Enerji depolama, yeşil enerji planlarındaki eksik halka mı?
Enerji depolama, yeşil enerji planlarındaki eksik halka mı? İklim değişikliğiyle mücadelede peki piller neden önemli? 2050 ‘Net Sıfır’ yolculuğunda; düzeltiyorum ‘JET SIFIR’ yolculuğunda enerji depolama kritik önemde…
Güneş ve rüzgâr enerjisi, temiz elektrik devriminin göz alıcı ikizleri gibi... Güneş enerjisini emen parlak paneller veya okyanusun üzerinde dönen geniş bir türbin görmek heyecan verici. Sabit güç depolaması aynı cazibeye sahip değil — büyük pil yığınlarıyla doldurulmuş büyük bir metal kulübeyi düşünün... Bununla birlikte, eğer dünya fosil yakıtlı enerji santrallerinden vazgeçecekse, enerjiyi büyük ölçekte stoklama yeteneği de büyük önem taşıyacaktır. Teknoloji giderek daha ucuz hale geliyor ve yatırım çekiyor; ancak kıvılcım için daha çok şey yapılması gerek.
Depolamanın neden önemli olduğunu görmek ve iklim değişikliğini sınırlamak için en yaygın stratejinin çerçevesini de o belirliyor. Bol, güvenilir, temiz elektrik, birçok yeşil yatırım ve politikanın dayandığı temel bu. Ve iyi çalışmak için, temiz elektrik de depolamaya bağlı.
Şebeke ölçeğinde depolama, enerji şebekesine bağlı olan ve daha avantajlı bir zamanda – şebekeye geri veren teknolojileri ifade eder; örneğin geceleri, güneş enerjisi olmadığında veya elektrik üretimini bozan bir hava olayı sırasında… En yaygın olarak kullanılan teknoloji, suyun bir rezervuara pompalandığı ve daha sonra farklı bir zamanda elektrik üretmek için serbest bırakıldığı pompalanan depolama hidroelektrik enerjisidir, ancak bu sadece belirli yerlerde uygulanabilmektedir.
Piller artık geniş bir kapasitede herhangi bir yere kurulabilecekleri için piyasada büyüyen bir rol oynuyorlar.
Şebeke ölçeğinde depolama, 2050 yılına kadar Net Sıfır Emisyonlarında önemli bir role sahip.
2050 ‘Net Sıfır’ Emisyon Senaryoları, hem güneş PV ve rüzgâr enerjisi gibi değişken yenilenebilir enerjilerin kitlesel konuşlandırılmalarını mümkün kılarken, hem de son kullanımlar daha fazla elektrikli hale geldikçe genel elektrik talebinde de büyük bir artış bekleniyor.
Izgara ölçeğinde pil depolamanın, Net Zero Senaryosu ile devam edebilmek için önemli ölçüde büyümesi gerekiyor. Elektrikli araç üretiminin artması nedeniyle pil maliyetleri son yıllarda önemli ölçüde düşmüş olsa da, pazardaki kesintiler ve elektrikli araç üreticilerinin rekabeti, pil üretiminde kullanılan önemli mineraller, özellikle lityum için artan maliyetlere neden oluyor. Artık daha fazla maliyet azaltımının sadece teknolojik yeniliğe değil, aynı zamanda pil minerallerinin fiyatlarına da bağlı olduğu görülüyor.
Gelişmeyi sağlamak için kayda değer ilerleme kaydeden ülkeler ve bölgeler IEA kaynaklarında şöyle sıralanıyor:
- Çin; 2022 yılında yıllık kurulumları 5 GW’a yaklaşan şebeke ölçeğinde pil depolama ilaveleri ile pazara öncülük ediyor.
- Bunu yakından takip eden Amerika Birleşik Devletleri, yıl boyunca 4 GW’ı uygulamaya soktu. Ağustos 2022’de kabul edilen Enflasyon Azaltma Yasası, bağımsız depolama için gelecekte dağıtımları daha da artırmayı vaat eden bir yatırım vergisi kredisi de içeriyor.
