Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik Değerlendirmesi ve Maliyet Karşılaştırması. Halil İbrahim Erdal *

Transkript

1 Enerji, Piyasa ve Düzenleme (Cilt:2, 2011, Sayfa 21-48) Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik Değerlendirmesi ve Maliyet Karşılaştırması Halil İbrahim Erdal * Özet Güneş enerjisinden elektrik elde etme, üzerinde yoğun araştırma geliştirme faaliyetlerinin hızla devam ettiği bir konudur. Güneş enerjisi alternatif enerji kaynakları arayışlarına cevap vermesi beklenen bir enerji türüdür. Dünyada son yıllarda fosil yakıtların belirli bir dönem sonunda biteceği öngörüsü ile ve fosil enerji kaynaklarının çevreye olan kötü etkilerine karşı her gün artan tepkilerden dolayı alternatif yenilenebilir enerji kaynaklarına yöneliş yaşanmaktadır. Sınırsız enerji kaynağı olarak değerlendirilen güneş enerjisi yenilenebilir enerji kaynakları içinde en büyük potansiyeli taşıyan yenilenebilir enerji kaynağıdır. Fotovoltaik güneş enerjisi maliyetlerinin halen çok yüksek olduğu günümüzde göreceli düşük maliyetlere sahip yoğunlaştırmalı güneş enerjisi teknolojisine ilgi artmaktadır. Günümüzde büyük çaplı güneş enerjisi santralleri sadece yoğunlaştırmalı güneş enerjisi teknolojisi ile yapılabilmektedir. Çalışmanın ilk bölümünde dünyada alternatif yenilenebilir enerji türleri ile yoğunlaştırmalı güneş enerjisi karşılaştırılmıştır. Daha sonra yoğunlaştırmalı güneş enerjisi santrallerinin en önemli türleri olan parabolik oluk sistemler ile güneş kuleleri hakkında literatür bilgisi verilmiştir. Çalışmanın son kısmında ise parabolik oluk sistemler ile güneş kuleleri santralleri yatırım maliyet kalemleri detaylı bir şekilde incelenip, olası teknolojik gelişmeler sonucu gerçekleşmesi beklenen maliyet öngörüleri ile kıyaslanmıştır. Anahtar Kelimeler: Yoğunlaştırmalı Güneş Enerjisi, Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri, Güneş Kuleleri * Dr., Uzman, Türkiye Kalkınma Bankası A.Ş., Kredi Değerlendirme II Daire Başkanlığı, e- posta:halil.erdal@kalkinma.com.tr Doktora Öğrencisi, İstanbul Üniversitesi Endüstri Mühendisliği Bölümü

2 22 Erdal Abstract Generating electricity from solar energy is a major issue that intensive research and development activities rapidly continued on. Solar energy is a type of energy which is expected to respond to the search for alternative energy sources. In recent years it is forecasted that fossil fuels will run out and there is increasing bad reactions to the effects of fossil fuels. Therefore world demands usage of alternative renewable energy sources. Considered as an unlimited energy source, solar energy has a great potential as a renewable energy source. Photovoltaic solar power costs are still very high so there is an increasing interest on concentrated solar power which has relatively low costs. Today, large-scale solar power plants can only constructed with concentrated solar power technology. In the first part of the study concentrated solar power energy is compared with alternative types of renewable energy. Moreover some information is given about concentrated solar power plants and sun tower plants which are the most important types of solar power plants. In the last part of the study, sun tower power plants with parabolic trough systems are reviewed in detail, the investment cost items compared with the predictions of the cost expected to occur as a result of potential technological developments. Keywords: Concentrated Solar Power, Parabolic Trough System Power Plants, Sun Tower Power Plants

3 Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik 23 Giriş Literatürde birçok farklı kaynakta güneş enerjisi geleceğin enerji kaynağı olarak gösterilmektedir. Güneş enerjisi genelde sınırsız enerji kaynağı olarak değerlendirilirken, çok sayıda ülke bu enerji türünü etkin kullanabilmek için yoğun çaba harcamaktadır. Güneş enerjisi ile ilgili çalışmalar daha başlangıç aşamasında görülmekte ve ileride yaşanacak teknolojik gelişmelere paralel olarak güneş enerjisinin, elektrik enerjisi üretiminde ilk sıralara çıkacağı öngörülmektedir [1].Çevre konusunda gittikçe duyarlı hale gelen dünyada, güneş enerjisi çalışmaları geleceğe yönelik temiz enerji için ümit vaat etmektedir. Bu çalışmada yoğunlaştırmalı güneş enerjisi (YGE) kapsamında parabolik oluk sistem (POS) güneş santralleri ve güneş kulesi (GK) santralleri değerlendirilmiş ve tüm yenilenebilir enerji kaynakları ile maliyet karşılaştırması yapılmıştır. YGE teknolojisi dünya enerji piyasasına 1980 li yıllarda ABD Kaliforniya eyaleti Mojave çölünde art arda yapılan toplamda 354 MW kurulu güce sahip 9 adet POS santrallerin işletmeye alınması ile hızlı bir giriş yapmıştır. Tüm dünyada büyük yankı uyandıran bu olayın ardından YGE santralleri yatırımlarında patlama olacağı inancı herkesin ortak fikri iken yeni ticari santrallerin ilkinin devreye girmesi tam 16 yıl sürmüştür. Bu çalışmada ilk önce dünya enerji piyasasına hızlı giriş yapan YGE santralleri yatırımlarının neden bekleme sürecine girdiğini izah etmek için dünyada ve YGE teknolojisinde lider ülke olan ABD de genel olarak yenilenebilir enerji istatistikleri incelenmiştir. İlk etapta YGE santralleri ilk yatırım ve birim maliyetlerine değinmek gerekirse hali hazırda işletmede olan birkaç YGE santralinin maliyet gerçekleşmelerini örnek verebiliriz. SEGS I (13,8 MW) yatırım maliyeti 4500$/kw ve birim enerji maliyeti 24 /kwh, SEGS II (30 MW) yatırım maliyeti 4500$/kw ve birim enerji maliyeti 24 /kwh, SEGS III-VII (her biri 30 MW) yatırım maliyeti 3400$/kw ve birim enerji maliyeti 12 /kwh ve SEGS VIII-IX (her biri 80 MW) yatırım maliyeti 2875$/kw ve birim enerji maliyeti 8-10 /kwh olarak gerçekleşmiştir[1] yılında işletmeye alınan 64 MWe kurulu gücüne sahip Nevada Solar One 266 milyon dolara mal olmuş ve birim enerji maliyetinin 9-13 /kwh arasında olması beklenmektedir [14]. Türkiye nin coğrafik ve iklim şartlarına çok yakın olan İspanya da 50 MW kurulu güce sahip Andasol I POS güneş santrali 2009 yılında işletmeye açılmıştır. Andosol I toplamda 300 milyon ya mal olmuştur ve birim enerji maliyetinin /kwh olacağı öngörülmektedir. Türkiye için

