YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI VE TEKNOLOJİLERİ Zehra Yumurtacı(1),Nur Bekiroğlu(2) (1) Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü (2) Yıldız Teknik Üniversitesi, Elektrik Mühendisliği Bölümü ULUSLARARASI EKO TEKNOLOJİLER VE EKOLOJİK YERLEŞİMLER SEMPOZYUMU 14-15 KASIM,YTÜ,İSTANBUL,TÜRKİYE

Ekolojik sistem ile uyumlu çalışan enerji kaynakları yenilenebilir enerji kaynaklarıdır.

Ekolojik sistem nedir? Ekoloji, canlı varlıklar ile onların doğal çevresi arasındaki ilişkileri inceleyen bilim dalıdır. İlk kez 1869 yılında Alman biyoloji bilgini Ernest Haeckel tarif etmiş ve kullanmıştır. Bu kelime iki yunanca kelimeden yaşanacak yer ile bilgi anlamına gelen kelimelerden türetilmiştir. Özellikle çevre kirliliği sorunlarının başladığı günümüzde oldukça güncel bilim dallarından biri olmuştur

Niçin Yenilenebilir Enerji Kaynakları? Klasik enerji kaynaklarının birçoğunun yakın bir gelecekte tükenecek olmaları Çevre ve insan için geri dönüşümü olmayan tehlikeler yaratmaları Gelişen teknolojiyi beslemekte yetersiz kalmaları

Yenilenebilir Enerji Kaynakları Hidrolik enerji Küçük hidrolik enerji Rüzgar enerjisi Güneş enerjisi Jeotermal enerji Biokütle enerjisi Dalga Enerjisi Gel-Git Enerjisi Hidrojen enerjisi

Ekonomik Yapılabilir Hidroenerji Potansiyeli(GWh) Hidrolik enerji Ekonomik Yapılabilir Hidroenerji Potansiyeli(GWh) Asya 3.600.000 Avustralya/Okyanusya 105.000 Avrupa 800.000 Kuzey ve Orta Amerika 1.100.000 Güney Amerika 2.300.000 DÜNYA TOPLAMI 8.905.000

Bugün bu potansiyelin halen 1/3 ü kullanılarak dünya elektrik üretiminin %17 si karşılanmaktadır ve hidrolik santrallerin enerji üretimi açısından iyi kurulmuş teknolojisi olduğu bilinmektedir.

Doğal kaynaklar kullanıldığından ithal enerji bağımlılığını önler Avantajları: Kirlilik yaratmaz, sera gazları, SO2 ve partikül emisyonlarının olmaması Ani enerji değişimlerinde çok çabuk devreye girer ve acil durumlarda da çok çabuk devreden çıkar Doğal kaynaklar kullanıldığından ithal enerji bağımlılığını önler Yapılan yatırım sadece enerji için değil, sulama ve taşkın kontrolü amaçlı da kullanılmaktadır Nehir trafiğinde gerekli olan su seviyesinin sabit tutulmasını sağlar Birim elektrik enerji maliyeti ucuzdur Dezavantajları: Toplam inşaat süresi uzundur Uzun süreli ölçülen debi değerlerine ihtiyaç bulunmaktadır, Yatırım maliyeti yüksektir Bazen yağışlara ve kar erimelerine bağlı olarak olumsuz etkilenmesi mümkündür

Hoover Santralı, (675 MW), Nevada-Arizona,ABD

GÜNEYDOĞU ANADOLU PROJESİ ( GAP ) Dünyanın 7 projesinden biri olan bölgesel enerji ve sulama amaçlı projedir. Proje alanı Fırat ve Dicle nehirlerinin oluşturduğu havzada yer alan 9 ili kapsamaktadır. (Adıyaman, Batman, Diyarbakır, Gaziantep, Kilis, Mardin, Siirt, Şanlıurfa,Şırnak) Su kaynakları programı 22 baraj, l9 hidroelektrik santralı ve l.7 milyon hektar alanda sulama sistemleri yapımını öngörmektedir. Toplam maliyeti 32 milyar $ olan proje‘deki hidroelektrik santrallerinin toplam kurulu gücü 7476 MW olup yılda 27 milyar kWh enerji üretimi öngörülmektedir.