- Hindistan; Eylül 2022’de yayınlanan taslak ulusal elektrik planında, pil enerjisi depolamasının geliştirilmesi için iddialı hedeflere yer veriyor.
- Mart 2023’te AB Avrupa Komisyonu, elektrik depolamada daha fazla dağıtımı desteklemek için politika eylemleri hakkında bir dizi öneri yayınladı.
Kaynak: IEA
Şimdi de 2023’te enerji depolamadaki en dikkate değer gelişmelere odaklanalım:
Lityum iyon pillerdeki yenilikler devam ederken, maliyetlerin daha fazla azalması kritik mineral fiyatlarına bağlı.
Maliyet ve enerji yoğunluğu hususlarına dayanarak, lityum iyon pillerin bir alt kümesi olan lityum demir fosfat piller, ızgara ölçeğinde depolama için hala tercih ediliyor. Lityum iyon piller için nikel kobalt alüminyum ( NCA ) ve nikel manganez kobalt ( NMC ) gibi daha yoğun enerji kimyaları, ev enerjisi depolama ve alanlarının sınırlı olduğu diğer uygulamalar için popülerleşiyor...
Kaynak: Bloomberg NEF
Lityum iyon pillerin yanı sıra, akış pilleri, 25-30 yıl boyunca performans bozulması göstermedikleri ve sınırlı enerji depolama ihtiyaçlarına göre boyutlandırılabildikleri için sabit depolama için çığır açan bir teknoloji olarak ortaya çıkıyor.
Temmuz 2022’de dünyanın en büyük vanadyum redoks akış pili Çin’de devreye alındı, 100 MW kapasiteli ve 400 MWh depolama hacimli bu yatırım dikkat çekici.
Diğer bazı ülkeler de hedefler, sübvansiyonlar, düzenleyici reformlar ve Ar-Ge desteği yoluyla depolama dağıtımını destekliyorlar.
‘ENERJİ DEPOLAMA TEKNOLOJİLERİ’NİN ÖNEMİ VE GELECEĞİ
Enerji depolaması pek çok biçime sahip olabilir, ancak depolanan enerjinin çoğunluğunu elektrik enerjisine dönüştürmeden önce, tersine çevrilebilir bir süreç yoluyla enerjiyi absorbe edebilen ve depolayabilen enerji depolama mekanizmalarına ihtiyaç bulunduğunu görüyoruz.
Rüzgâr ve güneş fotovoltaikleri gibi saniyeler ile dakikalar arasında değişen yenilenebilir enerji üretiminin kullanılmaya başlanmasıyla enerji depolamanın rolü ve önemi yeni boyutlar kazandı. Bu artan üretim değişkenliği, enerji dengelemesini sağlamak için enerji depolamaya yönelik yeni bir ihtiyaç yarattı; bu, önümüzdeki on yıllarda küresel olarak güç sistemlerindeki yenilenebilir üretimin yüzdesi arttıkça giderek daha da hayati hale olacak. *
Uzun (haftalardan mevsimlere), orta (saatlerden günlere) ve kısa vadeli (saniyelerden dakikalara) olmak üzere çeşitli zaman ölçeklerinde yenilenebilir enerji sistemlerindeki enerji dengelemeye yardımcı olacak çözümler revaçta. Bu farklı zaman ölçeklerinde hizmetlerin dengelenmesine yönelik gereksinimler, farklı enerji depolama biçimleriyle karşılanıyor ve bu da enerji depolama mekanizmaları ve teknolojileri portföyüne olan ihtiyacın altını çiziyor.
Enerji depolama aynı zamanda modern güç sistemlerinin çalıştırılmasında başka faydalar da sağlıyor. Örneğin, enerji depolama, ağları voltaj ve termal sınırlar dâhilinde tutmak için ağ hizmetleri sağlayabiliyor, güç sistemlerinde meydana gelen beklenmedik olaylara (örneğin bir jeneratör veya iletim hattının beklenmedik bir şekilde arızalanması) karşı dayanıklılığı destekleyebiliyor ve üretimin yeniden başlatılması gerektiğinde otomatik başlatma yetenekleri sağlayabiliyor.