4 24 Erdal en önemli emsal teşkil eden AndasolI in maliyeti alternatif enerji kaynakları maliyetine göre rekabetçi düzeyde olmaktan uzaktır. YGE teknolojisini geliştiren ve büyük kaynaklar akıtan ABD yenilenebilir enerji istatistiklerinin incelenmesinin bu konuda daha net görüş elde etmemize yardımcı olacağı kanaatindeyiz. Dünyada toplam YGE santrallerinin 2009 yılı itibari ile kurulu gücünün 719 MW olduğu ve bunun 419 MW ının ABD de kurulu bulunduğu düşünüldüğünde ABD nin YGE teknolojisinde lider ülke olduğu daha iyi anlaşılmaktadır. YGE deki gelişimin ABD deki gelişime paralel gittiği görülmüştür. Bu yüzden YGE enerjisi için durgun geçen bu dönemde ABD ve dünyada öne çıkan alternatif yenilenebilir enerji kaynaklarının gelişiminin izlenmesinin YGE de gerçekleşen durgunluğun nedenini açıklamakta önemli bir veri olduğunu düşünmekteyiz yılları arasında toplam 354 MW lık YGE güneş santrali kuran ABD de 1991 den beri sadece 64 MW lık tek bir POS güneş enerjisi santrali kurulmuştur. Bunun ana nedeni olarak alternatif yenilenebilir enerji kaynaklarının daha cazip olması gösterilebilir. Mesela kwh maliyeti 0,04-0,07 $ olan rüzgar enerjisi dünyada döneminde yılık ortalama %26,9 büyüyerek yaklaşık MW tan yaklaşık MW a çıkarken, ABD de yıllık ortalama %33,1 büyüyerek yaklaşık 5.000MW tan yaklaşık MW a çıktığı görülmüştür [2] yılları arasında ABD de etanol üretimi 1,7 milyar galondan 9 milyar galona çıkmıştır [3]. Bu dönemde ABD biyodizel-üretimi ise patlama yaparak 2 milyon galondan 700 milyon galona çıkmıştır [4]. Petrol fiyatlarının tırmandığı bir dönemde biyoyakıtlar hem daha ekonomik hale gelmişlerdir, hem de bütün dünyada problem olan tarım sektörüne kaynak yaratmışlardır. Yine aynı dönemde dünyada fotovoltaik (FV) güneş enerjisi yatırımları yıllık ortalama %32,1 büyürken, ABD de yıllık ortalama %37,8 büyümüştür [5] döneminde YGE yıllık ortalama büyümesi dünyada %2,2, ABD de ise sadece %2,1 olmuştur. İşin daha olumsuz tarafı ise 2008 yılı itibari ile dünyada ve ABD de FV enerjinin tüm enerjiye oranı %0,1 oranını yeni yakalamış olmasına rağmen, YGE nin tüm enerjiye oranı dünyada ve ABD de daha %0,1 seviyesine dahi gelmemiş olmasıdır. FV güneş enerjisinin YGE ne göre birkaç kat daha maliyetli olmasına rağmen daha çok rağbet görmesinin nedenin son tüketiciye satılabilir olması olduğu değerlendirilmektedir yılında ABD de toplam FV kurulu gücü 85 MW iken YGE kurulu gücü 354 MW olmasına rağmen yılına gelindiğinde FV kurulu gücü 1106 MW çıkarken YGE kurulu gücü sadece 419 MW ta kalmıştır. Bunun sebebi olarak YGE teknolojisinde beklenen maliyet düşüşünün yaşanmamış olması gösterilmektedir. Maliyetteki düşüş

5 Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik 25 için ise bazı teknolojik gelişimlerin yaşanarak YGE teknolojisinde hali hazırda yaşanan bazı problemlerin ortadan kalkması gerektiği belirtilmektedir [6]. Tablo 1: ABD de Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Kapasitesi ve Yıllık Enerji Üretimi Tablosu YILLAR ABD Güneş Enerjisi Santralleri ABD Güneş Kurulu (MW) Kapasite Değerleri Enerjisinden Elektrik Üretimi (Milyon kwh) FV YGE Toplam Artış ,30% ,15% ,44% ,73% ,83% ,82% ,38% ,21% ,15% 2. Dünyada Yenilenebilir Enerji Güneş enerjisi yatırımlarının neden istenen seviyelere ulaşmadığını daha iyi anlamak için dünyada alternatif yenilenebilir enerji kaynakları kurulu kapasiteleri ve elektrik enerjisi üretimini incelemekte fayda olduğu kanısındayız.

6 26 Erdal 2.1 Dünya Yenilenebilir Enerjiden Elektrik Enerjisi Kurulu Gücünün Toplam Elektrik Enerjisi Kurulu Gücüne Oranı döneminde enerji türlerine göre dünyada yenilenebilir enerjiden elektrik enerjisi kurulu gücünün toplam elektrik enerjisi kurulu gücüne oranının %22 25 bandında kaldığı görülmektedir. Buradan toplam elektrik arz kapasitesi büyümesi ile yenilenebilir enerjiden elde edilen elektrik enerjisi arz kapasitesinin paralel büyüdükleri anlaşılmaktadır [7]. Fakat bu oranın çok büyük bir kısmının hidroelektrik (HE) enerjisinden kaynaklandığı görülmektedir. HE enerjisi dışındaki diğer temiz yenilenebilir enerji türlerinin toplamının tüm kurulu kapasiteye oranını döneminde iki kattan fazla artışla %1,9 dan %4,2 ye çıkmıştır. Artış hızı umut verici görünmekle birlikte, halen %5 ler seviyesinin yakalanamadığı düşünüldüğünde kat edilmesi gereken uzun bir yol olduğu aşikârdır. Tablo 2: Dünya Yenilenebilir Enerjiden Elektrik Enerjisi Üretimi Kurulu Gücünün Toplam Enerji Üretimi Kurulu Gücüne Oranı [7] YILLAR YGE FV RÜZGAR GEOTERMAL BİYOKÜTLE HE YENİLEBİLİR ENERJİ ORANI HE HARİÇ ,00% 0,00% 0,50% 0,20% 1,10% 20,10% 21,90% 1,80% ,00% 0,10% 0,70% 0,20% 1,10% 20,40% 22,50% 2,10% ,00% 0,10% 0,90% 0,20% 1,10% 20,10% 22,40% 2,30% ,00% 0,10% 1,10% 0,20% 1,10% 21,30% 23,80% 2,50% ,00% 0,10% 1,20% 0,20% 1,10% 20,70% 23,30% 2,60% ,00% 0,10% 1,40% 0,20% 1,10% 19,90% 22,70% 2,80% ,00% 0,20% 1,70% 0,20% 1,10% 19,40% 22,60% 3,20% ,00% 0,20% 2,10% 0,20% 1,10% 20,20% 23,80% 3,60% ,00% 0,30% 2,60% 0,20% 1,10% 20,10% 24,30% 4,20% Yenilenebilir enerji türleri detaylı incelendiğinde hidroelektrik enerjinin %20 bandına oturduğu ve stabil bir çizgide gittiği, jeotermal ve biyoyakıtların da kurulu kapasitesinin elektrik piyasası gelişimine paralel artış gösterdiği, bu yüzden oranlarında bir değişiklik olmadığı, fotovoltaik enerjinin ise halen ihmal edilebilecek düzeyde olmasına rağmen artış trendinde olduğu görülmektedir. Tüm temiz enerji türleri içinde en dikkate

