Enerji Sektörüne Pandeminin Etkileri ve Sektörün Geleceği

IEA (2020), Global Energy Review 2020, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2020

 

Nisan 2020 itibariyle global nüfusun %54 ünü oluşturan 4.2 milyar insanın kısmen yada tamamen karantina şartlarında yaşadığı bir ortamda diğer sektörler gibi enerji sektörü de derin bir krizin içerisinden geçiyor. İşte tam da böyle bir ortamda, pandeminin 2020 ‘nin ilk çeyreği itibariyle enerji sektörüne etkilerini ortaya koyarak, yılın kalanı için öngörülerini bir rapor olarak sunan Uluslarası Enerji Ajansı (IEA) ‘nın Global Energy Review 2020 başlıklı raporundan öne çıkan satır başlarını bu yazı içerisinde derlemeye çalıştım. Pandemi sürecinde enerji sektörüne ışık tutabilecek diğer tüm kurumlardan gelecek bilgi ve raporları da elimden geldiğince öz halde bu yazı dizisinin bir devamı olarak paylaşmaya gayret edeceğim.

İlk olarak Çin’de ortaya çıkan pandemi hızla dünyanın tamamına yayılarak hayatı adeta durma noktasına getirdi. Çin sadece tek başına global GDP’nin %16’sını üreten, 2019 yılı içerisindeki global enerji talebinin ise %24 ‘ünü oluşturan çok önemli bir aktör. Mart 2020 ‘ye geldiğimizde Çin’de iyileşme sürecinin başlamasına rağmen, dünyanın geri kalanı için henüz en kötü günler görülmemişti. Dünya geneline bakıldığında Mart’ın ortalarından Nisan’ın sonuna kadar geçen sürede kısmen yada tamamen karantina şartlarının uygulandığı ülkelerin toplam enerji tüketimindeki oranı %5’lerden %52’lere fırladı.

IEA, Share of global primary energy demand affected by mandatory lockdowns, January-April 2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/share-of-global-primary-energy-demand-affected-by-mandatory-lockdowns-january-april-2020

Nisan 2020 itibariyle global nüfusun %54, global GDP’nin ise %60’ını oluşturan 4.2 milyar insanın kısmen yada tamamen karantina şartlarında yaşadığı bir ortamda diğer tüm sektörlerde olduğu gibi enerji sektörü de derin bir krizin içerisinden geçiyor. İşte tam da böyle bir ortamda, pandeminin 2020 ‘nin ilk çeyreği itibariyle enerji sektörüne etkilerini ortaya koyarak, yılın kalanı için öngörülerini bir rapor olarak sunan Uluslarası Enerji Ajansı (IEA) ‘nın Global Energy Review 2020 başlıklı raporundan öne çıkan satır başlarını bu yazı içerisinde derlemeye çalıştım. Pandemi sürecinde enerji sektörüne ışık tutabilecek diğer tüm kurumlardan gelecek bilgi ve raporları da elimden geldiğince öz halde bu yazı dizisinin bir devamı olarak paylaşmaya gayret edeceğim.

İlk olarak Çin’de ortaya çıkan pandemi hızla dünyanın tamamına yayılarak hayatı adeta durma noktasına getirdi. Çin sadece tek başına global GDP’nin %16’sını üreten, 2019 yılı içerisindeki global enerji talebinin ise %24 ‘ünü oluşturan çok önemli bir aktör. Mart 2020 ‘ye geldiğimizde Çin’de iyileşme sürecinin başlamasına rağmen, dünyanın geri kalanı için henüz en kötü günler görülmemişti. Dünya geneline bakıldığında Mart’ın ortalarından Nisan’ın sonuna kadar geçen sürede kısmen yada tamamen karantina şartlarının uygulandığı ülkelerin toplam enerji tüketimindeki oranı %5’lerden %52’lere fırladı.

Pandeminin gelişmiş ekonomiler üzerindeki etkileri son derece yıkıcı olmaya devam ederken IMF tarafından açıklanan raporlar da son derece karamsar bir tablo çizmeye devam ediyor. Her yıl %3 ile %5 bandında artan global gayri safi yurt içi hasıla değeri (GDP), pandeminin etkisini kaybetmemesi durumunda büyük buhran ve ikinci dünya savaşında yaşanana benzer sert bir düşüşle karşılaşabilir.

IEA, Global annual change in real gross domestic product (GDP), 1900-2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-annual-change-in-real-gross-domestic-product-gdp-1900-2020

Enerjiye olan talep ise bu kez alışıla gelen üretim – enerji ilişkisinin çok dışında bir seyir izliyor. Son kullanıcıların ihtiyaç duydukları ısınma, elektrik yada dijital hizmetlerin alt yapısındaki server gibi araçların enerji talepleri mevcut pandemi nedeniyle azalmaz, hatta artarken, jet yakıtı kimi enerji taşıyıcılara olan talep ise ekonomik daralmanın çok daha ötesinde düşmeye devam etmekte. Ekonomik daralmanın önüne geçilememesi durumunda 2020 yılı sonuna kadar global GDP’nin %6 oranında düşüş yaşaması kuvvetli bir ihtimal olarak masada duruyor.

Yılın ilk çeyreği geride kalırken, bir önceki yılın aynı dönemi ile karşılaştırıldığında enerji talebinde %3.8 ‘lik bir daralma yaşandı. Eğer mevcut süreç olduğu şekliye ilerler, hızlı bir toparlanma yaşanmazsa enerjiye olan talepteki daralmanın yıl sonunda %6’ya ulaşması ön görülüyor, ki bu son 70 yıldır görülmemiş bir talep daralması anlamına geliyor.

IEA, Rate of change of global primary energy demand, 1900-2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/rate-of-change-of-global-primary-energy-demand-1900-2020

İlk çeyrek ele alındığında kömür ve petrol krizden en çok etkilenen iki kaynak olarak göze çarpıyor. Bu iki fosil kaynaktan kömüre olan talep %8, petrole olan talep ise sadece ilk çeyrek sonunda %5 oranında azaldı. Nükleer ve doğalgaz’a olan talepte de düşüş gözlenirken ilk çeyreği büyüme verisiyle kapatan tek enerji kaynağı yenilenebilir enerji oldu.

