Elektrik üretiminde yenilenebilir enerji ile süreklilik

Toplumun belirli kesimleri için, %100 yenilenebilir enerjiyle desteklenen gelecek hedefleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının süreksizliğinden gerçekleşebilecek elektrik kesintileri korkusu ile etkisini kaybediyor. Stanford Üniversitesi’nin yaptığı araştırmaya göre, rüzgâr, hidroelektrik ve güneş enerjisinin elektrik ihtiyacının tamamını karşılama amacıyla hazırlanan bu enerjilerin, elektrik şebekesi düzenliliğini analiz eden çalışmanın sonuçları elektrik kesintisi yaşanma olasılığının düşük olduğunu göstermektedir. 

Renewable Energy dergisinde yayınlanan makalede, rüzgar, hidroelektrik ve güneş kaynaklarından üretilen enerjiyi depolayan bir sisteminin elektrik kesintilerini önlediğini, elektrik arzını karşıladığını, insan sağlığını iyileştirdiği ve arazi gereksinimlerini azalttığından bahsetmektedir.  Yapılan araştırmada Mark Z. Jacobson, çalışmanın yenilenebilir enerji kaynakları sağlandıktan sonra tüm ABD bölgelerine ve birçok eyalette şebeke istikrarını inceleyen bir ilk olduğunu belirtmiştir¹.

Yapılan çalışma, 2050’li yıllarda elektrik üretimi, ulaşım, binalar, sanayi sektörleri ve birçok alanda yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişi öngörmektedir. Jacobson ve ekibine göre yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiş zor değildir. Rüzgâr, hidroelektrik ve güneş enerjileri ABD’nin elektrik ihtiyacının %20’sini karşılamakta ve ABD’nin 15 eyaleti ile 180’den fazla şehri yenilenebilir enerjinin, elektrik ihtiyacının büyük kısmını karşılaması için gerekli politikaları yürürlüğe koymuştur. Yenilenebilir enerji kaynaklarına tam geçişi eleştirenler, Ağustos 2020 Kaliforniya’da ve Şubat 2021 Teksas’ta zorlu hava şartları nedeniyle meydana gelen  elektrik şebeke kesintilerini kanıt olarak sundular. Tartışmayı daha büyük ölçekte değerlendirmeyi amaçlayan araştırmacılara göre, artan elektrik kesintileri önemli ölçüde azaldı.

Araştırmacılar, 50 ABD eyaleti için yapılan 2015 yılındaki yenilenebilir enerji çalışmasını geliştirerek, iki yıllık sürede sürekli enerji talebinin nasıl karşılanacağını incelediler, birbirinden farklı ve zorlu hava koşulları için senaryolar yürüttüler. Senaryolarda yeni arazi gerektirmeyen, offshore ve onshore rüzgar türbinleri, çatılardaki güneş panelleri ile yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santrallerinin devasa ölçekte büyütülmesini öngörmüşlerdir. Senaryolar ayrıca bazı yeni jeotermal enerji kaynakları içeriyor ancak senaryolarda yeni hidroelektrik santralleri bulunmamaktadır. Araştırmaların sonucunda, şu anda ABD’nin fosil yakıt endüstrisi tarafından kullanılan arazi miktarı %1,3 iken yenilenebilir enerji kaynaklarına dönülmesiyle bu oranın %0,84’e düşeceğini bulmuşlardır².

Yapılan senaryolar sonucunda, hane başına düşen yıllık enerji maliyetlerinin yaklaşık %63, bazı eyaletlerde %79 oranında azaldığı keşfedilmiştir. ABD’nin yenilenebilir enerji geçiş için yatırım maliyeti bölgelere göre 9 ile 11 trilyon dolar arasında değişiyor ancak bu maliyeti geri ödeme süresi enerji maliyeti tasarrufuna dayalı olarak 5 yıl sürebilir.

Çalışmada elektrik şebekesini sabit tutmak için uzun depolama süresi olan pillerin yerine 4 saat veya daha kısa depolama süreleri olan pilleri birbirine bağlayarak şebeke kararlılığı elde edilebilir, uzun süreli depolama sağlanabilir ve yoğun talep piklerini karşılamak için eş zamanlı deşarj edilebilir. Çalışma ayrıca yenilenebilir bir şebeke kurmanın ve çalıştırmanın, inşaat ve enerji sektörlerinde yaklaşık 4,7 milyon uzun vadeli ve tam zamanlı iş istihdamı oluşturabileceğini belirtiyor. Yapılan araştırmalarda yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiş ile hava kirliliği sebebiyle ölen yaklaşık 53.200 kişiyi ve milyonlarca kişiyi hastalıklardan 2050’de kurtaracağını ve sağlık maliyetlerinin yılda 700 milyar dolar düşeceği hesaplandı².

Simülasyonlarda Kaliforniya ve Teksas’taki elektrik kesintilerinin yenilenebilir bir şebeke ile önlenebilmesinin nedenleri olarak enerji gereksinimlerin önemli derece azalmış olması, rüzgâr yokken güneş enerjisi, güneş enerjisi yokken rüzgâr enerjisi ile üretilen elektrik ile talebin dengelenmesi, gün içerisinde enerji arzının maksimum olduğu saatleri yaymak, elektrik enerjisini depolamak, kış mevsiminde artan rüzgarlar ile ısınma alanındaki elektrik enerjisini karşılaması ve jeotermal enerjinin depolanması ile kışın ihtiyaç duyulan ısı talebini karşılaması sayılabilir. Çalışma sonuçlarına göre Kaliforniya’da yazın elektrik kesintilerini önlemek için offshore rüzgar türbinlerini güneş enerjisinin öğleden sonra ve akşam olmaması ama bu vakitlerde rüzgar hızının fazla olmasından dolayı önermektedir.

Kaynaklar

1. https://techxplore.com/news/2021-12-blackouts-renewable-energy.html
2. Jacobson, M. Z., von Krauland, A. K., Coughlin, S. J., Palmer, F. C., & Smith, M. M. (2021). Zero air pollution and zero carbon from all energy at low cost and without blackouts in variable weather throughout the US with 100% wind-water-solar and storage. Renewable Energy. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.11.067