ENERJİ EKONOMİSİ DERSİ
Hazırlayan ve Sunan:
Erol KILIK
0850Y24001
Kontrol:
Yard. Doç. Dr. Ahmet KOLİP
BÖLÜM 6
YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI
1 GİRİŞ
1973 yılında enerji krizinden sonra, artan yakıt fiyatları,
enerji talebindeki hızlı artış ve fosil yakıt rezervlerinin bir
gün tükeneceği gerçeği ile karşı karşıya gelen insanoğlu
alternatif enerji kaynakları aramaya başlamıştır.
Dünyanın güneş, rüzgâr, hidrolik ve jeotermal gibi
yenilenebilir enerji kaynakları potansiyeli sonsuz
denebilecek kadar büyüktür, ancak bu kaynaklardan
ekonomik olarak elektrik enerjisi üretim teknikleri henüz
gelişmemiştir.
2000’li yıllarda klasik kömür, fuel-oil ve
nükleer santrallerin dışında, yeni
teknolojilerle inşa edilecek gaz ve kömür
santralleri, hidrolik ve az miktarda
yenilenebilir enerji kaynaklarının
kullanılacağı anlaşılmaktadır. Tablo- 6.1’
de OECD ülkelerinin 1995’ den sonra
kullanacakları enerji seçenekleri ve bu
seçeneklerin ünite güçleri görülmektedir.
Tablo – 6.1 1995–2000 Yılları Arasında OECD Ülkelerinde Kullanılacak Enerji
Sistemleri ve Ünite Güçleri(MWe)
Tablo 6.1 den görüleceği üzere yakın bir gelecekte
yenilenebilir enerji kaynakları elektrik enerjisi taleplerini karşılamakta etkin bir rol üstlenemeyecektir.
Buna rağmen uzun vadede yenilenebilir enerji
kaynaklarından ekonomik olarak yararlanabilmek
amacıyla teknolojik araştırma-geliştirme çalışmaları
hızla sürmektedir.
Yenilebilir enerji kaynaklarının kuruluş masrafları
hakkındaki bilgiler çok azdır. Bazı ülkelerde
kurulması düşünülen ve karakteristikleri Tablo 6.2
de verilmiş olan yenilenebilir enerji kaynaklı
santrallerin yatırım bedelleri Tablo 6.3 de
görülmektedir.
Tablo- 6.2 Bazı Ülkelerde 2000’li Yıllar İçin
Kurulması Planlanan Yenilenebilir Enerji Kaynaklı
Santrallerin Karakteristikleri
(1) P: Etüd, O: Sipariş
Tablo-6.3 Yenilenebilir Enerji Kaynaklı Santrallerin
Yatırım Bedelleri ($/kWe)
* K.H Küçük Hidro
Kullanılması yaygınlaşmakta olan rüzgâr
santrallerinin yatırım bedeli ülkeden ülkeye
çok değişmektedir. Bu santrallerin
amortisman ömürleri 15 ila 20 yıl, şebeke
yük faktörleri ise %25 kadar olmaktadır.
Kuruluş süresi kısa olan rüzgâr
santrallerinde, inşaat süresince faiz yok
sayılabilir. Yakıt masrafı olmayan ve O&M
masrafı oldukça küçük olan bu santrallerde
enerji maliyeti büyük ölçüde yatırım
bedeline bağlı olmaktadır.
Rüzgâr, güneş ve hidrolik gibi yenilenebilir
enerji kaynaklı santrallerde yakıt masrafı
yoktur. Biogaz ve çöp yakıtlı santrallerde
ise oldukça ufaktır ve üretilen enerji maliyeti
üzerinde etkili değildir. Yenilenebilir enerji
kaynaklı santrallerde O&M maliyeti santral
tipine ve ülkelere göre farklılıklar
göstermektedir. Tablo–6,2’de
karakteristikleri verilmiş olan referans
santrallere ait O&M masrafları Tablo–6,4’de
görülmektedir.
Tablo–6.4 Referans Yenilenebilir Enerji Kaynaklı
Santrallerde O&M Masrafları
($/KWeyıl)
1.7.1991 $
Tablo–6.2’ de karakteristikleri verilmiş olan
referans santrallerin Tablo–6.3 ve Tablo–6.4’
deki ekonomik verilerle yapılan birim enerji
üretim maliyeti hesap sonuçları Tablo–6.5’ de
görülmektedir. Tablodan görüleceği üzere
İngiltere’de kurulması planlanan çöp santrali için
yakıt maliyeti üretim maliyetine eksi olarak
yansımaktadır. Bu husus, çöpleri toplamakla
görevli kuruluşun bu işi, santrali işleten-kuruluşa
belirli bir ücret karşılığında devretmesinden
kaynaklanmaktadır.