"ilk çeyrekte büyümeyi başarabilen tek kaynak yenilenebilir enerji"

Yeni tamamlanan projelerin işletmeye alınması, insan hareketliliğine ihtiyaç duymaksızın çalışabilmesi, girdisinin tamamen ücretsiz ve işletilmesi sırasında karbon salımına sebep olmaması nedeniyle rüzgar enerjisi, güneş enerjisi ve hidro enerjinin lokomotifi olduğu yenilenebilir enerjiye olan talep ilk çeyrekte %1,5 oranında artmayı başardı. Bu süreçte tek daralan yenilenebilir enerji pazarı ise insan hareketliliğinin kısıtlanması nedeniyle biyo yakıtlar olduğunun da altını çizmeden geçmeyelim.

Yıllık bazda değişiklikleri şu aşamada öngörmek kolay olmamakla birlikte, petrolde %9’luk bir daralma ile 2012 seviyelerine geri dönüleceği, kömür talebinde ise daralmanın %8’lere yaklaşacağı tahmin ediliyor. Toplam enerji talebindeki daralmanın %6 olacağı ön görülürken, tüm kaynaklar arasında pozitif ayrışan tek kaynak ise yenilenebilir.

IEA, Projected change in primary energy demand by fuel in 2020 relative to 2019, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/projected-change-in-primary-energy-demand-by-fuel-in-2020-relative-to-2019

İnsan hareketliliğini en aza indirmeye yönelik olarak alınan tedbirlerin belkide en önemli pozitif sonucu ise karbon emisyonlarında meydana gelen ve gelmeye devam düşüş olduğunu söylemek gerekir. 2020 sonunda, tekrar 2010’daki seviyelere düşerek, 2019 değerlerinden %8 daha geriye çekilmesi beklenen karbon emisyonlarındaki düşüş 30.6 Gt mertebelerine olması bekleniyor. Bu beklenti, karbon emisyonlarının kayıt altına alındığı günden bu güne yaşanmış en büyük düşüş olarak tarihe geçecek. Daha önce 30’larda büyük buhran, 40’larda ikinci dünya savaşı, 80’lerde petrol krizi ve son olarak 2008’de finansal kriz sırasında geri çekilen karbon emisyonları hiç bu kadar büyük bir düşüşle karşılaşmamıştı.

IEA, Annual change in global energy-related CO2 emissions, 1900-2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/annual-change-in-global-energy-related-co2-emissions-1900-2020

Hareketliliğin tüm dünyada çok hızlı şekilde azalmasıyla gerek karayolu taşımacılığı gerekse havayolu taşımacılığı da insanlık tarihindeki en sert düşüşü yaşadı. Kimi Avrupa ülkelerinde uçuş sayısı %90 oranında azalırken bu süreç petrole olan talebin de azalmasıyla sonuçlandı.

Uygulanan karantina tedbirleri araç satışlarını da derinden etkiledi. Çin’in Şubat 2020 yılı araç satışları, bir önceki yılın aynı ayına oranla %82 azalırken bu oran Mart ayı için AB ülkelerinde %55 olarak kayıtlara geçti. Benzer şekilde ABD’deki araç satışları %38, Hindistan’daki satışlar ise geçen yılın aynı ayına göre %50 düşüşle gerçekleşti. Elektrikli araç satışlarındaki rakamlar ise AB ülkeleri için umut vericiyken ABD için standart araç satışlarındaki azalma oranını da aşarak farklı coğrafyalardaki alışkanlıkların sonuçlarını yansıttı.

IEA, Evolution of aviation activity in selected countries in early 2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/evolution-of-aviation-activity-in-selected-countries-in-early-2020
IEA, Change in monthly oil demand in selected countries, 2020 relative to 2019, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/change-in-monthly-oil-demand-in-selected-countries-2020-relative-to-2019

Benim için de karantina sürecinin en merak edilen sorularından bir tanesi, sayısı milyarlarla ifade edilen büyüklükte insanın eve kapandığı durumda elektrik enerjisine olan talebin nasıl değişeceğiydi. IEA ‘nın raporu bu sorunun yanıtını çok net olarak veriyor. 30 ülkeden toplanan verilere dayanarak oluşturulan sonuçlar, tamamen karantina şartları altında yaşayan şehirlerde elektrik enerjisine olan talebin %20 oranında azaldığı yönünde.

Diğer taraftan bu talep düşüşü beraberinde yenilenebilir enerji kaynaklarının lehine yeniden şekillenen bir çeşitliliği doğuruyor. Talepten bağımsız olarak şebekeye entegre edilmiş yenilenebilir enerjiye dayalı santraller, pandemi sürecindeki talep düşümünden en az etkilenen arz kaynağı özelliğini taşıyorlar.

IEA, Reductions of electricity demand after implementing lockdown measures in selected countries, weather corrected, 0 to 40 days, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/reductions-of-electricity-demand-after-implementing-lockdown-measures-in-selected-countries-weather-corrected-0-to-40-days

2020 içerisinde elektrik enerjisine olan talebin %5 ‘e kadar düşmesi bekleniyor. Bu oran, büyük buhrandan günümüze yaşanan en sert talep azalması olarak kayıtlara geçecek, ayrıca 2008’deki finansal kriz sonrası daralan dünya ile kıyaslandığında tam 8 kat daha fazla bir azalmadan bahsettiğimizin altını çizmeliyiz.

Elektrik enerjisinin arz tarafına baktığımızda ise ilk çeyrekte %2.6 ‘lık bir arz daralması yaşanırken aynı süre içerisinde yenilenebilir enerjiye dayalı elektrik arzı ise %3 büyümeyi başardı. Bu pozitif ayrışmanın önemli nedenlerinden bir tanesi geçtiğimiz yıl içerisinde işletmeye alınan kayda değer miktardaki rüzgar ve güneş enerji santrallerin kurulu güçte çift haneli büyüme rakamlarını yakaladığı trendini söyleyebiliriz. Ayrıca talepteki daralmadan bağımsız ticari modeller ile kurulan bu santraller işletme giderlerinin düşük olması, girdisinin doğal ve ücretsiz olması ile de kriz ortamında işletilmesi en karlı santral türü olarak bir adım öne çıkıyor.