Küçük Hidroelektrik Santraller Küçük hidroelektrik santraller toplam kurulu gücü 10 MW’a kadar olan santrallerdir. Kendi aralarında mikro, mini ve küçük olarak isimlendirilirler. Küçük hidroelektrik santrallerin gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerdeki toplam elektrik enerjisi üretimindeki payı %5 ile %10 arasında olmaktadır. Dünyada özellikle ABD, Çin, Japonya, Fransa’da pek çok uygulamaları mevcuttur. Avantajları; Büyük projelerin gerçekleşme süresi uzundur, küçük projelerin daha kısa olur, Küçük hidroelektrik santrallerin makine aksamı her ülkenin şartları ile yapılabilecek durumdadır, dolayısıyla her ülke için ithal enerji bağımlılığını azaltmaktadır, küçük hidroelektrik santrallerde standardizasyona gitmek mümkündür, bu da maliyeti azaltacaktır, Üretilen elektrik enerjisi bölgesel kullanımlar için daha uygundur. Dezavantajları; Birim tesis maliyeti ve birim enerji maliyeti yüksek güçlü hidroelektrik santrallere nazaran daha yüksektir.

Küçük güçlü santralarla örnek (Alaska, 800 kW)

RÜZGAR ENERJİSİ -Gelişiyor -Binlerce yıldan beri kullanılıyor -Fosil yakıtlarla rekabet ediyor ve yaygınlaşıyor

Dünyanın ilk rüzgar santrali kabul edilen tarihi Brush türbini

Brush türbininin özellikleri; rotor çapı 17 m,kanat sayısı 144 adet , bu türbin 20 yıl boyunca elektrik üretmiş, türbinin jeneratörü 12 kW elektrik üretmektedir.Tek dezavantajı türbinin yavaş dönmesiyle düşük bir verime sahip oluşudur. Paul la Cour 1891-1918 yılları arasında 100’den fazla 20-35 kW güç aralığında türbin tasarlamıştır. Tasarımları en son jenerasyon Danimarka yel değirmenlerini esas alır. Bilime yaptığı en önemli katkı elektrikle hidrojen üretip bunu kullanmayı başarmaktır.

Rüzgar Enerji Potansiyeli Dünya rüzgar enerji potansiyelinin, 50° kuzey ve güney enlemleri arasındaki alanda 9.000 TWh/yıl kapasitenin kullanılabilir olduğu hesaplanmaktadır. Dünya karasal alanları toplamının %27’sinin yıllık ortalama 5.1 m/s’ den daha yüksek rüzgar hızının etkisi altında kaldığı belirtilmektedir. Bu rüzgar enerjisinden yararlanma imkanının olabileceği varsayımıyla 8 MW/km2 üretim kapasitesi ile 240.000 GW Kurulu güce sahip olunacağı hesaplanmaktadır Bugün 4500 kW gücünde rüzgar türbinleri tek ünite olarak çalışmaktadır.

Kıtalarda rüzgar enerjisi kurulu gücün paylaşımı

Rüzgar enerjisinden elektrik enerjisi üretiminde en büyük 5 Pazar (MW) Almanya 14609 ABD 6374 İspanya 6202 Danimarka 3110 Hindistan 2110

Kaliforniya Rüzgar Çiftliğindeki 100 kW’lık Türbinler

Danimarka’daki denizüstü rüzgar çiftlikleri

Dünya’da rüzgar enerji santrallarının gücünün artışı

Rüzgar Enerjisinin Avantajları ve Dezavantajları Avantajları : temiz ve emisyonsuz bir enerji kaynağıdır, emisyonu olmadığı için sera gazları oluşturmaz ve küresel ısınmaya katkı yapmaz Yakıt maliyeti yoktur ve işletme masrafları çok azdır. Dışa bağımlı olmayan ve çevresel koşullar uygun olduğunda sürekli enerji oluşturan bir kaynaktır Rüzgar türbinleri karmaşık olmayan ve otomatik makinalardır ve periyodik bakımlar sonucu 20-30 yıllık ömürleri boyunca sorunsuz çalışırlar İşletmeye almak ve kullanmak üç ay gibi kısa bir sürede mümkün olabilmektedir. Dezavantajları: Enerji üretimi rüzgara bağımlı olduğundan rüzgar kesilmesi veya azalması ile enerji kaybı oluşur Türbin maliyetleri yüksek olabilmektedir ancak gittikçe azalan bir maliyet durumu söz konusudur Büyük dönel bir makine oluşundan ötürü çevrede kuş ölümlerine neden olabilmektedir Rüzgar türbinlerinin meydana getirdiği ses şiddeti çevreye gürültü olarak yansıyabilir Türbinler; elektromanyetik dalgayı etkileyebilir