7 Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik 27 değer artış kurulu kapasitesini %0,5 ten %2,6 ya çıkaran rüzgâr enerjisidir. Maalesef bu tabloda hayal kırıklığı yaratan enerji türü ise kurulu kapasitede binde bir düzeyini bile yakalayamayan YGE dir. Bütün yenilenebilir enerji türlerindeki yılları arası bileşik yıllık büyüme oranı %14,9 olarak gerçekleşmiştir. Bu oranın yakalanmasında bileşik yıllık büyüme oranları %32,1 olan fotovoltaik güneş enerjisi ve %26,9 olan rüzgâr enerjisinin katkısı çok büyüktür yılları yoğunlaştırmalı güneş enerjisi %2,2, jeotermal enerjisi %2,8 ve biokütle enerjinin %4,3 oranlarındaki büyümesinin toplam büyüme oranlarına katkıları küçük kalmıştır[8]. Tablo 3: Dünya Yenilenebilir Enerjiden Elektrik Enerjisi Üretiminin Toplam Enerji Üretimine Oranı [7] YILLAR YGE FV RÜZGAR GEOTERMAL BİYOKÜTLE HE YENİLEBİLİR ENERJİ ORANI HE HARİÇ ,00% 0,00% 0,30% 0,30% 1,10% 15,90% 17,60% 1,70% ,00% 0,00% 0,40% 0,30% 1,20% 16,50% 18,40% 1,90% ,00% 0,00% 0,50% 0,30% 1,20% 16,20% 18,20% 2,00% ,00% 0,00% 0,60% 0,30% 1,10% 17,10% 19,10% 2,00% ,00% 0,00% 0,70% 0,30% 1,10% 16,40% 18,50% 2,10% ,00% 0,00% 0,80% 0,30% 1,10% 16,00% 18,20% 2,20% ,00% 0,10% 1,00% 0,30% 1,20% 15,80% 18,40% 2,60% ,00% 0,10% 1,30% 0,30% 1,20% 16,60% 19,50% 2,90% ,00% 0,10% 1,60% 0,30% 1,20% 16,60% 19,80% 3,20% 2.2. Dünya Yenilenebilir Enerjiden Elektrik Enerjisi Üretiminin Toplam Enerji Üretimine Oranı Dünya elektrik enerjisi üretiminin yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretimine oranının, enerji üretiminin yılları arasında yaklaşık milyon kwh ten yaklaşık milyon kwh a çıkmış olmasına rağmen %18 20 bandında olduğu görülmektedir. Toplam yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretiminden HE enerji üretimini düşersek bu oranın yılları

8 28 Erdal arasında %1,8 den ( milyon kwh) %3,1 ( milyon kwh) çıktığı görülmektedir (Tablo 3). Bir önceki bölümde irdelediğimiz kurulu güç oranları ile bu bölümde incelediğimiz elektrik enerjisi oranları arasında yorum yapmak gerekirse üretilen elektrik enerjisi oranlarının toplam kurulu güç oranlarına göre daha düşük olduğu görülmektedir[8]. Dolayısı ile yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen elektrik enerjisi üretim verimliliğinin kısmen düşük olduğunu anlamaktayız. Yenilebilir enerji türlerinin verimliliklerini rakamsal olarak ifade etmek gerekirse HE enerji verimliliği %40-50, FV enerji verimliliği %15-22, YGE verimliliği %25-75, biyoyakıtlar verimliliği %20-90, rüzgar enerjisi verimliliği %27-43, jeotermal enerji verimliliği %86-95 aralığındadır. Verimlilik oranlarında teknoloji, coğrafi konum, santral ölçeği, hibrid kullanım ve depolama üniteleri gibi birçok farklı kriter gözetildiğinden dolayı bazı enerji türlerinde makas çok ciddi şekilde açıktır. Mesela YGE de depolama ünitesi olup olmaması ve santralin diğer fosil yakıtlarla hibriddizayn edilmiş olması santral verimliliğini çok ciddi şekilde etkilemektedir [9]. 3. Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri Bu santrallerde çizgisel yoğunlaştırma yapılarak, güneş enerjisinden yüksek sıcaklık elde edilir. Güneş tarlası; bağımsız üniteler şeklinde birbirine paralel bağlanmış parabolik kollektör gruplarından oluşur. Kollektörler, gelen güneş enerjisini aynalar vasıtasıyla, odakta yer alan ve boydan boya uzanan emici bir boruya odaklar. Enerjiyi toplamak için emici boruda bir sıvı dolaştırılır. Toplanan ısı, elektrik üretimi için enerji santraline gönderilir. Bu sistemler yoğunlaştırma yaptıkları için daha yüksek sıcaklığa ulaşabilirler. Sistemde aynaların güneşi izlemesini sağlayan otomasyon-takip sistemi bulunur. Bu sistemle yüksek sıcaklık değerlerine ulaşılabilmesine rağmen güneş takip sistemi maliyetlidir. Ayrıca sistem elektro-mekanik aksamının hassas ve çok olmasından dolayı bakım maliyetleri fazladır. Parabolik oluk sistemlerde Rankine buhar türbinleri kullanılmaktadır[10].

