Rüzgâr Enerjisi

Her geçen gün daha sık duymaya başladığımız “mevsim normallerinin üstünde” veya “son yüz yılın en şiddetli sıcakları/soğukları” gibi cümlelerle başlayan hava durumu haberleri sadece değişen bir iklimin habercisi değil. Bu değişimin sonucu olarak değişen tarım, üretim ve enerji piyasasının da habercisi. İnsanlığın geleceği için hayati öneme sahip bu değişim yenilenebilir enerji kaynaklarının önemini ve bu alana yapılan yatırımı arttırıyor.

Geçen ay yazılan rüzgâr enerjisi üzerine genel bilgilerin bulunduğu yazının devamı olarak bu yazıda rüzgâr enerjisinin eğilimlerini göstermeye ve potansiyelini tartışmaya çalışacağız. Daha önce bahsedildiği üzere, rüzgâr enerjisi enerji piyasasında yerini almaya başlasa da henüz diğer temel kaynaklar kadar yaygın değil. Bununla birlikte, rüzgâr enerjisi gelecek üzerine senaryolarda olumlu bir tablo çiziyor.

Öncelikle neden rüzgâr enerjisinin daha yeni yaygınlaşmaya başladığını konuşmak, önümüzdeki senaryoları anlamak açısından önemli. Rüzgâr enerjisi ve genel olarak yenilenebilir enerji önünde maalesef hala aşılması gereken önemli engeller var. Bu engellerin en büyüğü ise enerji depolama sorunu. Günlük hayatımızda batarya/akü gibi aletler ile çoğu küçük ölçekli depolama sorununu halledebilsek de rüzgâr türbin tarlası oldukça büyük bir enerji potansiyeline sahip. Bununla birlikte bu enerjiyi ürettiğimiz zaman anlık olarak kullanılması gerekli. Çünkü günümüzde bu büyüklükte bir enerjiyi depolamak için bir akü/batarya mevcut değil. Bu sorunun aşılması için farklı sistemler denenmekte ve uygulanmaktadır (Enterkonnekte iletim hatları, enerji dönüşümü). Ancak bu çözümler hala çok etkili değil. İkinci en büyük sorun ise, enerji üretebilmek için yeteri miktarda rüzgârın türbinle etkileşime girmesi gerekliliği. Rüzgâr türbinleri inşa edilmeden önce araziye ait önemli miktarda rüzgâr verisi (Sağlıklı sonuçlar için en az iki yıllık rüzgâr verisi gerekmektedir) incelense de rüzgâr projelerinde sadece belirli yüzdelerde üretim yapmak olağan bir durum. Üçüncü ve en büyük sebeplerden biri ise fiyatlar. Rüzgâr türbinlerinin yatırım maliyeti geçtiğimiz yıllarda aşağı yönde olsa da MWh (Megawatt saat) başına ücretlendirme diğer kaynaklardan hala yüksek. Figür-1 bu maliyetlerin geçmişten günümüze değişimini göstermektedir. Bu figür Amerikan Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’ndan(NREL) alınmıştır ve 3 farklı çalışmanın bir arada gösterimidir. Danimarka Enerji Bakanlığı’nın (DEA) verilerine göre 1980’lerde MWh başına ücret 250 dolar dolaylarında iken 2005 yılı dolaylarında bu fiyatın 50 dolara indiği görülmektedir. 2005’ten sonra fiyatlar yükselme eğilimi gösterse de sadece geçici bir yükseliş olmuştur. Bunun sebebi ise işçi ücretlerinin ve daha pahalı materyallerin kullanılmaya başlanmasıdır¹.