Tablo–6.5 Referans Yenilenebilir Enerji Kaynaklı
Santrallerde Enerji Üretim Maliyeti
(mills/KWe)
1991 $
Yukarıda, bazı ülkelerin referans
gösterdikleri yenilenebilir enerji kaynaklı
santraller çerçevesinde, bu enerji türünün
ekonomik görünümü hakkında bir ön bilgi
verilmiştir. Aşağıda, önemine binaen
yenilenebilir enerji kaynaklarını ve bu
kaynaklara dayalı santrallerin teknik ve
ekonomik yönü ile ilgili bazı ilave bilgiler arz
edilmiştir.
6.2 HİDROLİK ENERJİ
Yenilenebilir enerji kaynakları içinde halen
büyük ölçekte kullanılmakta olan tek enerji
kaynağı hidrolik enerjidir. Dünyanın hidrolik
potansiyeli 9800 TWh/Yıl, Türkiye ’ninki ise
122 TWh/Yıl kadardır.
Tablo–6.6’ da Türkiye’ deki hidrolik enerji
potansiyelini değerlendiren ve ekonomik olarak
değerlendirebilecek
Hidro-Elektrik Santralleri (HES)’ nin güçlerine
göre tasnifi verilmiştir. Bu tablodan görüleceği gibi
ülkemizdeki HES ’lerin %28 kadarının gücü 100 –
300 MW sınıfına dahildir. Gücü 1000 MW ’dan
büyük sadece 4 HES vardır bunlar toplam
potansiyelin %24 ’ünü oluşturmaktadır. Tabloda
gösterilmiş bulunan 414 adet HES ’in toplam
gücü yaklaşık olarak 31000 MW olup, bunların
üretim potansiyeli 108 TWh/Yıl kadardır.
Tablo–6.6 Türkiye’de Hidrolik Potansiyelin Santral
Gücüne Göre Tasnifi
Hidrolik santraller, nükleer santraller
gibi sermaye yoğun santrallerdir. Bir
hidrolik santralin masrafları sırasıyla; arazi
ve su hakları bedeli, baraj inşaatı, santralin
mekanik aksamı, cebri boru ve derivasyon
kanalı, transformatör ve taşıma hatları
masraflarından oluşur. Hidrolik santrallerin
yatırım masrafı büyük ölçüde su toplama
barajının büyüklüğüne, inşaatın tipine
bağlı olarak 1000 – 1500 $/kWe kadar
olmaktadır.
Hidrolik santrallerde vakit masrafı
olmadığından, yıllık masraflar amortisman
bedeli, sigorta ve vergi gibi masraflar ile
O&M masraflarından oluşur. Sabit yıllık
ödeme katsayısı olarak ekseriya %12
değeri kullanılmaktadır. O&M masrafları
ülkeden ülkeye değişik olmakla beraber,
10 $/kWe yıl gibi ortalama bir değer
hesaplarda kullanılabilir.
Hidrolik santraller genellikle elektrik yük
merkezine uzakta bulunurlar ve oldukça pahalı
olan yüksek gerilim taşıma hatları için
amortisman ve bakım masrafları, enerji
maliyetine belirli oranda yansıtılmalıdır. Bu
maksatla enerji maliyetine taşıma uzunluğuna
göre 1 ila 2 mills/kWeh eklemek gerekebilir.
Hidrolik santrallerin en sakıncalı tarafı, yük
faktörünün su rejimine bağlı olarak değişken ve
oldukça düşük olmasıdır. Maliyet hesapları
güvenilir güce göre yapılmalıdır. Genellikle
şebeke yük faktörü %30 ila %50 kadardır.
Örnek problem 6.1
1989 yılında tam kapasite ile servise
girmiş bulunan 4 x 175 MWe gücündeki
Altınkaya Hidro-Elektrik elektrik enerjisi
maliyetini hesap ediniz.
Verilenler:
Şebeke yük faktörü Lf = %27,
amortisman ömrü n= 35 yıl,
faiz oranı i= %6
Altınkaya santrali 468 milyar TL’ye mal
olmuştur. 1986 yılı itibariyle 1 $= 668 TL ve
toplam yatırım maliyeti USD ($) değeri ile 700
milyon $ ve birim yatırım maliyeti ise 1000 $/kWe
olmaktadır.