9 Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik POS Güneş Santralleri Yatırım Maliyet Kalemleri POS güneş santralleri yatırım ana maliyet kalemlerini 5 ana kalemde incelenebilir [11]. Yatırımda en büyük mali kalemin %58 ile güneş tarlası (solar collection system) olduğu onu %23 ile ısı depolama sisteminin (thermal storage system) takip ettiği görülmektedir. Yatırımda elektromekanik aksam (powerblock) %14, buhar jeneratörü ve aksamı (steam gen) %3 ve inşai tesisler (structures and improvements) %2 oranında pay almaktadırlar (Şekil 1). Şekil 1: POS Güneş Santralleri Yatırımları Ana Maliyet Kalemleri Yatırım tutarı ana kalemlerini detaylı incelersek %29 ile metal taşıyıcı sistemin (metal supportstructure) ilk sırada olduğunu onu %20 ile alıcıların (receiver) ve %19 ile aynaların (mirror) takip ettikleri görülür. %10 nun altında pay alan kalemler ise elektronik ve kontrol sistemleri (electronics&control) %7, takip mekanizması (drive) %6, merkezi iletim şebekesi (interconnectionpiping) %5, inşaat temelleri (pylonfoundations) %4, tesis yapıları (othercivilworks) %4, kolektör şebekesi (header piping) %3 ve ısı transfer akışkanı (heat transfer fluid) %3 olarak sıralanabilir. (Şekil 2) [11].

10 30 Erdal Şekil 2: POS Yatırımları Detay Maliyet Kalemleri 3.2 Dünyada Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri Solar Energy Generating Systems (SEGS): Toplamda kurulu gücü 354 MW olan 9 adet (1 adet 14 MW, 7 adet 30 MW, 2 adet 80 MW) santralden oluşan ABD Kaliforniya Eyaleti Mojave çölünde kurulu YGE tesisleri güneş enerjisi üretme sistemleri olarak adlandırılmaktadır[12]. Parabolik oluk sisteminin kullanıldığı santrallerde kapasite faktörünün %21 olduğu rapor edilmektedir. Geceleri doğal gaz yakılarak sistemden tam verim alınmaktadır. Sistem toplam uzunluğu 370 km olan aynadan oluşmaktadır ki bu da 6,5 km 2 lik bir alanın kaplandığını göstermektedir. Yansıtıcılarda kullanılan aynalar %70 yansıtıcılık oranına sahip normal aynaların aksine %94 yansıtıcılık oranına sahiptir. Yansıtıcılar tüm gün boyunca otomatik olarak güneşi takip etmektedirler. Aynalarla ilgili yaşanan sıkıntıların en büyüğü kuvvetli rüzgârdır, bu olumsuzluğu bertaraf etmek için olumsuz hava koşullarında aynaların yönü aşağı çevrilmesine rağmen senede 3000 kadar ayna rüzgar dolayısı ile tahrip olmaktadır. Ayrıca aynalar periyodik olarak sürekli yıkanıp temizlenmektedirler. Güneş enerjisi parabolik aynalardan, ayna odağında konuşlandırılmış boruya yansıtılır. Burada odaklanma oranı %71-80 arasındadır. Boru içinden ısı transfer akışkanı (ITA) olarak sıcaklığı 391 C seviyesini bulan sentetik yağ geçirilmektedir. Isınan sentetik yağ vasıtası ile kazanlardaki su ısıtılır, ısıtılan sudan Rankine türbinleri sayesinde elektrik enerjisi elde edilir. Burada sentetik yağ kullanılmasının nedeni yüksek derecedeki ısıyı makul basınç koşullarında transfer etmektir. Her ne kadar YGE temiz enerji sınıfında olsa da bazı riskleri yanında taşımaktadır. Şubat 1999 da Daggett ta kurulu bulunan SEGS II de ısı transfer sıvısı (therminol) depolama tankı (3400 m 3 ) patlamıştır. Alev ve dumanın gökyüzünü

11 Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik 31 kapladığı bu kazada yoğun çabalar sonucu yangın sülfürik asit ve kostik soda depoları alev almadan söndürülmüştür [13]. Nevada Solar One: Haziran 2007 de işletmeye alınan parabolik oluk yansıtıcıların kullanıldığı Nevada Solar One tesisinin kurulu gücü 64 MW tır (max 75 MW). Yılda 134 milyon kwh elektrik enerjisi üreteceği hesaplanan tesisin 266 milyon dolara mal olduğu açıklanmıştır. Yapımı 16 ay süren tesis yaklaşık 1.6 km² yer kaplamaktadır [14]. Nevada Solar One Alman Flabeg AG firması tarafından yapılan aynanın kullanıldığı 760 sıra parabolik oluk sistemden oluşmaktadır. Isı emici olarak kullanılan termal tüpler Solel Solar Systems tarafından dizayn edilip Alman SchottGlass firması tarafından üretilmiştir, sistemde her birinin uzunluğu 4 metre olan adet termal tüp kullanılmıştır. Termal tüplerde işletme sıcaklığı 391 C dir. Sistemin hareket kontrol sistemleri Parker Hannifin, diğer kompanentleri Ansco Machine Company tarafından üretilmiştir. Andasol solar powerstation: Her biri 50 MW kurulu güce sahip parabolik oluk sistem Andasol I ve Andasol II sırasıyla 2008 ve 2009 yıllarında işletmeye alınmıştır. Santraller 1100 m yükseklikte çöl iklim koşullarına yakın iklim koşullarına sahip yıllık ortalama 2,200 kwh/m² güneş radyasyonuna sahip bir bölgede kurulmuşlardır[15]. Her bir santralin kolektör alanı toplamı 51 hektar ve toplam tesis büyüklükleri 200 hektardır. Her bir santralin yılda 180 GWh elektrik enerjisi üreteceği hesaplanmaktadır. Isı depolama tankları sayesinde güneş battıktan sonra türbinler 7,5 saat daha tam kapasite çalışabilmektedir. Her bir santral 14 m yüksekliğinde 36 m çapında soğuk ve sıcak tank olmak üzere iki adet ısı tankına sahiptir. Andasol I santralinin (50 MW) 300 milyon ya mal olduğu ve enerjinin kwh nin ya mal olacağı açıklanmıştır. Andasol I ve II İspanyol inşat firması ACS Group tarafından inşa edilmiştir. AndosolII ün ise Marquesado Solar SL firması tarafından yapılacağı ilan edilmiştir. Firmanın %26 sı Solar Millennium ve MAN Ferrostaal AG firmalarının güç birliği olan Solanda GmbH nin, %48.9 u StadtwerkeMünchen firmasının, %25.1 i RWE Innogy&RheinEnergie firmasına aittir [16]. Energia Solar De Puertollano: 50 MW kurulu güce sahip Energia Solar De Puertollano güneş enerjisi santrali Mayıs 2009 da işletmeye geçmiştir. Parabolik oluk sistemin kullanıldığı santral Puertollano, İspanya da kuruludur[17]. Alvarado I: Alvarado I güneş santrali parabolik oluk sistem olarak dizayn edilmiş ve Haziran 2009 yılında İspanya da hizmete girmiştir. Kurulu gücü 50 MW tır. 130 hektar üzerine kurulmuş olup ayna ve 768

