BÖLÜM – 4 FOSİL YAKITLI SANTRALLERDE ENERJİ MALİYETİ
4.1 GİRİŞ Bölüm–3' de tanıtılmış olan metotların hepsi, fosil yakıtla çalışan santrallerde üretilen enerji maliyetinin hesabında kullanılabilir. Bütün metotların temelinde, santral ömrü boyunca yıllık sermaye, O&M ve yakıt masraflarının belirlenmesi yatar, Örneğin, kömür yakıtlı bir santralde masrafların toplamı aşağıdaki gibidir; Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
İşaret edilmesi gereken önemli bir husus, bir santralde üretilen enerjinin maliyetini belirleyecek tek ve genel bir yöntem olmamasıdır. Enerjinin maliyeti kullanılan santralin cinsine, tipine, büyüklüğüne ve dizayn karakteristiklerine bağlı olduğu gibi, santralin yerine, kullandığı yakıtın cinsine, kalitesine, fiyatına, kullanılan soğutma şekline ve şebeke yük faktörüne de bağlıdır. Bu nedenle, aynı tip ve aynı güçteki bir santralde üretilen enerjinin maliyeti ülkeden ülkeye değişir. Bir ülkede, kullanma fonksiyonları aynı olmak şartı ile, değişik yakıt kullanan santralleri mukayese için paranın reel değeri "constant money" kullanılarak, bir değere getirilmiş Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
maliyet "Levelised cost" metodu ile hesapların yapılması çok uygundur maliyet "Levelised cost" metodu ile hesapların yapılması çok uygundur. Bu metot, aynı zamanda baz takat santrali olarak kullanılan kömür ve nükleer santrallerde, enerji maliyetim uluslararası düzeyde mukayese etmek için kullanılmaktadır. Uluslararası mukayeselerde, reerans tarihteki döviz kuru kullanılarak sonuçlar USD ($) veya mills/kWeh cinsinden ifade edilmektedir. Avrupa ülkeleri tarafından kullanılmaya başlanan "European Currency Unit (ECU)" da bu mukayeselerde yararlı olmuştur. Tablo–4,1' de bazı ülkelerin ulusal para birimleri ve döviz değerlen verilmiştir. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
4.2 YATIRIM MASRAFLARI Bazı ülkelerin referans gösterdikleri kömür yakıtlı santrallerin teknik karakteristikleri Tablo–4.2' de yatırım masrafları ise Tablo–4.3' de verilmiştir. %5 ve % 10 iskonto oranlarına göre verilmiş olan bu değerler, inşaat süresince faiz, varsa bilinmeyen masraflar ve servisten çıkarma gibi diğer masrafları da içine almaktadır. Bu değerler, bugünkü bilgilere göre en son değerler olup, 2000 yılına kadar beklenen gerçek eskalasyonu da dikkate alarak hazırlanmıştır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
OECD ülkelerinin çoğu, 2000'li yılların başında servise girmesi beklenen santrallerde desülfirizasyon tesisi, düşük NOx yakıcıları veya NOx emisyonunu azaltacak katalizör sistemi bulunacağını varsaymışlardır. Çin, Hindistan, Çekoslavakya gibi bazı ülkeler ise sadece desülfirizasyon tesisi masraflarını hesaba katmışlardır. Kömür yakıtlı santrallerin yatırım projeksiyonları ülkeden ülkeye farklı olarak 815 ila 1930 $/kWe arasında değişmektedir. Bununla beraber Tablo–4,3' de yer alan 20 ülkeden 13' ünde birim tesis bedeli 1000 ila 1500 $/kWc sınırlan içerisindedir. Bu değer, bugün için makul bir değer olarak kabul edilebilir. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Tablo-4.4' de bazı ülkelerin referans gösterdikleri gaz türbinli ve kombine gaz/buhar türbinli santrallerin teknik karakteristikleri, Tablo-4.5' de ise yatırım masrafları verilmiştir. Kombine gaz/buhar türbinli santrallerin birim tesis bedeli 300 ila 1200 $/kWe arasında değişmektedir. 