POMPAJ DEPOLAMALI HĠDROELEKTRĠK SANTRALLER PUMPED-STORAGE POWER PLANTS ĠnĢ. Müh. Maksut SARAÇ Proje Dairesi BaĢkanı Elektrik ĠĢleri Etüt Ġdaresi Genel Müdürlüğü (EIE), Ankara, Türkiye msarac@eie.gov.tr ÖZ Enerji toplumsal refahın sağlanması için gerekli araçlardan ve üretim faaliyetlerinin ana girdilerinden biri olarak, ekonomik ve sosyal kalkınmanın vazgeçilmez temel taşlarından biridir. Bu nedenle, endüstrideki geliş melerin, yaşam standartlarındaki yükselişin ve artan nüfusun ihtiyaç duyduğu enerjinin yeterli ve güvenilir bir şekilde ve düşük maliyetle sağlanması büyük önem arz etmektedir. Genel olarak termik santraller talep değişimlerine kolayca uyum sağlayamamaları nedeniyle baz yükte, hidroelektrik santraller ise kolayca işletilip durdurulabilen ve aynı zamanda kısa bir sürede tam kapasite yüke çıkışa uyum sağlayabilmeleri nedeni ile pik talebin karşılanmasında kullanılmaktadır. Pik talebin karşılanmasında rezervuarlı HES lerin yetersiz kalması durumunda pompaj depolamalı hidroelektrik santrallere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu santraller güç talebinin düşük olduğu zamanlarda suyu yüksekte bir haznede depolamak ve bu şekilde biriktirilen sudan puant zamanlarda hidroelektrik enerji elde etmek amacıyla planlanmaktadır. İlk pompaj depolamalı sistem kullanımı 189 larda İtalya ve İsviçre dedir. Pompaj depolamalı hidroelektrik santrallerin dünyadaki durumuna bakıldığında; toplam 9 ın üzerinde kurulu güç ile 29 santral işletmede olup yaklaşık olarak küresel üretimin %3 ünü karşılamaktadır Ülkemizde pompaj depolamalı santraller konusunda bugüne kadar ciddi bir çalışma yapılmamıştır. Oysa dünya ülkelerine bakıldığında bu konuda önemli adımlar atıldığı görülmektedir. Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü olarak amacımız önümüzdeki yıllarda meydana gelebilecek pik güç açığının giderilmesi, elektrik enerjisi temininde güvenilirliğinin sağlanması ve depolamalı tesislerimizin verimli kullanılması amacıyla pompaj depolamalı santrallerinin devreye girmesine yönelik yapılacak çalışmalara öncülük etmektir. Anahtar Kelimeler: Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santral ABSTRACT PUMPED-STORAGE POWER PLANTS As being basic input of production activities and necessary tools for providing social welfare, energy is one of the basic parameters of economics and social development. Thus, it comes into prominence that cheaper and sufficient energy generation is necessary for improvement of industry, population growth, and life quality. Generally, while thermal power plants can be used for base load because of not adjusting capacity for basically variations of the demand; hydroelectric power plants can be operated to supply peak demands in order that they can be adjusted to the full capacity loads and also operated and stopped basically. 12 Pumped-storage installations are needed in case of storage plants are insufficient for supplying peak demands. These installations are planned to storage water in an elevated reservoir and water is used to generate hydroelectric energy at peaking hours. Pumped-storage installations were firstly installed in Italy and Switzerland, in 189 s. The total capacity of pumped-storage hydroelectric power plants in worldwide is 9, with 29 installations and approximately 3 percent of global generation is reached In comparison with other countries, there has not been yet any complicated and serious study on pumped-storage installations in Turkey. As being General Directorate of Electrical Power Resources