Amortisman katsayısı,
Sabit masraflar katsayısı,
Amortisman katsayı
Sigorta v.s
Toplam
olmaktadır.
0.069
0.031
0.10
Sabit yıllık sermaye maliyeti,
Ck = 700 * 0.1 = 70 M$/Yıl
Yıllık elektrik enerjisi üretimi
Birim enerji başına yatırım maliyeti,
O&M masrafları için 10 $/kWeyıl ortalama değeri
kullanılırsa yıllık O&M masrafı,
Birim enerji başına O&M maliyeti,
ve yüksek gerilim taşıma hattı masrafları
içinde 1.4 mills/kWeh ilave ederek elektrik
enerjisi maliyeti,
gT = 42.4+4.2+1.4 = 48 mills/kWeh
bulunur.
6.3. KÜÇÜK HİDRO-ELEKTRİK SANRALLERİ
Toplam kurulu gücü 10 M We dan küçük bir
veya birkaç su türbini ile elektrik üreten
tesislere hidro-elektrik santralleri ( Küçük
HES) adı verilir. Birleşmiş Milletler Sınai ve
kalkınma organizasyonu UNIDO tarafından
yapılan sınıflandırmaya göre:
 Küçük HES, Ünite Gücü < 10 MWe
 Mini HES, Üniyte Gücü <100-1000 kWe
 Micro HES Ünite Gücü <100 kWe
Küçük, mini ve mikro HES’ ler 2 m.’ den
yüksek su düşüşlerini kullanırlar. Küçük HES
yeryüzünde bilinen en eski elektrik üreten
tesislerdir. Büyük HES’ lerin kurulmaya
başlaması ve enterkonnekte şebekeye geçiş ile
pahalı elektrik üreten küçük HES’ ler önemini
kaybetmişlerdir. Ancak 1970’ li yıllarda yaşanan
petrol krizi ile ortaya çıkan petrole alternatif
enerji kaynakları bulma çabası içinde,
yenilenebilir enerji kaynaklarından mümkün
olduğunca fazla yararlanma politikası küçük
HES’ leri yeniden gündeme getirmiş
bulunmaktadır.
Küçük HES’ lerin en büyük sakıncası, birim
tesis bedelinin dolayısı ile elektrik maliyetinin
büyük olmasıdır. Bununla beraber, elektrik
donanımlarının hemen hemen tamamının yurt
içinde yapılabilmesi, dövize ihtiyaç
göstermemeleri, yakıt masraflarının olmayışı,
bakım ve onarımın kolay olması gibi bazı
üstünlükleri vardır. Enterkonnekte şebekenin
ulaşamadığı, yakıt temininde zorluk bulunan
bölgelerde bağımsız olarak elektrik üretim
imkânı sağlar. Küçük su kuvvetlerinin elektrik
üretiminin yanında sulama ve kullanma suyu
temin etme gibi faydaları da vardır.
Şekil 6.1 de küçük su kuvvetlerinin tasnifi ve
kullanma alanları gösterilmiştir.
Küçük HES’ lerde enerji maliyetinin düşürülmesi için
basit, ucuz, standart yerli imalata yönelik ve ihale
formalitelerinin basitleştirilmesi gibi bazı tedbirler
düşünülmektedir. Son zamanlarda yabancı firmalar
standart paket üniteler pazarlamaya başlamışlardır.
Küçük HES maliyeti genellikle düşü ile ters orantılı
olarak artar. Belirli bir gücü üretebilmek için, düşü
ufak olduğu zaman debinin büyük olması gerekir
dolayısıyla daha büyük ve daha pahalı türbinlere
ihtiyaç hasıl olur. Genellikle H0 < 20 m için Kaplan,
H0 >40 m için Francis türbinleri kullanılır. H0 > 100 m
olduğu zaman çok küçük debilerde Pelton çarkı tercih
edilir. Türbinlerin düşü ve debiye göre kullanma
alanları Şekil-6.2’ de gösterilmiştir.
Şekil 6.1 Küçük Heslerin Kullanma Alanları
Şekil 6.2 Su Türbinlerinin Kullanma Alanları
6.4. KÜÇÜK HESLERİN DÜNYADAKİ
ÖRNEKLERİ
Su gücünden elektrik üretimine 1880’li
yıllarda başlanmıştır. 20. yüzyılın
başlarında üretilen Hidro elektriğin tamamı
küçük HES ’lerden elde edilmekteydi. Daha
sonra sanayinin gelişmesi ve enerji
ihtiyacının artması ile büyük HES ‘ler
elektrik üretiminde etkin olmuştur.