Pompalı depolamalı hidroelektrik (Pump Storage Hydro-PSH) sistemleri ve çeşitli akü depolama biçimlerinin yanı sıra, değişen teknik ve ticari olgunluk düzeylerine sahip diğer enerji depolama biçimlerini içeren çok sayıda enerji depolama mekanizması mevcut.
Esas önemlisi enerji depolamanın elektrik şebekelerine entegrasyonu... PSH sistemlerinin entegrasyonunu desteklemek için önemli bir deneyim söz konu olmakla birlikte; çeşitli faydalar sunabilecek pil depolamayı entegre etmenin en iyi yolları hala araştırılıyor.
Enerji depolama alımıyla ilgili sosyal araştırmaları da gözden geçirdiğimizde, yeni enerji sistemlerine geçişte eşitlik ve sürdürülebilirlik konularının öneminin de dikkat çektiği gözleniyor.
Küresel olarak enerji depolama alımının, Uluslararası Enerji Ajansı’nın Sürdürülebilir Kalkınma Senaryosunu karşılama yolunda ilerlediğini gözlemliyoruz. Görünüm, seviyelendirilmiş enerji üretim maliyeti ölçümleriyle karşılaştırmalara olanak sağlamak amacıyla, seviyelendirilmiş depolama maliyetinin nasıl sağlam bir şekilde hesaplanacağını anlamanın önemini de gösteriyor.
ABD Eski Başkan Yardımcısı Al Gore, fosil yakıt endüstrisine veryansın etti
Bu arada, yenilenebilir enerji ile fosil yakıt cephesindeki tartışmalar da hızla büyüyor.
ABD eski Başkan Yardımcısı Al Gore, uzun süredir bir çevre savunucusu ve kendisinin bu alanda bir şirketi de var. Dünyanın düşük emisyonlu ekonomiye geçiş durumu hakkında zaman zaman önemli söylemleriyle dikkat çekiyor. Fosil yakıt endüstrisine karşı giderek daha fazla çatışmacı bir tutum izlediği gözleniyor. Geçtiğimiz günlerde, “Kriz, çözümleri dağıttığımızdan daha hızlı kötüleşiyor. Ancak inşa edilen yeni momentum artmaya devam ediyor” diyerek veryansın etti:
“Fosil yakıt endüstrisinin yenilenebilir enerji oyuncuları olma ya da petrol ve gaz bölümlerinin ötesine geçme konusundaki konuşmalarını sadece yeşil yıkama ve dikkat dağıtıcı buluyorum. Fosil yakıt endüstrisi hala muhafazakâr bir hareket, Cumhuriyetçi Parti, çeşitli sektörlerdeki müttefikleri üzerinde bir dereceye kadar kontrole sahip… Fosil yakıt endüstrisinin toplumu karbondan arındırmamıza yardımcı olmak için gerçekten anlamlı bir rol oynamasını beklemek hiç gerçekçi değilmiş...”