13 OECD ülkesinin 9' unda bu fiyat 350 ila 800 $/kWe kadardır. Tablo–4.3 ye-Tablo–4.5 incelendiğinde, tesis_ kurulu- gücü arttıkça birim yatırım bedelinin düştüğü görülür. Ayrıca, tek bir santral yerine ikiz santral kurulması da yatırım masrafları yönünden bir ekonomi sağlamaktadır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Tablo–4.3 de kömür santralleri için verilen birim tesis masraflarının kurulu güç ile değişimi Şekil–4.1' de gösterilmiştir. Şekildeki gerçek değerler ortalama bir eğri ile temsil edilmiştir. Birim tesis masrafı ve kurulu güç arasındaki fonksiyonel ilişkiyi gösteren bu eğri yardımıyla istenilen güçte bir santralin birim tesis masrafı belirlenebilir. Şekil–4,1 de birim tesis bedelleri verilen santraller 2000'li yıllarda servise girecek modem kömür santralleridir. Bunlarda, elektrostatik tutucu (ESP), desülfirizasyon ünitesi (FGD), düşük NOx yakma sistemi (LNB), Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
seçici katalitik tutucu (SCR), ıslak kireç taşlı S0X tutucu (WLS) gibi baca gazlarını temizleme sistemlerinin tamamı veya bir kısmı mevcuttur. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
(a) AFBC: Atmosferik Akışkan Yatak; PCC TOZ Kömür; PLC: Toz Linyit; SP: Süper Kritik; SB: Alt Kritik; NS: Bildirilmemiş; ESP: Elektrostatik Tutucu; FGD: Gaz Desüifırizasyonu; LNB: Alçak NOx Yakıcı SCR: Katalitik Tutucu; WLS: Islak Kireçli SOx Tutucu (b) P: Proje; Q: Teklif; O:Sipariş Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
a) CCGT: Kombine Gaz Türbin Santrali GCP: Klasik Doğal Gaz Santrali LFG: Klasik Sıvı Gaz Santrali b) GT: Gaz Türbini ST: Buhar Türbini C ) P: Proje O: ısmarlanış Santral Q: Teklif Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Mevcut baca sistemlerine göre 500 MWe gücündeki modern bir kömür santralinin birim tesis bedeli (direkt inşaat masrafları) 1500 ila 1600 $/kWe mertebesinde olacaktır. İkiz santraller inşa edildiklerinde %15 kadar bir ekonomi temin edilebildiği için 2x500 MWe gücündeki ikiz santralin birim tesis bedeli ise 1400 $/kWe kadar olur. Şayet 2x500 MWe ikiz santral yerine, tek ünite olarak 1000 MWe lik bir kömür santrali yapılsaydı, birim tesis bedeli 1100 S/kwe olurdu. Fosil yakıt ve özellikle gaz santrallerinin birim tesis bedelleri nükleer santrallere kıyasla daha düşüktür. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Bunların yapım süreleri de kısa olduğu için, inşaat süresince faiz ve eskalasyon değerleri de düşük olacaktır. Arazide radyoaktivite olmadığından servisten çıkarılma masrafları da ufak olur ve arazinin değer kazanması ve hurda satışları bu masrafları karşılar. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Şekil–4.1 de verilen eğri yardımıyla belirlenecek birim yatırım bedeli ancak yaklaşık değerlendirmelerde kullanılabilir. Gerçek bir projede, kömür santralinin tesis masraflarının Tablo–4.6' da görüldüğü gibi dökümü yapılarak bir değerlendirmeye gidilmelidir. Tablo–4.6' da 2000' li yılların başlarında servise girecek olan 500 MWe gücündeki modern bir kömür santralinin tesis bedelinin dökümü verilmiştir. Bu tablodan görüleceği gibi, direkt tesis bedelinin %28'i kazan dairesi tesisatı, %22'si türbin tesisatı, %22'si ise inşaat masraflarından oluşmakta ve toplam masrafın Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
