısında bozucu etkileri ve bağlantı noktalarında iletim kapasitesinin yetersiz kalabilmesidir. Rüzgar potansiyeli yerleşim merkezlerinden uzak bölgelerde olup bu bölgeler şebekenin zayıf olduğu noktalardır. İletim Sistemi, bu bölgelere başka noktalardan bölgenin tüketimi kadar güç ve enerji taşıyabilecek şekilde tasarlanmıştır. Özellikle İletim Sistemine büyük güçte rüzgar santralı bağlantısı önerilmesi durumunda üretilecek elektrik enerjisini her durumda sistemin güçlü tüketim noktalarına taşımak için yeni iletim tesisleri gerekecektir. Bunun için, ya bağlantı noktası ile sistemin güçlü tüketim noktaları arasındaki iletim sisteminin yeni hatların tesisi ile güçlendirilmesi, ya da bağlantının doğrudan uzun hatlarla güçlü noktalara yapılması gerekmektedir. Sistem dinamiği ve stablite Reaktif güç kontrolu ve gerilim Frekans kontrolu ve yük alma/atma sorunları Enterkonnekte sisteme bağlantıda bozucu etkileri Bağlantı noktasında iletim kapasitesinin yetersizliği

ÜRETİM KAYNAKLARI İÇİN FAYDALARI -Arz ve talepteki dalgalanmaları dengeler -Kısa dönem arz güvenliğini sağlar -Frekans kontrolü sistem stablitesi sağlar -Enerjinin yönetimi sağlar ve rezerv oluşturur SİSTEM OPERATÖRLERİ İÇİN FAYDALARI -Voltaj kontrolü -Enerji kalitesinin artırılması -Sistem güvenliği varlıkların yönetimi -Büyük ölçüde YEK’in sisteme entegre esnekliği -YEK için gerekli olan ilave iletim hattı ve yedek maliyetlerinin düşürülmesi

YARDIMCI HİZMETLER İÇİN FAYDALAR -Frekansa yanıt verme -Hızla devreye girme ve tam kapasiteye ulaşma -Black start -Yedek, döner yedek veya uzun dönem rezerv oluşturma YENİLENEBİLİR ÜRETİCİLERİ İÇİN FAYDALARI Üretim zamanını ötelemek -Kontrol ve sisteme entegrasyonu sağlamak -Gün öncesi garanti anlaşması gibi anlaşmalarla rekabet şansını artırmak -Arz ile talebi eşleştirmek Değişken karakteristikli kaynaklı santrallar arttıkça yan hizmetlerin kullanımı ve maliyeti artacaktır TÜKETİCİLER İÇİN FAYDALARI Elektrik fatura fiyatları ve puant saat fiyatlarını azaltmak -Enerji kalitesizliği ve güvenilir olmayan hizmetlerden dolayı oluşan kayıpları azaltmak

ELEKTRİK DEPOLANABİLİR Mİ ? Elektrikle ilgili yapılan birçok çalışmada elektriğin depolanabilir birşey olmadığı vurgulanır. Oysa bu doğru değildir.

1-Teknolojisine göre Mekanik PDHES’ler, SHDES, Volanlar Elektrik Süper İletkenler Kimyasal Piller, bataryalar Manyetik Süper kapasitörler 2-Güç ve Enerji sınıflamasına göre Büyük ölçekli Küçük ölçekli 3- Uygulama Alanlarına Göre Kısa dönem arz güvenliği için, Enerji kalitesi ve güvenilirliği için, Şebeke uygulamaları için, Kaynakların verimli kullanılması için, YEK için VS.

Depolama Tipi Avantajları Dezavantajları Uygulama alanları Verim PDHES 1-Yüksek Güç Kapasitesi 2-Oldukca yüksek enerji kapasitesi 3-Düşük maliyet 1Özel alan gerekmesi 2-Düşük verimlilik ♦Döner veya devamlı yedek ♦Ucuz enerjiyi pahalı enerjiye dönüştürmek %70-85 SHDES 1-Yüksek Güç Kapasitesi 2-Oldukca yüksek enerji kapasitesi 3-Düşük maliyet 1Özel alan gerekmesi 2-Gaz bağlantısı %70-80 Akım Pilleri 1-Orta Güç Kapasitesi 2-Yüksek enerji kapasitesi Düşük güç yoğunluğu ♦Değişkenliği azaltmak ♦Döner veya devamlı yedek sağlamak %75-85 NaS pilleri 1-Orta Güç ve enerji kapasitesi 2-Yüksek güç yoğunluğu 3-Yüksek verimlilik 1Yüksek maliyet 2-Üretim zorluğu ♦Değişkenliği azaltmak ♦Kesintisiz güç temini %85-90 Li-ion pilleri 1Yüksek maliyet 2-Özel bir devreler sistemi gerektirmesi %90-95 Uçan Çemberler 1-Düşük Enerji Kapasitesi 2-Düşük güç yoğunluğu ♦Güç kalitesi Kapasitörler 1-Yüksek verimlilik 2-Uzun döngü ömrü 1-Düşük güç yoğunluğu Hidrojen Depolama 1-Yüksek güç ve enerji kapasitesi 1-Yüksek maliyet 2-Düşük verimlilik ♦Değişkenliği azaltmak ♦Döner veya devamlı yedek sağlamak Düşük Şarj edilebilen hybrid sistemler 1-Geniş bir alana yayılabilmekte 2-Güç sistemi için düşük maliyet 1-Yönetmek zor ♦Değişkenliği azaltmak ♦Döner veya devamlı yedek sağlamak %80-90