12 32 Erdal kollektörden oluşmuştur. Kollektörlerin toplam uzunluğu 74 kilometreyi bulmaktadır. Yapımı 18 ay sürmüştür. Yıllık yaklaşık hanenin elektrik ihtiyacını karşılayacak 102 milyon kwh elektrik enerjisi üretmesi beklenmektedir. Yıllık tonco2 salımını engellemiş olacaktır. İşletme sıcaklığı 400ºC dir [18]. Kimberlina Solar Thermal Energy Plant: Bakersfield, Kaliforniya da frensel tipi kolektör kullanan 5 MW kurulu güce sahip Kimberlina güneş enerjisi santrali Ausra firması tarafından inşa edilmiş olup Ekim 2008 den beri işletilmektedir. Bu santralin Ausra firması tarafından bu bölgede yapılması planlanan toplamda 177 MW lık santrallerin öncüsü olduğu rapor edilmiştir [19]. Santralde yine Ausra firması tarafından imal edilmiş dar ve düz frensel tipi aynalar kullanılmıştır. Frensel teknolojisi ile daha ucuza parabolik oluk sisteme yakın verim elde edilmeye çalışılmaktadır. Aynalar parabolik oluk sistem gibi optik odaktan geçen ısı absorbanına odaklanmaktadır fakat burada ısı transfer akışkanı olarak su kullanılmaktadır. 4. Güneş Kuleleri Güneş Kuleleri (GK) olarak adlandırılan YGE sistemleri genelde, güneş ışınlarının odaklandığı bir adet kule, güneş ışınlarını yansıtan ve heliostat olarak adlandırılan aynalar, soğuk ve sıcak eriyik tuz depoları, buhar türbini ve jeneratörden meydana gelir. Güneş ışınları çok sayıda aynalar vasıtası ile güneş kulesine odaklanır[20]. Şu ana kadar ki güneş kulesi uygulamalarında ısı transfer materyali olarak farklı maddeler kullanılmıştır. Bu konuda mevcut son teknoloji sayılacak eriyik tuz kullanan sistemlerde güneş kulesindeki 290 C de sıvı haldeki tuz eriyiği soğuk depolama tankında kuleye doğru pompalanır, burada sıcaklığı 565 C ye kadar çıkarılarak sıcak depolama tankına geri gönderilir. Yüksek sıcaklığa ulaşmış eriyik tuz buhar üretme sistemine pompalanır. Elde edilen yüksek sıcaklıklı buhar ile Rankine çevrim türbini sayesinde elektrik enerjisi elde edilir. Buhar jeneratöründe 290 C ye kadar soğumuş tuz soğuk tanka geri gönderilir ve burada depolanır. Sistem bu şekilde sürekli devir daimler yaparak elektrik enerjisi üretir. Bu sistemler enerji depolamaksızın yıllık %25kapasite faktörü ile çalışırlar. Fakat enerji depolayarak yedek yakıt kaynağı ihtiyacı olmaksızın % 65 kapasite faktörü ile ikisi birlikte %75 kapasite faktörü ile çalışabilmektedirler. Güneş kulesi sistemleri güneş doğduktan hemen sonra ısıl enerji toplamaya başlar ve toplanan enerji sıcak tuz depolama tankında depolanır. Depolama sistemleri sayesinde güneş ışınları kesildiğinde bile depo kapasitesine göre enerji üretimi devam eder. Güneş kuleleri sistemlerinin ekonomik olması ancak

13 Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik 33 büyük kapasitelerde inşa edilmelerine bağlıdır, düşük kapasiteli sistemler ekonomik olmamaktadır. Bu sistemlerin ekvatora yakın, sürekli güneş alan daha ziyade çöl bölgelerinde kurulmaları uygundur. Fakat sistemin ciddi miktarda suya ihtiyacı olması dezavantaj olarak değerlendirilmektedir. 4.1 GK Santralleri Yatırım Maliyet Kalemleri Yatırım maliyetleri ana kalemlerini oranladığımız zaman heliostat maliyetinin %47 ile birinci sırada olduğu görülmektedir. Alıcıların toplam yatırım tutarına oranı %8 iken termal deponun %13, buhar türbinin %2, kule ve iletim sisteminin %6 ve elektrik üretim sisteminin %20 ve diğer kalemlerin oranı %2 dir [21]. Şekil 3: GK Santralleri Yatırım Ana Maliyet Kalemleri 4.2 Dünyada GK Santralleri PS20 solar powertower: Dünyanın en büyük ticari güneş kulesi olan 20 MW kurulu güce sahip PS20 solar powertower İspanya nın güney bölgesinde bulunan Sevilla kentinde kurulmuştur ve Nisan 2009 tarihinde işletmeye alınmıştır[22]. PS10 solar powertower: Avrupa nın ilk ticari güneş kulesi olan PS10 solar tower 11 MW kurulu güce sahiptir ve İspanya nın Sevilla kentinde kurulmuştur. Bu bölgede kurulması planlanan toplam 300 MW kurulu güce sahip santrallerin ilkidir. Her biri 120 m 2 lik 624 adet heliostattan oluşan