en büyük kısmını teşkil etmektedir en büyük kısmını teşkil etmektedir. Tesis bedeline, mühendislik masrafları ve bilinmeyen masraflar olarak %10 kadar bir ilave yapılması uygun olur. Desülfinzasyon ve denitratasyon tesisleri toplam tesis masraflarının %15'i kadardır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
4.3 İŞLETME ve BAKIM (O&M) MASRAFLARI Tablo–3,8' de OECD ülkelerindeki kömür yakıtlı ve nükleer santraller için O&M masrafları karşılaştırılmıştır. Bu tablodan görüleceği gibi, Almanya, Belçika, Fransa ve Japonya gibi bazı ülkelerde O&M masraflar kömür santrallerinde daha büyük, Kanada, İspanya, ABD ve Hollanda gibi bazı ülkelerde ise O&M masrafları nükleer santrallerde daha büyüktür. O&M masraflarının sabit kısmının ülkeler göre %27 ile %96' sı personel aylıkları ve rutin işçilik ücretlerinden oluştuğu Tablo–3,8' den görülmektedir. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Kömür yakıtlı santrallerde işletme masraflarının en büyük kısmı kömür ve kül için taşıma, işleme tabi tutma ve depolama masraflarıdır. Modern olmayan ufak bir kömür santralinde O&M masraftan aşağıdaki gibi kısımlara ayrılabilir: Kömür ve kül işlemleri %69 Su, yağ ve diğer sarf maddeleri %2 Bakım ve tamir %14 Üretim ekibi ücret ve aylıklar %15 600 MWe gücündeki kömür yakıtlı santrallerin O&M masraflarının mertebesi hakkında bir fikir edinebilmek için Tablo-3.8’ de Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
verilmiş değerlerle hesaplanmış olan aşağıdaki örneklerden yararlanılabilir; Norveç 1 x 600 MWe => 6. 1 mills/kWeh Belçika 2x600 MWe => 5. 4 mills/kWeh ABD 2x600 MWe => 5. 0 mills/kWeh İsveç 2x600 MWC => 5. 5 mills/kWeh İngiltere 3x625 MWe => 4. 7 mills/kWeh Bazı ülkelerde işçilik ücretlerinin çok düşük olması nedeniyle daha düşük O&M masrafları ile çalışmak mümkün olabilmektedir. Örneğin; Çin 3x600 MWe => 2.84 mills/kW eh Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Bakım, tamir ve parça yenileme masrafları yıldan yıla farklı olabilir, ayrıca ücret ve aylıklar da eskalasyona tabi olabilir. Bu nedenle, yıllık O&M masrafları sabit değildir. O&M masraflarının yıllara göre değişken olduğu durumlar için, bir değere getirilmiş masraflar (Levelised cost) metodu kullanılarak, santral ömrü boyunca geçerli olabilecek ortalama bir maliyet büyüklüğü elde edilebilir. Teknik karakteristikleri Tablo–4.2' de verilmiş olan kömür santrallerinin O&M masrafları ile ilgili olarak en son veriler Tablo–4.T de görülmektedir. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Bu tablo incelendiğinde, O&M masrafları 1. 7 Bu tablo incelendiğinde, O&M masrafları 1.7.1991 USD ($) değeri ile 26.6. $/kWeYıl (Hindistan) - 97.8 $/kWeYıl (Almanya) arasında değişmektedir. Ülkeler ortalaması ise 40 $/k\WeYıl olmaktadır. %75 yükleme faktörü ile O&M masraflarının sabit masraflar yüzdesi ise ülkelere göre %32 - %100 arasında değişmektedir. O&M masraflarının ülkeden ülkeye bu kadar değişik olmasının nedeni, ülkelerdeki işçilik ve personel masraflarının farklılığı ile bu masraflar içinde yakıt ve kül işlemleri, baca gazları kontrolünde kullanılan malzemeler gibi değişkenler bulunmasından ilen gelmektedir. