Çöl enerjisi

German Aerospace Center’den (DLR) Prof. Hans Müler Steinhagen’in meslektaşı Dr. Franz Trieb yönetimindeki Stuttgart’lı bir araştırma takımı, Kıtalararası Yenilenebilir Enerji Kurumu (TREC) ile yaptıkları ortak bir çalışma sonunda, solar termal enerji üretimi (CSP) tesislerinin dünyanın tüm enerji ihtiyacı nı karşılayabileceğini saptamıştı. Ancak bunun başarılabilmesi için 90 bin kilometrekare büyüklüğündeki bir alanın aynalarla kaplanması gerekecekti. Ancak ilişkili teknolojileri 30 yıldan fazla süredir araştıran DLR’ye göre, sadece Avrupa’nın enerji talebinin yüzde 15-20’lik kadarının karşılanması yeterli görülürse o zaman, 2 bin 500 kilometrekarelik bir alanın kaplanması da yeterli olabilir. Bu durumda ayrıca 3 bin 600 kilometrekarelik bir alanın da enerjinin Avrupa’ya nakledilmesini sağlayacak yüksek voltaj enerji nakil hatları için tahsis edilmesi gerekecek. 2009 Ekim’inin sonunda, 400 milyar Euro değerinde Desertec Industrial Initiative GmbH (DII) oluşumunun kurulması için bir araya gelen birkaç büyük şirket sayesinde bu vizyon, her geçen gün daha fazla taraftar buluyor. DLR’nin tahminlerine göre, bu projenin enerji tesislerinin kurulması için 350 milyar Euro ve ayrıca enerji nakil teknolojisi için de 50 milyar Euro gerekecek. Bu girişimin içinde, normalde rakip olan şirketlerden tutun da büyük bir bankaya ve dünyanın en büyük reasürans şirketlerinden biri olan Münchener Rück’e kadar farklı katmanlardan kurumlar yer alıyor. Solar termal enerji tesisleri portföyünde, buhar türbinleri ve alıcı tüpleri, enerji tesisleri kontrol teknolojileri ve yüksek voltajlı doğrudan akımı minimum kayıpla taşıyabilen sistemler (HVDC) gibi kilit bileşenlerin tamamını barındırıyor.

Bu açıdan Siemens’in bu girişimin en önemli itici güçlerinden biri olması şaşırtıcı değil. Müler Steinhagen, “Solar termal enerji çalışıyor, burada hiçbir sorun yok” diyor. Gerçekten de Kaliforniya’nın Mojave Çölü’ndeki bir enerji tesisi kümesi, tam 20 yıldır güneş enerjisinden elektrik üretilebileceğinin canlı bir ispatı. Bu tesislerden genel elektrik şebekesine, 200 bin evin ihtiyacını karşılamaya yetecek miktarda, yani yaklaşık 350 megavat besleme yapılıyor. Siemens’in 2009 sonlarında satın aldığı bir solar termal şirketi olan Solel, Mojave Çölü’ndeki bu tesislerin kolektörlerinin ve alıcılarının inşasına katkıda bulunmuştu. Bu şirket ayrıca 2010 ve 2011 yıllarında hizmete alınacak, çoğu İspanya’da bulunan bir dizi projeye de imza attı. İklim dostu enerji arayışlarının yarattığı artan farkındalığın yanı sıra, solar termal teknolojisinin bugün yaygın bir şekilde tartışılmasının ve kabul görmesinin pek çok sebebi var. Elektriğin uzak mesafelere düşük kayı pla iletilmesini sağlayan teknolojilerin kendilerini ispatlaması, son inovasyonlar sayesinde solar termal enerji tesislerinin çok daha verimli çalışmaya başlamış olmaları da tüm dikkatleri bu alana kaydırmış durumda. Petrol fiyatları tekrar artmaya başladığında, solar termal elektrik bir anda müthiş bir cazibe merkezi haline gelebilir. Gerçekten de bugün en gözde bölgelerdeki üretim maliyetleri daha şimdiden kilovat saat başına 0,20 Euro’nun altına çekilmiş durumda. Büyük ittifak. Dr. Gerhard Knies, Desertec’in babası olarak adlandırılıyor. Knies şu anda DII’de rafine edilmeye çalışılan Desertec konseptini geliştiren Desertec Vakfı’ nın Denetleme Kurulu Başkanı. Emekli bir fizikçi olan Knies’ın favori özdeyişi, Albert Einstein’dan alıntıladığı, “Sorunları yaratırken kullandığımız düşünce sisteminin aynısını, onları çözerken kullanamayız.” Knies bu mantığın, CO2 salınımı nedeniyle yaratılan iklim değişikliği sorununa da uygulanabileceğ ine inanıyor. “İklim değişikliğine dur demenin tek yolunun rüzgar enerjisi, jeotermal sistemler ve hepsinden çok solar termal tesisler gibi CO2 barındırmayan teknolojilerden geçtiğini artık hepimiz kavramış durumdayı z” diye konuşuyor. Müler Steinhagen gibi Desertec’in teknoloji tasarımcılarıyla birlikte Knies, bu politik sürecin ilerlemesine katkıda bulundu. Dll, MENA bölgesine (Orta Doğu ve Kuzey Afrika) ve Avrupa’ya güneş ve rüzgar enerjisi kaynaklarından faydalanılarak üretilen enerji sunmak için iş planları ve finansman modelleri geliştirmeyi amaçlıyor. Burada asıl hedef, Kuzey Afrika ve Orta Doğu’da bir solar enerji tesisleri kuşağı kurmak ve sonra bu kuşakta elde edilen enerjiyi yüksek voltaj hatları aracılığıyla yerel tüketicilere ve Avrupa ülkelerine ulaştırmak. ~

