Suyla Gelen Enerji : Hidroelektrikte son durum

Transkript

1 Suyla Gelen Enerji : Hidroelektrikte son durum Dursun Yıldız İnş Müh. Su Politikaları Derneği Başkanı Hidroelektrik enerji kaynağı yenilenebilir olan ve temiz enerji olarak adlandırılan bir enerji türü olup ilk olarak 1800 lü yılların sonunda ABD de kullanılmaya başlamış ve daha sonra tüm dünyaya yaygınlaşmıştır. Bu enerji kaynağından elektrik enerjisi üretebilmenin sistemi suyun potansiyel enerjisini kinetik enerji ve elektrik enerjisine dönüştürmektir.bu nedenle bu enerji için uygun debili sürdürülebilir bir su kaynağının yanısıra suyun düşürüleceği bir kot farkına da ihtiyaç vardır. Hidroelektrik enerji potansiyeli ülkelerin yerli ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olması itibariyle ve diğer enerji kaynaklarına olan üstünlükleri nedeniyle geliştirilmesi öncelikle ele alınmaktadır. Bu nedenle de gelişmiş ülkelerin birçoğu teknik ve ekonomik Hidroelektrik enerji potansiyellerinin büyük bir bölümünü geliştirmiştir. Ancak teknoloji ilerledikçe toplam potansiyel içinden teknik ve ekonomik olarak geliştirilebilecek olan miktar artmaktadır. 1

2 Hidroelektrik enerji santrallerinin yerli kaynak kullanma avantajının yanı sıra işletme, çevre ve stratejik açılardan da avantajları bulunmaktadır. HES Tipleri Hidroelektrik enerji üretimi santralleri Depolamalı (Barajlı) Santraller, Nehir (Akarsu) Kanal Santralleri, ve Pompaj depolamalı HES ler olarak sınıflandırılabilir. Bir baraja ve rezervuara sahip olanlar depolamalı HES olarak,nehir ve kanallar üzerinde depolama özelliği olmadan yapılan HES ler ise depolamasız Akarsu santralleri olarak adlandırılır. Bunların yanısıra Hidroelektrik santrallerin bir çeşidi de pompaj depolamalı santraller olup bu sistemin amacı güç talebinin düşük olduğunda suyu yüksekte bir haznede depolamak ve biriktirilen sudan puant zamanlarda hidroelektrik enerji elde etmektir. Dünyanın Hidroelektrik Enerji Potansiyeli ve Üretimi Dünya Enerji Konseyinin verilerine göre dünyanın hidroelektrik enerji potansiyelinin üçte biri geliştirilmiş durumdadır. Yine aynı kurum dünyada 100 aşık ülkenin ciddi hidroelektrik enerji potansiyeline sahip olduğunu açıklamaktadır.bu kapasitenin HES tesisi ile MW olduğu tahmin edilmiştir. Bu potansiyelin kullanımında Çin, Kanada, Brezilya ve ABD öne çıkmaktadır.norveç ve Hindistan da bu ülkeleri takip etmektedir.zaten gelişme de bu sırada gerçekleşmiştir. ( Şekil 1). 2

3 Dünyada Hidroelektrik enerji üretimin yaklaşık üçte biri Asya Pasifik ülkerinde üretilmektedir. Hidroelektrik enerjinin en az üretildiği kıta ise toplamın %3 ü ile Afrika kıtasıdır. Ancak Afrika nın HES geliştirme potansiyeli yüksektir. Arnavutluk,Buthan, Lesoto ve Paraguay tükettiği elektriğin hemen hepsini hidroelektrikten karşılamaktadır. Bunun yanısıra dünyanın 15 ülkesi tükettiği elektrik enerjisinin yaklaşık %90 ını Hidroelektrikten sağlamaktadır. İzlanda,Yeni Zelanda ve Norveç dünyada kişi, başına en fazla hidroelektrik enerji üretimi yapan ülkelerdir(2). Hidroelektrik enerji halen dünyanın 100 den fazla ülkesinde üretilmekte olup dünyadaki toplam elektrik enerjisi üretiminin %16,5 ini sağlamaktadır(şekil 2).Hidroelektrik Enerji de kurulu güç olarak ilk 5 ülke Çin,Brezilya,Kanada,Rusya ve ABD olarak ortaya çıkmaktadır. Bu kapasitenin yaklaşık dörtte biri sadece Çin de yer almaktadır. Tablo 1 de verilen hidroelektrik enerji üretimindeki lider ülkelere bakıldığında Çin başta gelmekte onu Brezilya, ABD,Kanada ve Rusya nın takip ettiği görülmektedir. Dünyadaki hidroenerji üretimi artmakta olup Son 20 yılda tüm dünyada Hidroelektrik Enerji nin kurulu gücünde %55 elektrik üretiminde ise %21 oranında artış tesbit edilmiştir (3). 3