Ukraine France Italy China Germany Austria United Kingdom Taiwan Australia Spain Poland Lithuania South Africa Russia Czech Republic Iran Belgium Luxembourg Portugal Bulgaria Slovakia Serbia Sweden Ireland Canada KURULU GÜÇ () Japan ABD Survey and Development Administration (EIE), our target is to make a guide for working on pumped-storage installations for the purpose of supplying peaking power requirements in future and getting reliable energy and using energy efficiently. Key Words: Pumped Storage Power Plants POMPAJ DEPOLAMALI HĠDROELEKTRĠK SANTRALLER (PHES) Enerji toplumsal refahın sağlanması için gerekli araçlardan ve üretim faaliyetlerinin ana girdilerinden biri olarak, ekonomik ve sosyal kalkınmanın vazgeçilmez temel taşlarından biridir. Bu nedenle, endüstrideki geliş melerin, yaşam standartlarındaki yükselişin ve artan nüfusun ihtiyaç duyduğu enerjinin yeterli ve güvenilir bir şekilde ve düşük maliyetle sağlanması büyük önem arz etmektedir. Genel olarak termik santraller talep değişimlerine kolayca uyum sağlayamamaları nedeniyle baz yükte, hidroelektrik santraller ise kolayca işletilip durdurulabilen ve aynı zamanda kısa bir sürede tam kapasite yüke çıkışa uyum sağlayabilmeleri nedeni ile pik talebin karşılanmasında kullanılmaktadır. Pik talebin karşılanmasında rezervuarlı HES lerin yetersiz kalması durumunda pompaj depolamalı hidroelektrik santrallere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu santraller güç talebinin düşük olduğu zamanlarda suyu yüksekte bir haznede depolamak ve bu şekilde biriktirilen sudan puant zamanlarda hidroelektrik enerji elde etmek amacıyla planlanmaktadır. İlk pompaj depolamalı sistem kullanımı 189 larda İtalya ve İsviçre dedir. Dünyada İşletme halindeki 29 adet pompaj depolamalı hidroelektrik santrallerin kurulu gücü 9. ın üzerindedir. İnşa haindeki 42 adet pompaj depolamalı hidroelektrik santrallerin kurulu gücü ise 3. tır. ÜLKELERİN İŞLETMEDEKİ POMPAJLI HES POTANSİYELİ (8661 ) 25 2 15 1 5 13
ÜLKELERĠN POMPAJLI HES PONTANSĠYELĠ (ĠĢletmede) Sıra Ülke Kurulu Güç Sıra Ülke Kurulu Güç No Adı No Adı 1 ABD 2247 15 South Africa 14 2 Japan 1566 16 Russia 12 3 Ukraine 5629 17 Czech Republic 1145 4 France 452 18 Iran 114 5 Italy 4244 19 Belgium 11 6 China 42 2 Luxembourg 11 7 Germany 383 21 Portugal 82 8 Austria 2877 22 Bulgaria 8 9 United Kingdom 2833 23 Slovakia 735 1 Taiwan 262 24 Serbia 364 11 Australia 224 25 Sweden 334 12 Spain 24 26 Ireland 292 13 Poland 1738 27 Canada 174 14 Lithuania 16 Toplam 8661 ELEKTRĠK ĠġLERĠ ETÜT ĠDARESĠ GENEL MÜDÜRLÜĞÜNÜN POMPAJ DEPOLAMALI HĠDROELEKTRĠK SANTRAL (PHES) ÇALIġMALARI projelerin toplam kurulu gücü yaklaşık 14 tır. Genel Müdürlüğümüzde bu konu ile ilgili çalış malar 29 yılında da devam edecektir. Pompaj depolamalı santrallar genel olarak pik talebin karşılanması maksadıyla planlanmaktadır. Yapılacak planlamalarda ülke ihtiyaçları ve ülke kaynakları da düşünülmelidir. 