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Karakteristikleri Tablo–4 Karakteristikleri Tablo–4.4' de görülen gaz türbinli ve kombine gaz/buhar türbinli santrallerin O&M masrafları Tablo–4.8' de verilmiştir. Tablodan görüleceği gibi, bu santraller için O&M masrafları 1.7.1991 USD ($) değeri ile ülkelere göre 9.5 $/kWeYıl (Macaristan) - 44.8 $/kWeYıl (Japonya) arasında değişmektedir. Ülkeler ortalaması ise 26 $/k\WeYıl olmaktadır. O&M masraflarının sabit masraflar yüzdesi ise ülkelere göre %37 - %100 arasında değişmektedir. O&M masraflarının 2030 yılına kadar olan projeksiyonunda, kömür santralleri için. Fransa, Çin ve Çekoslavakya dışındaki ülkelerde gaz türbinli ve kombine gaz / buhar türbinli santraller için ise Fransa dışındaki ülkelerde değişmeyeceği varsayılmıştır. (Tablo–4.7, Tablo–4.8). Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
(1) Kore'de O&M masrafları çalışan santrallerden çıkarılmıştır. Kore'de O&M masrafları çalışan santrallerden çıkarılmıştır. Ruble 1989/ kWe yıl olarak verilmiş. NS: Bildirilmemiş. (1) Kore'de O&M masrafları çalışan santrallerden çıkarılmıştır. (2) Ruble 1989/ kWe yıl olarak verilmiş. (3) NS: Bildirilmemiş. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
(1) CCGT, Kombine Gaz Türbin Santrali (1) CCGT, Kombine Gaz Türbin Santral (2) GCP, Klasik Doğal Gaz Santrali (3)LFG, Klasik Sıvı Gaz Santrali (4) Bildirilmemiş. (1) CCGT, Kombine Gaz Türbin Santrali (2) GCP, Klasik Doğal Gaz Santrali (3) LFG, Klasik Sıvı Gaz Santrali (4) Bildirilmemiş. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
4.4 YAKIT MASRAFLARI Kömür Fiyatları 2000 yılında, dünya piyasalarında kömür fiyatlarının 1987 $ değeri ile aşağıdaki gibi olması beklenmektedir. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Tablo–4.10' da ise kömür fiyatlarının dökümü verilmiş ve 1985- 2000 yıllan arasındaki fiyat değişmeleri, üç önemli kömür ihracatçısına göre verilmiştir. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Yakıt fiyatlarında ve gelecek yıllara ait fiyat projeksiyonunda ülkeden ülkeye önemli farklılıklar söz konusudur. Teknik karakteristikleri Tablo-4.2 ve Tablo-4 4' de verilmiş olan referans kömür santralleri ve gaz santralleri için yakıt fiyatları ve fiyat projeksiyonu Tablo-4.11' de görülmektedir. Kömürü ithal eden ülkeler için verilen fiyat, taşıma ve sigorta masraflarını da içine alan, ülke limanlarına teslim fiyatı gösterir (CİF fiyatı). Bu fiyat ülke içindeki kara taşımasını içine almaktadır. Kuzey Amerika, Kuzey-Batı Çin, Kuzey-Doğu Hindistan’ da olduğu gibi rezervlere yakın santrallerde taşıma masrafları çok düşük olduğu için, kömür fiyatları da çok düşüktür. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
İç taşıma fiyatları dahil değil(CIF fiyatı) İ = İthal, y = Yerli Ruble / GJ (1989) TEK vergisi , NS : Bildirilmemiş Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Aksine Avrupa ve Japonya gibi kömürü uzaktan ithal eden bazı ülkelerde kömür fiyatları daha yüksektir. OECD üyesi ülkeler ortalaması olarak kömür fiyatı 2 $/GJ civarındadır. 2030 yılına kadar olan projeksiyonda, bazı ülkeler kömür fiyatlarının sabit kalacağını varsayarken, bazı ülkelerde ise %8 ila %56 arasında değişen bir fiyat artışı olacağı varsayılmaktadır. OECQ üyesi ülkeler ortalaması olarak yıllık yakıt fiyatı eskalasyonu %0,7 civarındadır. Doğal gaz fiyatları ise ülkelere göre 3 $/GJ ila 5 $/GJ arasında değişmektedir ve OECD ortalaması 3.7 $/GJ civarındadır. 2030 yılına kadar ülkelere göre %20 ila %200 arasında değişen bir fiyat eskalasyonu olacağı varsayılmaktadır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
