Kategori : ELEKTRİK ENERJİSİ, ENERJİ GÜNDEMİ - Tarih : 27 Ekim 2018
Günümüzde, artan nüfus ve sanayileşmeden kaynaklanan enerji ihtiyacı ülkemizin kısıtlı kaynaklarıyla karşılanamamakta, enerji üretimi ve tüketimi arasındaki fark hızla büyümektedir. Bu durumda, mevcut enerji kaynaklarımızdan daha etkili bir biçimde yararlanmak, her geçen gün daha da önem kazanmaktadır. Enerji talebindeki hızlı artışın karşılanması için, yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen enerjinin verimli bir şekilde depolanması ve ihtiyacı karşılayacak en uygun dönüşümlerin geliştirilmesi yararlı olacaktır. Günümüzde dünyadaki enerji ihtiyacının büyük bir bölümü kömür, doğal gaz ve petrol gibi yenilenemez enerji kaynakları kullanılarak karşılanmaktadır. Bunun yanı sıra dünyadaki enerji ihtiyacı her geçen gün artış göstermekte, bu durum da yakıt ihtiyacını giderek arttırmaktadır. Öte yandan fosil kaynaklar elbet bir gün tükenecek bu da üretim/tüketim dengesinin sağlanması konusunda sorun oluşturacaktır.
Sürdürülebilir enerjinin devamı konusunda da fosil yakıtların dışında kullandığımız alternatif enerji kaynaklarında da mevsim ve hava koşullarına bağlılık söz konusudur. Bu yüzden üretilen enerjinin günlük, haftalık üretimleri konusunda anlık olarak değişim gösterebilmektedir. Bu durumda gerekli olan 
enerji talebinin karşılanamamasına sebep olabilir. Bu durumda enerji talebinin yoğun olmadığı zamanda üretilen enerji depolanmakta gerektiğinde devreye alınmaktadır.
Enerji depolamanın amacı enerji temini ve talebi arasındaki orantıdan doğabilecek farkı en aza indirmektir. Bu sayede kullanılan enerji sisteminin verimi artmakta ve enerji tasarrufu sağlanmaktadır. Enerji üretimi için kullanılan yakıtların çevreye verdiği zararın önüne geçilmesinde de önemli rol oynar. Enerji depolama daha az fosil yakıt tüketilmesine bağlı olarak çevreye yayılan sera gazı miktarının azalması buna bağlı olarak küresel ısınmaya karşı büyük bir destek vermiş olur. Ülkemizin fosil yakıtlar bakımından dışa bağımlılığı da düşünüldüğünde, enerji depolamayla sağlanacak enerji tasarrufunun ülke ekonomisine de ciddi katkılar sağlayacaktır.
Enerji depolamanın önemi enerji istendiği zaman ve istenilen yerde kullanılmaya hazır olması istenmekte ve bundan dolayı önem arz etmektedir. Enerji depolama ise çeşitli şekillerde olabilir. Kullanımı ise depoların özeliklerine göre belirlenmektedir. Yüksek depolama kapasitesi, uzun ömür, maliyeti yani enerjiyi en az hacimde en yoğun şekilde depolamak önemlidir.
Enerji depolamadan bahsederken aklımıza sadece telefonlarımızdaki gibi batarya gelmemelidir. Örnek olarak HES de bir enerji depolama sistemidir. İhtiyaç duyulduğunda sisteme direk entegre olabilmektedir.
Şimdi ise enerji depolama sistemlerini ve çalışma prensiplerinden bahsedelim;
Volan
Volan, mekanik sistemlerde darbeli çalışan yüklerde, tahrik gücünün fazla olduğu periyotlarda fazla enerjiyi üzerine alır, yük talebinin arttığı periyotlarda bu enerjiyi yüke aktararak yük dengelemesi yapar.Devir sayısı yaklaşık 75.000 devir/dakika’yı bulabilir. Volan çarkı, kompozit(karma) malzemeden yapılır çünkü kompozit malzemeler dönme kuvvetlerine karşı daha dayanıklıdır.
Sıkıştırılmış Hava Depolamalı Sistemler
Sıkıştırılmış hava depolamalı sistemlerde temel amaç, havayı kompresörler yardımıyla sıkıştırıp depolamak ve sıkıştırılmış havayı ısıtıp gaz yanma türbininde enerji üretiminde kullanılmaktadır.
Elektrokimyasal Sistemler (Piller)
Piller, elektrik enerjisini elektro kimyasal enerjiye dönüştürerek depolayan ve istendiği anda depolanan enerjiyi elektrik enerjisi olarak geri verebilen elektrokimyasal enerji depolama sistemleridir. Pil çeşitleri ıslak ve kuru olmak üzere ikiye ayrılır.