14 34 Erdal santralin kulesi 115 m boyundadır. Kulenin odağında güneş enerjisi alıcısı ve buhar türbini bulunmaktadır. Isı tanklarında 285 C ve 50 bar basınç altında sentetik yağ depolanmaktadır. Fakat PS10 solar tower ın ısı depolaması sadece 1 saatle sınırlıdır [23]. Sierra Sun Tower: 5 MW kurulu güce sahip Sierra SuntowerSolar firması tarafından Lancaster Kaliforniya da (Mojave Çölü) kurulmuştur ve 2009 yılında işletmeye alınmıştır. ABD de şuan hala aktif olan tek güneş kulesidir[24]. Firmanın güneş enerjisinde geldiği teknolojiyi kanıtlamak için kurulan küçük çaplı bu tesis 2 kuleden ve sürekli güneşi takip eden heliostattan oluşmaktadır. Toplamda 8 hektar alan üzerine kurulu santralde ısı transfer akışkanı olarak su kullanılmaktadır. Santralin işletme sıcaklığı 440 C ve işletme basıncı 60 bardır. Santral ürettiği enerji ile yılda tondan fazla CO 2 salımını engellemektedir. 5. POS ve GK Santralleri İçin Gelecek Dönem Maliyet Öngörüleri Çalışmada YGE denilince akla gelen iki önemli güneş enerjisi santrali tipi olan POS ve GK santralleri üzerinde durulmuştur. Güneş enerjisi konusunda önemli çalışmalara imza atan iki kurumun 2020 yılı fiyat ve kurulu kapasite öngörüleri aşağıda verilmiştir. Sargent&Lundy(S&L) 2020 dönemi POS kurulu gücünün toplamda 2,8 GW olacağını ve buna bağlı maliyetin 6,2 $sent/kwh olacağını öngörürken Sandia National Laboratories (Sunlab) POS kurulu gücünün toplamda 4,9 GW olacağını ve buna bağlı maliyetin 4,3 $sent/kwh olacağını öngörmektedir. Tablo 4: POS ve GK Kurulu Kapasite Maliyet Öngörüleri Tablosu SANTRAL TÜRÜ S&L 2020 MALİYET ÖNGÖRÜSÜ S&L 2020 KURULU KAPASİTE ÖNGÖRÜSÜ SUNLAB 2020 MALİYET ÖNGÖRÜSÜ SUNLAB 2020 KURULU KAPASİTE ÖNGÖRÜSÜ POS 6,2 /kwh 2,8 GW 4,3 /kwh 4,9 GW GK 5,5 /kwh 2,6 GW 3,5 /kwh 8,7 GW Buna ek olarak S&L 2020 yılı itibari ile GKkurulu gücünün toplamda 2,6 GW olacağını ve buna bağlı maliyetin 5,5 /kwh olacağını öngörürken SunLab GK kurulu gücünün toplamda 8,7 GW olacağını ve buna bağlı maliyetin 3,5 /kwh olacağını öngörmektedir [24].

15 Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik POS Yatırım Ana Maliyet Kalemleri Birim Fiyat Öngörüsü Çalışmanın bu kısmında POS yatırımlarının maliyetinde önemli yer tutan 6 ana kalemin 2020 fiyat öngörüleri üzerinde durulacaktır. Bunlar aynalar, kollektörler, metal taşıyıcı sistem, alıcılar, termal depolama sistemi ve elektrik üretim sistemi olarak adlandırılabilir. Öngörü fiyatları 1989 yılı SEGS VI gerçekleşmesi ile karşılaştırılmıştır. SEGS VI uygulamasında ayna birim maliyeti 43 $/m 2, metal taşıyıcı sistem birim maliyeti 67 $/m 2, dolayısı ile kollektör birim maliyeti 250 $/ m 2 olarak gerçekleşmiştir öngörülerinde ayna birim maliyeti $/m 2 aralığında, metal taşıyıcı sistem birim maliyeti $/m 2 aralığında, dolayısı ile kollektör birim maliyeti $/m 2 aralığında olması beklenmektedir. Yatırımda bir diğer önemli kalem alıcılardır, SEGS de kullanılan alıcılar Solel Solar Sistem tarafından dizaynedilmiş ve Luz firmasına ait tesislerde imal edilmiştir. Alıcı adet maliyeti SEGS VI de 847 $/adet olarak gerçekleşmiştir yılı itibari ile alıcı maliyetlerinin $/adet aralığında gerçekleşmesi beklenmektedir. Maliyetlerimizde önemli yekûn tutan bir diğer kalem ise elektrik üretim sistemidir. Sistemde kurulu güç arttıkça maliyetlerin ciddi şekilde aşağı düşmesi beklenmektedir. SEGS VI de 527 $/kwe olan elektrik üretim sistemi maliyetinin 2020 yılı itibari ile 400 MW lık santral büyüklüğüne ulaşılması ile 197 $/kwe olması beklenmektedir. Ayrıca termal depolama sistemi birim maliyetinin 2020 yılı itibari ile 383 $/kwe olması öngörülmektedir [25]. Şekil 4: 1POS Güneş Santralleri İçin Sunlab ın Nedensel Maliyet Düşürme Öngörüsü Grafiği 6.1 POS Güneş Santralleri İçin Sunlab ın Nedensel Maliyet Düşürme Öngörüsü POS güneş santralleri için Sunlab ın maliyet azalma öngörüsü üç ana nedene dayanmaktadır. Bunlardan birincisi ve en büyüğü Ar-Ge çalışmaları