OECD ülkeleri ortalaması olarak yıllık fiyat eskalasyonu ise %2 OECD ülkeleri ortalaması olarak yıllık fiyat eskalasyonu ise %2.1 civarındadır. Ancak uzun yıllan kapsayan fiyat tahminlerinde döviz kurlarındaki değişme önemli rol oynayacaktır. Örnek Problem 4.1 Yıllık elektrik enerjisi üretimi, Avustralya'dan ithal edilecek taş kömürü ile çalışacak olan 2x500 gücündeki bir kömür santralinde yıllık yakıt masrafını ve bunun üretim maliyeti içindeki hissesini hesaplayınız. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Yıllık elektrik enerjisi üretimi, Verilenler: Santralin termik verimi nt=%33, şebeke yük faktörü Lf = %70, kömürün alt ısıl değeri Hu=27.6 Gl/ton (6.6*106 kcal/ton) verilmiştir. Santralin özgül ısı sarfiyatı, Yıllık elektrik enerjisi üretimi, Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Santralin yıllık kömür ihtiyacı, Kömür fiyatı olarak, Tablo-4 Santralin yıllık kömür ihtiyacı, Kömür fiyatı olarak, Tablo-4.10' dan alınan CIF fiyatına Hollanda limanından Türkiye'ye taşıma masrafı eklenerek 1985 fiyatları ile, F = 57 + 8 = 65 $/ton ve yıllık kömür masrafı, Cf = mf*F = 2.37* 106*65 = 154* l06 $/Yıl bulunur. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Birim elektrik enerjisi üretim maliyeti içinde yakıt maliyetinin hissesi ise, olarak hesaplanır. Ham Petrol Fiyatları 1970 de 2 $/Varil olan ham petrol fiyatları 1973 ve 1979 petrol krizini takiben 1980' lerin başında 35 $/Varil fiyatına ulaştı. l986 da 10 $/Varil fiyatına kadar düşen ham petrol, 1987–1989 arasında 15–18$/Varil civarındadır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Petrol fiyatları üzerinde OPEC ülkelerinin politikası hakimdir. 1 Varil = 0.158 m3 veya 0.158 x 0.86 =0.135 ton olduğuna göre Türkiye'nin ham petrole ödediği döviz miktarı aşağıdaki gibi olmuştur: 1987 12.04 89.2 18.5 1.65 1988 14.55 107.7 16.1 1.73 1989 19.00 140.7 16.4 2.3 1991 17.53 129.8 19.2 2.4 Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
OECD ülkelerinde olduğu gibi Türkiye de petrol ithalini indirmeye çalışmaktadır. Ham petrol rafinerilerde değişik işlemlerden geçirilerek, muhtelif ürünler elde edilir. 100 litre ham petrolden 47,6 litre benzin, 7 litre kerosen, 35,7 litre fuel-oil ve 3,5 litre makine yağı elde edilir. Enerji üretiminde kullanılan No.6 fueloil- in alt ısıl değeri 10500 kcal/kg dır. Bu yakıt fiyatının ham petrol fiyatı ile değişeceği açıktır. Ancak bu değişim, TL' nin $ karşısındaki devalüasyonu nedeniyle Türkiye' de sürekli artış yönündedir. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Örnek-Problem 4.2 600 MWe gücündeki bir Fuel-oil santralinde yakıt fiyatı F = 250 $/ton, santralin özgül ısı sarfiyatı q=2600 kcal/kWeh ve yakıtın alt ısıl değeri Hu= 105 00 kcal/kg olduğuna göre, birim enerji üretim maliyeti içerisindeki yakıt maliyetinin hissesini hesaplayınız. (3.25) denklemi kullanılırsa, bulunur. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Bu değer kömür santrallerindeki yakıt masrafının yaklaşık 2 Bu değer kömür santrallerindeki yakıt masrafının yaklaşık 2.5 katı, nükleer santrallerdeki yakıt masrafının ise yaklaşık 10 katı kadardır. Örnek Problem 4.3 600 MWe gücündeki kombine gaz/buhar santralinde termik verim nT=%50 ve doğal gaz fiyatı F=0.1 $/Nm3 ve Hu=8700 kcal/Nm3 olduğuna göre birim enerji üretimi başına yakıt maliyetini bulunuz. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Özgül ısı sarfiyatı, Birim enerji maliyeti içindeki yakıt maliyetinin hissesi ise, Olarak hesaplanır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