GÜNEŞ ENERJİSİ Güneş enerjisi, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir, güneş enerjisinin şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m² değerindedir, yeryüzünde ise 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişim gösterir. Bu enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır. Güneş enerjisi teknolojileri yöntem, malzeme ve teknolojik düzey açısından çok çeşitlilik göstermekle birlikte iki ana gruba ayrılabilir: Isıl Güneş Teknolojileri : Bu sistemlerde öncelikle güneş enerjisinden ısı elde edilir. Bu ısı doğrudan kullanılabileceği gibi elektrik üretiminde de kullanılabilir. Güneş Pilleri: Fotovoltaik piller de denen bu yarı-iletken malzemeler güneş ışığını doğrudan elektriğe çevirirler.

Güneş Kollektörlü Sıcak Su Sistemi

Parabolik Çanak Kolektörler

Güneş Termal Güç Santrallerinin Tasarım İlkeleri Santralın tesis edileceği ideal bölge seçilirken; Yıllık yağış miktarının düşük olması, Bulutsuz ve sissiz bir atmosfere sahip olması, Hava kirliliğinin olmaması, Ormanlık ve ağaçlık bölgelerden uzak olması, Rüzgar hızının düşük olması kriterleri göz önünde bulundurulmalıdır.

Solar I Merkezi Alıcılı Güneş Isıl Elektrik Santralı

JEOTERMAL ENERJİ Jeotermal enerji kısaca yer ısısı olup, yer kabuğunun çeşitli derinliklerinde birikmiş basınç altındaki sıcak su, buhar, gaz termal enerji olarak tanımlanmaktadır. Bugün dünya jeotermal enerji potansiyeli 14.1 TWh dir . Dünyada ilk jeotermal santral ünitesi 250 kW kurulu güç ile 1913 yılında İtalya’nın Larderello kentinde kurulan santraldir.

°C Jeotermal Akışkanın Kullanım Alanları 180 Yüksek konsantrasyon solüsyonunun buharlaşması, amonyum absorpsiyonu ile soğutma 170 Hidrojen sülfit yolu ile ağırsu eldesi, diyatomitlerin kurutulması 160 Kereste kurutulması, balık vb. yiyeceklerin kurutulması 150 Bayer’s yöntemiyle alüminyum eldesi 140 Çiftlik ürünlerinin çabuk kurutulması ( konservecilikte ) 130 Şeker endüstrisi, tuz eldesi 120 Temiz su eldesi, tuzluluk oranının artırılması 110 Çimento kurutulması 100 Organik maddeleri kurutma, ( yosun, et, sebze vb. ) yün yıkama ve kurutma 90 Balık kurutma 80 Ev ve sera ısıtma 70 Soğutma 60 Kümes ve ahır ısıtma 50 Mantar yetiştirme, balneolojik banyolar 40 Toprak ısıtma 30 Yüzme havuzları, fermantasyon, damıtma, sağlık tesisleri 20 Balık çiftlikleri,

Jeotermal enerji santralı (100 MW,Kamojang, Java, Endonezya)

Jeotermal Enerji Santralı ( 300 kW, Fang, Tayland)

Dünya jeotermal kaynaklı elektrik üretim potansiyelleri Toplam kurulu güç 11300 MW Japonya 3321 MW Çin 1915 MW ABD 1874 MW Izlanda 1443 MW Türkiye 635 MW Fransa 599 MW Macaristan 340 MW İtalya 307 MW