Küçük HES uygulamasının en tipik
örneği Çin Halk Cumhuriyetidir. 1984 yılı
başlarında bu ülkede toplam gücü
8700MWe olan 96000 adet küçük HES
bulunmakta ve ülkenin kurulu gücünün %4
ünü oluşturmaktaydı. Bu kapasitenin 2000
yılına kadar 6 kat artması beklenmektedir.
Japonya’da 1350 adet toplam gücü
7000 MW olan bu kapasite ülkenin toplam
kurulu gücünün %6 ‘sını teşkil etmektedir.
Fransa ’da ise toplam gücü 1800 MWe
olan 2000 adet HES Kurulu gücün %4 ünü
oluşturmaktadır. Endonezya, Filipinler ve
Latin Amerika ülkelerinde kırsal bölgelerde
elektrik üretmek için küçük HES ‘lerden
önemli ölçüde yararlanılmaktadır.
Tablo 6.6 dan görülebileceği gibi
Türkiye’de hidroelektrik potansiyelin %2,23
kadarı küçük HES lerde değerlendirilebilmektedir. 1980 li yıllarda devlet su işleri
tarafından yapılan etütler Türkiye’de 3948
MWe toplam gücünde küçük HES
potansiyeli bulunduğunu ve bunlardan 13.9
milyar kWh/yıl kadar enerji elde
edilebileceğini göstermektedir.
Dünyanın teknik olarak kullanılabilir
hidroelektrik potansiyeli 2338 GWe kurulu
güç veya enerji olarak 9802 TWh/yıl kadar
olup halen bu potansiyelin %20 ‘si
kullanılmaktadır. Dünya hidrolik potansiyelin
%35 ‘i Latin Amerika’da, %26 ‘sı Asya’da,
%15 ‘i Afrika’da bulunmaktadır.
Dünya hidrolik potansiyelin sınırlı olması
nedeniyle 1980’li yıllarda %20 kadar olan elektrik
üretimi içindeki hissesinin tedricen düşmesi
beklenmektedir. Bununla beraber bazı bölgelerde
önemli rol üstlenmektedir. Örneğin halen elektrik
üretimi içindeki hidrolik hissesi Orta Afrika’da
%73 Güney Amerika’da bazı bölgelerde %74
kadardır. Hindistan’ın hidrolik potansiyelininde
büyük olduğu bilinmektedir. Ancak 100000 MWe
kadar olan bu potansiyelin halen %35 kadarı
bulunmaktadır. Pakistan’da 1995 yılında elektrik
talebinin %50 sinin hidrolik enerji ile karşılanması
beklenmektedir.
Türkiye’nin brüt hidrolik enerji potansiyeli 440
milyar kWeh/yıl olarak hesaplanmıştır. Teknik
olarak değerlendirilmesi mümkün görülen
potansiyel ise 215 milyar kWeh/yıl ‘dır. Son
yıllarda yapılan çalışmalara göre ekonomik
olarak yararlanılabilir potansiyel 113 milyar
kWeh/yıl büyük ve 5 milyar kWeh/yıl küçük
HES olmak üzere toplam 118 milyar kWeh/yıl
olarak belirlenmiştir. Halen bu potansiyelin
%20 ‘si kullanılmaktadır.
6.5. KÜÇÜK HES’ LERDE ENERJİ MALİYETİ
Yakıt masrafı olmadığına göre, enerji maliyetini
yatırım ve O&M masrafları belirler. Bilindiği gibi tüm
alternatif güç üretim tesislerinde güç azaldıkça birim
tesis bedeli artmakta ve güçleri 0.1–10 MW olan
küçük HES ’lerde de birim yatırım bedeli çok yüksek
olmaktadır. Şekil-6.3’ de Malezya’ da toplam gücü
1500 kWe olan 104 adet küçük HES için hazırlanan
birim tesis bedelleri esas alınarak, birim tesis
bedelinin güç ile değişimi görülmektedir. Küçük
HES’ lerin enerji maliyeti hesaplarında O&M masrafı
olarak ortalama 50 $/kWe yıl değeri kullanılabilir.
3
5m / s
Örnek Problem 6.2
debi ve 30 m düşüye haiz bir
hidrolik potansiyelin değerlendirilmesi
amacıyla kurulacak olan küçük HES ’de
enerji maliyetini hesaplayınız.
