Elektrik Enerjisi Üretimi Dr. Öğr. Üyesi Emrah ÇETİN
Ders içeriği Yenilenemez ve Yenilenebilir kaynaklı elektrik enerjisi üretim santralleri - Doğalgaz - Kömür - Petrol türevleri - Nükleer - Rüzgar - Güneş - Hidrolik - Biyokütle - Hidrojen - Jeotermal - Dalga - Gelgit Kaynak kitaplar: - Elektrik Enerjisi Üretimi, Behcet Kocaman, Birsen Yayınevi - Alternative EnergySystems and Applications, B.K.Hodge Mississippi State University, USA, SecondEdition, WILEY, 2017
ELEKTRİK ENERJİSİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ Elektrik enerjisi ilk olarak 1878 yılında aydınlatma amacıyla günlük hayatta kullanılmaya başlanmıştır. Türkiye de ilk elektrik üretim santrali 1902 de Tarsus ta kurulan 2 kw gücüne sahip bir su değirmenidir. Türkiye nin ilk taş kömürü santraliise 1914 yılında İstanbul da inşa edilen SilahtarağaElektrikSantrali dir. 1923 te 38 santralde 45 MWh üretim kapasitesine sahip olan Türkiye de bu santrallerin yerel yönetimler, şahıslar ve ortaklıklara ait olduğu görülmektedir. Bu santrallerin birçoğu motor gücü ile çalışırken söz konusu yılda toplam 43 şehre elektrik enerjisi iletilmiştir.
1950 li yıllara gelindiğinde ise Türkiye nin üretim kapasitesi 500 MWh e, kurulu gücü ise 407,8 MW a ulaşmıştır. Bu dönemde özel sektör ve devlet ortaklı elektrik santralleri yapılmaya başlanmıştır. Ayrıca Türkiye nin elektrifikasyonunda fosil yakıtlı santrallerin yanı sıra barajlara doğru bir eğilim de yaşanmıştır. 1953 yılında büyük ve güçlü hidroelektrik santrallerin inşası amaçlanarak Devlet Su İşleri (DSİ) kurulmuştur. Elektrik enerjisi üretim ve tüketim miktarındaki artış ve dağıtım hizmetlerinin yaygınlaşması kurumsal bir yapıyı gerektirmiş ve 1970 yılında Türkiye Elektrik Kurumu (TEK) kurulmuştur. Bu tarihte Türkiye nin üretim kapasitesi 8 bin 623 MWh e, kurulu gücü de 2 bin 234 MW seviyelerine kadar yükselmiştir.
Türkiye termik santrallerde kullanılan yakıtlardaki dışa bağımlılıktan dolayı 1970-1980 yılları arasında dünya genelinde oluşan enerji krizinden doğrudan etkilenmiş ve ülkede üretim-tüketim dengesizliği oluşmuştur. Bu dengesizlikten dolayı ülke genelinde yük atma ve zorunlu enerji kısıtlamaları yöntemi ile denge sağlanmaya çalışılmıştır. Bu dönemdeki tüm dengesizliklere rağmen Türkiye deki elektrik üretimi kapasitesi 23 bin 275 MWh e, kurulu güç kapasitesi de 5 bin 118 MW a kadar yükselmiştir. Bu dönemde kurulu güçte belediyelerin üretim payı yüzde 11, otoprodüktör gibi özel sektörlerin üretim payı ise yüzde 16 olarak kayda geçmiştir. Serbestleşme sürecinin henüz başlamadığı bu dönemde kurulu güçteki en büyük pay yüzde 64 ile Elektrik Üretim AŞ ye (EÜAŞ) aittir (Grafik 3).