IEA, Electricity mix in the European Union, Q1 2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/electricity-mix-in-the-european-union-q1-2020

Bu güne kadar yaşanan gelişmeler ışığında, Pandemi sonrasındaki toparlanmanın gerek hızlı olduğu, gerekse yavaş olduğu senaryoların tümünde, enerji arzı konusunda bu süreci en az etkiyle atlatacak kaynağın yenilenebilir enerji olduğunu söylemek hiç de zor değil. Diğer taraftan, hızla yeni yatırımların devam ettiği yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı santrallerde, proje geliştirme ve inşaa süreçlerinin mevcut koruma tedbirlerinden çok olumsuz şekilde etkilendiğini söyleyebiliriz. Dünya üzerindeki bir çok pazar, tedarik zincirinde veya izin süreçlerinde yaşanan gecikmeler nedeniyle planlandan daha uzun sürede yeni santrallerini devreye alabilecek. Bu noktada yatırımcıların mevcut yatırım iştahlarını azaltmamak adına bir çok ülke ek süreler tanıyarak yaşanan gecikmelerden sektörün en az zararla etkilenmesini hedefliyor.

Not 1: Raporun tamamına BURADAN erişim sağlayabilirsiniz. 

Not 2: Rapor konu grafiklerin bir kısmı dinamik olarak güncellenmektedir. Grafiğin en güncel haline ve kaynağına, üzerini tıklayarak doğrudan erişim sağlayabilirsiniz. 

YENİLENEBİLİR’DE DÜNDEN BU GÜNE

Bu günün yenilenebilir enerji trendlerinin nereden geldiği hakkında bir kaç satır..

Rüzgar endüstrisindeki gelişimi okumak için geriye gitmek gerekir. İnsanoğlu 1800’lerin ikinci yarısı itibariyle, petrolü yakarak muazzam güçlere hükmedebileceğini fark etti. Ve o yıllardan, sanayi devriminden bu yana hep daha fazla, daha büyük, daha çok üretmek için mücadele veriyor. Doğrusu bu mudur üzerine düşünmek lazım, ancak rüzgar endüstrisindeki tek türbinden hep daha fazlasını üretme azmini, ben 1800’lerin ikinci yarısı ile 1900’lerin ortalarına kadar yaşanan bu “daha büyük” anlayışının bir iz düşümü olarak okuyorum. Mühendisler artan kanat çapları ve kule yüksekliklerini karşılamak için aralıksız malzeme ve imalat teknolojileri geliştirmeye devam ederken, türbinlerin nakliyeleri, işletmeleri ve bakımları her geçen gün daha maliyetli olacak şekilde ilerliyor. Hala tek noktadan daha fazla enerji üretebilme kabiliyetleri bu trendi ticari kılsa dahi sürdürülebilir kılmıyor.

Diğer taraftan, gelinen noktada dev türbinlerin birbirlerinin akışlarını bozmadan verimli çalışmaları için geniş, şehirlerden ve engellerden uzakta proje sahalarına ihtiyaç duyuluyor ama düşük rüzgar hızlarını faydalı işe çevirebilecek, hemen kapımızın önününde erişilebilir olarak bizim kullanımımıza sunulan bu muazzam enerjiyi değerlendirebilecek bir teknoloji geliştirme çabaları es geçiliyor. Birbirlerinden bağımsız olarak İtalya’da, Danimarka’da ve Amerika Birleşik Devletlerinde çalışmalarını yürüten akademik ekipler tam da bu kaygıyla rüzgar enerjisinden alternatif yararlanma metodları üzerine özlelikle son 20 yıldır artan bir hızla çalışmaya devam ediyorlar. Ve çalışmaların sonuçları artık net şekilde göstermiştirki aynı santral sahasından bilinen teknoloji olan yatay eksenli rüzgar türbinleri yerine düşey eksenli rüzgar türbinleri kullanılması durumunda 2 ve hatta 3 kata kadar daha fazla kurulu güç eldesi mümkün. İşte bu çalışmalar insanoğlunun rüzgar enerjisindeki paradigma değişikliği arayışının yansımaları.

İşin enerji üretimi tarafında enerji depolama, şebeke bağımsız enerji arz modelleri, elektrik araçlar, akıllı şebekeler gibi bir çok destekleyici unsurla birlikte artık rüzgar enerjisinden yararlanma yollarımızda da bir paradigma değişimine ihtiyacımız var. Enerjinin tüketimi tarafında ise bam başka bir devrim kapıda. Özellikle blockchain teknolojisi ile enerjiyi satın alma ve satma kültürümüzde köklü değişiklikler yaşamamız olası. Tüm bu gelişmeler ışığıda bir an evvel tabana yayılmış, düşük rüzgar hızlarına ve türbülanslı akışa sahip olsa bile rüzgar enerjisini faydalı işe çevirebilecek teknolojilere ama öncesinde rüzgar enerjisininden yararlanma fikrimizde bir paradigma değişikliğine ihtiyacımız var. 

Endüstriye baktığımıza; 2019 itibariyle tek türbin ile 9,5MW ‘lık kurulu güç mümkün olacak gibi duruyor, peki tüm bu yaşananlar ışığında tüketim noktasından uzakta, merkeziyetçi bir enerji arz modeli olan mega dev türbinler gerçekten çözüm olacak mı? 

Güneş enerjisinde ise durumun biraz daha farklı olduğunu görmek mümkün. Güneş tarafında geleceğin çatı üstü uygulamalarla yer yüzünde enerji ihtiyacının olduğu her noktaya dağınık olarak nüfuz etmiş yapıdaki santrallerde olduğunu görmek ve bunun özel sektör – kamu – tüketici bacaklarında da kabul gördüğünü söylemek işin temel felsefesine uygunluğu açısından doğru olduğunu düşünüyorum. 

Dolayısı ile global ölçekte baktığımızda,  güneş enerji santrallerinin enerji depolama, enerji yönetimi, iletimi ve ticareti alanında yaşanan diğer devrim niteliğindeki gelişmelerle birlikte geleceğin enerji arz modelinde ilk sıralarda olması kaçınılmaz.  

Geleceğin dünyasında, insan yapılarının gök yüzüne bakan her noktasında bir formu ile PV ‘den oluşacağı hayalindeyim. 

