Yenilenebilir Enerjide Depolama Sorunu: Ekonomik ve Teknoloji Zorlukları
- Batuhan Baltacı
- 2 gün önce
- 7 dakikada okunur
İklim kaynaklı felaketlerin artan sıklığı ve şiddeti, toplumun zamanla anladığı bir şeyi kanıtlıyor. İnsanlar doğayla uyum içinde yaşamak yerine ona hükmetmeye çalıştıklarında, doğa her zaman karşılık verir. Brezilya, Afrika ve Çin'de eşi benzeri görülmemiş seller, Asya ve Orta Doğu'daki sıcak hava dalgaları ve Avrupa ve Latin Amerika'daki süregelen kuraklıklar da dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanında yaşanan iklim felaketleri, gezegenimizin kritik bir dönüm noktasında olduğunu gösteriyor.
Dünyada bu küresel krizin temel nedeni fosil yakıtlara dayalı enerji sistemlerine dayanıyor. Bu nedenle, iklim değişikliğiyle mücadelede en kalıcı çözüm, temiz ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına, yani yenilenebilir enerjiye geçiştir. İşte bu noktada da enerji depolama sistemleri ön plana çıkıyor sürdürülebilir olması için. Bu çalışma, yenilenebilir enerjideki depolama sorununun mevcut durumunu, teknolojik engellerini ve finansal zorluklarını kapsamlı bir şekilde incelemektedir.
Yenilenebilir Enerji Nedir?
Yenilenebilir enerji, güneş ışığı, rüzgar, yağmur, gelgitler, dalgalar ve jeotermal ısı gibi karbon nötr doğal kaynaklardan elde edilebilen ve insan zaman ölçeğinde doğal olarak yenilenen kaynaklardan elde edilebilen enerjiye denir. Bu kaynaklar güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, dalga enerjisi, jeotermal enerji, hidrolik enerjisi, biyo kütle enerjisi olarak sıralanabilir.
Yenilenebilir Enerjide Depolama Neden Önemli?
• Güneş her zaman parlamaz kapalı bulutlu bir hava olabilir.
• Rüzgar her zaman esmez, Yağmur her zaman yağmaz…
• Üretim ile tüketim her zaman örtüşmez.
• Aşırı üretim durumlarında enerji boşa gider.
• Şebeke istikrarı için arz-talep dengesi sağlanmalı.
• Depolama, enerjiyi ihtiyaç anında kullanılabilir hale getirir.
Mevcut Depolama Teknolojileri
Lityum-iyon Bataryalar : Günümüzde en yaygın kullanılan sistem. Elektrikli araçlar ve ev tipi sistemlerde öne çıkar.
Pompalı Hidroelektrik : Fazla enerjiyi kullanarak suyu yukarı pompalar, ihtiyaç anında türbinden geçirerek enerji üretir.
Termal Enerji Depolama : Isı enerjisi bir materyal içinde tutulur (örneğin erimiş tuz), daha sonra elektrik üretimi için kullanılır.
Hidrojen Depolama : Elektrikle su ayrıştırılarak hidrojen elde edilir. Yakıt hücrelerinde kullanılabilir.
Kum Pili Nedir?
Finlandiyalı araştırmacılar tarafından geliştirilip piyasaya sürülüyor. Ortaya çıkışı Finlandiya’nın Rusya ile politik sebeplerinden dolayı çünkü doğalgazı Rusya’dan alıyor.
Kum pilleri, düşük maliyetli kum veya kum benzeri katı malzemeleri kullanarak, fazla elektrik enerjisini yüksek sıcaklıkta ısı olarak depolayan büyük ölçekli depolama cihazlarıdır.
Çalışma Prensibi : Yenilenebilir enerji kaynaklarından (güneş ve rüzgar) elde edilen fazla elektrik, kumu binlerce dereceye kadar ısıtmak için kullanılır. Isıtılan bu kum, iyi yalıtılmış bir tankta depolanır. Gerektiğinde, depolanan bu ısı, tekrar enerjiye dönüştürülebilir veya doğrudan ısıtma için kullanılabilir.