4 Tablo 1 Hidroelektrik Enerji Üretiminde lider ülkeler Türkiyenin Hidroelektrik Enerji Potansiyeli ve Üretimi Ülkemizin ortalama yükseltisi 1131 metre olup 1000 m den yüksek alanlar toplam yüzeyin % ini kaplamaktadır. Ülkemiz arazisinin % 64 ünün eğimi % 12 nin üzerindedir. Ortalama yüksekliği bir kilometrenin üstünde olan ülkemizde akarsu eğimleri de fazladır. Bu topoğrafik yapı ve hidrolojik koşullar Türkiye yi hidroelektrik enerji üretimi açısından avantajlı kılmaktadır (Şekil3). Şekil-3. Türkiye nin Ortalama Yağış ve Yükselti Haritası 4

5 Ancak Türkiye nin hidroelektrik enerji potansiyeli topoğrafik ve hidrolojik özellikler açısından tüm yurda eşit olarak dağılmamıştır. Bu dağılımda Dicle ve Fırat Havzası ve dolayısıyla GAP bölgesi barajları ağırlıklı bir yer tutmaktadır. Türkiye de üretilen hidroelektrik enerjinin yaklaşık %30 unun sadece Keban, Karakaya ve Atatürk barajlarından üretildiği dikkate alındığında Fırat Havzası nın ülkemizin hidroelektrik üretim potansiyeli içindeki yeri ve önemi açıkça ortaya çıkmaktadır. Fırat üzerindeki bu potansiyelin geliştirilmesi sürecinde karşılaşılan birçok engelin aşılarak bu projelerin tamamlanmasının ekonomik ve stratejik önemi bugün daha net bir şekilde görülmektedir. Ülkemiz teorik olarak 433 milyar kwh/yıl, teknik olarak 216 milyar kwh/yıl ve teknikekonomik olarak ise 130 milyar kwh/yıl hidrolik enerji üretim kapasitesine sahip bulunmaktadır. Bunun ancak 70 milyar kwh/yıl lık bölümü (%54) geliştirilmiş bulunmaktadır. Ancak 26 adet havzada yapılan hesaplamalarda net teknik potansiyelin üst sınırının 190milyar kwh/yıl olacağı tahmin edilmektedir. DSİ Genel Müdürlüğünün Türkiye nin hidroelektrik enerji potansiyelinin yeniden değerlendirmesi ile ilgili yaptığı ön etüt çalışmalarında ise teknik ve ekonomik olarak geliştirilebilecek potansiyelin 163 milyar kwh/yıl a yükselebileceği tesbit edilmiştir(8). Haziran 2016 tarihi itibariyle Türkiye de toplam MW kurulu güce sahip 569 adet hidroelektrik enerji santrali bulunmaktadır. Bu HES kurulu gücü toplam kurulu gücün % 35,43 ünü teşkil etmektedir[6]. Halen mevcut HES lerin yıllık ortalama üretimi GWh olarak tespit edilmiştir.türkiye 2015 yılında 263,8 milyar kwh elektrik enerjisi tüketmiş olup bunun yaklaşık %25 i HES lerden sağlanmıştır. Ancak bu oran değişken olup kurak bir dönem olması nedeniyle 2014 yılında % 16 olarak gerçekleşmiştir (9). Ülkemizdeki Hidroenerji Potansiyelinin Geliştirilmesi Türkiyenin 2016 yılı Mart ayı itibariyle Kurulu gücü MW, yıllık ortalama üretimi ise 70,308 milyar kwh dir.halen 6886 MW lık kurulu güce sahip HES projesi de inşa halindedir. Şekil 4 de de görüldüğü gibi Mart 2016 itibariyle ülkemizdeki kurulu gücün MW ı hidroelektrik ( Bunun MW ı 95 adet barajlı HES olup MW lık bölümü ise 467 adet nehir santralıdır.). Türkiye, 2015'te elektrik üretiminin yüzde 21,3' ünü kamu santrallerinden, kalan kısmı ise özel sektöre ait santrallerden karşılamıştır. Toplamda üretilen 259,6 milyar kilovatsaat elektriğin 55,3 milyar kilovatsaatlik kısmı Elektrik Üretim AŞ (EÜAŞ) ve bağlı ortaklıklardan, 204,3 milyar kilovatsaatlik kısmı da özel sektör tarafından sağlanmıştır. 5