Yenilenebilir Enerji’ye Dair Felsefe Notu

Büyük resim içerisinde yenilenebilir enerjinin durduğu noktayı tespit etmek ve gelecekte var olacağı konumunu ön görebilmek için, yenilenebilir enerji “kavram”’ını iyi anlamış olmamız gerekir. Biz yenilenebilir enerjiyi algılayabilmek için genellikle fosil kaynaklarla kıyaslayarak, yer yüzü var olduğu sürece bizimle birlikte olacak sınırsız bir enerji kaynağı olarak tanımlarız, enerji dönüşümü sonrasında sıfır emisyon yaratması, maliyetlerinin her geçen gün düşmesi gibi teknik kavramlar etrafında dolaşırken belki de işin “öz” ‘ünü ıskalıyoruz. Tipik bir fosil enerji kaynağı olan kömür, yer yüzünün sadece %5 ‘ine konumlanmış durumdayken tüm bu enerji savaşları işte bu denli limitli bir erişilebilirliğe sahip kaynaklar içindir. Öte yandan yenilenebilir enerji, hemen şu anda dahi bulunduğumuz bu binanın penceresini açtığınızda, kapısına çıktığınıza erişebileceğiniz kadar hayata difuz etmiş durumdadır. Kaynağa “erişilebilirlik” açısından baktığınızda güneş ve rüzgar enerjisi kadar “adil” ulaşılabilir başka bir enerji kaynağı olmadığını söylemek yanlış olmaz. 2018 ‘in dünyasında enerjiye erişimi tıpkı gıdaya ulaşım, temiz suya ulaşım, temel eğitime erişim gibi en temel insan hakkı olarak görmek gerekir.

Sadece “yanlış” bir ailede dünyaya geldiği için günde 3-4 $ kazanabilmek uğruna günün 15-16 saati bir tekstil atölyesinde çalışmak zorunda olan Bangladeş’li bir tekstil işçisi ile, sadece ve sadece “doğru” ailede dünyaya geldiği için doğduğu günden öldüğü güne kadar hayatını ayrıcalıklı yaşayan İngiliz Kraliyet Ailesi bireylerinin güneş enerjisine ve rüzgar enerjisine erişimi şansı eşittir. 

Bu mesajı çok doğru okumak, işin özünü, felsefesini ıskalamayan politikalar geliştirmek zorundayız. Eğer doğru adımları atarsak yarının dünyası, merkeziyetçi enerji yönetiminden uzak, üretimle tüketimin aynı noktada konumlandığı bir arz-talep mekanizması bize sunacak gibi gözüküyor. 

LİSANSSIZ RÜZGAR ENERJİ SANTRALİ PROJELERİNDE FİZİBİLİTE VE ÖLÇÜM

ÖZET 

Bu çalışmada, Rüzgar Enerjisinden lisanssız elektrik üretimi kapsamında Türkiye’de kurulmaya başlanan 1MW ve altı güçteki rüzgar enerji santrallerinin fizibilite sürecinde dikkat edilmesi gereken noktalar incelenmiştir. Yasal mevzuatlar gereği yüksek potansiyele sahip olan sahaların hızlı bir şekilde tespit edilmesi ardından ise uzun soluklu bir idari izin sürecine geçilmesi gerekmektedir. İlgili proje takviminde teknik analizlerin nasıl ve hangi araçlar kullanılarak yapılması gerektiği makale kapsamında irdelenerek, yatırımcılara yol gösterilmesi amaçlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: lisanssız, rüzgar, lisanssız elektrik, reanalysis veri, sanal veri, sanal ölçüm

 

  1. GİRİŞ

2013 yılında EPDK tarafından hazırlanarak yürürlüğe girmiş olan Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmelik kapsamında kurulu gücü 1 MW ve altı olan yenilenebilir kaynaklara dayalı enerji üretim tesisleri için lisans alma zorunluluğunun kaldırılması ile özellikle Güneş enerji santrallerinin (GES) kurulumunda hızlı bir gelişme yaşanmıştır. Lisanssız rüzgar enerji santralleri (RES) ise gerek pazarın talebi olan türbin modellerinin sınırlı olması, gerekse kimi izin süreçlerinin uzun sürmesi nedeniyle beklenen gelişmeyi gösterememiştir. Bu bildirinin kaleme alındığı tarih olan Şubat 2016 itibariyle TEDAŞ’ın yayınlamış olduğu rakamlar üzerinden karşılaştırma yapılacak olursa, TEDAŞ’a sunularak onay almış projelerin toplam kurulu güçleri GES için 2.429.958 kWe iken, RES için bu değer sadece 91.828 kWe olarak kalmıştır. Toplam TEDAŞ’a başvuru yapan proje sayısı da GES için 4812 iken RES için bu değer sadece 235’tir. Görüleceği gibi RES proje başvurusu GES proje başvurusunun %5’inin bile altında seyretmektedir.

Rakamların ardında yatan sebepler çeşitlendirilebilir ancak bu çalışmanın konusuyla örtüşmesi bakımından, GES‘lerin enerji üretim tahminleri ölçüm yapılmaksızın oldukça yüksek bir doğrulukla öngörülebilirken RES’ler için yerinde ölçüm yapılmaksızın üretim tahmininde bulunmanın teknik açıdan oldukça güç ve yüksek belirsizlikli olduğunu belirtmek gerekir.

Yatırımcı penceresinden irdelendiğinde, lisanslı bir santrale yapılacak yatırımın bütçesi içerisinde, rüzgar ölçüm sürecinin tamamına (rüzgar ölçüm direğinin kurulması ve işletilmesi, danışmalık hizmetleri, teknik analiz raporunun hazırlanması vs.) ilişkin maliyetler oldukça küçük bir yere sahiptir. Bu görece düşük bütçeli ölçüm süreci sonunda ise yatırımın geri dönüş sürecine ışık tutacak değerli bilgilere ulaşılmakta, bu sebeple eksiksiz bir fizibilite sürecinin yürütülmesi kaçınılmaz olarak gereklilik haline gelmektedir. Ancak lisanssız pazarda faaliyet gösterilecek ise, hem de ilgili sahada sadece 1 MW kurulu güce sahip bir santral kurulması planlandığında, ölçüm süreci gerek proje takviminin sıkışıklığı, gerekse ortaya çıkacak maliyetler açısından yatırımcıların tercih etmekten çekindiği bir angaryaya dönüşmektedir. Tam da bu noktada yatırımın teknik belirsizliğini azaltacak ancak bunu kısa sürede ve ekonomik bir bütçeyle sağlayacak çözümler pazarda ihtiyaç olarak belirmektedir.