Akış Bataryaları
Elektrolit çözeltilerinin iki ayrı tankta depolanıp, kimyasal reaksiyonla elektrik üretmesi prensibine dayanan batarya sistemidir.
Özellikleri;
Enerji kapasitesi tank hacmine göre kolayca artırılabilinir.
Uzun ömürlüdür, binlerce döngüye dayanabilir.
Güvenlidir; lityum bataryalara göre yanma riski düşüktür.
Dezavantaj: İlk yatırım maliyeti yüksektir, karmaşık sistemler gerektirmektedir.
Uzun Süreli Enerji Depolama
Uzun Süreli Enerji Depolama (LDES), enerjiyi depolayıp günler, haftalar veya mevsimler boyunca uzun süreler boyunca güç, ısı veya soğutma olarak dağıtan bir teknolojidir.
Kimyasal, termal, mekanik ve elektro kimyasal depolama dahil olmak üzere çeşitli biçimlerde mevcuttur. Doğal afetler sırasında kritik yedek güç sağlamaktan, daha fazla yenilenebilir enerjinin devreye girmesini desteklemeye kadar, enerji depolama teknolojileri şebekeyi daha esnek ve dayanıklı hale getirir.
Günümüz enerji depolama teknolojileri, gün ve gece boyunca dalgalanan enerji talebini karşılayacak kadar ölçeklenebilir veya uygun fiyatlı değildir. Uzun süreli enerji depolama (LDES), şebeke güvenilirliğini ve dayanıklılığını artırarak güvenilir ve uygun fiyatlı elektriğin herkese her zaman ve her yerde ulaşmasını sağlayan uygun maliyetli bir seçenektir. Enerji Bakanlığı (DOE), LDES'i 10 saat veya daha uzun süre elektrik sağlayabilen depolama sistemleri olarak tanımlar. LDES, güvenli, güvenilir, uygun fiyatlı ve temiz bir enerji sisteminin işletilmesi için kritik öneme sahiptir.
COP Nedir?
Basitçe ifade etmek gerekiyorsa, COP, küresel sıcaklık artışını 1,5 santigrat dereceyle sınırlamak, savunmasız toplulukların iklim değişikliğinin etkilerine uyum sağlamasına yardımcı olmak ve 2050 yılına kadar net sıfır emisyona ulaşmak gibi iklim krizini ele almak için alınacak önlemler konusunda anlaşmaya varmak üzere dünyanın bir araya geldiği yerdir.
Depolama konusunda küresel uyumun artması 2030 yılına kadar 1,5 terawatt enerji depolama kapasitesine ulaşma taahhüdü, ilk olarak COP29'da ortaya konuldu ve destek artmaya devam etti. Kaliforniya ilk yerel hükümet olarak katıldı ve beş Brezilya eyaleti de desteklerini ekleyerek esneklik konusunda daha geniş bir bölgesel liderliğin altını çizdi.
COP30'un LDES için Önemi
COP30, şebekeleri, esnekliği ve depolamayı enerji dönüşümünün merkezine yerleştirdi. Bu, uzun süreli depolamanın ulusal planlama, yatırım çerçeveleri ve dağıtım stratejilerine entegrasyonu için daha net yollar yaratıyor. Uzun süreli depolama sistemlerinin (LDES) güvenilir, dayanıklı ve uygun maliyetli temiz enerji sistemlerine ulaşmak için olmazsa olmaz olduğu artık yaygın olarak kabul görüyor.