4.5 ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİM MALİYETİ Fosil yakıtlı santrallerde üretilecek elektrik enerjisinin maliyetini bulmak için, önce Bölüm–3' de gösterilen metotlardan bin ile yıllık sermaye masrafı bulunur. Bu maksatla "Sabit Yıllık Sermaye Masrafları Metodu kullanılabilir. Basit bir hesap yapılması isteniyor ise, sermaye masraflarına yıllık O&M ve yakıt masraflarının ömür boyu ortalaması eklenir. Elde edilen toplam yıllık masraflar, ortalama yıllık enerji üretimine bölünerek, birim enerji başına üretim maliyeti mills/kWch olarak bulunur. Ortalama yıllık enerji üretimi, santralin ömrü boyunca şebeke yük faktörü ortalaması ile hesaplanır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Daha detaylı bir hesap yapılması isteniyor ise, Bölüm–3' de açıklanmış olan "Bir Değere Getirilmiş Masraflar (Levelised Costs) Metodu" kullanılmalıdır. Bu amaçla, söz konusu metodun matematik ifadesi olan (3.28) denklemi uygulanır. Uluslararası mukayeselerde aynı hesap metodunun kullanılmış olması şarttır. Ancak bu yeterli değildir. Kullanılan hesap parametrelerinin de aynı olması gerekir. Bu maksatla yapılan bazı müşterek kabuller aşağıdaki gibidir: Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
1. Tüm alternatif sistemlere uygulanan genel kabuller: - fiyatlar için referans tarihi : 1. Temmuz. 1991 - Reel iskonto oranı : %5 - %10 - Santralin servise girme tarihi: l Temmuz 2000 2. Sadece kömür yakıtlı ve nükleer santraller için uygulanacak kabuller: -Santral amortisman ömrü : 30 yıl (Variyasyon: 25-40 yıl) -Denge şebeke yük faktörü : %75 (Variyasyon : %65-%80) -Tam yükte yıllık işletme saatleri: (saat/yıl) Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Denge yük faktörü % 65 75 80 İşletmenin 1 Denge yük faktörü % 65 75 80 İşletmenin 1. yılı 5000 5000 5000 İşletmenin 2. yılı 5700 6000 6000 İşletmenin 3. yılı ve sonrası 5700 6600 7000 3. Referans haller için, reel iskonto oranları ile bir değere getirilmiş (Levelised) şebeke yük faktörü ve işletme zamanı: Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Bazı ülkelerin gösterdikleri referans santraller için ulusal hesaplarda kullanılan parametreler Tablo–4.12' de verilmiştir. Tablodan görüleceği üzere hesaplarda kullanılan reel iskonto oranı ülkelere göre farklı olup, %5 ila % 12 arasında değişmektedir. Santrallerin amortisman ömürleri 25 ila 40 yıl, şebeke yük faktörü ise %65 ila %80 arasında değişmektedir. Karakteristikleri Tablo-4.2' de verilmiş olan referans kömür santrallerinin ulusal hesaplamalarla bulunan enerji maliyetlerinin dökümü Tablo-4.13 de görülmektedir. Bu hesaplamalarda kullanılan santral ömrü, yük faktörü ve iskonto oranı gibi parametreler Tablo–4.12 den alınmıştır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Tablo–4.13 den görüleceği üzere, ülkelere göre enerji üretim maliyeti içerisinde yatırım hissesi 10–40 mills/kWeh, O&M hissesi 3–10 mills/kWeh, yakıt masraflı hissesi 12–28 mills/ kWeh arasındadır. Toplam enerji maliyeti ise ülkelere göre 35–80 mills/kWeh arasında değişmektedir. Maliyetlerin bu derece farklı oluşunun nedenleri; yatırım masrafı içine dahil edilen yardımcı tesislerin ve santral karakteristiklerinin farklı oluşu, O&M masraflarının sabit ve değişken masraf kısımlarındaki farklılıklar, çalıştırılan personel sayısı ve işçi ücretlerindeki farklılıklar, Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