1980 yılından yakın bir zamana kadar termik kapasite içindeki en fazla pay linyit yakıtlı santrallerden elde edilmiştir. 1982 de yerel yönetimlerin ve ortaklıkların işlettiği elektrik üretim santralleri TEK e devredilmiştir. Yapılan devirden sonra enerjinin üretimi, dağıtımı ve satışları TEK vasıtası ile yapılmayabaşlanmıştır. Aynı dönemde Türkiye nin üretim kapasitesi büyük bir artışla 26 bin MWh e, kurulu gücü de 6 bin 638 MW a yükselmiştir. Enerji sektöründe tahsisi sağlayan TEK monopolü 1984 yılında kaldırılmış, yapılan görüşme ve gerekli izinlerle özel sektör şirketleri kurulmuştur. Enerji üretimi, iletimi ve dağıtımının kurulan bu şirketlere devredilmesi konusunda imkanlar sağlanmıştır. TEK in hukuki yapısı, organları ve bünyesi yeniden düzenlenerek aynı yıl içerisinde Kamu İktisadi Kuruluşunadönüşümügerçekleştirilmiştir. Enerji üretim piyasasında yasal görev bölgesi içinde bulunan santrallere yönelik elektrik üretim, iletim, dağıtım ve satışını gerçekleştirmek üzere 1988-1992 yılları arasında 10 adet sermaye şirketine sorumlulukverilmiştir. 1923 te 45 MWh olan Türkiye nin üretim kapasitesi yaklaşık 4 bin kat artarak 2017 de 175 bin MWh e yükselmiştir. 32,9 MW olan kurulu güç 2 bin kattan fazla artarak 2017 yılında 80 bin 343 MW değerine dayanmıştır. Bu kapasite değeriyle ülkede elektrik enerjisi en kırsal bölgeye dahi ulaştırılarak nüfusun neredeyse tamamının faydalanması sağlanmıştır.
Enerji Piyasasının Düzenlenmesi 2000 li yıllarda yaşanan değişimler ile Türkiye nin enerji piyasasının oluşturulması konusunda ilerlemeler kaydedilmiş böylece bu alanda hizmet veren kamu kurum ve kuruluşlarının da dönüşümü sağlanmıştır. Türkiye enerji piyasasında tek aktör olan TEK daha fonksiyonel çalışması adına Türkiye Elektrik Dağıtım AŞ (TEDAŞ) ve Türkiye Elektrik Üretim İletim AŞ (TEAŞ) olmak üzere iki farklı kuruma ayrılmıştır. Daha sonra 2001 yılında elektrik üretim faaliyetlerini yürütmek için EÜAŞ, iletim faaliyetlerini yürütmek için Türkiye Elektrik İletim AŞ (TEİAŞ) ve ticaret faaliyetlerini yürütmek için Türkiye Elektrik Ticaret ve Taahhüt AŞ (TETAŞ) adlı üç farklı kuruma devredilmiştir. Önemli gelişmelerden bir diğeri ise aynı yıl Enerji Piyasası Düzenleme Kurumunun (EPDK) kurulmasıdır. Böylece Türkiye nin elektrik piyasası düzenlemesine resmi bir nitelik kazandırılmıştır.
Daha sonra 2013 yılında yürürlüğe giren Elektrik Piyasası Kanunu ile Enerji Piyasaları İşletme Anonim Şirketi nin (EPİAŞ) yasal dayanağı oluşturulmuştur. 2015 yılında resmen faaliyete başlayan EPİAŞ ın asıl işlevi piyasa işletim lisansı bünyesinde TEİAŞ ile Borsa İstanbul Anonim Şirketi (BİST) tarafından yürütülen piyasalar dışındaki elektrik piyasalarında güvenilir fiyat oluşumunu sağlamak ve bu piyasaları işletmektir. EPİAŞ ın kurulması ile piyasa işletim lisansında yer alan enerji piyasalarının etkin, şeffaf, güvenilir ve enerji piyasasının ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde planlanması, kurulması, geliştirilmesi ve işletilmesi amaçlanmıştır.
