Bölümler | Kategoriler | Konular | Üye Girişi | İletişim
Enerji Tasarrufunda Farklı Bir Metod: HAVA DEPOLAMASI
Bir ülkede, elektrik enerjisi üretimi planlanırken ne gibi durumlar göz önünde bulundurulur? Bu soruya verilecek cevapların başında elbette, ülke genelinde elektrik enerjisine gösterilen talebin miktarı olacaktır. Gerçekten de arzın, talep miktarına göre ayarlanması gerekir.
Bu noktada yeni bir problemle karşılaşırız. Yapılan araştırmalar göstermiştir ki, öğle ile ikindi vakitleri arasında ortaya çıkan enerji talebi, gece yarısından gündoğumuna kadar olan sürede ortaya çıkan enerji talebinden iki kat daha fazladır. Talep miktarı haftanın günlerine ve mevsimlere göre de değişiklikler göstermektedir(Şekil-1). Bu durumda biz çok büyük masraflarla kuracağımız elektrik santrallerini, hangi talep miktarına göre ayarlayacağız? Bu soruya en kısa yoldan, “en yüksek talebe göre ayarlanabilir” cevabı verilebilir. Bu durumda talebin düşük olduğu zamanlarda boşu boşuna üretim yapmış olursunuz. Talebin az olduğu zamanlarda, bir kısım tesislerin devreden çıkarılabileceği düşüncesi de ülke kaynaklarının gereksiz yere bağlanması olarak değerlendirilebilir. Bu gibi tesislerin kapasitelerinin üstünde veya altında çalıştırılmaları, çevre kirliliği ve ekonomik açıdan büyük mahzurlar doğurmaktadır. En düşük talebe göre tesis kurduğunuzda ise, ülke kalkınmasının önüne set çekmiş olursunuz.
Bugüne kadar dünyanın çeşitli ülkelerinde, bu sahadaki problemin çözümü için farklı metodlar kullanılmış olmakla beraber, yeni teknikler için de araştırmalara devam edilmektedir. Uygulanan birinci ve en basit metod, belirli üretim kapasitesine göre tüketimi sınırlandırma metodu olup bu metodun en bariz özelliği, ülke içinde enerji talebi üretim miktarını aştığında, elektrik kesintisine gidilmesidir. Bu durumdaki bir ülkede mevsimlere göre saatler değiştirilerek, güneş ışığından daha fazla faydalanma yollarına gidilir. Diğer bir metod ise kullanıcıların, elektrik talebinin az olduğu zamanlarda daha fazla çalışmalarını teşvik edecek yollara başvurmak şeklinde özetlenebilir. Bu gaye ile talebin az olduğu gece vakitlerinde ve hafta sonlarında, elektrik birim fiyatının normal zamanlardan daha düşük tutulması en çok benimsenen bir yoldur.
Diğer bir uygulamaya göre ise, ülkedeki enerji üretimi, ortalama bir talep miktarına göre ayarlanır. Talebin az olduğu zamanlardaki artan enerji depolanarak, talep arttığında devreye sokulur ve böylece sistemin fasılasız bir şekilde ve ekonomik olarak çalışması sağlanır. Peki, enerji nasıl depolanacak?
Bu gaye ile yeni uygulanmaya başlanan “sıkıştırılmış hava ile enerji depolama” olarak adlandırılan metod oldukça kullanışlı olarak değerlendirilmektedir. Buna göre, talep fazlası enerjiyi değerlendirmek maksadıyla, atmosferden emilen hava, yeraltındaki mağaralara depolanmakta, talep üretimin üzerine çıktığında ise depolanmış olan hava, enerji üretiminde kullanılmaktadır. Bu tür mağaralar, ya tabii olarak mevcuttur veya insanlığın istifadesine sunulan çeşitli madenlerin yeraltından çıkarılmasından sonra geride kalan büyük hacimli boşluklardır. Bu boşluk ve mağaralarda aranan en önemli hususiyet ise; duvarlarının mümkün mertebe sızdırmaz (sıkı) olmasıdır. Her mağara ve boşluk hava depolanmaya elverişli değildir. Yani, kâinatta yaratılan herşeyde olduğu gibi, mühim olan neyin nerede kullanılabileceğine isabetli karar verebilmektir.