6 Şekil 4. Türkiyenin toplam kurulu gücünde son yıllardaki gelişme ve HES lerin oranı 2015 yılı itibariyle EÜAŞ tarafından toplam 72 adet HES tesisi işletilmiş olup, bu HES lerin toplam kurulu gücü MW dır (9). Halen Türkiye deki toplam HES kurulu gücünün % 50 si EÜAŞ tarafından işletilmektedir. Ancak tüm Türkiyedeki toplam elektrik enerjisi üretiminde EÜAŞ ın payı %30 ların altına gerilemiştir. EÜAŞ, 2015 sonu itibarıyla toplam 20 bin 320 megavatlık kurulu gücüyle (%27) elektrik üretimini sürdürmektedir. Şekil 5.HES kaynaklaı elektrik üretiminin tüketimi karşılama oranı. 6

7 Ülkemizde her yıl % 5-7 arasında artan elektrik enerji tüketimi ve kaynak çeşitlendirilmesi nedeniyle diğer enerji tesisleri de artmış ve Şeki 5 de görüldüğü gibi Hidroelektrik enerji üretiminin tüketimi karşılama oranı azalmıştır. Bu azalma doğalgaz santrallerine olan bağımlılığın artması ile sonuçlanmıştır. Hidroelektrik Enerjinin Özellikleri,Barajların Ekosisteme Etkileri Hidroelektrik enerji üretimi diğer enerji kaynaklarında çok nadir bulunan kendine özgü faydalara sahip bir enerji üretim çeşididir. Hidroelektrik temiz,yenilenebilir enerji seçeneklerinin en önemlisi olarak kabul edilmektedir. Hidroelektrik,yüzyıldan fazla bir deneyime sahip,kanıtlanmış ve çok iyi gelişmiş bir teknolojinin ürünüdür.son dönemde barajlı hidroelektrik santrallar % dolayında en yüksek verimli enerji dönüşüm işlemi sağlamaktadır.bu ayın zamanda önemli bir çevresel faydadır.en gelişmiş fosil kaynaklı santralların verimi % 60,güneş enerji panellerinin ise %18 dolayındadır. Hidroelektrik diğer büyük ölçekli enerji üretim seçenekleriyle kıyaslandığında,en düşük işletme maliyetine ve en uzun işletme ömrüne sahiptir. Hidroelektrik enerji,doğal yakıtını kullanıp tüketmeden yeniden doğaya veren ender enerji üretim sistemidir. Ancak özellikle depolamalı HES lerin rezervuarları da atmosfere sera etkisi oluşturan emisyon vermektedir. Ancak bu oran fosil yakıtlı elektrik enerjisi üretim tesisleriyle karşılaştırıldığında çok düşüktür.dünya Bankası verilerine göre Hidroelektrik enerji üretimi yılda atmosfere 2.8 milyar ton CO 2 eşdeğeri emisyon salınmasını önlemektedir. Hidroelektrik enerjinin daha verimli ve sürdürülebilir olarak üretimi için uygun topoğrafyalara yüksek barajlar yapılarak çok büyük rezervuarlar oluşturulmaktadır. Bu barajlar ve oluşan rezervuarların suyun akış yukarısına, akışaşağısına ve atmosfere bazı çevresel etkileri olmaktadır. Bu etkiler, rezervuarlardan tropik bölgelerde metan salımı,nehir ekosisteminin kesintiye uğraması, rezervuarlarda sediment birikimi nedeniyle akışaşağısındaki nehir yatağında ve denize çıkş ağzında oyulmalar.rezervuardaki yüzey suyu ve taban suyu arasında 17 0 C a ulaşan sıcaklık farkı nedeniyle tabandan bırakılan suyun nehrin doğal suyundan daha soğuk olması,rezervuar alanında yaşayanların yeniden yerleşime tabi tutulması ve lokal iklim koşulları üzerine etkisi olarak sayılabilir. Ancak diğer fosil yakıtlı enerji tesislerinin çevre etkileri ile kıyaslandığında göreceli olarak çok düşük kalan bu etkiler proje safhasından işletme safhasına kadar alınan önlemlerle de azaltılabilmektedir. Hidroelektrik Santraller, Termik veya Nükleer Santrallerin Alternatifi Değil! Hidroelektrik enerji santralleri birçok açıdan diğer santrallerden farklıdır. Örneğin işletme özellikleri açısından Termik ve Nükleer elektrik enerjisi santralleri hidro enerji santrallerine alternatif olarak düşünülemezler; zira çalışma prensipleri ve dolayısıyla işletme koşulları farklıdır. Bu farklılıklar aşağıdaki bölümde detaylı olarak açıklanmıştır. 7