Jeotermal enerjinin avantajları ve dezavantajları Avantajları;Jeotermal enerji, iklim koşullarına bağlı olarak tükenmeyen bir enerji kaynağıdır. Bu enerji kaynağını kullanan sistemler, diğer sistemlere göre daha güvenilir, verimli ve esnektir. yüksek bir kullanım oranı ile çalışabilmektedirler. Aynı zamanda bu santrallerin yapım süreleri oldukça kısadır (Güçleri 10 MW’a kadar olanların 6 ay, 250 MW ve üstü kombine tesislerin 2 yıl). Dezavantajları; Ayırma ve temizleme işlemlerine rağmen, sızan ve bacadan çıkan gazlardaki kükürt gazları, havanın nemi ile birleşerek oluşan asit nitelikte bileşikler, çevredeki canlılar ve santralde kullanılan elektronik donanım için zararlıdır. Bu özellikler, jeotermal santralin kuruluş maliyetini, dolayısıyla amortisman giderlerini diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre arttırmaktadır.

BİOKÜTLE ENERJİSİ Karbon içeren her türlü bitkisel veya hayvansal atıklardan oluşan organik maddelere biokütle denir. Bu kaynaklar, bitkisel atıklar, hayvansal atıklar ile şehir ve endüstri atıkları olarak sınıflandırılır. Her türlü biokütle yakılarak enerji elde edilebilir. Enerji üretme prensipleri termik santrallerle aynıdır. Temel fark yakıt olarak kömür yerine biokütlenin kullanılmasıdır.

Günümüzde Avrupa Birliği kapsamında enerji tüketiminin % 2-3'ü biokütleden karşılanmaktadır. Dünya Enerji Konseyi raporlarında 2020 yılında göre modern biokütle ile sağlanacak enerji; Jeotermal enerjinin 6.4 katı, rüzgar enerjisinin 2.6-3 katı, güneş enerjisinin 1.6-2.2 katı olabilecektir.

Biokütle enerji santralı (60 MW, British Columbia, ABD)

Biogaz enerji santralı (14 MW, Mackenzie, British Columbia, ABD)

Biokütle Enerjisinin Dünyadaki Uygulamaları İsviçre Bern’de bulunan Parlamento binasının ısıtılması 3 km. uzaklıktaki çöp gazından üretilen metan gazı ile olmaktadır. Fransa Paris’te yer alan St.Queen bölgesindeki santral her yıl 600.000 ton atığı yakmakta , 11 MW güç üretmekte ve ısıtma amaçlı 1.5 milyon ton buhar üretmektedir İngiltere’de Londra yakınlarındaki Deptford santralı 400.000 ton atığı yakmakta, 32 MW güç üretmektedir. Amerika’da Williams Lake (British Colombia’da) santralı 60 MW , El Nido santralı (California’da) 10 MW, Okeelanta Santralı (Florida’da) 74 MW güç üretmektedir. Finlandiya’da Lahti santralı 25 MW güç üretmektedir. Bunlar çalışan santrallardan bazılarıdır.

Biokütle enerjisinin avantajları ve dezavantajları Avantajları; Biokütle doğal enerji kaynağı olarak kendini sonsuza kadar yenileyebilecek bir enerji kaynağıdır. Gazlaştırma daha temiz enerji üretebilen bir enerji üretim teknolojisidir. Gazlaştırma kullanımında emisyonlar büyük bir şekilde sıfırlanabilmektedir. Buna ilaveten içten yanmalı motorlarda gazlaştırma yakıtı kullanıldığında petrol yakıta nazaran daha az emisyon değerlerine sahiptir. Gazlaştırmadan elde edilen gaz yakıtta kükürt dioksit ve NOx salınımı olmaz. Dezavantajları; Petrol ürünlerine göre üretimi ve depolanması daha zahmetlidir ve gaz üretim sistemlerinin çalıştırılması için farklı üniteler gerektirir.

Dalga Enerjisi Çalışma Prensibi; Archimedes prensibi ve yer çekimi arasında oluşan güç, potansiyel enerji olarak depolanır. Dalgalardan devamlı alınan enerji, depolanan potansiyel enerji ile  dengelenerek  enerji elde edilir. Günümüz teknolojileri ile elektrik enerjisine dönüştürülür

Dalga Enerjisi 100 kW ÷ 100 MW kadar ihtiyaç duyulan her güçte santral kurulabilir.  Santralın üzeri turizm amaçlı kullanılabilir.  Gürültü kirliliği yoktur.Tam çevrecidir. Dalyan görevi sayesinde tesise ek gelir sağlanır. Tamamen yerli teknoloji ile gerçekleştirilebilir. Dışa bağımlılığı yoktur. Ucuz olması sebebiyle ısınmada, ilk tercihtir.