Şebeke Ölçekli Depolama
Şebeke ölçeğinde depolama, 2050 yılına kadar Net Sıfır Emisyonlarda önemli bir rol oynamaktadır. Senaryo, kısa vadeli dengeleme ve işletme rezervlerinden, şebeke istikrarına yönelik yan hizmetlerden ve yeni iletim ve dağıtım hatlarına yatırımın ertelenmesine, uzun vadeli enerji depolamaya ve elektrik kesintisinin ardından şebeke operasyonlarının yeniden başlatılmasına kadar uzanan önemli sistem hizmetlerinin sağlanması.
Pompalı depolamalı hidroelektrik en yaygın kullanılan depolama teknolojisidir ve birçok bölgede önemli ek potansiyele sahiptir. Piller, şebeke ölçekli depolamanın en ölçeklenebilir türüdür ve pazar son yıllarda güçlü bir büyüme göstermiştir. Diğer depolama teknolojileri basınçlı hava ve yerçekimi depolamayı içerir, ancak mevcut güç sistemlerinde nispeten küçük bir rol oynarlar. İlerleme kaydedilirken, şebeke ölçeğindeki depolama kapasitesinde öngörülen büyüme şu anda Net Sıfır Senaryosu ile aynı yolda değil ve daha fazla çaba gerektirmektedir.
Büyük pazarlar, yeni finansman ve güçlendirilmiş öneriler yoluyla depolama eklemelerinin daha fazla yaygınlaştırılmasını hedefliyor. Kalkınmayı ilerletmek için kayda değer ilerleme kaydeden ülkeler ve bölgeler şunları içerir:
Çin yıllık kurulumların 5 GW'a yaklaşmasıyla 2022'de şebeke ölçekli pil depolama eklemelerinde pazara liderlik etti.
Amerika Birleşik Devletleri Ağustos 2022'de kabul edilen Enflasyonu Azaltma Yasası, bağımsız depolama için bir yatırım vergisi kredisi içeriyor ve gelecekte dağıtımları daha da artırmayı hedefliyor.
Mart 2023'te Avrupa Komisyonu, elektrik depolamasının daha fazla yaygınlaştırılmasını desteklemeye yönelik politika eylemlerine ilişkin bir dizi tavsiye yayınladı.
Genel Karşılaştırma Tablosu
Teknoloji | Maliyet ($/kWh) | Verim | Ömür | Çevresel Etki |
|---|---|---|---|---|
Li-ion | 120-200 | %90-95 | 10-15 yıl | Orta |
LFP | 100-160 | %90-93 | 15-20 yıl | Orta |
Kurşun Asit | 40-80 | %70-85 | 3-5 yıl | Yüksek |
Sodyum İyon | 80-120 | %85-90 | 10-15 yıl | Düşük |
Akış Bataryası | 300-800 | %75-85 | 20-30 yıl | Düşük |
Pompalı Hidro | 5-50 | %70-85 | 50-100 yıl | Orta |
Hidrojen | 400-1000 | %30-45 | 20-30 yıl | Çok Düşük |
Kum Bataryası | 5-30 | %95 (ısı) | 30-50 yıl | Çok Düşük |
Erimiş Tuz | 20-60 | %35-45 | 30-40 yıl | Düşük |
MWh Ölçekli Kurulum Maliyetleri
Sistem | 1 MWh Yaklaşık Maliyet ($) |
Li-ion | 150.000 - 250.000 $ |
LFP | 120.000 - 200.000 $ |
Akış Bataryası | 350.000 - 700.000 $ |
Pompalı Hidro | 50.000 - 150.000 $ |
Hidrojen | 500.000 - 1.200.000 $ |
Kum Bataryası | 10.000 - 40.000 $ |
Erimiş Tuz | 25.000 - 80.000 $ |
Ekonomik Zorluklar
İlk Yatırım Maliyetleri Yüksek : Batarya sistemleri ve altyapılar pahalı, özellikle büyük ölçekli uygulamalarda.
Hammadde Sorunları : Lityum, kobalt gibi elementler sınırlı ve fiyatları hızla artıyor.