 

  1. RÜZGAR ÖLÇÜM DİREĞİ ve MİNİMUM KONFİGÜRASYONU 

Teknik açıdan durum ele alındığında bir santralin lisanslı ya da lisanssız olması şeklinde ayrım yapmak mümkün değildir. Bu nedenle lisanslı santrallerin projelendirilme aşamalarında geçerli olan tüm hassasiyetlerin lisanssız ölçekteki santraller için de uygulanıyor olması, düşük belirsizlikli bir enerji analiz süreci için kaçınılmazdır. Bu sebeple, lokal etkilerin çok yoğun olarak rüzgar karakteristiğine etki ettiği kompleks sahalarda geliştirilecek santraller için IEC 61400-12 standartına uygun bir ölçüm direği ile yerinde yapılacak minimum 1 yıllık ölçüm, yatırımcının sahip olacağı teknik değerlendirme raporunun çok daha sağlam temellere oturmasını sağlayacaktır.

İlgili rüzgar ölçüm direği kurulurken, 1MW ve altı türbinlerde göbek yüksekliklerinin görece daha düşük olduğu göz önünde bulundurulacak, kurulacak rüzgar ölçüm direğinin minimum 2/3 göbek yüksekliğinde olmasına özen gösterilmelidir. Ancak bu değer modern türbinler ile kıyaslandığında görece daha düşük kaldığı için yatırımcı adına kolay uygulanabilir, ekonomik bir ölçüm periyodunun kapısını aralamaktadır. Tablo 1. ‘de kimi ticari rüzgar türbinlerinin katalog değerlerinden alınmış göbek yükseklikleri ile, bu yükseliklerin 2/3 ‘üne tekabül eden, IEC tavsiyesi doğrultusundaki minimum rüzgar ölçüm direği yükseklikleri belirtilmiştir. Burada altı çizilmesi gereken nokta ise mümkün ise bu ölçümün kurulacak olan türbinin hub yüksekliğine eşit bir rüzgar ölçüm direği ile yürütülmesi gerektiğidir.

 

Tablo 1. Pazarda faaliyet gösteren kimi rüzgar türbini modelleri için göbek yükseklikleri ve 2/3 oranındaki minimum rüzgar ölçüm direği yükseklikleri

Kurulacak olan rüzgar ölçüm direğinde ölçümü yapılması gereken değişkenlerin listesi ve kullanılması tavsiye edilen minimum sensör adeti Tablo 2. ‘de belirtilmiştir. Hatırlanmalıdır ki, rüzgar hızı ve yönü ölçümleri en az 1’er sensör ile rüzgar ölçüm direğinin en üst noktasına konumlandırılmalı ve kanat çapının süpürdüğü tüm alanın taranabilmesi için uygun şekilde diğer sensörler konumlandırılmalıdır. Rüzgar ölçüm direğinin mekanik dizaynı ve bom oryantasyonları konusunda IEC61400-12 standartının EK G bölümü referans alınmalıdır.

Tablo 2. Ölçümü yapılması gereken değişkenler ve tavsiye edilen minimum sensör adeti

  1. SANAL VERİ SETLERİNİN KULLANILMASI

Her ne kadar bir rüzgar enerji santrali için rüzgar ölçümü kaçınılmaz bir adım olsa da, lisanssız pazarda faaliyet gösteren yatırımcılarımızın daha hızlı ve düşük maliyetli çözümler olan sanal veri setlerini tercih ettikleri bilinmektedir. Bu sanal veri setlerinin kullanılması sonucu yapılacak analizlerin içereceği belirsizlikleri saptayabilmek oldukça güç olduğu için, sanal veri setlerini teknik analize girdi olarak kullanılması ticari olarak oldukça risklidir.

Bunun yanı sıra, sanal veri setleri yakın sahaların göreli olarak karşılaştırılması için tercih edilebilecek pratik bir araç olabilir. Proje noktası için temin edilmiş sanal veri setleri ya da uzun dönemli geçmiş veriler, sahadan alınacak yerinde ölçüm ile korele edilmesi durumunda ise mevcut ölçümünde kalitesini arttıracağı ve belirsizliğini azaltacağı bilinmektedir.

Uluslararası enstitüler tarafından ücretsiz olarak sağlanan veri setlerini çeşitli metedolojiler kullanarak değerlendirmek mümkündür. Bu veri setlerine dayanarak, sahanın topografik etkilerini de göz önünde bulunduran ve istenen koordinat üzerine taşıyabilen çeşitli veri sağlayıcı firmalar sektörde aktif olarak hizmet vermektedirler. Kullanılan metedolojiler genellikle ticari nitelik taşıdığı için doğrudan ulaşılamamakla birlikte firmalar tarafından belirsizlik oranları ve oluşturulan verilerin ya da rüzgar hızı haritalarının çözünürlükleri sunulmaktadır. Diğer taraftan bu çıktılara dayanak oluşturulan veri kaynaklarının göreli olarak karşılaştırılması mümkün olmakla birlikte, verilerin kullanılacağı sahanın topografisi ve kullanılan metedolojiye bağlı olarak nihai veri setlerinin belirsizliği değişebilmektedir.

Veri kaynakları çok çeşitlenmek ile birlikte, uydu kaynaklı verileri servis eden temel kurumlar ve veri setlerine ilişkin bilgiler aşağıdaki gibidir:

 

3.1. NCEP/NCAR

Amerika Birleşik Devletleri’nde Ulusal Okyanus ve Atmosfer Yönetimi Dairesi (National Oceanic and Atmospheric Administration – NOAA) tarafından 01.01.1948 yılından beri günlük ortalamalarla çeşitli atmosferik verilerin kaydını içeren NCEP/NCAR dataları bu gün halen bir çok reanalysis veri seti içerisinde en çok tercih edileni olmaya devam etmekte ve ücretsiz olarak ilgili kurumun web sitesi üzerinden, Netcdf ve GRIB formatında indirilebilmektedir.

