Pompajlı HES'ler - Enerji depolamanın en büyük ve en uygun seçeneğidir!
- Pompajlı HES nedir? - Pompajlı HES'ler nasıl çalışır?
Pompaj depolamalı HES’lerde (PHES), su tekrar tekrar elektrik üretiminde kullanılıyor. PHES, elektrik talebinin yüksek olduğu zaman dilimlerinde türbin modunda çalışarak (üst rezervuardaki suyun potansiyel enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülmek suretiyle) hidroelektrik enerji üretiyor. Elektrik talebinin düşük olduğu zaman dilimlerinde ise PHES; pompa modunda çalıştırılarak, aşağı rezervuardaki su üst rezervuara basılarak, orada suyun (elektrik enerjisine dönüşmeye hazır) potansiyel enerjisi - depolanmış enerji üretim kapasitesi olarak tutululuyor.
AYRINTILAR!
Taner ERCÖMERT
Hidroelektrik Santralları Sanayi İşadamları Derneği (HESİAD) Yönetim Kurulu Üyesi
Limak Holding Hidroelektrik Enerji Grubu Genel Müdürü
'Pompaj depolamalı HES’ler enerji depolamanın en büyük ve en uygun seçeneğidir'
Bilindiği üzere enerji depolama yük dağıtım kabiliyetini artırmakta ve elektrik enerjisi talep artışında ihtiyaç duyulan elektrik enerjisini sağlamakta, ve arz ve talep arasındaki farkı azaltarak yeni santral yatırım gereksinimini azaltmaktadır. Gücü halen 5-2000 MW arasında değişen PHES’ler dünyada bir tür büyük boyutlu enerji depolaması olarak kabul edilmektedir. Dev bataryalar olarakta adlandırılan PHES’ler günümüzde bugün elektrik şebekelerinde enerji depolamanın en büyük/baskın metodu, aynı zamanda da mevcut büyük boyutlu enerji depolama alternatiflerinin en uygun fiyatlı şeklidir.
Pompajlı HES’ler enterkonnekte sistemdeki puant’ın karşılanmasına katkı sağlar. Pompajlı HES’lerin ülkemizde doğru yerlerde, doğru güçlerde ve doğru modellerle yapımında fayda olduğunu düşünüyoruz.
PHES’lerin yapılması elektrik sistemi için faydalıdır!
Ülkemizde gelecekte puant talepte beklenen artışlar, yoğun saatler ile yoğun olmayan saatler arasındaki talep farkı, büyük rezervuarlı HES potansiyelinin yıldan yıla azalması, kesintili kaynaklar olan rüzgar ve güneş enerjisi kapasitelerindeki hızlı artışlar ve nükleer enerji üretim santrallerinin planlanan gelişimleri gibi hususlar dikkate alındığında ülkemizde PHES’lerin yapılmasının faydalı olacağını göstermektedir.
Enerji depolama sistemleri 2015 yılında ortaya konan Paris ve New York anlaşmaları ile belirlenen iklim değişikliği ve sürdürülebilir kalkınma hedeflerinin tutması için de bir anahtar rolündedir. Bu hedefleri gerçekleştirmek için artan yenilenebilir enerji ihtiyacı ile PHES’lerin önemi bir kez daha ortaya çıkmıştır. Enterkonnekte sistemde güç, frekans ve gerilim stabilitesinin sağlanması açısından da hızlı regülasyon donanımına sahip PHES’ler etkin bir fonksiyona haiz olacaktır. Enterkonnekte sistemin bir elektrik enerjisi kesintisi riski olmadan işletilmesi gerektiğinden elektrik sisteminin stabilitesi için de PHES önemli ve güvenilir bir seçenektir. PHES’ler verimli ve kapasitesi en yüksek enerji depolama yöntemi olup bir çevre kirliliğine yol açmazlar.
PHES’ler, rüzgar ve güneş enerjisinin dalgalı enerji üretimini dengeler
Pompajlı HES (PHES)
Dünya üzerinde kurulu toplam depolama kapasitesinin halen yüzde 90’dan fazlası PHES’ler tarafından sağlanmaktadır. PHES’ler, rüzgar ve güneş enerjisinin dalgalı enerji üretimini dengeler. Bilindiği üzere, konvansiyonel hidroelektrik santraller şebekelerde dengeleme ve esneklik için en verimli çözümlerdir. Aslında rezervuarı olan tüm hidroelektrik santraller bir çeşit sanal enerji depolama sistemidir. Doğal akış sayesinde şebekede üretim fazlası olan zamanlarda potansiyel enerji rezervuarda biriktirilir. PHES’lerin ise ilave avantajları vardır, üretim fazlası enerjiyi absorbe eder. PHES’ler ilk olarak 1960’lı yıllarda termik santrallerin baz yük dengelenmesi amacı ile şebekelere entegre edilmiştir. İlerleyen zamanlarda ise PHES’lerin şebeke faydaları daha geniş bir dengeleme ve yan hizmet sağlamıştır. PHES’ler çok yüksek hacimde su tutabilmelerinin yanı sıra, çok yüksek verimlerle çalışabildiğinden uzun süreli taleplerde de başarılı bir çözümdür.