36. lık Ülkemiz hidroelektrik potansiyelinin önemli bir kıs mı barajlı HES lerdir. Bu nedenle pompaj depolamalı santralar projelendirirken, depolamalı santralarımızın daha optimum çalıştırılmasına da katkı sağlayacak şekilde planlanmalıdır. Öncelikle Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santrallerin; NEDEN, NEREDE, NE ZAMAN, NE KADAR güçte yapılması gerektiği sorularının cevaplandırılması gerekmektedir. Bu konuda Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü olarak önemli çalışmalar yapılmaktadır. 28 yılında yapılan çalışmalarla Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santral proje sayısı 17 adede ulaşmıştır. İlk Etüt seviyesinde hazırlanan bu 14 11 Vianden Pumped Storage Luksemburg -1964
198 1982 1984 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 Güç () 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 214 215 216 217 218 219 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 ( 1 3 ) Şekil-1 de maksimu m puant ihtiyacının 9:- 13: ve 13:-21: saatleri arasında, minimum puant ihtiyacının ise 1:-8: saatleri arasında gerçekleştiği görülmektedir. Şekil-2 de de yaz dönemi maksimum puant ihtiyacının 9:3-19:3 saatleri arasında minimum puant ihtiyacının ise 1:-8: saatleri arasında gerçekleştiği görülmektedir. 26 24 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 SIVI YAKIT MAKSİMUM PUANT (23 Aralık 25) TAŞKÖMÜRÜ DIŞ ALIM HİDROLİK DOĞALGAZ İTHAL KÖMÜR LİNYİT Şekil-1: Maksimum Günlük Puant Grafiği gerçekleş miştir. TEİAŞ ın 25 yılı ile 22 yılları arasında tahmin etmiş olduğu puant güçteki gelişimin grafiği Şekil-4 de verilmiştir. Bu veriler ışığı altında yapılan değerlendirilmelerde talep tahminleri incelendiğinde 22 yılında 8. lık puant güce ihtiyacımızın olacağı görülmektedir. Puant güçteki bu ihtiyacın karşılanmasında gelişmiş ülkelerde de kullanılan sistem, pompaj depolamalı hidroelektrik santralardir. EİE, bu maksatla pompaj depolamalı hidroelektrik santral projelerinin hazırlanmasında önemli adımlar atmıştır. 9 8 7 6 5 4 3 2 1 25-22 Yılları Arası Puant Talep Tahminleri 26 24 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 SIVI YAKIT YAZ DÖNEMİ PUANT (4 AĞUSTOS 25) DIŞ ALIM TAŞKÖMÜRÜ HİDROLİK DOĞALGAZ İTHAL KÖMÜR LİNYİT Şekil-2:Yaz Dönemi Günlük Puant Grafiği TEİAŞ ın verilerine göre Şekil-3 de verilen grafik incelendiğinde 198 yılındaki punt güç 3947 iken 26 yılındaki puant güç 27594 olarak YILLAR Şekil-4: Puant Talep Tahminleri Şekil:5 te görülen 26 yılı için il bazındaki enerji tüketimleri değerlendirildiğinde ülkemiz genelinde muhtemel pompaj depolamalı santralların nerelerde yapılacağı konusu önemli ölçüde açıklığa kavuşmuş olacaktır. Şekil-5 teki renk sıkalasında gösterilen kırmızı renkli iller pompaj depolamalı santralar için öncelikle ele alınması gereken illerimiz arasında olmalıdır. Bu illerimiz; Ankara, İstanbul, Bursa, Kocaeli ve İzmir dir. İkinci öncelikli illerimiz ise Antalya, Konya, Tekirdağ, Adana, Hatay, Gaziantep ve Ş.Urfa olmalıdır. 45 4 35 3 25 2 15 1 5 198-26 Yılları Arası Kurulu Güç ve Puant Güç Gelişimi Kurulu Güç Puant Güç Şekil-5: İllere Göre 26 Yılı Enerji Tüketimleri Yıllar Şekil-3: 198-26 Yıları Arası Kurulu Güç ve Puant Güç Gelişimi 15