Enerji Yoğunluğuna Göre Maliyet : Depolanan her kWh için maliyet hâlâ fosil yakıtlı çözümlere göre yüksek kalıyor.
Geri Dönüşüm ve Atık Problemi : Kullanılmış bataryaların çevresel etkisi ve geri kazanımı pahalı.
Ölçek Ekonomisi Eksikliği : Talep henüz yeterince yaygın değil, üretim maliyetleri düşmüyor
Türkiye'de Durum Nedir?
Türkiye BESS Pazarını Büyüten Seçili Faktörler
Batarya Enerji Depolama Sistemleri (BESS), Türkiye enerji piyasasında hem arz güvenliği hem de yenilenebilir enerji entegrasyonu açısından giderek daha önemli bir rol üstlenmektedir. Pazarı büyüten faktörler, ana talep trendleri ve ana tedarik trendleri olmak üzere iki başlık altında değerlendirilebilir.
Ana Talep Trendleri
Artan yenilenebilir enerji kapasitesi
%45–50
Türkiye’nin 2032’de toplam kurulu kapasitesinde hidroelektrik dışı yenilenebilir enerji türlerinin payı.
Endüstrinin enerji talebi
%40–45
Türkiye’de toplam elektrik tüketiminde endüstrinin payı.
Elektrikli araçların yaratacağı ek talep
5–10 TWh
2031’de Türkiye’de halka açık elektrikli araç (EV) şarj talebi.
Elektrik dağıtımda süreklilik
İlk pilot BESS projeleri Türkiye’de birkaç elektrik dağıtım bölgesinde ortaya çıktı.
Ana Tedarik Trendleri
Yasal düzenleme ve enerji politikaları
Depolamalı lisans düzenlemesinde 160 GW’lık toplam kapasite için 2.700’ü aşkın başvuru alındı.
Ulusal Enerji Eylem Planı’nda 2035’te 7,5 GW batarya kapasitesi planlandı.
Gelecekte vergi muafiyetleri, YEKA yükümlülükleri ve Ar-Ge projeleri gelebilir.
Artan yerel ve küresel rekabet : 2032’de Türkiye pazarında faaliyet gösteren yerel ve küresel BESS tedarikçisi sayısı tahmini.
Bataryada ithalata bağımlılık : Yaklaşık 380 milyon ABD doları. 2021’de lityum-iyon pillerde net ticari açık.
International Energy Agency 2050 Hedefleri
2025 - Temiz enerji yatırımlarındaki artış iş ve büyümeyi beraberinde getirebilir.
2050 yılına kadar net sıfır emisyona ulaşmak için dünya çapında yıllık temiz enerji yatırımının 2030 yılına kadar üç katından fazla artırılarak yaklaşık 4 trilyon dolara ulaşması gerekiyor.
Bu, milyonlarca yeni iş yaratacak, küresel ekonomik büyümeyi önemli ölçüde artıracak ve yüzyılın sonuna kadar dünya çapında evrensel elektrik ve temiz yemek pişirme erişimini sağlayacak.
2030 - Temiz enerji inovasyonunda büyük sıçramalar yapmamız gerekiyor.
2030 yılına kadar CO2 emisyonlarındaki azalmanın çoğu, halihazırda piyasada bulunan teknolojilerden kaynaklanıyor. Ancak 2050 yılına gelindiğinde, azalmanın neredeyse yarısı, şu anda tanıtım veya prototip aşamasında olan teknolojilerden kaynaklanacak.
Bu yeni teknolojilerin zamanında pazara sunulabilmesi için bu on yılda önemli inovasyon çalışmalarının yapılması gerekiyor.
2035 - Fosil yakıtlardan hızlı bir uzaklaşma
Net sıfır; kömür, petrol ve gaz kullanımında büyük düşüşler anlamına geliyor. Bunun için 2035 yılına kadar yeni içten yanmalı motorlu otomobil satışlarının durdurulması ve 2040 yılına kadar tüm kömür ve petrol santrallerinin aşamalı olarak kapatılması gibi adımlar atılması gerekiyor.