(Tesis verimi  = %70, şebeke yük faktörü
Lf = %40 )
Birim tesis bedeli 2000 $/kWe (Şekil-6.3),
sabit masrafları katsayı %12 alınarak, yıllık
sabit sermaye masrafı,
Ck = 2000 * 1030 * 0.12 = 247200 $/Yıl
Birim enerji başına toplam maliyet,
gT = gk + gm = 68.7 + 14.3
=83 mills/kWeh bulunur.
6.6. GÜNEŞ ENERJİSİ
Yenilenebilir enerji kaynaklarının en
önemlisi güneş enerjisidir. Dünya kabuğu
üzerine düşen radyasyon enerjisinin %30
kadarı potansiyel olarak kabul edilir. Bu
potansiyel milyar kWh’e tekabül eder ve
hidrolik potansiyelin 10000 katına
eşdeğerdir.
Bugün güneş enerjisi sıcak su ihtiyacının
karşılanmasında ve ısıtma maksadı ile
kullanılabilmektedir. Dünyada enerji
tüketiminin ancak %30 ’u sıcak su ve ısıtma
amaçlı kullanıldığına göre, bu ihtiyaçların
%1 ’i güneş enerjisinden temin edildiği
zaman dahi, bunun toplam enerji talebini
karşılamadaki etkisi %0.3 kadar olacaktır.
Güneş enerjisinden büyük ölçüde
faydalanabilmek, ancak bu enerji
kaynağının elektrik üretiminde kullanılması
ile mümkün olabilecektir. Güneş enerjisinin
elektrik enerjisine dönüştürülebilmesi için
kullanılabilecek teknikler şunlardır:
—Fotoelektrik dönüşümü,
—Termoelektrik jeneratörleri
—Fotovoltaik güneş pilleri
—Termodinamik dönüşüm
Fotoelektrik dönüşümde, radyasyon enerjisi
iletken metallerin elektronlarını harekete
geçirmek suretiyle elektrik üretir. Bu tekniğe
doğrudan dönüşüm tekniği adı verilir. Bu
teknikle çalışan cihazların verimi %5 ila %10
kadardır. Termokupl uçlarının ısıtılması
yoluyla çalışan Termo-elektrik Jeneratörlerin
verimi ise %1 kadardır. n–tipi ve p–tipi yarı
iletkenlerin temas ettirilmesi suretiyle çalışan
Fotovoltaik güneş pillerinin verimi de %5 ila
%10 kadardır. Bugün büyük ölçüde ve daha
yüksek verimle elektrik üretmek için
kullanılması mümkün görülen sistem
Termodinamik dönüşümdür.
6.7 FOTOVOLTAİK DÖNÜŞÜM
TEKNİĞİ VE ENERJİ MALİYETİ




Fotovoltaik dönüşümde güneş pili yani SiO2 kullanılmaktadır.İnce tabakalar
halinde dizilmiş n-tipi ve p-tipi yarı iletkenler üzerine mineral camdan geçen
güneş ışınlarının düşerek bu tabakalar arasında potansiyel fark oluşur.Buna
Fotovoltaik Petek denmektedir.
Bu petekte çok sayıda güneş hücresini seri bağlamak suretiyle istenilen
voltaj sağlanabilir.
Bir fotovoltaik peteğin 1m2 alanından 110V gerilim altında 1 Amp. Akım
temin edilebilir ve bu enerjiyle bir deniz feneri çalıştırılabilmektedir.
Bugün bu sistem uzay araçlarında, uydularda kumanda mekanizmalarını
çalıştırmak için kullanılmaktadır.Dünyada ise uzak ve tenha yerlerde radyo
ve TV çalıştırmak, az miktarda su pompalamak, deniz feneri çalıştırmak ve
hava alanlarını aydınlatmak gibi amaçlarda kullanılır

Bu dönüşmle elektrik enerjisi üretiminde Heliostat
kullanılır.

Heliostat iki eksen etrafında hareketli parabolik aynalar
güneş ışınları yaklaşık 200m yüksekliğindeki bir kule
üzerinde bulunan bir kazana yönelterek buhar üretir.

Kule tipi termodinamik dönüşüm jeneratörü adı verilen
bu sistemde elde edilen buhar Rankine Çevrimiyle
kullanılarak klasik bir turbo-jeneratör sistemi çalıştırılır.