 

3.2. ERA-INTERIM

            Avrupa Orta Vadeli Hava Tahmin Merkezi (European Centre for Medium-Range Weather Forcast – ECMWF) tarafından 34 ülkenin desteği ile sunulan ERA-I verileri 1979’dan bu yana reanalysis verilerini içermektedir.

 

3.3. MERRA

MERRA veri setleri Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (National Aeronautics and Space Administration – NASA) tarafından sunulmakta olup, 1979 yılından beri rüzgar hızı, yönü, sıcaklık, nem ve basınç verileri dahil bir çok veriyi reanalysis veri seti olarak sunmaktadır.

 

  1. İŞLENMİŞ VERİ SETİ SAĞLAYICILARI

İşlenmiş veri setlerini anlamlandırarak rüzgar haritaları, sanal rüzgar ölçüm direği veri çıktıları yada sahanın uzun dönemli geçmiş verilerine ulaşmak mümkündür. Bu hizmet web tabanlı olarak hizmet veren servis sağlayıcılardan potansiyel sahanın koordinatı girilerek alınabilmektedir. Bu noktada dikkat edilmesi gereken hususların en önemlilerinden bir tanesi hangi veri setinin girdi olarak kullanılacağının tercihidir. Sahanın topografik özellikleri ve dünya üzerindeki konumuna bağlı olarak, servis sağlayıcının tavsiyesiyle o noktada minimum belirsizlikle çıktı vereceği ön görülen veri seti tercih edilmelidir.

Şekil 1. VORTEX Firması tarafından, reanalysis veri setleri ile oluşturulmuş bir rüzgar haritası örneği

 

  1. SONUÇ

Lisanssız rüzgar enerjisi pazarında hızlı bir şekilde proje geliştirmek isteyen yatırımcılar için doğru sahanın tespiti, teknik açıdan analizi ve bölgesel elektrik dağıtım şirketleri ile başlayıp diğer bir çok kurum ve kuruluş ile devam eden idari prosedürler çoğu zaman oldukça yıpratıcı bir hal almaktadır. Bu süreçte, santralin tüm işletme ömrüne ışık tutacak teknik analizler çoğunlukla üzerine fazlaca düşünülmeden geçilebilen ancak yapılacak hataların geri dönülmez maliyetler oluşturacağı kritik bir basamak olarak ortaya çıkmaktadır. Diğer taraftan gerek proje takvimlerinin sıkışıklığı gerekse maliyet kaygıları ile hızlı bir şekilde uygun sahanın tespit edilerek bir an evvel idari izin süreçlerinin başlatılması beklenmektedir.

Türkiye’deki güncel mevzuatlar dahilinde, lisanssız kapsamda rüzgar enerji santrali geliştirmek isteyen yatırımcılar hızlı bir şekilde en doğru saha tespitini saptamak için bu makalenin 3. ve 4. bölümlerinde açıklanan reanalysis veri setleriyle oluşturulmuş rüzgar haritalarını kullanabilirler. Bu sayede proje geliştirilecek coğrafi sınırlar içerisinde göreli olarak en yüksek rüzgar potansiyeline sahip olan nokta hızla tespit edilebilir ve sonrasında idari izin aşamalarına geçilebilir. İdari izin süreçlerini yürüten yatırımcı, başvuru yapacağı noktanın göreli olarak ilgili sahadaki en yüksek potansiyele sahip olan türbin noktası olduğunu bilerek proje geliştirme süreçlerini yürütebilir. Ancak bu noktada altı çizilmesi gereken en önemli nokta ise, idari izin süreçleri ile paralel olarak bölüm 2 ‘de açıklanan özelliklerde yerinde ölçüm sürecinin de eksiksiz bir şekilde tamamlanmasıdır. Sadece reanalysis veri setlerinden alınan çıktılara dayanarak enerji kazanım analizi yapmak ya da bu verilere istinaden rüzgar karakteristiğini belirlemek oldukça hatalı bir yaklaşım olacaktır. Unutulmamalıdır ki; rüzgar enerjisi, yerel topografik özelliklere karşı oldukça duyarlı bir enerji türü olduğundan, ilgili sahada bir rüzgar ölçümü yapılmaksızın varılacak her sonuç yüksek belirsizlik içerecektir.

 

KAYNAKLAR

[1] http://www.kintech-engineering.com/media/pdf/productcatalogue-en.pdf

[2] ICE – 61400-12 International Standart,

[3] Patel M., 2006. Wind and Solar Power System, Taylor&Francis Group, FL, ABD

[4] Kalnay et al.,The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project, Bull. Amer. Meteor. Soc., 77, 437-470, 1996.

[5]Lucchesi, R., 2012: File Specification for MERRA Products. GMAO Office Note No. 1 (Version 2.3), 82 pp, available from http://gmao.gsfc.nasa.gov/pubs/office_notes.

[6] D.P. Dee et al., 2011A, The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system, W.F.R. Meteorol Soc. 137:553-597

 

SUMMARY

It is investigated to clarify most important points of the wind assessment projects for a wind farm which has maximum 1MW installed capacity under the laws of non-licensed energy production in Turkey. Regarding to regulations, it is needed to find technically suitable point in first then proceeded to long permission procedures. It is aimed to highlight technical tools can be used during that feasibility studies and define the road map for the developers.

Bu çalışma ICCI 2016 'da bildiri olarak yayınlanmış ve sunulmuştur.

GÜNEŞ ENERJİ SANTRALLERİNİN KURULUMUNDA GÜNEŞ ÖLÇÜMÜNÜN ÖNEMİ VE TÜRKİYE’DE YASAL MEVZUAT

GÜNEŞ ENERJİ SANTRALLERİNİN KURULUMUNDA GÜNEŞ ÖLÇÜMÜNÜN ÖNEMİ VE TÜRKİYE’DE YASAL MEVZUAT

1. GİRİŞ

Geçtiğimiz yüzyıl içerisinde yaşanan enerji talebindeki artış, yeni ve sürdürülebilir enerji kaynaklarının arayışına hız kazandırmıştır. Fosil kaynaklı yakıtların tükenmeye yüz yutması, enerji talebinin yetersiz kalması ve büyük bir hızla artmaya devam eden dünya nüfusuna bağlı enerji talebi önümüzdeki yüzyıl içerisinde yenilenebilir enerjiye dayalı enerji arzını zorunlu kılmaktadır.