Bu konuyu bir yeraltı tuz madenindeki çalışmadan inceleyelim: Bilindiği gibi tuz, yeraltından ergitilerek su yardımıyla çıkarılır ve çıkarılan tuzun yeri boş kalır. ABD’de bu uygulamanın yapıldığı bir tuz madeninin ölçüleri yaklaşık olarak şöyledir: Yeryüzünden maden tepesinin uzaklığı 450 m, ocağın kendi derinliği 300 m ve çapı da 70 m. Bu ölçülere sahip ocağın hacmi 540 bin m³ etmektedir. Fazlalık enerji, büyük borular vasıtasıyla havanın bu büyük hacme depolanmasında kullanılır. Sıkıştırma sonucu havanın basıncı normal atmosfer basıncının 70 katına kadar çıkmaktadır; bu sırada sıcaklık ise yaklaşık olarak 200 °C civarına yükselmektedir. Basıncı artırılmış olan hava bir gaz türbininin çalıştırılmasında kullanılır. Böylece üretim fazlası talepler karşılanmış olur. Sistem özellikle termik ve nükleer santraller için önem arzetmekte, zaten türbin sistemi ile çalışan bu tür santraller sisteme kolayca adapte olabilmektedir.
Burada, ‘hava depolanırken enerji harcanmayacak mı?’ gibi bir soru akla gelebilir. Depolamak için harcanan enerji ile bu basınçlı havadan elde edilen enerji birbirine eşit bile olsa, maksimum talebe göre tesis kurup enerji üretimi için çok daha fazla yatırım yapılması, talebin az olduğu zamanlarda bir kısım tesislerin devreden çıkarılıp sonra tekrar çalıştırılması gibi durumlar gözönüne alındığında, depolama sistemi çok daha ekonomik olmaktadır. Ayrıca tam kapasite ile çalışma durumunda, bir tesisten maksimum verimin ve çevre için en az zararın elde edildiği de gözden uzak tutulmamalıdır. Ortalama bir talebe göre ayarlanmış olan tesisler, sürekli tam kapasite ile çalışacağından, aksi durumda ortaya çıkabilecek olumsuzluklar da giderilmiş olacaktır. Zaten kâinatta her sahada azami tasarruf kaidesine göre cereyan ettirilen hadiselerin özünde de bu prensipler ön plandadır.
Ele alınan tuz madeni misali, sistemin uygulanabileceği tek alternatif olmayıp, uygun kaya oluşumuna sahip her türlü yeraltı yapısında bu metod başarılı bir şekilde uygulanabilmektedir. Sistemi uygulamaya başlayan çeşitli dünya ülkeleri, yeraltında bu işe uygun jeolojik yapıların yeterli sayıda ve uygun mesafelerde olduğunu bildirmektedir. Şekil-2’de yeraltı depolarına ait çeşitli misaller gösterilmiştir.
Burada şunu unutmamak gerekiyor; “Bilim ve teknoloji ile bunların ürünleri hazır elbiseler değil, her ülkenin ve ülke insanının kendi bünyesine ve yapısına göre kesip biçerek hazırlayacağı bir kumaş durumundadır. Herkes dünyanın neresinden gelirse gelsin, ilim adına ortaya konan şeyleri kendi durumunu göz önünde bulundurarak eleyecek, tartacak ve onlardan faydalanma yollarını araştıracaktır.”
Hava depolaması da teknolojideki gelişmeler sayesinde ortaya çıkarılmış bir nimettir. Önemli olan bu nimetin ülkemiz şartlarında uygulanıp uygulanamayacağının araştırılıp değerlendirilebilmesidir.
Sinan Serdar