Pompaj depolamalı hidroelektrik sistemler (PHES), hem teknik hem de çevresel açıdan sunduğu avantajlarla öne çıkıyor.
Elektrik enerjisini suyun potansiyel enerjisine çevirerek depolayan bu sistemler, yenilenebilir enerji kaynaklarının kesintili doğasını dengelemek ve enerji arz güvenliğini sağlamak için eşsiz bir çözüm sunuyor.
Enerji Depolamanın Önemi Hakkında
Dünya genelinde enerji talebi, sanayileşme ve kentleşmeyle birlikte hızla yükseliyor. Ancak fosil yakıtların çevreye verdiği zarar ve sınırlı rezervleri, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimi zorunlu kılıyor. Rüzgar ve güneş gibi değişken kaynaklar, üretimde süreklilik sağlayamıyor; işte tam bu noktada enerji depolama sistemleri devreye giriyor. Pompaj depolamalı hidroelektrik santraller, elektrik fazlasını depolayarak yoğun talep dönemlerinde şebekeye geri kazandırıyor. Böylece hem enerji verimliliği artıyor hem de şebeke stabilitesi korunuyor.
Pompaj depolamalı hidroelektrik sistemler, alt ve üst rezervuarlar arasında suyun hareketini kullanarak enerjiyi depoluyor. Düşük talep saatlerinde (örneğin gece), elektrik enerjisiyle su üst rezervuara pompalanıyor; yüksek talep anlarında ise bu su aşağıya bırakılarak türbinler aracılığıyla elektrik üretiliyor. Bu döngü, enerji yönetiminde esneklik sağlarken, yenilenebilir kaynakların entegrasyonunu kolaylaştırıyor.
Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Sistemlerin Çalışma Prensipleri
Sistem Nasıl İşler?
Pompaj depolamalı hidroelektrik santraller, iki temel rezervuara dayalı bir mekanizma ile çalışır: alt rezervuar ve üst rezervuar. Düşük elektrik fiyatlarının olduğu zaman dilimlerinde, pompalar alt rezervuardaki suyu üst rezervuara taşır. Bu işlem sırasında elektrik enerjisi, suyun potansiyel enerjisine dönüşür. Talebin arttığı pik saatlerde ise üst rezervuardaki su, yerçekimi etkisiyle aşağıya akıtılır ve türbinler aracılığıyla yeniden elektriğe çevrilir.
Bu sistemin gücü, iki ana parametreyle tanımlanır:
- Türbin kapasitesi: Üretim anındaki maksimum güç (MW cinsinden).
- Depolama kapasitesi: Üst rezervuarın tutabileceği enerji miktarı (MWh cinsinden).
Örneğin, 5000 m³ hacminde bir üst rezervuar ve 500 metre düşü bulunan bir PHES, 6 MW üretim gücüne ve 6 MWh depolama kapasitesine sahip olabilir. Eğer su 1 saat yerine 120 saniyede boşaltılırsa, 2 dakika boyunca 180 MW’lık bir enerji sağlayabilir. Bu esneklik, PHES’lerin farklı ihtiyaçlara göre tasarlanabilmesini mümkün kılar.
Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Sistemlerin Türleri
Pompaj depolamalı hidroelektrik sistemler, suyun dolaşım şekline göre iki ana kategoriye ayrılır:
- Kapalı Devre PHES: Alt ve üst rezervuarlar arasında harici bir doğal akış yoktur. Sistem, yalnızca pompalarla taşınan suyla çalışır.
- Açık Devre PHES: Üst veya alt rezervuar, nehir gibi doğal bir kaynaktan beslenir. Bazı durumlarda üst rezervuar, pompaya gerek kalmadan dolabilir; bu da enerji tasarrufu sağlar.
Her iki tür de, şebeke ihtiyaçlarına ve coğrafi koşullara göre optimize edilebilir. Kapalı devre sistemler, su kaynaklarının sınırlı olduğu bölgelerde; açık devre sistemler ise nehirlerin bol olduğu alanlarda tercih edilir.
Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Sistemlerin Tarihsel Gelişimi
Pompaj depolamalı sistemlerin kökeni, 19. yüzyılın sonlarına uzanır. İlk büyük ölçekli örnekler, 20. yüzyılın ortalarında, özellikle İkinci Dünya Savaşı sonrası dönemde inşa edilmiştir. Bu dönemde artan nüfus ve ekonomik büyüme, elektrik talebinde ciddi dalgalanmalara yol açmış; PHES’ler ise bu dalgalanmaları dengelemek için ideal bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır.
Erken Dönem Uygulamalar
1960’lı yıllarda, termik santrallerin yaygınlaşmasıyla pompaj depolamalı hidroelektrik sistemler daha da önem kazandı. Bu santraller, sürekli maksimum yükte çalışacak şekilde tasarlanmıştı; ancak şebekede ani talep değişimlerine uyum sağlayamıyordu. PHES’ler, fazla enerjiyi depolayarak ve pik saatlerde şebekeyi besleyerek bu sorunu çözdü. ABD ve Japonya gibi ülkeler, bu dönemde büyük ölçekli PHES projelerine öncülük etti.