2050 - Temiz bir enerji dünyası
2050 yılında küresel enerji sektörü büyük ölçüde yenilenebilir enerji kaynaklarına dayanacak ve güneş enerjisi en büyük tedarik kaynağı olacak. Bu daha temiz ve sağlıklı geleceğe ulaşmak, tüm hükümetlerin, işletmelerin, yatırımcıların ve vatandaşlarla yakın iş birliği içinde tek ve kararlı bir şekilde odaklanmalarına bağlı olacaktır.
Ayrıca, gelişmekte olan ekonomilerin zamanında net sıfır emisyona ulaşmak için ihtiyaç duydukları finansmana ve teknolojiye sahip olmalarını sağlamak amacıyla ülkeler arasında daha fazla uluslararası iş birliğine ihtiyaç duyulacaktır.
Teknolojik Gelişmeler
Batarya Maliyetlerinde Azalma : Ar-Ge destekleriyle üretim süreçleri daha ucuz ve verimli hale geliyor.
Yeni Nesil Batarya Teknolojileri : Akış bataryalar, katı hal bataryalar gibi yenilikçi sistemler yaygınlaşıyor.
Yapay Zekâ Destekli Enerji Yönetimi : Talep tahmini ve depolama planlamasında akıllı sistemler kullanılıyor.
Enerji Verimliliği Odaklı Tasarımlar : Ev ve sanayi sistemlerinde daha az enerjiyle daha çok iş yapma hedeflenmektedir.
Mikro-şebeke ve Yerel Depolama Sistemleri : Büyük santraller yerine nano teknoloji sistemlerini kullanılıp , bina bazlı çözümler gelişiyor.
Çözüm Önerileri : Ekonomik ve Politik Adımlar
Devlet Teşvikleri ve Hibe Programları : Depolama sistemlerine özel destek programları yaygınlaştırılmalı.
Vergi İndirimleri ve Kredi Kolaylıkları : Yenilenebilir enerji + depolama yatırımlarında vergi avantajları sağlanmalı.
Kamu-Özel Sektör İşbirlikleri : Büyük projelerde devlet garantili işbirlikleri oluşturulmalı.
Arz-Talep Dengesini Ödüllendiren Tarife Sistemleri : Fazla enerjiyi depolayan tüketicilere ekonomik teşvik verilmeli.
Genel Değerlendirme ve Sonuç
Mevcut depolama sistemleri maliyetli ve sınırlıdır ama sürekli gelişmektedir.
Teknolojik inovasyon, devlet teşviği , uluslararası fonlar ve akıllı sistemlerle depolama sorunu aşılabilir.
Bu dönüşüm, yalnızca çevresel değil, aynı zamanda ekonomik ve toplumsal kazançlar da sağlar.
Geleceğin enerji sisteminde depolama stratejik bir rol oynayacaktır.
Kaynakça
International Energy Agency (IEA). (2023). Energy Storage – Tracking Report.https://www.iea.org/reports/energy-storage
U.S. Department of Energy. (2023). Grid Energy Storage Technology Cost and Performance Assessment.https://www.energy.gov
Zakeri, B., & Syri, S. (2015). Electrical energy storage systems: A comparative life cycle cost analysis. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, 569–596.https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.10.011
Luo, X., Wang, J., Dooner, M., & Clarke, J. (2015). Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power system operation. Applied Energy, 137, 511–536.https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.09.081
REN21. (2023). Renewables Global Status Report.https://www.ren21.net/reports/global-status-report/
Google Scholar – Anahtar kelimeler: “Energy Storage Economics”, “Battery Technologies”, “Flow Batteries”https://scholar.google.com
https://www.iea.org/energy-system/electricity/grid-scale-storage
https://www.strategyand.pwc.com/tr/sabit-depolama-bess-sistemlerinin-buyumesi
Yorumlar