Gore, COP’a El-Jaber’in atanmasını endüstrinin ABD iklim diplomasisi sürecini ele geçirdiğinin bir işareti olarak gördüğünü de belirterek, ‘BAE COP28 liderliği petrol ve gaz firmaları da dâhil olmak üzere tüm tarafları müzakerelere davet etmenin, tüm oyunculardan anlamlı teklifler alma yönünde bir adımdır’ dedi. Bu amaçla, fosil yakıt şirketlerinin, 75 milyar dolar fona para koymayı taahhüt ettiklerini de ileri sürdü. Karlarının şu andan itibaren 2030’a kadar “terk edilmiş kuyular gibi en büyük metan emisyon kaynakları olduğunu ve bunların susturulmasının beklendiğinin altını çizdi. Evet, metan güçlü bir ısınma gazı gezegenimiz için…
Fosil yakıt endüstrisinin toplumu karbondan arındırmamıza yardımcı olmak için gerçekten anlamlı bir rol oynamasını beklemenin hiç gerçekçi olmadığını vurgulayan Gore:
“Ne söylerlerse söylesinler; sektördeki düşünceli erkek ve kadınlar, nihayetinde yapılacak doğru şeyin ne olduğunu bilseler de, hissedarları tarafından, bu yola devam etmeleri için güçlü bir şekilde teşvik ediliyorlar” petrol ve gaz için sondaj yaparak insan kaynaklı küresel ısınmaya katkıda bulunmaya devam ediyorlar. Kültürleri, becerileri, ağları, hepsi aynı yönde ilerliyor. Onları finanse eden bankacılar bundan yakışıklı karlar elde ediyorlar çünkü” dedi.
BP CEO’su Bernard Looney de bu ay aniden istifa etmişti. Gore, Looney’nin halefine (varsayımsal) tavsiyesi sorulunca şöyle cevap verdi: “Şey, söyleyebilirim... Politikalarınızın açıkça olmadığını itiraf edin, kendinizi iklim dostu olarak göstermeye çalışmayı da bırakın…”
*Balldwin K. G. H., Howden M., Smith M., Hussey K., Dawson P.J. (2021). Transitioning to a Prosperous, Resilient and Carbon Free Economy, A Guide for Decision Makers. Cambridge, Cambridge University Press.
AI, 10 enerji depolama trendinin etkilerini analiz etti
Enerji Depolama İnovasyon Haritası’na dayanarak oluşturulan Ağaç Haritası ‘İlk 10 Enerji Endüstrisi Trendi’nin etkisini gösteriyor. Şirketler ve araştırma kuruluşları gelişmiş lityum pil kimyaları ve lityum alternatifleri geliştiriyorlar. Bu yenilikler şebekeden gelen en yüksek enerji talebiyle mücadele ediyorlar. Bu enerji talebini kontrol etmek için acil ihtiyaç; faydalı, ölçekli ve dağıtılmış enerji depolama çözümleri geliştirmek.
Ağaç Haritası, en iyi enerji depolama uygulamalarını ve bunların 2023 ve 2024 yıllarında 10 endüstri üzerindeki etkilerini gösteriyor. Enerji depolama sistemleri (ESS) yenilenebilir enerji kaynaklarının enerji ve kamu hizmeti sektörüne entegrasyonunu hızlandırmayı amaçlıyor. **
Elektrikli şebekeye ve diğer dağıtılmış enerji kaynaklarına bağlı olarak elektrikli araç (EV) ve elektronik endüstrisi hızlı şarj gerektiriyor ve bu nedenle, kısa süreli enerji depolama ( SDES ) cihazları için artan bir talep söz konusu. Lityum pillerin düşük geri dönüştürülebilirliği ve şarj edilebilirliği nedeniyle, redoks ve katı hal gibi alternatif pil formları da geliştiriliyor. Ayrıca, yenilikçi termal ve hidrojen depolama teknolojileri enerji depolama endüstrisinin karbon ayak izini azaltıyor. Son olarak, endüstriyel enerji tüketicileri, yenilenebilir enerjiyi dahil ederek, enerji taleplerini karşılamak için bir hizmet olarak enerji deposundan yararlanıyorlar.
Buradaki Ağaç Haritası, en iyi enerji depolama uygulamalarını ve bunların 2023 ve 2024 yıllarında 10 endüstri üzerindeki etkilerini gösteriyor. Enerji depolama sistemleri (ESS) yenilenebilir enerji kaynaklarının enerji ve kamu hizmeti sektörüne entegrasyonunu hızlandırmayı amaçlıyor. Bu, esneklik ve esneklik sağlarken güç sistemlerinin verimliliğini ve güvenilirliğini artırıyor. Kamu hizmetleri, arz ve talebi dengelemek, yan hizmetler sağlamak ve şebeke istikrarını artırmak için enerji depolamayı kullanıyor.