Belçika’da dalga enerjisi santralı

Dalga enerjisinin maliyeti Tesis kuruluş maliyeti 1200 – 2000 $ /kW Birim Enerji Maliyet Aralığı 2,70 – 3,60 cent/kwh Verimi % 91 dir.

Gel-Git Enerjisi Gelgit hareketi; ay, güneş ve dünyanın çekim ve merkezkaç kuvvetleri arasındaki etkileşim sonucu oluşur. Suyun yükselme miktarı, 20 m'ye kadar çıkabilir. Teknik anlamda yararlanılabilecek gelgit yükselme miktarı ise, 3 m'dir. Gelgit dalgalarının periyodu, yaklaşık olarak 12 saattir. Yani, bir gün içinde iki kez su yükselmesi ve iki kez su alçalması olur. Gelgit enerjisi potansiyeli, ekvatorda maksimum, kutuplarda ise minimumdur. Gelgit olayında suyun hareketinden, iki yöntemle enerji elde edilebilir. Suyun bir haznede biriktirilerek hazne ile deniz seviyesi arasında yükselti farkı oluşturulması ve bu potansiyel enerjiden örneğin elektrik enerjisi elde edilmesi, birinci ve en eski yöntemdir. Bu yöntemin dezavantajı, maliyetinin yüksek olması ve çok yer kaplamasıdır. İkinci yöntemde ise, suyun yükselme ve alçalması sırasında önüne konulan türbinleri döndürmesi ve bu türbinlerin döndüreceği jeneratörlerden de elektrik enerjisi elde edilmesidir. Bu yöntemin bu güne kadar uygulama alanı bulamamasının nedeni, çok büyük türbinlere ihtiyaç duyulmasıdır. Bu yöntem, büyük bir türbin yerine küçük daha fazla türbin kullanımı ile ön plana çıkabilecektir.

Dünya gelgit gücü potansiyeli, 100 000 MW olarak tahmin edilmektedir. Bu enerji kaynağından, dünyada en çok 15-22 yerde yararlanmak mümkündür. Gelgit Yeri Gelgit Yüksekliği (m) Fundy Körfezi (Kuzey Amerika) 21 Puerto Gallegos (Güney Arjantin) 18 Portishead (İngiltere) 16 St. Malo (Fransa) 12 Kuzey Denizi 3-5

Dünyadaki Uygulamaları Fransa, 5.6 m düşü, güç 240 MW Kanada, nominal gücü 18 MW Çin, 1.3 m düşü, güç 3.2 MW Çin, 2.5 m düşü, güç 5 MW Rusya, güç 800 kW İngiltere, İrlanda, Hindistan, Kore, Brezilya, ABD, Kanada, Avustralya ve Rusya'da, yeni gelgit santrallerinin kurulması planlanmıştır.

Fransa'da St. Malo'daki gelgit enerjisi tesisi

HİDROJEN ENERJİSİ Hidrojen enerjisi tüketiciye yakıt ve/veya elektrik biçiminde sunulan bir enerji kaynağıdır. Bu enerji, sudan elde edilebilmekte ve yüksek verimlilikle, çevre üzerinde hiçbir olumsuz etki yaratmadan yararlı bir enerjiye dönüştürülebilmektedir. Doğadaki miktarı sonsuz olup tükenmez, yanması ile çok yüksek verim elde edilir ve sonuçta su buharı meydana gelir. Doğada bileşikler halinde bol miktarda bulunan hidrojen serbest olarak bulunmadığından doğal bir enerji kaynağı değildir. Bununla birlikte hidrojen birincil enerji kaynakları ile değişik hammaddelerden üretilebilmekte ve üretiminde dönüştürme işlemleri kullanılmaktadır.

Hidrojenin özellikleri Hidrojen, renksiz, kokusuz, havadan 14.4 kez daha hafif ve tamamen zehirsiz bir gazdır. -252.77°C'da sıvı hale getirilebilir. Sıvı hidrojenin hacmi gaz halindeki hacminin sadece 1/700'ü kadardır. Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir (Üst ısıl değeri 140.9 MJ/kg, alt ısıl değeri 120,7 MJ/kg). 1 kg hidrojen 2.1 kg doğal gaz veya 2.8 kg petrolün sahip olduğu enerjiye sahiptir. Ancak birim enerji başına hacmi yüksektir.