Figür 1: Tarihsel Seviyelendirilmiş Enerji Maliyeti ²

Yukarıda bahsedilen üç sebep aslında rüzgâr enerjisinin pazarda büyük pay sahibi olması konusunda olumsuz yönde etkili olmuştur. Yine de gelişen teknoloji ile birlikte bu zorlukların aşılacağı umulmaktadır. Gelişen teknolojiyle beraber, rüzgâr türbinlerinin verimi artmış ve deniz aşırı rüzgâr enerjisi yaygınlaşmaya başlamıştır. Teknolojinin avantajlarını görmek için Figür-2 oldukça kullanışlı olacaktır. Bu figürde deniz aşırı (offshore) rüzgâr türbin boyutlarının zaman içerisinde değişimi görülmektedir. Türbin boyutlarının yükselmesi, rüzgâr türbininden daha fazla enerji elde etmeyi amaçlamaktadır (Üretilen rüzgâr enerjisi, türbin kanat boyutuyla doğru orantılıdır).

Figür 2: Deniz Aşırı(Offshore) Rüzgâr Türbin Boyutları³

Türbin kanat boyutunu arttırmak çok kolay bir çözüm olarak görülse de aynı şekilde kanat üzerindeki yükleri de arttıracağından türbinler özel olarak tasarlanmaktadır. Bu özel tasarım çoğu zaman maliyeti arttırsa da, üretilen enerjinin çokluğu bu maliyeti kabul etmeye yetmektedir. Türbin boyutlarının büyütülmesi konusunda çok fazla alt madde olsa da ileriki günlerde rüzgâr türbinlerinin boyut olarak daha da büyümeye devam edeceğini tahmin etmek güç değil. Şunu da belirtmekte fayda var: Karada (Onshore) rüzgâr enerjisindeki türbin boyutlarının tarihsel incelemesi yapıldığında benzer bir tablo ile karşılaşılacaktır.

Figür 3: Seviyelendirilmiş Elektrik Maliyeti(2018)⁴

Teknolojinin ve diğer sosyal (Avrupa 2030 hedefleri) etmenlerin rüzgâr enerjisine etkisi Figür-3’te görülmektedir. Daha önce kronolojik olarak gördüğümüz fiyatlandırma, bu tabloda 2018 yılı için Avrupa’da yaygın olarak kullanılan kaynaklar ile karşılaştırılmıştır. Tabloya göre karada rüzgâr enerjisinde birim MWh (Megawatt saat) maliyeti diğer enerji kaynaklarına göre daha düşük çıkmaktadır. Bu durum rüzgâr enerjisi için oldukça olumlu bir tablo çizilmememizi sağlıyor. Bu fiyatlandırmanın daha düşük çıkmasının en büyük sebebi ise teknoloji ile birlikte gelişen rüzgâr türbinlerinin daha verimli olması ve üretim maliyetlerinin düşmesinden kaynaklanmaktadır. Denizde rüzgâr enerjisi ise karadakine göre daha maliyetlidir. Bunun sebepleri olarak; 1) türbin dikme maliyetlerinin karaya oranla denizde daha yüksek olması, 2) denizde kullanılan rüzgâr türbinlerinin daha büyük olması (Daha fazla güç üretebilir), 3) denizde rüzgâr yüklerinin karaya göre daha fazla olması ve 4) farklı bir özellik olarak denizdeki rüzgâr türbinlerinin denizden gelen fiziksel yüklere dayanabilmesi için özel temel kullanılması vb. söylenebilir. Bununla beraber 2025 yılında denizde rüzgâr enerjisi için fiyatlandırmanın 70$ barajına inmesi beklenmektedir⁵.