ELEKTRĠK ĠġLERĠ ETÜT ĠDARESĠ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ PROJE DAĠRESĠ BAġKANLIĞI TARAFINDAN HAZIRLANAN PHES PROJELERĠ Sarıyar Pompaj Depolamalı HES : İlk Etüt seviyesinde 1 kurulu gücündeki Sarıyar PHES Ankara il sınırları içerisindedir. PHES in alt rezervuarı Sarıyar Barajı, üst rezervuarı ise 435 m yükseklikte beton kaplamalı havuzdur. Projede 595 m cebri boru, 387 m şaft ve 815 m kuyruk suyu Hasan Uğurlu Pompaj Depolamalı HES : İlk Etüt seviyesinde 1 kurulu gücündeki Hasan Uğurlu PHES Samsun il sınırları içerisindedir. PHES in alt rezervuarı Hasan Uğurlu Barajı, üst rezervuarı ise 57 m yükseklikte beton kaplamalı havuzdur. Projede 635 m şaft ve 965 m kuyruk suyu Adıgüzel Pompaj Depolamalı HES : İlk Etüt seviyesinde 1 kurulu gücündeki Adıgüzel PHES Denizli il sınırları içerisindedir. PHES in alt rezervuarı Adıgüzel Barajı, üst rezervuarı ise 242 m yükseklikte beton kaplamalı havuzdur. Projede 216 m cebri boru, 33 m şaft ve 447 m kuyruk suyu 435 Seneca Pumped Storage USA - 197 Bayramhacılı Pompaj Depolamalı HES : İlk Etüt seviyesinde 1 kurulu gücündeki Bayramhacılı PHES Kayseri il sınırları içerisindedir. PHES in alt rezervuarı Bayramhacılı Barajı, üst rezervuarı ise 161 m yükseklikte beton kaplamalı havuzdur. Projede, 35 m şaft ve 16 m kuyruk suyu 1 PresenzanoPumped Storage İtalya -1992 Kargı Pompaj Depolamalı HES: İlk Etüt seviyesinde 1 kurulu gücündeki Kargı PHES Ankara il sınırları içerisindedir. PHES in alt rezervuarı Kargı Barajı, üst rezervuarı ise 513 m yükseklikte sıkıştırılmış kil havuzdur. Projede 1815 m cebri boru, 367 m şaft ve 58 m kuyruk suyu 716 Żarnowiec Pumped Storage Polonya-1983 16 27 Kannagawa Pumped Storage Japonya -25
Yalova Pompaj Depolamalı HES: İlk Etüt seviyesinde 5 kurulu gücündeki Yalova PHES Yalova il sınırları içerisindedir. PHES in alt rezervuarı Yalova Regülatörü, üst rezervuarı ise 4 m yükseklikte beton kaplamalı havuzdur. Projede, 8 m şaft ve 3 m kuyruk suyu tüneli bulunmaktadır. Yamula Pompaj Depolamalı HES : İlk Etüt seviyesinde 5 kurulu gücündeki Yamula PHES Kayseri il sınırları içerisindedir. PHES in alt rezervuarı Yamula Barajı, üst rezervuarı ise 26 m yükseklikte beton kaplamalı havuzdur. Projede 154 m cebri boru, 8 m şaft ve 3 m kuyruk suyu Oymapınar Pompaj Depolamalı HES: İlk Etüt seviyesinde 5 kurulu gücündeki Oymapınar PHES Antalya il sınırları içerisindedir. PHES in alt rezervuarı Oymapınar Barajı, üst rezervuarı ise 372 m yükseklikte beton kaplamalı havuzdur. Projede, 419 m şaft ve 5 m kuyruk suyu tüneli bulunmaktadır. AslantaĢ Pompaj Depolamalı HES : İlk Etüt seviyesinde 5 kurulu gücündeki Aslantaş PHES Osmaniye il sınırları içerisindedir. PHES in alt rezervuarı Aslantaş Barajı, üst rezervuarı ise 154 m yükseklikte beton kaplamalı havuzdur. Projede 875 m cebri boru ve 225 m kuyruk suyu tüneli bulunmaktadır. Demirköprü Pompaj Depolamalı HES : İlk Etüt seviyesinde 3 kurulu gücündeki Demirköprü PHES Manisa il sınırları içerisindedir. PHES in alt rezervuarı Demirköprü Barajı, üst rezervuarı ise 215 m yükseklikte beton kaplamalı havuzdur. Projede 473 m cebri boru, 157 m şaft ve 832 m kuyruk suyu Yararlanılan kaynaklar 1- www.teias.gov.tr 2- en.wikipedia.org Numappara Pumped Storage Power Plant 675 Japonya 17