Türkiye kurulu güç kapasitesi bakımından Avrupa nın en büyük 5. gücü olarak 18 Eylül 2010 tarihinden itibaren Avrupa Enterkonnekte Sistemi (ENTSO-E) ile paralel çalışmaya başlamıştır. 2016 yılı Eylül ayı sonu itibarıyla toplam kurulu trafo gücü 285 bin MVA düzeyini aşmıştır. Böylece Türkiye 56 bin kilometre enerji iletim hattı uzunluğu ve 266 milyar KWh tüketim değeriyle Avrupa güç sisteminde önemli bir yere sahiptir. Türkiye nin 50 hertz olan şebeke frekansı ENTSO-E sistemine bağlanarak çok daha istikrarlı hale gelmiş, arz güvenliği desteklenmiş ve Türkiye Elektrik Piyasası katılımcılarının Avrupa iç elektrik pazarına erişim imkanı sağlanmıştır. Deneme sürecinin ardından 15 Nisan 2015 tarihinde ENTSO-E ile Uzun Dönem İşletme Anlaşması imzalanmıştır. ÜLKE Gelen Enerji (MWh) Giden Enerji (MWh) YUNANİSTAN 2 327.465 GÜRCİSTAN 1 28.045 BULGARİSTAN 147.358 6.542 Genel Toplam 147.361 362.052
2018 Yılı Ekim Ayı Elektrik Piyasası Genel Görünümü Konu Başlığı Birim 2018 Ekim Dönemi 2018 Ocak-Ekim Dönemi Lisanslı Üretim* MWh 23.099.084,35 246.390.360,37 Lisanslı Kurulu Güç* MW 82.963,28 - En Yüksek Ani Puant MW 36.782,55 46.159,55 En Düşük Ani Puant MW 22.442,54 18.212,43 Lisanssız Kurulu Güç MW 5.163,77 - İhtiyaç Fazlası Satın Alınan Lisanssız Üretim MWh 719.471,99 7.348.837,92 Miktarı ** Brüt Lisanssız Üretim Miktarı** MWh 732.132,18 7.688.556,58 YEKDEM Üretim MWh 3.900.521,77 52.880.210,18 YEKDEM Ödeme Tutarı TL 2.132.917.663,47 17.564.795.941,15 Fiili Tüketim MWh 22.667.309 243.688.243 Faturalanan Tüketim MWh 18.804.093 195.214.173 Tüketici Sayısı Adet 43.647.043 - İthalat MWh 147.361 2.087.710 İhracat MWh 362.052 2.344.499 Ortalama YEKDEM fiyatı TL/MWh 546,83 332,16 YEKDEM Ek Maliyeti*** TL/MWh 46,54 29,20
2018 Yılı Ekim Ayı Sonu İtibariyle Lisanslı Elektrik Kurulu Gücünün Kaynak Bazında Dağılımı (%)
KAYNAK TÜRÜ 2017 EKİM 2018 EKİM DEĞİŞİ ÜRETİM ORAN ÜRETİM ORAN M (%) (MWh) (%) (MWh) (%) DOĞAL GAZ 10.388.022,88 44,12 8.025.728,19 34,74-22,74 İTHAL KÖMÜR 4.581.093,63 19,46 5.749.580,45 24,89 25,51 LİNYİT 3.476.249,32 14,76 3.979.910,50 17,23 14,49 BARAJLI HİDROLİK 1.622.002,85 6,89 1.726.123,42 7,47 6,42 RÜZGAR 1.346.077,19 5,72 1.512.370,32 6,55 12,35 AKARSU 737.620,75 3,13 721.553,81 3,12-2,18 JEOTERMAL 581.535,46 2,47 688.603,22 2,98 18,41 TAŞ KÖMÜRÜ 311.015,99 1,32 234.105,61 1,01-24,73 BİYOKÜTLE 186.242,52 0,79 201.436,42 0,87 8,16 ASFALTİT 225.408,10 0,96 158.518,94 0,69-29,67 FUEL OİL 86.281,11 0,37 88.767,03 0,38 2,88 GÜNEŞ 2.037,93 0,01 12.226,44 0,05 499,94 MOTORİN 1.095,19 0,00 120,00 0,00-89,04 LNG 152,00 0,00 40,00 0,00-73,68 Genel Toplam 23.544.834,92 100,00 23.099.084,35 100,00-1,89 Ekim 2018 Döneminde Lisanslı Elektrik Üretiminin Kaynak Bazında Dağılımı Ve 2017 Yılı Ekim Ayı Değeriyle Karşılaştırılması (MWh-%)