Figür 4: AB’de Kaynaklara Bağlı Elektrik Üretim Tahmini⁶

Yukarıdaki figürlere baktığımızda rüzgâr enerjisi için olumlu bir tablo çizmek mümkün. Figür-4 bu olumlu tabloyu diğer enerji kaynakları ile karşılaştırmalı olarak bize göstermektedir. Bu figürde farklı kaynakların 2010-2018 arası kullanımlarını ve 2018-2040 arası ise kullanım tahminlerini göstermektedir. Bununla birlikte, bu tarz senaryolar hazırlanırken kullanılan veri oldukça olumlu ise sonucu doğrudan etkiler ve senaryo abartılmış bir duruma gelebilir. Uluslararası Enerji Ajansı’nın (IEA) yaptığı bu senaryo rüzgâr için oldukça olumlu bir sonuç sergilemektedir. Tablo 2019 için de tahmini bir veri verdiğinden, 2019 rüzgâr enerjisinden üretilen elektrik miktarını kontrol etmek tabloyu değerlendirmek açısından bir nebze de olsa yardımcı olabilir. (Genelde tahminlerde süre arttıkça yanılma payı artar.). 2019’da rüzgâr enerjisinden üretilen elektrik miktarı 417 TWH olarak belirtilmiştir ki bu sonuç da tabloyla eşleşmektedir. Bu senaryonun gerçekleşmesi pek çok etmene bağlı olsa da, rüzgâr enerjisinin genel olarak bütün senaryolarda olumlu bir görüntü verdiğini söylemek hiç de yanlış olmaz.

Figür 5: Yıllara Bağlı Denizde(Offshore) ve Karada(Onshore) Rüzgâr Enerjisi⁷

Son olarak rüzgâr enerjisinin kendi içindeki eğilimlerine bakmak oldukça önemli. Daha önceki yazıda bahsedildiği üzere karada rüzgâr enerjisi, denizdeki rüzgâr enerjisine göre daha yaygındır. Bunun sebebinin karadaki rüzgâr enerjisi kurulumlarının teknik ve maliyet bağlamında daha uygun bir aday olmasıdır. Bununla birlikte gelişen teknolojiyle beraber denizdeki rüzgâr enerjisi daha ideal bir kaynak olarak görülmeye başlanmıştır. Bunun başlıca sebepleri denizde rüzgâr kaynaklarının daha güçlü ve istikrarlı olmasıdır. Ayrıca karada yer şekillerinin etkileri, rüzgâr hızını düşürebilir veya rüzgâr yönüne bağlı olarak türbinlerdeki yükleri arttırabilir (Türbülans). Bu sebeplerden dolayı denizde rüzgâr enerjisinin geleceği umut vaat etmektedir. Figür-5’ten de anlaşılabileceği üzere, denizde rüzgâr enerjisi artış yönünde ivme göstermektedir. Özellikle denizde sabit bir temel yerine yüzen (Floating) rüzgâr türbinlerinin kullanışlı hale geldiği bir gelecekte, denizde rüzgâr enerjisinin çokça yaygınlaşması oldukça mümkün görünüyor. Bunun sebebi olarak günümüz şartlarında çoğunlukla 40 metreden daha derin yerlerde sabit temelli rüzgâr türbinlerinin maliyetinin yüzen türbinlere oranla oldukça fazla olması söylenebilir (Yüzen rüzgâr türbinleri çok yeni bir teknoloji olsa da merak edenler için Vestas Firması’nın Portekiz’deki projesini incelemelerini tavsiye ederiz. Türbinin bulunduğu derinlik 100 metredir. https://mhivestasoffshore.com/full-power-at-first-floating-wind-project-in-continental-europe/).

Bu yazıda genel olarak rüzgâr enerjisi piyasasının eğilimlerinden bahsetmeye çalıştık. Bu eğilimleri gösterilirken rüzgâr enerjisinin tarihsel gelişimini ve bu tarihsel gelişimin sonucunda oluşturulan tahmini senaryoları değerlendirdik. Yine belirtmek isterim ki oluşturulan senaryolarda neyin dikkate alındığına bağlı olarak farklı grafikler ortaya çıkabilir. Bu yazıda IEA’ya ait verilerin kullanılmasının sebebi sadece bir rüzgâr enerjisi ajansı olmayıp, yaygın bilinirliği ve güvenirliği olmasıdır. Umuyoruz ki gelecek yazılarda rüzgâr enerjisinin çevreye etkilerini, içinde barındırdığı disiplinler arası teknolojik yaklaşımları ele alacağız.