Örneğin, Kanada-ABD sınırındaki Lewiston projesi, Niagara Şelalesi’nin turistik akışını korurken enerji optimizasyonu sağladı.
Modern Çağda PHES
2000’li yıllar, yenilenebilir enerji kaynaklarının yükselişiyle PHES’lerin altın çağını başlattı. Çin, Avrupa ve gelişmekte olan ülkeler, değişken üretim yapan rüzgar ve güneş santrallerini dengelemek için PHES’lere yöneldi. 2019 itibarıyla dünya genelindeki PHES kurulu gücü 158 GW’a ulaşmış, depolanan enerji ise 9 milyon MWh’i aşmıştır.
Bu kapasite, Türkiye’nin 10 günlük enerji tüketimini karşılayabilecek büyüklüktedir.
Türkiye’de Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Potansiyeli
Türkiye, hidroelektrik kaynaklar açısından zengin bir ülkedir. Ancak ekonomik HES potansiyelimizin yalnızca %60’ı kullanılmaktadır. Gerçek potansiyelimiz 50 GW’ın üzerindeyken, mevcut kurulu gücümüz 29 GW civarındadır. (2020) Bu fark, PHES’lerin devreye alınmasıyla kapatılabilir.
Mevcut Durum ve Planlanan Projeler
Türkiye’de pompaj depolamalı hidroelektrik sistemlerin çalışmaları, 2005 yılında Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİE) tarafından başlatılmıştır. Japonya Uluslararası İşbirliği Ajansı (JICA) ve Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (TEİAŞ) iş birliğiyle yürütülen master planlar tamamlanmış, potansiyel PHES lokasyonları belirlenmiştir. Öne çıkan projelerden bazıları şunlardır:
- Gökçekaya PHES (Eskişehir): 1600 MW kurulu güç, 962 m düşü.
- İznik I PHES (Bursa): 1500 MW kurulu güç, 255 m düşü.
- Sarıyar PHES (Ankara): 1000 MW kurulu güç, 434 m düşü.
Bu projeler, talebin yoğun olduğu bölgelerdeki jeolojik, topografik ve çevresel kriterler dikkate alınarak seçilmiştir. Ancak henüz Türkiye’de işletmede olan bir PHES bulunmamaktadır. Planlanan 70’e yakın proje, ön fizibilite aşamasında beklemektedir.
PHES’in Diğer Depolama Sistemleriyle Karşılaştırılması
Enerji depolama teknolojilerinin %94’ünü pompaj depolamalı hidroelektrik sistemler oluşturur. Ancak alternatifler de mevcuttur; özellikle Lithium-Ion (Li-Ion) aküler, son yıllarda dikkat çekmektedir. Tesla’nın Avustralya’daki 100 MW’lik santrali, bu teknolojinin popülerliğini artırmıştır.
Peki, PHES ve Li-Ion sistemler nasıl karşılaştırılır?
Kapasite ve Ölçek
PHES’ler, büyük ölçekli depolama için rakipsizdir. Örneğin, ABD’deki Bath County PHES, 3.060 MW güç ve 24.000 MWh depolama kapasitesine sahiptir. Açık devre PHES’lerde bu rakam 100 GWh’i aşabilir. Buna karşın, Li-Ion aküler daha küçük ölçeklidir (kW-MW aralığı) ve genellikle bölgesel ihtiyaçlara yöneliktir. Tesla santrali, 129 MWh kapasitesiyle yalnızca 1 saat tam güç sağlayabilir.
Ömür ve Maliyet
PHES’lerin işletme ömrü 60-100 yıl arasında değişirken, Li-Ion aküler 10-20 yıl dayanır. Yatırım maliyeti açısından PHES’ler, kWh başına 200-300 USD ile daha ekonomiktir; Li-Ion sistemlerde bu rakam 400-900 USD’ye çıkar. Seviyelendirilmiş enerji maliyeti (LCOE) ise PHES’lerde 150-200 USD/MWh, akülerde 250-550 USD/MWh seviyesindedir.
Çevresel Etki
PHES’lerin çevresel etkisi, inşaat aşamasıyla sınırlıdır ve ek önlemlerle azaltılabilir (örneğin, deniz suyu kullanımı). Li-Ion aküler ise hammadde çıkarımı (lityum, kobalt) nedeniyle daha yüksek karbon ayak izine sahiptir. 100 yıllık bir döngüde, akülerin küresel ısınmaya etkisi PHES’lerin iki katıdır
RASTGELE TEKNİK İÇERİK İÇİN TIKLAYIN!
İlginizi Çekebilecek Teknik Hesaplar
Kompanzasyon Hesabı
Aydınlatma Hesabı
Yüksek Gerilim İşletme Sorumluluğu Ücreti Hesabı
Sosyal medyada teknik bilgilere maruz kalmak için:
YouTube – Instagram
