Makale: ARPA-E’nin Enerji Depolama Projeleri!

Elektrikle çalışan sistemlerin güvenilir ve sağlıklı bir şekilde işleyebilmesi için elektrik üretimi arz ve talep dengesi gözetilerek planlı bir şekilde yapılmalıdır. Çünkü tüketilmeyecek elektriğin üretimi, depolama teknolojilerinin henüz yeterli düzeyde olmadığı günümüzde, mevcut olan sınırlı doğal kaynakların gereksiz yere sarf edilmesine neden olacaktır.

Elektrikle ilgili yaygın kanı, onun depolanamayacağı şeklindedir. Bu yargı kısmen doğru olsa da, dünya birincil enerji arzında yaklaşık %80 ile oldukça büyük bir paya sahip olan fosil yakıtlar, elektriğe çevrilmeden önce tank ya da stok sahalarında depolanabilmektedir. Bu sayede, söz konusu enerji kaynakları, ihtiyaç duyulduğunda santrallerde elektriğe çevrilebilmekte, bunları yakıt olarak kullanan santrallerin emre amadelikleri yüksek olmakta ve güvenilir bir şekilde elektrik arzı mümkün olmaktadır. Bu da enerjinin depolanabilmesinin ne kadar önemli olduğunu ortaya koymaktadır. Ancak bu tür yakıtların dünyanın sadece belirli bölgelerinden elde edilebilmesi, bu kaynakların mevcut olduğu ülkelerdeki siyasi krizler nedeniyle diğer ülkelerin arz güvenliği ve kesintisiz elektrik üretiminde zaman zaman sıkıntılar yaşamasına sebep olmaktadır. Buna ek olarak, fosil yakıtların er geç tükenecek olması, yakıt fiyatlarındaki dönemsel dalgalanmalar ve çevresel kaygılar, bu yakıtlara alternatif ve tekrar tekrar temini mümkün olan temiz enerji kaynaklarını gerekli kılmaktadır.

Fosil yakıtlara alternatif olan yenilenebilir enerji kaynakları ise her ülkenin kendi yerli kaynak imkanları ölçüsünde elde edebileceği temiz enerji kaynağı olmasına karşın doğası gereği tahmin edilmesi zor, depolanması güç ve sürekliliği düşük bir enerji kaynağıdır. Bu nedenlerle de yenilenebilir enerjiden elde edilen elektriğin şebekelere entegrasyonunda zorluklar yaşanmakta ve yenilenebilir enerjiden elektrik üreten santraller fosil yakıtlı santrallere kıyasla düşük emre amadelikle çalışmaktadır. Dahası, günümüzde enerjiyi depolamada kullanılan ticari olarak uygulanabilir yöntemlerin sayıca az olması, yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen ihtiyaç fazlası elektriğin depolanmasını zorlaştırmaktadır.

Enerjinin depolanmasına ilişkin mevcut olan yöntemler daha çok araştırma/geliştirme safhasında ve yakın gelecekte yaygın kullanımı güç olan yöntemler olsa da ABD’de kamu kuruluşu niteliğini haiz Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E), ümit vadeden birçok enerji depolama projesini ciddi anlamda mali yönden desteklemektedir.

Bu kısa bilgilendirme yazısında, ARPA-E’nin teşvik ve mali desteğiyle araştırma ve geliştirme çalışmaları yürütülen enerji depolama projelerine ilişkin özet bilgi verilmektedir. ARPA-E tarafından desteklenen enerji depolama projeleri genel olarak iki ana başlık altında toplanabilir. Bunlardan ilki istasyon depolama (stationary storage), diğeri ise taşıtlarda depolama (transportation storage) projeleridir. Her iki grup altındaki projelerin de ortak özelliği, enerjinin güvenli bir şekilde ve çevresel kaygılar gözeterek ekonomik olarak depolanması ve depolanan enerjinin ihtiyaç duyulduğunda kullanılmasını sağlayan yöntemler geliştirme amacı taşımasıdır.

ARPA-E tarafından desteklenen istasyon depolama projeleri, şebeke ölçekli piller (Grid-Scale Batteries), termal ve kinetik depolama ile sensör ve kontrol sistemleri (Sensors & Conrols) temelli projeler olarak dört farklı kategoriye ayrılmıştır. Bu projelerde kullanılan yöntemler birbirlerinden çok farklı olsa da, genel olarak yenilenebilir kaynaklardan üretilen enerjinin etkin ve verimli bir şekilde depolanarak gerektiğinde kullanılabilmesi amacını taşımaktadır. ARPA-E’nin internet sitesinden derlenen bazı istasyon depolama projeleri Tablo 1’de özetlenmiştir.