İmalat ve inşaat endüstrileri, güç kalitesini artırmak ve fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltmak için volanlar gibi enerji depolama sistemlerinden faydalanıyor. Madencilik, spor ve askeri sektörler, uzak veya zorlu ortamlarda çalışmak ve yedek güç sağlamak için yeni enerji depolama sistemlerini başvuruyorlar. Çiftçiler ve perakendeciler, yenilenebilir entegrasyon ve elektrikli tarım ekipmanı ile enerji maliyetlerini azaltmak için enerji depolamayı kullanıyorlar. Son olarak, otomotiv ve havacılık endüstrileri hidrojen yakıt hücrelerini elektrikli araçlara ve uçaklara güç vererek emisyonları azaltma gayreti gösteriyor.
Enerji depolama alanındaki ilerlemeler, yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekeye entegre edilmesinde ve istikrarlı ve güvenilir bir güç kaynağının sağlanmasında önemli bir rol oynuyor. Günümüzde şirketler, lityum iyon piller, akış pilleri ve basınçlı hava enerjisi depolama gibi teknolojilerden yararlanarak enerji depolamada yenilikleri yönlendiriyorlar. Enerji şirketleri ayrıca, çeşitli sektörlerde artan enerji depolama talebini karşılamak için ölçeklenebilir ve uygun maliyetli çözümler geliştiriyorlar. Yeni araştırmalar, enerji depolamanın kritik uygulamalarına ve güç dağıtımı, üretim, inşaat ve daha fazlasındaki operasyonları nasıl ilerlettiklerine odaklanıyorlar. En iyi enerji depolama örneklerini keşfetmek ve bunları nasıl kullanabileceğimizi öğrenmek için Türkiye’nin de bu alandaki çalışmaları iyi incelemesi gerekiyor.
**KAYNAK: Startus-insights
AYIN KİTABI
Enerji Depolama:
Temel Bilgiler, Malzemeler ve Uygulamalar
YAZAR: Robert Huggıns
YAYIEVİ/Baskı: Sprınger; 2016 / 2. Baskı
Enerji Depolama, tüm önemli enerji depolama yöntemlerinin altında yatan bilimsel ve mühendislik temelleri açıklıyor. Bunlar, enerjinin ısı olarak, faz geçişlerinde ve tersinir kimyasal reaksiyonlarda, organik yakıtlarda ve hidrojende, ayrıca mekanik, elektrostatik ve manyetik sistemlerde depolanmasını içeriyor. Elektrokimyasal depolama sistemlerinin güncellenmiş kapsamı, hibrit ve aralıklı enerji üretim sistemlerinde hızlı kısa süreli depolama ve giderek yaygınlaşan EV ve stop-start otomotiv teknolojileri için pil optimizasyonu gibi uygulamalara yönelik malzeme ve yöntemlerdeki heyecan verici gelişmeleri aktarıyor. En son gelişmelerin bu incelikli kapsamı, önceden elektrokimya bilgisi gerektirmemesi açısından da benzersiz… Lityum, akışlı ve sıvı piller dâhil olmak üzere, geleneksel ve yeni ortaya çıkan pil sistemleri kitapta yer buluyor. Enerji Depolama konusunda profesyoneller için faydalı olan, kavramlar, ilkeler ve uygulamalara ilişkin kapsamlı değerlendirmeler bu kitapta.
YAZI HAKKINDA: Bu KÖŞE YAZISI; EKONOMİ GAZETESİ Enerji Yazarı Neslihan Gökdemir Ağar tarafından, 02 EKİM 2023 tarihli gazetemizde yayınlanan TEE ‘ENERJİ DEPOLAMA TEKNOLOJİLERİ’ yayınımıza özel olarak kaleme alınmıştır.
SORU VE YORUMLARINIZ: neslihangokdemir.agar@nbe.com.tr