yakıt masraflarında ise kömürün fiyatı, yerli ve ithal oluşu ile taşıma masraflarındaki farklılıklardır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
1-) İngiltere' de genel olarak benimsenmiş bir oran yoktur 1-) İngiltere' de genel olarak benimsenmiş bir oran yoktur. Nükleer için %5, özel sektörde daha büyük oranlar kullanılır. 2-) %8 nükleer, %10 kömür için. 3-) U: İşletmeci, G: Hükümet, M: Pazar. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
(1) NS : Bildirilmemiş. (2) 1/100 Ruble 1989 Referans kömür yakıtlı santrallerde enerji üretim maliyetinin uluslararası mukayesesi amacıyla Levelised Costs metodu kullanılarak hesaplanan enerji maliyeti sonuçlan Tablo–4.14'de verilmiştir. Tablodaki sonuçlar, uluslararası mukayeseler için kabul edilen santral ömrü n = 30 yıl, denge şebeke yük faktörü Lf= %75, iskonto oranı r = %5 ve %10 için geçerlidir. Tablodan görüldüğü gibi, enerji üretim maliyeti ülkelere göre 20 ila 80 mills/kWeh arasında değişmektedir. Ülkeler ortalaması ise 45 mills/kWe h’ dır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Şebeke yük faktörü ve santral amortisman ömrünün ortak kabullerin dışına çıkması durumunu da kapsayacak şekilde yapılan enerji maliyeti hesaplarının genel özeti Tablo–4.5' de görülmektedir. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Örnek Problem 4.4 600 MWe gücündeki bir kömür santralinde elektrik enerjisi üretim maliyetini hesaplayınız. Verilenler: Santralin termik verimi nT= %36, kullanılan kömürün alt ısıl değerleri ve fiyatı Hu= 6.6* 106 kcal/ton, F = 64 $/ton, şebeke yük faktörü Lf = %73, amortisman ömrü n = 25 yıl, inşaat süresi L=5 yıl, iskonto oranı r = %5, inşaat süresince eskalasyon ve faiz oranı sırasıyla e = %4.5 ve i=%5 dir. İnşaat süresince yatırım harcamalarının dağılımı ise aşağıdaki gibidir: 1. Yıl 2. Yıl 3. Yıl 4. Yıl 5. Yıl %20 %30 %30 %I5 %5 Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Basit Hesap: Şekil–4,1' deki grafikten birim tesis bedeli 1400 $/kWe alınarak, fiziki santral inşaat tutan, 1400*600* 103 =840*106 $ dır. İnşaat süresince eskalasyon yükleri Tablo–4.16 faiz yükleri ise Tablo–4.17 deki gibi elde edilmiştir. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Santral inşaatının bitiminde (1999 yılı sonu) eskalasyon ve faiz yükü dahil olmak üzere toplam yatırım harcamaları 1059.1 M$ dır. Yıllık sermaye masrafı veya amortisman bedeli; sabit yıllık sermaye masrafı metodunun matematik ifadesi olan (3.7) denklemi ile aşağıdaki gibi hesaplanır. Sermaye masrafı için kullanılan kredinin geri ödemesi, santralin işletmeye başlangıç tarihi olan l.l.2000' de başlarsa, santral ömrü boyunca sabit yıllık sermaye masrafı, Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Ortalama yıllık elektrik enerjisi üretimi, olarak elde edilir. Ortalama yıllık elektrik enerjisi üretimi, Ee = 8760 * Ne *Lf = 8760* 600* 103 * 0.73 =3.84 * 109kWeh/Yıl Birim elektrik enerjisi üretim maliyeti içinde sermaye maliyetinin hissesi, Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