Hidrojenin avantajları ve dezavantajları Avantajları; Üretilmesi ve depolanması kolaydır, İletimi uygun bir yakıttır, Elde edilen enerji diğer enerji formlarına kolayca dönüştürülebilir, Yüksek verimlidir, Çevreye zararsızdır, Süreklidir ve uzun mesafelere enerji iletimini sağlar. Dezavantajları; Hidrojen enerjisi üretimi için mutlaka başka bir enerji kaynağına ihtiyaç vardır.

Hidrojenin Üretimi Suyun direkt elektrolizi, Termokimyasal üretim, Fotobiyolojik üretim yöntemleri

Hidrojenin Sıvılaştırılması Hidrojen petrole göre 4 kat fazla hacim kaplar; hidrojenin kapladığı hacmi küçültmek için hidrojeni sıvı halde depolamak gereklidir. Ancak büyük miktarlar için oldukça pahalı bir yöntemdir. Çünkü hidrojen enerjisinin yaklaşık ¼'ü sıvılaştırma işlemi için harcanmaktadır. Hidrojenin sıvılaştırılması; gaz hidrojenin kompresörlerde yüksek basınçta sıkıştırılması, Sıkıştırılmış gazın sıvı nitrojen ile soğutulması Türbinlerde genişletilmesiyle olur

Hidrojenin Depolanması Sıvı hidrojenin düşük sıcaklıktaki tanklarda saklanmasıdır Nanotüplerde depolanabilmektedir. Çelik tanklarda; Hidrojen gaz veya sıvı olarak depolanabilir.Gaz olarak depolamada yüksek basınç nedeniyle tank ağırlıkları problem yaratmaktadır. Hidrojen gazını depolamanın belki de en ucuz yöntemi, doğal gaza benzer şekilde yeraltında, tükenmiş petrol veya doğal gaz rezervuarlarında depolamaktır. Maliyeti biraz yüksek olan bir depolama şekli ise, maden ocaklarındaki mağaralarda saklamaktır.

Dünyadaki uygulamaları Dünyadaki en büyük sıvı hidrojen tankı, Kennedy Uzay Merkezinde olup 3400 m3 sıvı hidrojen alabilmektedir. Bu miktar hidrojenin yakıt olarak değeri 29 milyon MJ veya 8 milyon kWh’e karşılık gelmektedir.

Hidrojenin İletimi Hidrojen gazı, borular aracılıyla her yere kolaylıkla ve güvenli olarak taşınabilmektedir.(Uygulamalar, Texas'da kullanılmakta olan 80 km uzunluğuna sahip boru şebekesi ile Almanya'da 204 km'lik boru hattı örnek olarak gösterilebilir.) Hidrojen sıkıştırılmış gaz, sıvı ya da metal hidritlerle katı halde taşınabilir. Hidrojen tüplere doldurularak karayolu, demiryolu ve denizyolu ile iletilmektedir. Büyük miktarlar ve uzun mesafelerdeki güç iletimi için ; Boru hattı, uzun mesafelere taşımada; sıvı hidrojen, küçük miktarlar ve kısa mesafelerdeki taşımalarda; sıkıştırılmış gaz, kısa mesafelerde taşımada; metal hidrit, kullanılması en uygun yöntemlerdir.

Hidrojen enerjisinin geleceği Araştırmalar, mevcut koşullarda hidrojenin diğer yakıtlardan pahalı olduğunu göstermektedir. Yaygın bir enerji kaynağı olarak kullanımı teknolojik gelişmelere bağlı olarak maliyetin düşmesine bağlıdır. Bununla birlikte, günlük veya mevsimlik periyotlarda oluşan ihtiyaç fazlası elektrik enerjisinin hidrojen olarak depolanması günümüz için de geçerli bir alternatif olarak değerlendirilebilir.