2018 Yılı Ekim Ayı Sonu İtibariyle Lisanssız Elektrik Kurulu Gücünün Kaynaklara Göre Dağılımı (MW) Kaynak Türü Kurulu Güç (MW) Oran (%) Güneş (Fotovoltaik) 4.885,66 94,61 Doğal gaz 137,29 2,66 Biyokütle 79,18 1,53 Rüzgâr 51,95 1,01 Hidrolik 8,69 0,17 Güneş (Yoğunlaştırılmış) 1,00 0,02 Genel Toplam 5.163,77 100,00 Ekim 2018 Döneminde YEKDEM Kapsamındaki Üretimin Kaynaklara Göre Dağılımı ve 2017 Yılı Ekim Ayı Değeriyle Karşılaştırılması (MWh-%) Kaynak Türü 2017 Yılı Ekim Ayı YEKDEM Kapsamındaki Üretim (MWh) 2017 Ekim Payı (%) 2018 Yılı Ekim Ayı YEKDEM Kapsamındaki Üretim (MWh) 2018 Ekim Payı (%) Ekim 2017- Ekim 2018 Değişimi (%) Biyokütle 159.667,12 4,85 178.367,17 4,57 11,71 Güneş 2.012,07 0,06 3.167,98 0,08 57,45 Hidrolik 1.151.956,93 35,03 1.054.232,86 27,03-8,48 Jeotermal 400.680,45 12,18 521.875,21 13,38 30,25 Rüzgâr 1.244.142,28 37,83 1.423.406,56 36,49 14,41 Lisanssız 330.267,36 10,04 719.471,99 18,45 117,85 Genel Toplam 3.288.726,22 100,00 3.900.521,77 100,00 18,60
Ekim 2018 Döneminde Faturalanan Elektrik Tüketiminin Tüketici Türü Bazında Dağılımı (%)
Baz Yük Puant Yük Kavramları
Doğalgaz Yenilenemez (Fosil) Kaynaklı Kömür Elektrik Enerjisi Üretim Çeşitleri Nükleer Petrol türevleri Yenilenebilir Kaynaklı Hidrolik Rüzgar Güneş Jeotermal Dalga Gelgit Hidrojen Biokütle (atık)
Enerji Üretimi Ölçü Kavramları Elektrik enerjisi üretiminde ve tüketiminde genellikle kilovat/saat (kwh) ölçüsü kullanılmaktadır. Enerji genellikle kw olarak belirtilir. Bazı durumlarda da beygir gücü olarak ifade edilebilmektedir. 1 megawatt (MW) = 1000 kw 1 megawatt-saat (MWh) = 1000 kwh 1 gigawatt-saat (GWh) = 10 6 kwh 1 HP = 75 kg.m/sn = 746 watt = 0.746 kw 75 kg.m/sn = 75 9.81 736 Nm/sn = Joule/sn = Watt 1 kw = 1.36 hp = 75/0.736 = 102 kg.m/sn
Enerji Üretimi Ölçü Kavramları 1 hph(beygir-saat) = 0.746 kwh 1 hph = 75 x 3600 = 270000 kg.m 1 hph = 75 x 9.81 x 3600 = 2648700 Joule 1 kwh = 270000/0.736 = 367000 kg.m = 3.6 x 10 6 Joule 1 kg.m = 9.81 Joule 1 kg.m/sn = 9.81 Joule/sn = 9.81 watt 1 Cal = 427 kg.m 1 kwh = 367000/427 = 860 Cal
Enerji Üretimi Ölçü Kavramları EV ALETİ GÜÇ (W) AYLIK ÇALIŞMA SÜRESİ (SAAT) AYLIK ENERJİ KULLANIMI (kwh) Buzdolabı 300 300 90 Televizyon 100 125 12,5 Çamaşır Makinesi 500 26 13 Bulaşık Makinesi 1300 20 26 Su Isıtıcısı 3800 140 532 Bilgisayar 250 240 60 Aydınlatma 100 90 9 Ütü 1000 12 12 TOPLAM 754,5
Enerji Üretimi Ölçü Kavramları Sorular 1-) Toplam enerji verimliliği %24 olan bir termik santralde 4000 kalorili 1 kg kömürden üretilen enerji miktarını kwh cinsinden hesaplayınız. 2-) Yıllık ortalama 8000 kw kapasiteye sahip bir hidroelektrik santralin enerji üretimi ile kaç kg kömür tasarrufu yapılmış olur? (Kömür kalitesini 4000 kalori/kg ve termik santralin yakıt tüketimini 3500 Kal/kWh olarak alınız.) 3-) Ağırlığı 70 kg olan ve sırtında 35 kg taşıyan bir kişinin 970 m yüksekliğe sahip bir dağa tırmanması için harcadığı enerji miktarı enerji tüketimi 100 watt olan bir ampulün ne kadar süre yanmasını sağlar? (Kişinin deniz seviyesinden 340 m yükseklikte bir otelde kaldığı ve 970 m yükseklikteki tepenin en üst noktasına tırmandığı bilinmektedir.)
Duyurular için Bozok pbs adresi; www.emrahcetin.com emrahcetin emrah.cetin@bozok.edu.tr emrah-cetin