Yaşam standartlarının yükselmesi ile her alanda temiz ve ucuz enerjinin etkin ve verimli bir şekilde kullanımı son derece önem kazanmıştır. Örn: Barajlardaki suyun yerçekimi enerjisi, türbini döndürdüğünde mekanik enerjiye dönüşmektedir. Bu mekanik enerji, dönen türbinin ucunda bulunan jeneratörde elektrik enerjisini meydana getirmektedir. Elektrik enerjisi daha sonra evlerimizde kullanılırken farklı enerji türleri elde edilmektedir. Her geçen gün artan çevresel kaygılar ve konvansiyonel fosil yakıtların hızla tükenmesi, temiz ve yenilenebilir enerji kaynakları üzerine yapılan çalışmalara büyük bir ivme kazandırmıştır.

Ancak meteorolojik ve iklimsel koşullara bağımlılık hususu, yenilenebilir enerji kaynakları ile üretilen gücün yük talebinin değişimi ile uyum sağlayamaması olasılığını ortaya çıkarmaktadır. Bu açıdan enerji depolama ünitelerinin uygunluk ve uyum açısından araştırılması ve incelenmesi oldukça büyük önem arz etmektedir. Enerjinin depolanması, enerjinin arz fazlası olduğu dönemlerde depolanarak saklanması, enerjiye talep döneminde ise tekrar kullanılması şeklinde işleyişini sürdürür.

Enerji Depolama Yöntemleri İse;

1- Kimyasal Enerji Depolama

2- Mekaniksel Enerji Depolama: (Hazneli Pompalı Sistemler, Sıkıştırılmış Hava ile Enerji Depolama, Volanlar vb.)

3- Isıl-Termal Enerji Depolama

4- Elektriksel Enerji Depolama: (Ultrakapasitörler / Süperkapasitörler, Süperiletken Manyetik Enerji Depolama, Yakıt Hücreleri, Lityum-İyon, Kurşun Asit, Nikel–Kadmiyum, Nikel–Metal Hidrit vb.) olarak karşımıza çıkmaktadır.

Bütün mevcut yenilenebilir enerji teknolojileri arasında güneşten sağlanan enerji, en fazla kaynak potansiyeli olan enerji çeşididir. Bu açıdan güneşten gelen enerjinin farklı formlarda kullanılabilir hale getirilmesi, dünya için sürdürülebilir bir enerji kaynağı elde edilebilmesi açısından son derece önemlidir. Termal enerji depolama üniteleri, hissedilir sıcaklık ya da erime sıcaklığının kullanılmasına bağlı olarak iki türe sahiptir. Erime sıcaklığı tabanlı termal enerji depolama üniteleri, bir materyalin sabit sıcaklıkta katı-sıvı hal geçişinden faydalanmaktadır. Depolama anında madde katı halden sıvı hale geçmekte ve bu halde depo edilmektedir. Tam tersi durumda sisteme enerji verildiğinde ise sıvı halden katı hale geçirilmektedir.

Depolama sistemi ile dış ortam arasındaki ısı transferi bir ısı transferi akışkanı aracılığı ile sağlanmaktadır. Enerji belirli bir sıcaklıkta depolanmakta ve bu sıcaklık arttıkça konsantrasyon da artmaktadır. Bu nedenle erime sıcaklığı yüksek olan materyaller bu depolama biçiminde tercih edilmektedir. Bu hususta yüksek erime sıcaklığı, yeterli derecedeki ısıl iletkenliği ve oldukça düşük buhar basıncı ile sodyum hidroksit iyi bir depolama sıvısı olarak görülmektedir. 120 ve 360°C’lik sıcaklıklar arasında bu materyal 1332 MJ/m3’lük bir termal enerji depolama kapasitesine sahiptir. Hissedilir sıcaklık tabanlı termal enerji depolama üniteleri ise depolama işlemi esnasında sıcaklığı değişmeyen sodyum, erimiş tuz, vb. gibi bir dökme materyalin ısıtılması ile faaliyet göstermektedir. Bu ısı daha sonra su buharı oluşturulmasında ve akabinde bir motor-generatör sisteminin tahrik edilmesinde kullanılabilmektedir.

Yan tarafta ise Fransa’da yer alan Themis Santrali’nin şematiği gösterilmektedir. Bu santralde güneş ışınlarının termal enerjisi güneş kolektörü kullanılarak toplanmakta olup bu enerji erimiş tuz kullanılarak depolanmaktadır. Sistem gerektiğinde depolanan termal enerjiyi elektrik enerjisi formunda şebekeye aktarmaktadır.

Bu sistem ortalama bir gün ışığının 1 günlük enerjisi olan 40000 kWh’lik bir enerjiyi depolayabilecek yeterlikte olan 550 ton erimiş tuz kullanılarak oluşturulmuştur. Termal enerji depolama ünitelerine ilişkin zaman sabiti genellikle saat ya da gün, hatta haftalar veya aylar mertebesindedir ve bu nedenle termal enerji depolama sistemleri mevsimlik depolama kapasitesi sağlayabilmektedirler.

Farklı ve daha verimli hal değiştirici materyallerin termal enerji depolama sistemlerinde kullanılması üzerine yapılan yoğun çalışmalar ile birlikte termal enerji sistemlerinin toplam enerji depolama üniteleri içerisindeki oranının uzun vadede önemli oranda artabileceği öngörülmektedir.

Deniz MİNTAŞ – Enerji Sistemleri Mühendisi – denizmnts@gmail.com