Tablo 1. ARPA-E tarafından desteklenen İstasyon Depolama Projeleri 
Araştırma 

Kurumu

Mali 

Destek ($)

Proje 

Dönemi

Kategori Proje Başlığı ve Tanımı
Alveo Energy 4milyon 2013­ 

2016

Grid Scale Batteries Prussian Blue Dye Batteries 

Ucuz ve kolay bulunabilir Prusya mavi boyasının elektrik yüklerini tutma özelliğini kullanarak pil geliştirme

Materials & Systems Research Inc. 1.7milyon 2012­ 

2015

Grid Scale Batteries Advanced Sodium Battery 

Sodyum pillerinde kullanmak üzere yüksek dayanımlı düşük maliyetli katı hal elekrolit zarı geliştirme

Harvard 

University

4.3milyon 2013­ 

2017

Grid Scale Batteries Organic Flow Battery for Energy Storage 

Sulu elektrolitte küçük ve ucuz organik moleküller kullanan flow battery (akış pili) geliştirme

Halotechnics 3.3milyon 2012­ 

2014

Termal Molten Glass for Thermal Storage 

Cam eriyiği kullanarak güneş enerjisini depolama projesi

Beacon Power 4.3milyon 2012­ 

2016

Kinetik Next-Generation Flywheel Energy Storage 

Mevcut teknolojilerinden daha ekonomik olan, merkezinde şaft içermeyen ve benzer teknolojilere nazaran %400 daha fazla enerji elde edilebilmesine olanak sağlayan flywheel (volan) geliştirme

 

Araştırma 

Kurumu

Mali 

Destek ($)

Proje 

Dönemi

Kategori Proje Başlığı ve Tanımı
University of Washington 1.4milyon 2012­ 

2015

Sensors & Conrols Renewable Energy Positioning System 

Depolama tesislerinin bulunduğu yeri optimum şekilde seçerek şebekelerin güvenli işlemesini sağlama projesi

 

İstasyon depolama projelerine nazaran sayıca nispeten daha az olsa da ARPA-E tarafından desteklenen taşıtlarda depolama projeleri, her gün birçok kez ulaşımda kullandığımız araçların, enerji depolama kapasitelerinin artırılarak çevreyle daha dost ve uzun menzilli araçlar geliştirilmesi amacını taşımaktadır. Bu kapsamda, taşıtlarda depolama projeleri, araç pilleri (Vehicle Batteries) ve pilsiz (Non-Battery) olmak üzere ARPA-E tarafından iki kategoriye ayrılmıştır. ARPA-E’nin internet sitesinden derlenen taşıtlarda depolama projelerinden bazıları Tablo 2’de özetlenmiştir.

Tablo 2. ARPA-E tarafından desteklenen Taşıtlarda Depolama Projeleri
Araştırma 

Kurumu

Mali 

Destek ($)

Proje 

Dönemi

Kategori Proje Başlığı ve Tanımı
GE Global Research 891bin 2014­ 

2015

Vehicle 

Batteries

Water-Based Flow Battery for EV 

Maliyetleri %75’e kadar düşürmesinin yanında taşıt menzilini 240 mile çıkartması planlanan akış pili (flow battery) geliştirme

Massachusetts Institute of Technology 2.7milyon 2011­ 

2014

Non­ 

Battery

Advanced Thermo-Adsorptive Battery 

Elektrikli araçlarda menzili %30 kadar artıran ısı emişli pil geliştirme (thermo-adsorptive battery-ATB)

Georgia Institute of Technology 2.1milyon 2013­ 

2016

Non­ 

Battery

Graphene-Based Supercapacitors 

Mevcut teknolojilerin sağladığından daha fazla enerji depolanmasına imkan tanıyan ve malzeme olarak graphene kullanan süper kapasitör geliştirme

Ozan Soydaş

Bu makale EİGM Ağustos-Eylül 2014 Bülteninde yayınlanmıştır.

Kaynak: Enerji Enstitüsü

Advanced Research Projects Agency-EnergyARPA-EARPA-E’nin Enerji Depolama Projelerielektrik arz ve talep dengesienerji depolamafosil yakıtlaristasyon depolama projelerikesintisiz elektrik üretimişebeke ölçekli pillertaşıtlarda depolama projeleritemiz enerji kaynağıyenilenebilir enerji kaynakları
Yorumlar (0)
Yorum Ekle