16 36 Erdal sonucu yaşanacak teknolojik gelişmelerden kaynaklanması beklenen maliyet düşüşleridir. Oransal olarak maliyetteki düşüşün %54 ünün Ar-Ge çalışmalarından kaynaklanması öngörülmektedir. İkinci en önemli kalem olarak kitle üretiminden kaynaklanacak maliyet düşüşü olarak belirtilmektedir ki bu da %26 lık bir düşüşe tekabül etmektedir. Üçüncü ve son neden olarak santral büyüklüğü gösterilmektedir. Yani santral kurulu gücünün 400 MW olması durumunda maliyetlerde %20 civarında bir düşüş olacağı öngörülmüştür [25]. 6.2 POS Güneş Santralleri Elemanları Kayıplar ve Verimlilik Öngörüleri Aşağıda POS güneş santralleri elemanları kayıplar ve verimlilik oranları SEGS VI 1999 gerçekleşmeleri ile 2020 öngörüleri verilmiş ve oranlar madde madde karşılaştırılmaya çalışılmıştır. Güneş tarlası optik verimliliği (solar field optical efficiency): Güneş tarlası optik verimliliği, kolektörlerin güneşi takip verimliliğini, takip hatasını, ayna temizliğini, alıcı emiş verimliliğini, ayna yansıtma verimliliğini, alıcı cam kısmının geçirgenliğini, kolektörlerin birbirini gölgelemelerini ve geometrik takip hassasiyeti verimliliği gibi güneş tarlası ile ilgili değerleri kapsar SEGS VI Güneş tarlası optik verimliliği 0,533 olarak gerçekleşmiştir. Güneş tarlası optik verimliliğinin alt başlık verimliliklerindeki gelişmeler umut vericidir. Mesela alıcı güneş enerjisi emiş katsayısı SEGS VI da 0,915 iken Solel in yeni nesil UVAC alıcılarında bu oran 0,944 olmuştur ve bu verimin 2020 de 0,96 nın üzerine çıkacağı düşünülmektedir. Ayrıca alıcı güneş geçirgenliği 0,925 ten 0,965 e yükselmiştir. Bunun yanında yeni nesil yansıtıcı aynalarda yansıtma verimliliğinin 0,935 ten 0,95 e çıktığı rapor edilmektedir [26]. Tüm bu nedenlerle güneş tarlası optik verimliliğinin 2020 yılında bu oranın 0,570-0,602 aralığında olması beklenmektedir [26]. Alıcı termal kayıpları (receiver thermal losses): Alıcı termal kayıpları, alıcı yüzey kaplamasından kaynaklanan alıcı yüzey ısınması ve ısı transfer sıvısı taşımasından kaynaklanmaktadır. Taşıma vakum altında olduğundan kayıplar ihmal edilebilecek seviyededir. Fakat alıcı yüzey ısınması, alıcıya gelen güneş radyasyonunun bir kısmının yüzeyi ısıtmak sureti ile kaybolduğunu göstermektedir. SEGS VI da Luz firması tarafından geliştirilmiş olan siyah krom karışımlı seramik kullanılmıştır. Bu özel seramiğin termal yansıtması 350 C de %20 den fazladır, 400 C de ise %14 civarındadır. Luz tarafından geliştirilmiş bu seramiğin üreticisi olan Solel yeni nesil UVAC alıcıların termal yansıtma oranının 400 C de %9 olacağını belirtmiştir. Yani yeni nesil alıcıların ısı absorbanlık oranı %91 civarı

17 Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik 37 olacaktır. Alıcılar ısıyı vakumlu taşıdığından ısı kayıpları ihmal edilebilir olmasına rağmen bazen vakumun ortadan kalktığı durumlarda, taşımadan kaynaklanan ısı kayıpları iki katı seviyesine ulaşabilmektedir[27]. Hali hazırda kurulu bulunan santrallerdeki en önemli problemlerden biri kırılma ve çatlama durumlarından kaynaklanan vakum düşüşüdür. Bu durum ciddi termal kayıplara neden olmaktadır. Termal verim SEGS VI da 0,729 iken 2020 yılı için bu rakamın0,810-0,853 aralığında olması öngörmektedir. Her ne kadar 1989 dan 2020 ye verim yeterince artmamış gibi gözükse de santral kurulu kapasitesindeki artış öngörüsünden dolayı bu rakam son derece makuldür [27]. İletim ısı kayıpları (piping thermal losses): İletim ısı kayıpları ısı transfer sıvısının güneş tarlasından buhar türbinlerine pompalanması sırasında meydana gelen termal kayıplardır. Bahsi geçen termal kayıp boru yüzey alanı büyüklüğüne ve akışkan sıcaklığına bağlıdır. SEGS işletme sıcaklığı 391 C olduğu için bu kayıplar çok yüksek değildir, fakat sistem gece veya güneş geçişlerinde soğumaktadır buda ısı kayıplarını arttırmaktadır. Yeni nesil santrallerde işletme sıcaklığının 450 C-500 C olması öngörüldüğünden bu kayıpların minimum seviyede olması beklenmektedir. 0,961 olan verimliliğin 0,968 e çıkacağı öngörülmektedir [28]. Depolama termal verimliliği (storage thermal efficiency): Depolama termal kayıpları deponun yüzey alanının büyüklüğüne ve depolanan materyalin sıcaklığına bağlıdır. Mevcut termal depolama sistemlerinin verimliliği %99 dan fazladır. Elektrik enerjisi üretimi sistem verimliliği (electric power generating system efficiency): Türbin çevrim verimliliği, türbin dizaynından kaynaklanan minimum çalışma yüküne, ilk çalışma kayıplarına (durma-çalışma) ve eksik kapasite verim düşüklüğüne bağlıdır. SEGS VI dizayn verimliliğinin %37,7 olduğu hesaplanmıştı. Fakat termal depolama ve işletme sıcaklığının 450 C-500 C seviyesine çıkması sayesinde bu verimliliğin %40 a çıkacağı öngörülmektedir [29]. Elektrik parazitlik yükü verimliliği (electric parasitic load): Elektrik parazitlik yükü sistem çalışır vaziyette olmasa bile harcana enerji için kullanılan bir terimdir. POS de elektrik enerjisi üretilemediği anda bile ısı transfer sıvısı devir daim pompaları, soğutma suyu pompaları, soğutma kulesi fanları gibi teçhizat çalışmaya devam etmektedir. Yeni nesil santrallerde verimliliğin 0,827 den 0,928 lere çıkması öngörülmektedir[30].

18 38 Erdal Santral kullanılabilirlik verimliliği (power plant availability): Santralin zaman zaman bakım onarım gibi planlı ve arıza gibi plansız devre dışı bırakılması gerekebilir. SEGS te santral kullanılabilirlik verimliliği %98 olarak gerçekleşmesine rağmen bu oran çok yüksek olduğundan yeni nesil santrallerin %94 verimlilikle çalışacağı öngörülmektedir. Yani zamanın sadece %6 sında santralin devre dışı kalacağı öngörülmektedir [31]. Yıllık güneş enerjisi-elektrik enerjisi çevrim verimliliği (Annual Solarto-Electric Efficiency): 989 SEGS VI gerçekleşmesi %10,6 olarak rapor edilmiştir. Yeni nesil santrallerde ısı transfer akışkanı olarak erimiş tuz kullanılabileceğini dolayısı ile işletme sıcaklığının 500 C olacağını öngördüğünden verimin %17 civarında gerçekleşmesini beklemektedir fakat erimiş tuz teknolojisine geçilememesi senaryosuna göre bu rakamın %15,5 te kalabileceği de ifade edilmektedir [32]. 6.3 POS Güneş Santralleri Teknolojik Risk Değerlendirmesi Parabolik oluk sistemler ile ilgili en büyük riskin hali hazırda kullanılmakta olan yenilenebilir enerji kaynaklarına karşı maliyet dezavantajı olduğu değerlendirilmektedir. Teknolojinin gelişmesine katkı sağlayacak dolayısı ile maliyetlerin düşmesine neden olacak ticari talebin oluşturulamaması ve teknoloji Ar-Ge çalışmalarının kamu veya değişik kurum ve kuruluşlarca teşvik edilmemesi başlıca risk olarak değerlendirilmektedir [33]. Teknolojik gelişmelere bağlı maliyet azalması öngörüleri üretim büyüklüğüne, ölçek ekonomisine bağlı değerlendirilmektedir [34]. En büyük teknolojik gelişim riskinin erimiş tuz ısı transfer teknolojisi olarak değerlendirilmektedir [35]. Yakın dönemde geliştirilmesi öngörülen bazı teknolojik materyal ve ekipmanların maliyelerin indirilmesi sürecine önemli katkı yapacağı düşünülmektedir. Bunlar: 1 Solel tarafından geliştirilmekte olan yeni alıcıların piyasaya sürülmesi ile kolektör tarlası veriminin %20 artacağı [36], 2 Nexant ve Sunlab tarafından geliştirilmekte olan yeni ısı depolama sistemlerinin piyasaya sürülmesi ile önemli mali avantajlar elde edeceği, 3 Hali hazırda kullanılmakta olan esnek hortum teknolojisinin noktasal küre derleyiciler ile değiştirilmesinin ardından ısı transfer sıvısı pompalama veriminin ciddi şekilde arttıracağı öngörülmektedir [36]. Uzun dönemde ise ısı depolama teknolojisindeki gelişmelerin maliyetteki azalmalara hayati etki yapacağı öngörülmektedir. Sunlab ve R&D firmaları tarafında geliştirilmekte olan C derece aralığında birleşik ileri ısı depolama ve yeni ısı transfer sıvısı uygulaması buna örnek