İkincil Enerji Dönüşümleri ve dünyadaki uygulamaları Bunlardan birinci kullanımı olan hidrolik enerji- hidrojen enerjisidir. Örneğin; Kanada’da 100 MW gücünde bir hidroelektrik santral kurulmuş, bu santralden elde edilen elektrik enerjisi ile nehir suyu elektroliz edilerek hidrojen elde edilmiştir. Elde edilen gaz hidrojen tüplere doldurulmuş, Almanya’ya Hamburg limanına deniz yoluyla gönderilmiştir. 100 MW’lık bu tesisin Almanya’da 75 MW’ lık bir güç santralına eşdeğer olacağı hesaplanmıştır. Hidrojenin depolama yöntemlerinden biri de metal hidritlerdir ve metal hidritler çoğunlukla otomobillerde kullanılmaktadır. Bugün 135 km. yol alabilen metal hidritli otomobiller çalışmaktadır. Ancak metal hidritler pahalıdır, bu sebeple yakıt pilleri kullanılabilir.

Yakıt pilleri Bunlar hidrojeni doğal gaz ve oksijen ile birleştirerek elektrik üretirler. Yakıt pillerinin çalışması elektroliz işleminin tam aksidir. Enerji dönüşümü için çok uygundurlar. Uygulanmalarında çevre sorunlarının fazla olmaması ve kolaylıkla taşınabilmesi, gelecekte çok yaygın olarak kullanılabileceklerinin işaretidir.

Yakıt pilleri, 100 W ile 10 MW arasında değişen geniş bir güç aralığına sahip olabilir. Bugün maximum 1 MW gücünde yakıt pilleri üretilmektedir.Ancak seri şekilde bağlanırsa 15 MW’a kadar güç elde etmek mümkündür. Bugün için birim maliyeti yüksektir. Yaklaşık olarak 1000-4500 $/kW mertebesindedir. Yakıt pillerinin elektriksel verimi yüksektir. %40-50 arasında değişmektedir.

İkincil enerji dönüşümlerine diğer bir örnek de; Rüzgar enerjisi-hidrojen enerjisi uygulamasıdır. Türkiye’de Bozcaada pilot bölge seçilerek, 10.2 MW kurulu gücündeki rüzgar santralından adanın elektrik enerjisi üretilmektedir. Günün daha az enerji gerektiren zamanlarında deniz suyu elektroliz edilerek hidrojen elde edilecek ve gaz hidrojen yeraltı boru hatlarıyla tüm adaya iletilecek ve aynı zamanda yakıt olarak kullanılacaktır. Güneş-hidrojen uygulamaları da dünyada oldukça kullanımı yaygın bir enerji türüdür. Güneş enerjili santrallerden elde edilen elektrik enerjisi elektroliz sisteminde kullanılarak hidrojen üretimi sağlanmaktadır. Üzerinde çalışmalar devam etmektedir.

Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Karşılaştırılması Yatırım bedeli($/kW) Birim enerji maliyeti(cent/kWh) Petrol 1500-2000 6 Kömür 1400-1600 2.5-3 Doğalgaz 600-700 3 Nükleer 3000-4000 7.5 Hidrolik 750-1200 0.5-2 Güneş Yüksek 10-20 Jeotermal 1500-2000 2.2-4 Rüzgar 1000-1200 3.5-4.5

Enerji türlerinin çevresel etkilerinin karşılaştırılması İklim Değişikliği Asit Yağmurları Su Kirliliği Petrol + + + Kömür + + + Doğalgaz + + + Nükleer - - + Hidrolik + - - Güneş - - - Jeotermal - - + Rüzgar - - -

Enerji türlerinin çevresel etkilerinin karşılaştırılması Toprak kirliliği Gürültü Radyasyon Petrol + + + Kömür + + - Doğalgaz - + - Nükleer + - + Hidrolik - - - Güneş - - - Jeotermal + - - Rüzgar - + -

Bu tablolara baktığımızda yenilenebilir enerji kaynakları oldukça avantajlı görünmektedir. Yatırım maliyeti ve birim enerji maliyeti diğer enerji kaynaklarına nazaran biraz daha pahalıdır. Teknolojinin ilerlemesiyle ileriki yıllarda daha da ucuzlayacağı bilinmektedir. Ancak enerji kaynakları arasında karşılaştırma yapmaya gerek yoktur. Çünkü yenilenebilir enerji kaynakları her zaman diğer enerji kaynaklarının tamamlayıcısı olmuştur.

Teşekkürler……