O&M masrafları ülkelere göre faklı olmaktadır O&M masrafları ülkelere göre faklı olmaktadır. Ancak 600 MWe lık bir kömür santrali için Tablo–4.7' deki İsveç örneği esas alınır ve ileriye yönelik reel eskalasyon olmadığı varsayılırsa, birim elektrik enerjisi üretim maliyeti içinde O&M maliyetinin hissesi, bulunur. Birim elektrik enerjisi üretim maliyeti içerisinde yakıt maliyetinin hissesi, yakıt fiyatlarında ileriye yönelik reel bir eskalasyon olmadığı varsayılırsa, Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Toplam elektrik enerjisi üretim maliyeti, olmaktadır. Toplam elektrik enerjisi üretim maliyeti, g = gk+gm+gr 19.57+8.54+23.20= 51.31 mills/kWeh olarak elde edilir. Türkiye'de Avustralya'dan ithal edilecek kömür ile çalışacak ve 2000 yılında servise girecek olan 600 MWe gücündeki bir santralde üretilecek elektrik enerjisinin maliyeti 51.3 mills/kWeh kadar olacaktır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Bir Değere Getirilmiş Maliyet (Levelised Gost) Metodu İle Çözüm: Metodun uygulanmasında kullanılan genel ifade (3.28) denklemi ile aşağıdaki gibi verilmiştir. Santralin işletmeye açıldığı tarihten ömrünün sonuna kadar yıllık sermaye (Ck), O&M (Cm), ve yakıt (Cf) masrafları hesabı aşağıda açıklanmıştır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Yıllık Sermaye Masrafları: İnşaat süresince yapılan yatırım harcamalarından dolayı eskalasyon ve faiz yükü dahil olmak üzere, santralin işletmeye geçiş tarihi (l.1.2000) itibarıyla toplam kredi borcu 1059.1 M$, santral ömrü boyunca "Sabit Yıllık Sermaye Masrafı Metodu" na göre yıllık geri ödeme veya yıllık sermaye masrafı (Ck) 75.14 M$/Yıl olarak yukarıda hesaplanmıştır. Geri ödeme periyodunda (n=25 yıl) her yıl geri ödenecek sabit miktarın yıllara göre faiz ve ana para kısmı ile yıllık ödemelerin bugünkü (1.1.2000) değeri ve "Levelised Costs" metodu esaslı, birim enerji başına sermaye maliyetinin hissesi Tablo–4,18' de hesaplanmıştır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Yıllık O&M Masrafları: Bu masraf için Tablo–4 Yıllık O&M Masrafları: Bu masraf için Tablo–4.7 deki İsveç örneği esas alınırsa, Cm=54.7*600*103=32.8*106$/Yıl bulunur. Yıllık Yakıt Masrafları: Basit hesap yöntemi ile birim enerji basma yakıt maliyeti 23.2 mills/kWeh olarak hesaplanmıştır. Yıllık ortalama enerji üretimi 3.84* 109 kWeh olduğuna göre, yıllık yakıt masrafı, (23.20*103) (3.84*105) = 89.09*106 $/yıl olmakladır. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Yukarıda hesaplanan yıllık O&M ve yakıt masraflarında ileriye yönelik reel eskalasyon olmadığı kabulü ile, işletme ömrü boyunca O&M ve yakıt masraflarının bugünkü değeri ve "Levelised Costs" metodu ile üretilen birim elektrik enerjisi başına O&M ve yakıt maliyetinin hesabı Tablo–4.19'da verilmiştir. Geleceğe yönelik reel eskalasyon söz konusu ise, yıllık O&M ve yakıt masraflarının hesabında (3.29) denklemi kullanılmalıdır. Tablo–4.18 ve Tablo–4.19 da verilen hesap sonuçlarına göre, birim enerji başına sermaye, O&M ve yakıt maliyetinin hissesi sırasıyla, Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
gk=19. 57 mills/kWeh, gm=8. 54 mills/kWeh, gf= 23 gk=19.57 mills/kWeh, gm=8.54 mills/kWeh, gf= 23.2 mills/kWeh bulunmuştur. Birim enerji başına toplam üretim maliyeti ise, g = gk+gm+gf=51.31mills/kWeh olmaktadır. "Basit Hesap" ve "Levelised Costs" metodu ile elde edilen sonuçlar aynı çıkmıştır. Bunun nedeni ise, O&M ve yakıt masraflarında reel eskalasyon olmadığı varsayımıdır. Reel eskalasyon olduğunda "Levelised Costs" metodunun uygulanması zorunludur. Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013
Enerji Ekonomisi ve Maliyet Analizi_Doç.Dr. Ahmet KOLİP_2013