19 Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik 39 gösterilebilir. Hatırı sayılır maliyet azalmasının ise gövde-alıcı-yansıtıcı üçlüsünde yaşanacak teknolojik gelişmelere bağlı olduğu öngörülmektedir [37]. Yoğunlaştırıcıda ve yansıtıcıda yaşanacak olası maliyet azalmasının toplu üretime ölçek ekonomisine ve rekabete bağlı olduğu değerlendirilmektedir. Duke Solar ve Euro Trough firmalarının çalışmalarının ümit verici olduğu ifade edilmektedir [38]. Mevcut alıcı teknolojisi ile 450 C derece operasyon ısısına ulaşılması ile sistemin daha fizibil hale geleceği öngörülmektedir. Ama uzun dönem maliyet performansı için daha yüksek operasyon ısısına ulaşılması gerekliliği de değerlendirilmektedir. Ayrıca operasyon&yönetim giderlerinin azaltılabilmesi için üretimin artmasının tarla büyüklüklerinin artmasının ve yeni teknolojik gelişmelerin olmasının gerektiği düşünülmektedir [39]. 7. GK Yatırım Ana Maliyet Kalemleri Birim Fiyat Öngörüsü GK yatırım maliyetini etkileyen en önemli 6 kalem heliostatlar, alıcılar, kule ve iletim sistemi, termal depolama sistemi, buhar türbini ve elektrik üretim sistemi olarak adlandırılabilir.2020 yılı için heliostat m 2 maliyetinin 76$-117$ aralığında olacağı, alıcı m 2 maliyetlerinin ise21$- 23,8$ bandında olacağı öngörülmektedir. Kule ve iletim sistemi 2020 öngörüleri 9,2$/m 2 iken,termal depo 40$/kWt ve buhar türbini 7$/kWt dir. Elektrik üretim sistemi için öngörü231$/kwt-380$/kwt aralığında değişmektedir [40]. 7.1 GK İçin Sunlab ın Nedensel Maliyet Düşürme Öngörüsü Sunlab uzun dönem maliyet düşüşlerini 3 nedene bağlamaktadır. Bunda en büyük payı %49 ile santral kurulu gücünde yaşanması beklenen büyümeye bağlamaktadır. Güneş kulesi teknolojisinin rantabl olması için büyük ölçekte yapılmasına bağlı olduğu değerlendirilmektedir[41]. Öngörülen maliyet düşüşünde ikinci büyük etkenin %28 ile kitle üretiminden kaynaklanacağı öngörülmektedir. Kitle üretimden dolayı rekabetin artacağı ve birim maliyetlerin düşeceği öngörülmektedir. Teknolojik gelişimlere bağlı olarak yaşanacak maliyet düşüşünün sadece %23 oranında olacağı değerlendirilmektedir.

20 40 Erdal Şekil 5: GK için Sunlab ın Nedensel Grafiği 7.2 GK Elemanları Kayıplar ve Verimlilik Öngörüleri Güneş kulesi elemanları kayıplar ve verimlilik öngörüsünde ABD de deneme üretimi yapan Solar II güneş kulesi 1996 yılı verileri baz alınmıştır. Kollektör verimliği (the collector efficiency): 2020 kollektör verimliği öngörüsü %57 olarak öngörülmektedir bu rakam 1996 yılı Solar II uygulamasında %50,3 olarak gerçekleşmişti. Bilindiği gibisantral kurulu kapasitesindeki artışa bağlı olarak aynalarla kule arasındaki mesafe artışından dolayı ve mesafeye bağlı atmosfer etkisinden dolayı kolektör verimi düşer. Fakat ayna yansıtma oranında beklenen gelişmelere paralel olarak kollektör veriminde yine de nispi bir artış beklenmektedir [41]. Alıcı verimliliği (receiver efficiency): Solar II uygulamasında %76 olan verimliliğin %6 lık bir gelişim göstereceği ve %82 rakamına ulaşılacağını öngörmektedirler. Bu artışın beklenen işletme sıcaklığındaki artıştan kaynaklanacağı öngörülmektedir. Toplam çevrim verimliliği (gross cycle efficiency): 1996 da %31,7 olarak gerçekleşen toplam çevrim verimliliğinin 2020 yılında %46,3 olacağı hesaplanmaktadır. Solar II de buhar türbini, deniz motoru teknolojisinden esinlenerek imal edilmişti. Gelecek dönemde yeni nesil rankine buhar türbinlerinin ticari olarak kullanılabileceği öngörülmektedir. Böylece toplam çevrim verimliliğinde ciddi artışlar beklenmektedir[42]. Parasitik verimliliği (parasitic efficiency): Sistemin kendi kullandığı elektrik harici üretebileceği enerji 1996 da %73 olarak gerçekleşmesine karşılık 2020 için %90 olarak öngörülmektedir. Bu artışta yeni santrallerin kurulu gücünde beklenen artış, yüksek kapasite faktörleri ve sistem dizayn çalışmalarında Solar I ve Solar II uygulamalarından alınan derslerden beklenen gelişmeler etkilidir.[43]