Bu planlara göre 2050 yılına kadar Avrupa’nın elektrik ihtiyacının yüzde 15-20’si anlamına gelecek şekilde yılda 700 teravat-saat (TWh) elektrik arzı sağlayabilecek 100 gigavat’lık (GW) bir kapasiteye ulaşılacak. Kuşkusuz bu tesisler, içinde bulundukları dinamik bir şekilde büyüyen ülkelerin enerji talebinden çok daha büyük pay alabilir. Gelecek 30-40 yıl içinde MENA bölgesi’nin elektrik ihtiyacının, beşe katlanarak 3 bin 500 TWh’ye yükselmesi bekleniyor. Knies, “Örneğin enerji yoğun deniz suyundan içme suyu elde edilmesi sürecinde solar termal tesisler ile rüzgar enerjisi çiftlikleri kilit rol oynayabilir” diyor. Üstelik enerji tesislerinin inşası sürecinde yaratılacak değerin yüzde 80’ine yakın kısmı, Desertec’in bu bölgenin kalkınmasına da önemli katkı sağlaması bekleniyor. Greenpeace’in tahminlerine göre, Desertec sayesinde katılımcı ülkelere 2050 yılına kadar 2 milyon kadar ekstra istihdam olanağı sağlanacak. Siemens, Yenilenebilir Enerji Bölümü CEO’su Dr. René Umlauft, bu girişimi başından beri destekliyor. “Mesele sürdürülebilir bir enerji tedarik sistemi kurmaya geldiğinde Desertec kilit katkılar sağlayabilir. Çevreci portföyündeki çözümleriyle Siemens de bu vizyoner proje için bulunabilecek en mükemmel teknoloji ortağıdır” diyor. Siemens iştiraki Solel aracılığıyla parabolik çukurlu enerji tesislerinin inşası için gereken kilit bileşenleri tek bir kaynaktan sunarak bu tesislerin verimliliklerini daha da artırıyor. Bu arada başka firmalar tarafından kurulmuş solar enerji tesislerinde de Siemens teknolojisiyle karşılaşmak mümkün. İspanya, Andalusia’da hizmete giren Andasol parabolik çukur tesisi bu örneklerden sadece biri.

Sadece güneşi izle. Andasol tesisi, 500 bin metrekarelik bir alana yayılan ve uzun sıralar halinde yerleştirilmiş eğimli parabolik aynalarla donatılmış durumda. Son aşamasında üç ayrı komplekse sahip olacak bu tesis, içindeki aynalar sayesinde 150 MW kapasiteli olacak ve kompleks başına yılda 176 GWh elektrik üretilecek. Bu tesisin verimliliğ ini artırmak için aynalar sürekli olarak bir derecenin onda biri kadar dönerek güneşi takip edecek. Yansıttıkları güneş ışıkları ise içlerinde yaklaşık 400 dereceye kadar ısıtılmış özel bir yağ bulunan vakumlama yöntemiyle izole edilmiş alıcı tüplerin içine kanalize edilecek. Daha sonra bu yağ, ısı aktarımcılarında kendi ısısını suya transfer edecek ve buhar oluşacak. Umlauft, “İşte bu noktadan sonra solar termal tesisimiz tıpkı konvansiyonel bir tesis gibi çalışmaya başlıyor” diyor

Bu enerjinin buhardan üretildiği geleneksel bir “enerji bloğu” olduğu için burada buhar türbini tesislerinde kendini ispatlamış teknolojiler kullanılıyor. Ancak solar termal tesislerde türbin ebadı ve esneklikle ilgili bazı özel zorunluluklar bulunuyor. Bazı solar tesislerindeki türbinlerin güneşin yükselmeye başladığı için dönmeye başlayabilme yeteneğinde olması şartı, bunlardan biri. Zaten pek çok solar enerji tesisi işletmecisinin, Siemens teknolojisini tercih etmesinin bir nedeni de bu. Siemens 2009 Mayıs ayında Almanya, Görlitz’de parabolik çukur enerji tesislerinde, pazarında dünya lideri olan SST-700’leri üretecek yeni bir türbin üretim merkezi açtı. SST-700 türbinleri, Siemens’in kontrol sistemleriyle birlikte Andalusia’daki bir başka enerji tesisi olan Solnova 1’de de kullanılıyor. SST-700 türbinleri dünyanın dört bir yanındaki CSP tesislerinde aktif olarak çalışıyor.