8 MW Hidroelektrik Enerji Tesislerinin Farklı İşletme Özellikleri Ülkemizde elektrik enerjisi ile ilgili yorum ve değerlendirmelerde enerji üretim tesislerinin işletme özellikleri genellikle dikkate alınmamaktadır. Bu da çoğu kez enerji ile ilgili analiz ve açıklamaların eksik ve hatalı olmasına yol açmaktadır. Esas olarak elektrik enerjisi üretim kaynakları iki ana grupta ele alınabilir:bunlar;termik santraller,nükleer santraller ve tabii debili HES'ler in oluşturduğu Baz 1 Gruplar ve Biriktirmeli HES'lerin oluşturduğu Pik = Puant 2 gruplardır. Bu grupların kendilerine has işletme özellikleri ve üretim karakteristikleri bulunmaktadır. Bu özellikler,termik santrallerin, HES'lerin alternatifleri olamayacaklarını, yani işletme özellikleri nedeniyle onların işlevlerini yerine getirmelerinin mümkün olmadığını ortaya koymaktadır. Santralların enerji kaynağı türlerine göre farklı çalışma durumları Şekil 6 da açıkça görülmektedir. Bu şekilde kömür sıvı yakıt ve doğalgaz santrallerinin gün boyu baz enerjiyi sağladığı, hidro enerjiye ise talebin arttığı saatlerde başvurulduğu görülmektedir HİDROLİK İTHAL KÖMÜR TAŞKÖMÜRÜ LİNYİT DIŞ SATIM DOĞALGAZ SIVI YAKIT TOPLAMI DIŞ ALIM Şekil 6. Santralların gün içinde enerji kaynağı türlerine göre çalışması (TEİAŞ ) 1 Devreye alınıp çıkarılmaları göreceli olarak daha zor olan ve günlük sabit enerji ihtiyacını karşılayacak şekilde işletilen santral grubu. 2 Biriktirmeli hidroelektrik enerji santrallerinden oluşan ve gün içerisinde pik saatlerde artan enerji gereksinimini karşılayacak şekilde işletilen santral grubu.hes lerin yetersiz kalması durumunda doğalgaz kombine çevrim santraları da bu gruba dahil olmaktadır. 8

9 Şekil 7. Türkiye nin hidroelektrik enerji üretiminin yıllara göre artışı Sonuç ve Genel Değerlendirme Hidroenerji Cumhuriyetin kuruluşunda bu yana Türkiyenin elektrik enerjisi üretiminde çok büyük bir rol oynamıştır (Şekil 7). Bu sürecin en önemli kilometre taşı 1975 yılında tamamlanan Keban Barajı olmuştur. Daha sonra ülkemizdeki Barajlı HES sayısı artmıştır.2003 yılında Türkiye, enerji üretiminde özel sektörün yer alması ile ilgili yasa ve yönetmelikleriçıkartıp yenilenebilir enerjiye satın alma garantisi getirince özellikle nehir kanal tipi HES projelerinde büyük bir artış yaşanmıştır. Son 12 yılda Türkiye de HES kurulu gücü iki katına çıkmış fakat bu süreçte havza planlaması anlayışı yeterince uygulanamamıştır. Hidroelektrik santraller, hem Türkiye, hem dünyada ekosisteme verdikleri zararlar nedeniyle tartışma konusudur. Ancak HES ler in ekosistem dengesinde yarattığı olumsuzluklar diğer enerji santrallarıyla,özellikle de fosil yakıtlı olanlarla kıyaslandığında çok düşüktür. Bunun yanısıra HES lerin elektrik üretim maliyetleri de termik santrallerin üretim maliyetlerine göre çok daha düşük olduğu için, elektrik fiyatlarının belli seviyede tutulabilmesinde de önemli rol oynarlar. Örneğin EÜAŞ Hidroelektrik Santraller Daire Başkanlığının 2009 Yılı Faaliyet Raporunda Atatürk Barajında ki üretimin ticari maliyeti 1,86 cent/kwh,karakaya barajında 1,02 cent/kwh,keban Barajında 1,21 cent /kwh,berke Barajında ve Sır Barajında 0,83 kwh olarak verilmiştir(7). Bu durumda Türkiyenin hidroelektrik enerjisinin yaklaşık üçte birini üreten HES lerdeki bu üretimin ticari maliyeti yaklaşık 1 cent /kwh olmaktadır. Depolamalı HES ler yenilenebilir enerji kaynakları ile enerji üreten sistemler içerisinde en kesintisiz üretim yapma özelliği olan sistemlerdir. Bunun dışındaki Rüzgar,Güneş gibi yenilenebilir kaynak kullanan enerji santrallerinin üretimi kesintili olup üretilen enerjinin ekonomik olarak depolanması konusunda yeterli ilerleme sağlanamamıştır. 9