Grafik 1. Yeni Politikalar Senaryosunda Teknoloji Türü İtibariyle Küresel Elektrik Üretimi Kurulu Güç Kapasitesi ve İlaveleri [1]

 

Yaşanan enerji talebinde yaşanan artışın %30 Çin tarafından oluşturulmakta olup, yaşanan toplam enerji talebindeki artışın %90’ı OECD dışı ülkelerde oluşmaktadır. [2]

Sürdürülebilir, tamamen çevre dostu yenilenebilir enerji kaynaklarının başında ise güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi gelmektedir. Son yüzyılda yaşanan teknolojik gelişmelere paralel olarak ilk yatırım maliyetlerindeki düşüş, güneş enerjisi ve rüzgar enerjisini sadece çevre dostu değil aynı zamanda ekonomik bir enerji kaynağı haline getirmektedir.

2013 itibariyle Türkiye’de kurulu Rüzgar Enerji Santrali 2261MW iken henüz lisanlı bir Güneş Enerji Santrali bulunmamaktadır. [3]

2. TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ÖLÇÜMÜ VE YASAL MEZUAT

13-14 Haziran 2013 tarihlerinde EPDK tarafından kabul edilecek güneş enerji santrali lisans başvuruları öncesinde minimum 6 ay süre ile yerinde ölçüm zorunlu kılınmış, bu ölçüm sırasında kullanılacak ölçüm istasyonun sahip olacağı nitelikler ise 10 Temmuz 2012 tarihli, 28349 sayılı Resmi Gazete’de yayımlanan “RÜZGAR VE GÜNEŞ ENERJİSİNE DAYALI LİSANS BAŞVURULARI İÇİN YAPILACAK RÜZGAR VE GÜNEŞ ÖLÇÜMLERİ UYGULAMALARINA DAİR TEBLİĞ” ile belirlenmiştir. Yayımlanan bu tebliğ ile güneş enerji santrali yapılacak sahada minimum 6 ay süre ölçülmesi zorunlu kılınan parametreler aşağıdaki gibidir:

2.1. Global Radyasyon (W/m2)

Yatay yüzeye düşen global radyasyon miktarını ifade eder. Güneşten çıkan ışınımlar yer yüzüne 2 farklı şekilde ulaşmaktadır: Direk (direct) ve difüz (diffuse). Kaynağından çıkarak atmosfer üzerinde kırılmadan doğrudan yer yüzüne ulaşan ışınım tipi “direk radyasyon” olarak ifade edilirken, bulutlar, atmosferdeki partiküller, yeryüzü şekilleri gibi etmenler nedeniyle kırılarak tekrar yüzeye ulaşan radyasyon ise “difüz radyasyon” olarak adlandırılmaktadır. Global radyasyon ise bu iki tip radyasyonun toplamı olarak tanımlanmakta olup, birim yüzeye ulaşan toplam radyasyonu ifade eder. Birimi W/m2 olup, piranometre olarak adlandırılan cihazlar yardımı ile ölçümü gerçekleştirilir.

2.2. Güneşlenme Süresi (h)
Yüzeye düşen direk radyasyonun 120W/m2 den yüksek olduğu anların süresini ifade eden güneşlenme süresi, daha çok CSP(consantrated solar power) gibi direk radyasyon ile çalışan santrallerin fizibilitesinde önem taşır.

2.3. Sıcaklık (oC)

Santralin işletileceği sahaya ilişkin sıcaklık değerlerini ifade eder. Kurulacak santralde kullanılacak PV panallerin ve iverter gibi ana ekipmanların verimlerine doğrudan etkiyen sıcaklığın değişimi, santralin enerji kazanım hesaplarının düşük belirsizlikle gerçekleştirilebilmesi için önemlidir.

2.4. Bağıl Nem (%)
Santral sahasına ait bağıl nem değerlerini ifade eder. Kurulacak ekipmanların doğru seçimi ve düşük belirsizlikli enerji kazanım analizleri için bağıl nem değerinin bilinmesi önemlidir.

2.5. Rüzgar Hızı (m/s)

Güneş enerji santrali kurulacak sahaya ilişkin rüzgar hızı değerlerini ifade etmektedir. Kullanılacak mekanik konstrüksiyonun tasarlanması, sahaya montaj tipine karar verilmesi için gerekli rüzgar yükü hesaplarının gerçekleştirilebilmesi için bilinmesi önemlidir. Rüzgar hızının bilinmesi, santralde oluşacak zorlanmış taşınılma ısı transferinin saptanabilmesini de sağlar. Bu sayede PV panellerde ve diğer ekipmanlarda oluşacak soğutma belirlenerek toplam verime etkisi saptanabilir.

2.6. Rüzgar Yönü (o)

Santral sahasında esen rüzgarın geliş açısını ifade etmektedir. Rüzgar yüklerinin uygulama yönünün saptanabilmesi için bilinmesi önemlidir.

3. GÜNEŞ ÖLÇÜM İSTASYONU ve SENSÖRLER

Potansiyel güneş enerji santralinin enerji kazanım analizini gerçekleştirebilmek için yerinde ölçüm can alıcı önem taşımaktadır. Kullanılan ekipmanın nitelikleri kadar istasyona doğru konumlandırılması, veri kayıt kalitesi gibi yan etkenler ölçümün kalitesine doğrudan etkimektedir. Bir güneş ölçüm istasyonunun yerleşim planı ve içermesi gereken ekipmanlar aşağıdaki gibidir:

Şekil 1. Güneş ölçüm istasyonu şematik gösterimi [4]

3.1. Piranometre (pyranometer)
Yatay birim yüzeye düşen global ışınım miktarını saptayan sensördür. Dünya meteoroloji örgütü tarafından 3 farklı sınıfa ayrılmıştır; orta kalite (moderate quality), iyi kalite (good quality), yüksek kalite (high quality)[5]. Aynı sınıflama ISO tarafından da gerçekleştirilmiş olup sektörel kullanımı daha yaygındır; ikinci sınıf (scond class), birinci sınıf (first class) ve ikincil standart (secondery Standard) [5]. Türkiye’de güneş enerji santrali lisans başvurusu için gerçekleştirilecek ölçümlerde en az birinci sınıf niteliğinde bir piranometre kullanılması zorunludur.