Geleceği parlak bir yatırım. Yerine ve güneş ışığının yoğunluğuna bağlı olarak 1 kWh elektrik üretmenin maliyeti, en fazla 0,23 Euro seviyesinde. Diğer yandan rüzgar enerjisinden üretilen elektriğin maliyeti, Avrupa’nı n pek çok bölgesinde çok daha rekabetçi olabiliyor. Ancak işler her zaman öyle gitmiyor. 30 yıl önce sahilde 1 MW rüzgar enerjisi çıktısı verebilecek bir tesisin kuruluş maliyeti 3 milyon Euro iken, bugün bu rakam sadece 1 milyon Euro düzeyinde. Uzmanlar solar termal enerjide de benzer bir gelişmenin yaşanmasını bekliyor. Buradaki yüksek maliyetlerin başlıca nedeni, başlangı çtaki yatırımın yüksekliği oluyor. Örneğin ısı saklamalı 50-MW’lık bir tesisin maliyeti, bugün 300 milyon Euro civarında. ~

Bu tesisin kullanılabilir yaşam ömrünü geriye ödeyebilmesi için tam 40 yıl geçmesi gerekiyor. Güneş Enerjisi Etkinlikleri Avrupa Merkezi, Plataforma Solar de Almería ve Andasol’daki tesislerde de görüldüğü üzere ısı saklama ucuz bir sistem değil. Ancak gün boyunca üretilen ısının saklanmasıyla her iki yer de geceleri bile elektrik üretebiliyor. Bugüne kadar saklama aracı olarak içinde 200 derecede eritilmiş bir tür tuz çözeltisi bulunan yalıtılmış depolar kullanılıyordu. DLR ve diğer tesislerdeki araştırmacılar, şu anda yüksek ısı transferi bölmesiyle buhar arasındaki ısı aktarımı sürecinde ısı kaybını en aza indirecek, enerji tesisi bileşenlerinin iyileştirilmesi veya saklama aracının değiştirilmesiyle maliyetleri düşürecek yeni yöntemler üzerinde çalışıyor.

Nitekim Solnova 1’in işletmecisi Abengo Solar’dan Valerio Fernandez de kurulu üretim kapasitesinin MW başına ilk yatırım bedelinin çok yakında azalacağına inananlardan. Tahminlerini şöyle sıralıyor: “Bugüne kadar genellikle türünün tek örneği olan ve alıcı tüpler gibi küçük miktarlarda üretilen özel bileşenler kullandık. Ancak solar termal tesislerine yönelik yığınsal üretim başladığında yatırım ve enerji üretim maliyetleri tepe taklak düşecektir.” Bu bağlamda endüstriyel konsolidasyonun çok yardımı dokunuyor. Bu açıdan Solel Solar Systems’in 2009 Ekim’inde Siemens tarafı ndan satın alınması iyi bir örnek teşkil ediyor. Solel, yüksek teknolojili alıcılar da dahil olmak üzere solar alan cihazlarının geliştirilmesinde ve üretilmesinde onlarca yıllık bir deneyime sahip. Ayrıca bu şirket solar alanlarının planlanması ve inşasında da aktif rol alıyor. Buharın elektrik enerjisine dönüştürüldüğ ü enerji bloğu alanındaki geleneksel Siemens üstünlüğü ile bu şirketin birbirlerini ne kadar mükemmel tamamladıklarını Siemens’den Umlauf şöyle tanımlıyor: “Siemens ile Solel mükemmel bir eşleşme oldu. Solar termal enerji tesisleri türbinlerinde enerji bloğu ürünlerimizle tartışmasız pazar lideriyiz ve ayrıca solar enerji tesislerinin son derece kritik bileşenlerini de sunmaktayız.”

Elektrik otobanı. Siemens’in HVDC nakil teknolojisinde önde gelen uzmanlarından Dr. Dietmar Retzmann, “Enerjinin konvansiyonel alternatif akım (AC) ile Afrika’dan binlerce kilometre uzaklıktaki Avrupa’ya taşınmasında devasa kayıplar yaşanır. Bu tip kayıpların büyük ölçüde önüne geçilmesi için ise HVDC hatların ve denizaltı kabloları nın kullanılması gerekir” diyor. Sahara Çölü’nün en güneydeki ucundan Avrupa’nın ortalarına kadarki mesafe olan 3 bin kilometre boyunca HVDC ile enerjinin sadece yüzde 10’u kayboluyor. Siemens şu anda dünyanın en güçlü HVDC bağlantısını, 5 bin MW değerindeki enerjiyi bin 400 kilometre uzağa taşıyacağı Çin’de inşa ediyor. Retzmann, “Bu HVDC hatları tıpkı birer elektrik otobanı gibidir. Genel şebekemizi büyüttüğümüz ve rüzgar enerjisi tesislerinde üretilen elektriği çok daha büyük boyutlarda uzak mesafelere taşımak zorunda kalacağımız zaman Avrupa’da da bu tür hatlara ihtiyacı mız olacak” diyor.