HİDROELEKTRİK SANTRALLAR POMPA DEPOLAMALI Dünyada ilk olarak 1890 yılında İtalya ve İsviçrede kullanılmış olan PDHES’ler 1930’ların başında Avrupa’da ticari olarak kurulmaya başlanmış ancak asıl gelişme ikinci dünya savaşından sonra olmuş son on yılda ise özellikle Avrupada elektrik piyasasının liberalleşmesi ile birlikte elektrik piyasasındaki yatırım kararları değişmiş pik saatte oluşan yüksek fiyatlar nedeniyle en karlı yatırımlar haline gelmiştir. Geçen yıl Avusturya daki bir toplantıda İsviçreden bir uzman 2Euro’ya kadar çıktığını söylemişti)

Enerji üretirken suyun yönü Jeneratör/motor Üst rezervuardan suyun akış yönü Üst Rezervuar Pompa/türbin Suyun alt rezervuara girişi Enerji üretirken suyun yönü Türbin giriş vanası Pompalama esnasında suyun yönü Üretim esnasında türbin hareket yönü Alt Rezervuar Pompalarken hareket yönü Alt rezervuardan suyun akış yönü

KANNAGAWA PDHES 2820MW (6x470 DÜNYADAKİ EN BÜYÜK PDHES) Üst barajın Yüksekliği: 136m Uzunluğu: 444m Tipi: kil çekirdekli kaya dolgu. Dolgu hacmı :7.3Mm3 Alt Barajın Yüksekliği: 120m Uzunluğu: 350 m Tipi: Beton ağırlık Dolgu Hacmı:720 000m3

BAZI ÜLKELERİN İŞLETMEDEKİ PDHES POTANSİYELLERİ Ülke Adı Kurulu Güç(MW) Japonya 29 999 ABD 19 093 Çin 8 330 İtalya 8 000 Avusturya 7 120 Güney Afrika 4 730 Almanya 4 498 Rusya 4 308 Fransa 4 303 Tayvan 2 620 İngiltere 2 425 Avusturalya 2 240 Polonya 1 738 Çek Cumhuriyeti 1 145 İran 1 140

Japon Hükümeti, EPDC firmasına deniz suyunu kullanabilen bir PDHES’in etüdünü ve fizibilitesini sipariş etmiştir. 1981 yılında başlanan ilk etüt ve malzeme test çalışmaları, 1991 yılına kadar sürmüştür. 1991 yılında inşaatına başlanan Okinawa PDHES’in 1998 yılında tamamlanması planlanmış işletmeye geçtikten sonra beş yıllık tecrübe dönemi öngörülmüştür. Mart 1999’da inşaat tamamlanmıştır. Bir deniz suyu PDHES’in fiyat ve sistem işletmesi açısından normal bir PDHES’e göre aşağıdaki üstünlükleri vardır. Alt rezervuar inşaatına gereksinim bulunmamaktadır.Büyük ölçekli termik veya nükleer santrallerin yakınına veya güç talebi artan meskun alanlarda kurulabilirler. Sekizgen şekilli üst rezervuar, 25 m derinliğinde, 252 m çapraz genişliğinde olup, 564 000 m3 aktif depolama kapasitesine haizdir. Buna karşın deniz suyu PDHES’lerin karşılaştıkları çeşitli problemler vardır. Bu konuların santralın test çalışmaları sırasında incelenmesi planlanmıştır. Bunlar; Yukarı rezervuarda depolanan deniz suyunun toprağa ve/veya yeraltı suyuna sızmasını ve kirlenmesini önlemek için alınan önlemlerin değerlendirilmesi, Deniz organizmalarının su sistemine ve türbinlere yapışması (adhezyonu) sonucu, güç üretiminde ve pompajda verimin düşmesi, Pompa-türbin tarafından yaratılan yüksek basınç ve yüksek akış hızı altındaki deniz suyunun teması sonucu metal malzemelerde oluşan korozyon, Kararlı giriş yapısı içinden, deniz suyunun yüksek dalgalara karşı deşarjı ile stabil güç çıkışı sağlamak, Yukarı rezervuardan rüzgar ile deniz suyunun etrafa dağılması sonucunda, etraftaki bitki, hayvan ve diğer biyolojik sistemler üzerindeki etkisi, Santral çıkışına yakın yerlerde yaşayan mercan ve diğer deniz organizmaları üzerindeki etkileri

SIKIŞTIRILMIŞ HAVA DEPOLAMALI SANTRALLAR

Büyük Üniteli SHDES Tipi Geçirimsiz maden ocakları Gözenekli Ortamlar (Tüketilmiş gaz sahaları /Tuz akiferleri) Tuz Mağaraları Küçük Üniteli Yüzeye yakın Gömülü Borulu SHDES Jeolojiden bağımsız

Ulusal elektrik Üretiminin US %2,7 (yenilerinin hızla sisteme ilave edilmesi için 2004 yılında düzenlemeler yapıldı ve fonlar ayrıldı Japonya %10 İngiltere %4 Güney Afrika %5’ i kadar depolama yapmaktadır.

TEŞEKKÜRLER