Ülkemizde enerji sektörünün 2050’ye kadarki gelişim hedeflerinde, yenilenebilir enerji kaynaklı santrallerde rüzgâr ve güneşte öncelikle 25’er GW sonra da 50’şer GW’lar, biyokütle ve jeotermalde öncelikle 5 GW; hidroelektrikte öncelikle 35 GW sonrada 45-50 GW rakamları karşımıza çıkmaktadır. Ülkemizin milli enerji politikası çerçevesinde HES’lerin liderliğinde oluşturduğumuz ve yıldan yıla geliştirdiğimiz yenilenebilir kaynak kapasitemize önümüzdeki yıllarda özelllikle GES ve RES’lerden büyük katkılar bekliyoruz. Ülkemizde yenilenebilir enerji alanında özellikle son yıllarda büyük bir başarı sağlanmıştır. Şebekelere yenilenebilir enerjinin enterasyonunda sağlıklı ve dengeli bir büyümenin yönetimi için, depolama teknolojilerinin kullanılması kaçınılmaz bir gerekliliktir. Önümüzdeki dönemde devreye alınması planlanan nükleer enerji santrallerinin dengelenmesi ve gelecekte sayısı hızla artacak elektrikli araçların yaratacağı sorunların karşılanabilmesi gibi birçok nedenden dolayı enerji depolama sistemlerine ülkemizin ihtiyacı vardır. Bu çerçevede PHES’ler maliyeti uygun ve teknik olarak kabul görmüş en avantajlı santrallerdir.
Yenilenebilir enerji hedeflerinin gerçekleşebilmesi amacıyla sistem işletmeciliği açısından hızlı bir şekilde devreye alınabilecek rezerv miktarlarının bulunması gerektiği, sistemde kontrol edilemeyen santraller ve çalışması zorunlu santrallerin (nükleer santraller ve kanal tipi HES, RES, JES, GES) kurulu gücü hızla artarken sistem minimum saatlerinde bu kapsamda devrede olması gereken gücün tüketimden daha fazla olacağı öngörülmektedir. Bu nedenle güvenli işletmecilik açısından ülkemiz elektrik sisteminde Pompaj Depolamalı HES'ler gerekli hale gelmiştir.
Asgari 1 000 MW, baz 2 500 MW, azami 4 500 MW PHES kurulması...
2010’da çalışmaları başlayan JICA Teknik işbirliği ile hazırlanan Türkiye Güç Pik Talebinin karşılanması için Optimal Güç Üretimi Raporu 2011’de; 2014’de JICA Teknik işbirliği kapsamında DSİ tarafından YEGM-TEİAŞ-EÜAŞ işbirliği ile başlatılan Gökçekaya PHES Fizibilite Çalışması ise 2015’de tamamlanmıştır. 2017’de PHES'lerin ülkemiz enerji sektöründeki yerinin netleştirilmesine yönelik yapılması gerekli görülen düzenlemelerin ve izlenecek yöntemin belirlenmesi, yol haritasının oluşturulması konusunda kurumlararası işbirliği ile oluşturulan Çalışma Grubunca PHES ihtiyaç tanımı, ihtiyaç duyulan yer ve zaman, kapasite, önceliklendirme, genel teknik ve işletme kriterlerinin ve kısıtlarının belirlenmesi, iş modeli, mevzuat gereksinimi vb. hususları içeren bir PHES Yol Haritası Raporu hazırlanmıştır. Hazırlanan raporda; en geç 2025’de devrede olmak üzere, şebeke işletmesi ve güvenliği kapsamında, asgari 1 000 MW, baz 2 500 MW, azami 4 500 MW PHES kurulması öngörülmektedir. Yapılması muhtemel PHES sahaları da bu raporda önerilmiştir.
PHES Yol Haritası Raporu doğrultusunda özel sektöründe katılımı ile 26 Şubat 2018 tarihinde “ PHES Yol Haritası Çalıştayı” düzenlenmiştir. Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santraller (PHES) Yol Haritası Çalıştayına EPDK, EİGM, DSİ, TEİAŞ, EÜAŞ ve EPİAŞ ile çeşitli finans kuruluşlarıyla, hidroelektrik enerji sektörünün Sivil Toplum Kuruluşu olan HESİAD ile özel sektör temsilcileri katılım sağlamıştır. Bu çalıştayda bende oturum başkanı ve panelist olarak yer aldım.
Çalıştayda enerjinin depolanması, artan enerji talebi, gelişen serbest piyasa modelleri ile birlikte yenilenebilir kaynaklardan yararlanarak daha fazla üretim sağlanmasının önem kazanmakta olduğu ifade edilmiş; kolayca devreye girme ve devreden çıkma, aynı zamanda kısa sürede tam yüke çıkabilme yetenekleri nedeniyle HES’lerin (baz yük çalışma kabiliyetine ilaveten) büyük oranda pik talebin karşılanmasında da kullanılmakta olduğu belirtilmiş ve pik talebin karşılanmasında yetersiz kalındığı durumlarda ise PHES’lere ihtiyaç duyulduğu vurgulanmıştır. PHES’lerin üretimi durdurulamayan veya durdurulması pratik olmayan nükleer santraller ve termik santrallerin bağlı olduğu, gece gündüz yük dengesinin de çok fazla dalgalandığı sistemlerde yüksek fayda sağlandığı dile getirilmiştir. PHES sistemlerinin batarya depolama sistemlerine göre en önemli avantajı ve üstünlüğünün yüksek kapasitelerde kuruluyor olabilmesi ve rezervuar kapasitesine göre daha uzun süreli yedekleme yapma yeteneğine sahipliği olduğu belirtilmiştir.