1- Kurşun-Asit Piller (Aküler)
2- Alkali – Çinko Karbon Piller (kalem pil )
3- Lityum Piller (Bataryalar)
Bir örnek vermek gerekirse ;
Elon Musk Avusturalya’da kurduğu 100 MW’lık lityum-iyon cinsi batarya depolama sistemi, 315 MW kurulu gücü olan Hornsdale rüzgar enerji santralinde devreye alındı. Bu sistem 1 saat boyunca 30.000 hanenin elektriğini karşılayabilmekte ve bunu sadece 140 milisaniye içinde yapmaktadır. Kurduğu bu tesisle gündüz güneş ve rüzgar enerjisinde depo etmekte akşam da talep olmamasına rağmen rüzgar enerjisinden enerji elde ederek rüzgar enerjisinden 24 saat verim alıp depolama yapabilmektedir.
Enerji depolama sistemi olmazsa arz/talep durumuna göre gece daha az elektrik gerekeceği için rüzgar enerjisi kullanılamayacaktır.Bu teknoloji sayesinde gece rüzgar enerjisinden faydalanılmaktadır.
Termal Sistemler
Isıl enerjisi depolama sistemleri, atık ısı kaynaklarını ısıl enerjisi biçiminde depolamak için kullanılan yapılardan meydana gelmektedir.
Bu sisteme örnek olarak Fransa’da bulunan Themis Santrali’ni ele alacağız.
Bu sistemin çalışma prensibi güneş ışınlarının termal enerjisi, güneş kollektörü kullanılarak toplanmakta ve bu enerji erimiş tuz kullanılarak depolanmaktadır. Sistem gerektiğinde depolanan termal enerjiyi elektrik enerjisine çevirerek şebekeye aktarılmaktadır.Bu sistem ortalama bir günlük enerjisi 40 MW’lık bir enerjiyi depolayacak yeterlilikte olup 550 ton erimiş tuz kullanılmaktadır.
Hidrojen Depolama Sistemleri
Hidrojenin belki de en önemli özelliği, depolanabilir olmasıdır. Günümüzde büyük tutarlarda enerji depolamak için hala uygun bir yöntem bulunmuş değildir. Eğer bugün hidroelektrik santrallerinden elde edilen enerjinin depolanması mümkün olsaydı, enerji sorununu bir ölçüde çözmek mümkün olabilirdi. Ancak, elektrik enerjisi için bilinen en iyi depolama yöntemi hala asitli akümülatörlerden başka bir şey değildir. Hidrojen gaz veya sıvı olarak saf halde tanklarda depolanabileceği gibi, fiziksel olarak karbon nanotüplerde veya kimyasal olarak hidrür (hidrojenli bileşik) şeklinde depolanabilmektedir. Hidrojen petrole göre 4 kat fazla hacim kaplar.Hidrojenin kapladığı hacmi küçültmek için hidrojeni sıvı halde depolamak gereklidir. Bunun için de yüksek basınç ve soğutma işlemine ihtiyaç vardır. Sıvılaştırılmış hidrojen yüksek basınç altında çelik tüpler içinde depolanabilir.Hidrojen depolama sisteminin çalışma prensibi şöyledir;
Bu sistemlerin yaygın olmamasının en önemli faktörü maliyetidir. Enerji depolama sistemleri yatırım ve işletme maliyetlerini içermektedir. İşletme maliyetleri işlem maliyeti, bakım, depolama alanı ve değişim gibi maddeleri kapsamaktadır. Bazı sistemlerde bulunan yan bileşenler de toplam yatırım maliyetine eklenmektedir. Bunun sonucunda, bu sistemler kW başına çok yüksek maliyet oluşturmaktadır.Yatırım yapılmaya değebilmesi için çok yüksek miktarda kullanılmaları gerekmektedir.
Sonuç olarak incelendiğinde birçok farklı enerji depolama sistemleri ve her birinin ömrü, maliyeti, enerji yoğunluğu ve verimi gibi kendine has özellikleri mevcuttur. Yenilenebilir enerji kaynakları ve haricindeki kaynaklarda da enerjinin depolanması yaygınlaşıyor.Sonsuz bir kaynağa sahip değiliz. Elimizdeki imkanları mümkün mertebe yüksek verimde kullanmalıyız. Enerjide yaklaşık %70 dışa bağımlı ülkemizde, sahip olduğumuz ve doğanın bize sunduğu kaynakları akıllıca kullanmalıyız.
Ömer HOŞ – Enerji Sistemleri Mühendisi – omer.hos61@gmail.com
Kaynakça
https://www.elektrikport.com/makale-detay/yenilenebilir-enerji-depolama-sistemleri/21547#ad-image-0
http://www.yegm.gov.tr/teknoloji/h_depolanmasi.aspx
http://www.solar-academy.com/menuis/Enerji-Depolama-Yontemleri.034644.pdf
http://www.emo.org.tr/ekler/9ffd21addd35b21_ek.pdf
http://www.yegm.gov.tr/teknoloji/h_depolanmasi.aspx
https://technotoday.com.tr/tesla-nin-dev-pil-ciftligi-guney-avustralya-da-hizmete-girdi/