10 Türkiye HES kurulu gücünün arttırılmasında son dönemde çok önemli bir ilerleme sağlamıştır.ancak enerji sektöründe özel sektörün yer almasıyla hızla artan HES yatırımları için yeterli planlamanın yapıldığını söylemek ne yazık ki mümkün değildir. Bu yatırımların olmazsa olmaz koşulu olan havza planlamaları ihmal edilmiştir.mühendislik hidrolojisi yetersiz, verimsiz,entegre planlama anlayışından yoksun birçok proje hayata geçmiştir. Bu durum özellikle birbirini takip eden ardışık HES ler arasında üretim optimizasyonunun yapılmaması, suyun verimsiz kullanılmasına ve ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Hidroelektrik enerji santralleri farklı işletme özellikleri nedeniyle diğer nükleer ve termik santrallerle kıyaslanamaz.hes lerin kısa zamanda devreye girerek pik talepleri karşılama özellikleri onları sistemin sigortası durumuna getirir.bu santrallerin sözkonusu işletme özelliklerini diğer santrallerden ancak doğalgazın depolanması durumunda Doğalgaz santralleri yapar ki bunlar da fosil ve dışa bağımlı yakıt kullanan santrallerdir. HES lerin yukarıda sayılan özellikleri bu enerji sistemlerinin ekosistemi en az etkileyecek şekilde,doğanın sınırlarını zorlamayarak geliştirilmesinin zorunlu olduğunu ortaya koymaktadır. Dünya, diğer yenilenebilir kaynaklardan üretilen enerjiyi daha sürekli ve ekonomik duruma getirene değin Hidroenerjinin fosil yakıtlar karşısındaki görece avantajları sürecektir.bu nedenle geçen yıl Paris COP 21 de alınan karaların ve özellikle enerji sektöründe CO 2 salımının azaltılması konusundaki taahhütlerin yerine getirilmesinde HES ler önemli bir rol oynayacaktır.takip edilmesi gereken şey bu sistemlerin ekosisteme en az zarar verecek şekilde planlanması ve uygulanması olmalıdır. Yararlanılan Yayınlar [ 1] erişim 13 haziran 2016 [2] Use and Capacity of Global Hydropower Increases erişim 13 Haziran 2016 [3] World Energy Resources 2013 Survey: World Energy Council. Summary [4] BRIEFING 2015 KEY TRENDS IN HYDROPOWER. International Hydropower Association. London-United Kingdom [5] Elektrik Piyasası Sektör Raporu 2016 EPDK Yayını Ocak 2016 [6] ENERJİ ATLASI Hidroelektrik Santralleri erişim 18 Haziran 2016 [7] EÜAŞ (2009) Hidroelektrik Santraller Daire Başkanlığı 2009 Yıllık Faaliyet Raporu Ankara 10

11 [8] Yıldız Dursun 2010 Hidroelektrik Enerji İçin Acil Durum Tesbiti ve Öneriler Raporu 15 Temmuz 2010 USİAD. İstanbul [9] EÜAŞ 2015 Elektrik Üretimi Sektör Raporu 2015 EÜAŞ APK Dairesi Başkanlığı - Ankara 11