PHES’ler için kurulu gücü 13.700 MW - 18 adet santral noktası belirlendi
Kamuca PHES’ler için yapılan çalışmalarda toplam kurulu gücü 13 700 MW olan 18 adet santral noktası belirlenmiş olup bunların kurulu güçleri 200 MW ile 1600 MW arasında değişmektedir. PHES’lerin ani ihtiyaç halinde, 3-5 dakika içinde % 100 kapasiteyle generatör işletmesine geçme imkanı vardır, ayrıca hızlı yük alma ve yük atma yetenekleri nedeniyle barajlı HES’ler ve PHES tesisleri sekonder frekans kontrolünde sistem için önemli kaynaklardır.
Sistem işletmecisi açısından yenilenebilir enerji kaynaklarının kesintili değişken üretim yapmaları, üretimin tahmin edilebilirliğinin zorluğu, zaman zaman değişken talebi karşılayamaması gibi sebeplerden dolayı kesintili üretime ve yük dengelemesine yardımcı olacak büyük boyutlu elektrik depolama sistemlerine ihtiyaç duyulacaktır.
PHES'lerin faydaları
PHES’lerin Sistem İşletmecisi Açısından Faydaları arasında talebin yoğun olmadığı zamanlarda alt rezervuardan üst rezervuara su pompalayıp, talebin yoğun olduğu dönemlerde elektrik üreterek sistem işletiminde her iki yönlü fayda sağlaması, yan hizmetler kapsamında Primer ve Sekonder Frekans Hizmeti sunabilmeleri, black-start ve hem generatör hem de pompa modunda senkron kompansatör özelliğine haiz olması, konvansiyonel hidroelektrik santrallere göre kavitasyon sınırları daha düşük olduğundan daha geniş aralıklarda kullanılabilmesi, değişken ve kesintili üretim kaynakları olan rüzgar ve güneş santrallerinin tahmin sapmalarında elektrik üretiminin daha stabil olmasına yardımcı olması ve üretim tüketim dengesini sağlaması ve yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik şebekesine yüksek oranda entegre edilerek sistemin kararlı işletilmesine katkısı sayılabilmektedir.
PHES’lerin önceden planlaması mümkün olmayan RES, GES vb. değişken üretim tesislerinin, şebekeye entegrasyonunda katkısı büyüktür. PHES’ler Türkiye’nin depolama kapasitesini arttıracağı için puant talebin karşılanmasına katkısı olacaktır. Türkiye’nin puant talebinde sıkıntı olduğu zamanlarda sistemi kurtaranın depolamalı barajlar olduğu ve Türkiye’de barajlı HES olmadığı takdirde puant talebinin karşılanmasının mümkün olmadığı görülmüştür.
2040 - 2050’ye kadar Rüzgar ve Güneş kapasitelerinde önemli artışlar olacak
Özelllikle 2040 - 2050’ye kadar Rüzgar ve Güneş kapasitelerinde önemli artışlar olacağı ve bunun sonucunda esnek depolama ve dengeleme kapasitesine ihtiyaç olacağı dikkate alındığında yapılacak PHES’lerin sisteme ve şebeke stabilizasyonuna esneklik vererek Doğu, Kuzeydoğu ve Batı arasındaki dengelemede katkısı olacak ve buna ek olarak ise ana tüketim merkezlerine yakın PHES kapasitesi ile gelecekte arz güvenliğine de katkı sağlayacaktır. Ülkemizde puant talebin karşılanması, güvenli bir güç kontrol sistemi tesis edilmesi, şebekedeki aşırı yük ve dengesizliklerin önlenmesi, frekans kontrolünün sağlanması, İletim şebekesinde gerilim kontrolünün sağlanması için PHES’ler yapılmalıdır. PHES’lerde kullanılacak ekipmanının Türkiye’de yerli olarak imal edilmesi hususu da milli sanayimiz için önem arz etmektedir.
Uluslarası Enerji Ajansı'nın Mayıs’ta yayımlanan ‘Net Zero by 2050' Raporu...
‘’Pumped hydropower offers an attractive means of providing flexibility over a matter of hours and days‘’ ifadesiyle de belirtildiği üzere pompajlı hidroelektrik santrallar, saatler ve günler boyunca esneklik sağlama hususunda en uygun yolu sunmaktadırlar.
PHES’in yapılması, arz güvenliğinde, yan hizmetlerde, yenilenebilir enerji kaynaklarının daha fazla işletmeye alınmasında da yarar sağlayacaktır.