 

Şekil 2. İkincil standart bir piranometrenin kesit şekli

Piranometre kesinlikle gölgelemeyecek şekilde, tam güney oryantasyonunda (azimut açısı 0), direk

gövdesinden uzakta, bir kol üzerine konumlandırılmalıdır.

3.2. Güneşlenme Süresi Sensörü (sun shine duration sensor)
Yatay yüzeye düşen direk radyasyonun 120W/m2 değerinin üzerinde olduğu anların zaman cinsinden kayıt altına alınmasını sağlayan sensördür. Kuzey yarım kürede yapılan ölçümler için kuzeye doğru dikey açı yapacak şekilde montajı gerçekleştirilir. Güney yarım kürede yapılan ölçümler için oryantasyon güneye doğru gerçekleştirilir. Dikey eksen ile sensör arasındaki açı ölçüm noktasının coğrafi koordinatlarına göre değişiklik göstermekte olup, Türkiye’nin sahip olduğu enlem kuşağı için yaklaşık 5 derecedir.

 

Şekil 3.Güneşlenme süresi montaj oryantasyonu şematiği

3.3. Sıcaklık Sensörü (temperature sensor)
Ortam sıcaklığının kaydedilmesini sağlamak amacıyla kullanılır, ışınımdan etkilenmemesi için, özel olarak imal edilmiş plastik radyasyon kalkanı içerisine konumlandırılır.

3.4. Bağıl Nem Sensörü (relative humidity sensor)
Ölçüm yapılan ortamın bağıl nem oranının saptanmasını sağlayan, %0 – %100 arasında çalışabilecek nitelikte bir sensördür.

3.5. Anemometre (anemometer)
Proje sahasındaki rüzgâr hızının ölçülmesini sağlayan, fincan kafes tipi rüzgar hızı ölçüm sensörüdür. Uluslar arası standartlarda imalatı yapılmış ve kalibrasyonu son 1 yıl içerisinde yenilenmiş olmalıdır. Anemometre bağlantı kolu doğu yönünde sabitlenmelidir.

3.6. Rüzgar Yön Ölçer (windvane)
Proje sahasında esen rüzgar yönünün saptanmasında kullanılan rüzgar yön ölçer sensörüdür. 0-360 derece arasını ölçebilir nitelikte olmalıdır. Yön ölçer bağlantı kolu batı yönünde sabitlenmeli, yön ölçer üzerindeki Kuzey işareti tam kuzey yönünü işaret edecek şekilde montajı gerçekleştirilmelidir.

3.7. Veri Kaydedici (data logger)
Yapılan ölçümleri kayıt altına alan, fiziksel erişimin mümkün olmadığı yerlerde verilerin internet üzerinden kullanıcıya iletilmesini sağlayan erişim aracıdır. İstasyonda yer alan tüm sensörlerden saniyelik veriler toplanarak 10 dakikalık (yada opsiyonel olarak daha kısa aralıklarla) ortalamaları, standart sapmaları, maksimum ve minimum değerleri kayıt altına alınır. Bir günlük ölçüm süresi sonunda 144 satır veri kaydı yapılır.

 

Şekil 4. EOL Zenith marka veri kaydedici

Uzaktan erişim modülleri ile, ölçüm istasyonuna uzaktan erişmek, anlık değerleri gözlemlemek, verileri indirmek gibi bir çok opsiyon veri kaydedicilerde yer alan gelişmiş yazılımlar sayesinde mümkündür. Bu bağlantı için gerekli olan bir standart bir data hattıdır. [7]

Şekil 5. EOL Zenith veri kaydediciye uzaktan bağlantı arayüzü

Her marka veri kaydedicinin veri kayıt formatı birbirinden farklı olmasına rağmen, açık kodlu yazılımları sayesinde kolaylıkla kayıt formatı değiştirilebilir. Meteoroloji genel müdürlüğü, güneş ölçüm istasyonlarında yapılan ölçümlerin sonuçlarını marka ve modelden bağımsız olarak tek formatta talep etmektedir. Söz konusu format Tablo 1. ‘de verilmiştir.

Tablo1. Türkiye’de gerçekleşecek güneş ölçümleri için yasal kayıt formatı[4]

SONUÇ

Yenilenebilir enerjiye dayalı enerji arzı ülkenin geleceği için can alıcı önemde olup, bu arzın karşılanmasında en büyük rolü güneş enerjisinin üstleneceği ortadadır. Kurulacak olan güneş enerji santrallerinin fizibilite çalışmalarının düşük belirsizliklerle tamamlanabilmesi için yerinde ölçüm zorunludur. Yapılan ölçümün niteliği, kurulacak olan santralin 25 yıl sonraki performansının dahi saptanmasına temel teşkil edeceği için gerek kullanılacak ekipmanların niteliği, gerekse ölçüm istasyonunun devreye alınması ve işletilmesi oldukça önemlidir.

KAYNAKLAR

  1. [1]  WEO2011
  2. [2]  ÇAYNAK,S.,“Türkiye’ninYenilenebilirEnerjiStratejisi”,ICCI2012
  3. [3]  Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (http://www.teias.gov.tr/Eng/StatisticalReports.aspx)
  4. [4]  Rüzgar ve güneş enerjisine dayalı lisans başvuruları için yapılacak rüzgar ve güneş ölçümleriuygulamalarına dair tebliğ, 28349 Sayılı Resmi Gazete
  5. [5]  WMO,Guide6thEdition
  6. [6]  ISO9060:1990(E)
  7. [7]  GenbaEnerji,www.genba.com.tr

Bu çalışma İskender Kökey tarafından VIII. ULUSAL ÖLÇÜMBİLİM KONGRESİ Gebze-KOCAELİ ‘nde bildiri olarak yayınlanmış ve sunulmuştur.