6.8 TERMODİNAMİK DÖNÜŞÜM
TEKNİĞİ VE ENERJİ MALİYETİ
Şekil-6.4 Termodinamik
Dönüşümlü,Kule Tipi
Güneş Güç Santrali (10ile
200Mwe)
Kule tipi güneş santralinde,
kazanda üretilen 98 bar 510ºC
şartlarındaki buhar türbini
yüksek basınç kademesine
gelerek enerji üretir. İş gören
çürük buhar kondensatör de
yoğunlaştırılır ve ön ısıtıcıda
ısıtılarak 200ºC’da geri
gönderilir.
Güneşli günlerde elde edilen
fazla ısı enerjisi bir eşanjör
yardımıyla depo edilir ve bu
enerjiyle ikinci bir eşanjörde 30
bar 302ºC şartlarında buhar
üreterek türbinin orta basınç
kademesine gönderilir.
Bu sistemin sakıncası çok
büyük alan işgal etmesidir.
Şekil-6.5 Birim Tesis
Bedelinin Heliostat
Fiyatları ile Değişimi
Santralin birim tesis bedeli ;
heliostat ve arazinin fiyatına çok
duyarlıdır.
Şekilden görüleceği gibi kollektör
sıcaklığı 204ºC olan 100kW
gücündeki tesiste heliostat fiyatı
100$/m² iken birim tesis
bedeli(direk masraflar) 1750$/kWe
olmaktadır.
Heliostat fiyatı 200$/m²’ye çıktığı
zaman birim tesis bedeli
3000$/kWe olmaktadır.
Dolayısıyla birim tesis bedelinin
heliostat fiyatlarına çok duyarlı
olduğunu söyleyebilriiz.
Şekil-6.6 Birim Tesis
Bedelinin Kurulu güç ile
Değişimi
Güneş santrallerinde de diğer
tesislerde olduğu gibi birim tesis
bedeli , kurulu güç arttıkça düşüş
gösterir.
Yandaki şekilden anlaşılacağı gibi
100kWe gücündeki kule tipi bir
güneş santralinin birim tesis bedeli
5000$/kWe iken ; 1000kWe
gücündeki santralin birim tesis
bedeli yaklaşık 500$/kWe
olmaktadır.
Örnek Problem 6.3
*Selçuğa kurulacak 1000kWe gücündeki bir güneş santralinde elektrik enerjisi üretim maliyeti
içerisinde yatırım maliyetlerinin payını hesaplayınız? (Santralin verimi = %25)
Kollektör için 0.93 kW/m² değeri alınarak ve %15 ilave edilerek heliostat yüzeyi;
1000*1.15 / 0.93*0.25 = 4946 m²
Heliostat fiyatı olarak 125$/m² alınırsa heliostat maliyeti;
4946*125 = 618250$ bulunur.
1m² heliostat 10m² yere ihtiyaç duyarsa ve diğer tesisler için %50 ilave ile toplam yer ihtiyacı;
4946*10*1.5 = 74190m²
Arsanın çok pahali olduğu selçuk için birim arsa bedeli 14$/m² kabul edilirse arsa maliyeti ;
74190*14 = 1,040,000$ olmaktadır.
Birim tesis bedeli olarak Şekil-6.6dan 3500$/kWe alınarak toplam tesis bedeli ;
3500*1000 = 3,500,000$ olmaktadır.
Arsa maliyeti ile toplam yatırım maliyeti 4,540,000$ olacaktır. Faiz oranı %6 , amortisman ömrü
10 yıl alınırsa amortisman faktörü ;
•
Örnek Problem 6.3 (Devam)
*Selçuğa kurulacak 1000kWe gücündeki bir güneş santralinde elektrik enerjisi üretim maliyeti içerisinde
yatırım maliyetlerinin payını hesaplayınız? (Santralin verimi = %25)
ve yıllık sabit sermaye maliyet,
0.136*4.54*1,000,000 = 617440$/yıl bulunur.
Selçuk 38º arz dairesi üzerinde ve deniz seviyesinde olduğuna göre Washington DC ve tam
haraketli heliostatlar için verilmiş olan aşağıdaki ışınım enerjisi değerleri kullanılır.
Birim heliostatik alanı ile toplanacak yıllık değeri;
5.7*92 + 6.7*92 + 4.5*91 + 3.2*90 = 1838 kWh/m² yıl
Heliostatların tamamı ile toplanacak yıllık enerji ;
1838*4946 = 9,090,000 kWh/yıl
%25 santral verimi ile üretilecek yıllık elektrik enerjisi ;
9.09*1,000,000 = 227,000,000 kWeh/yıl olmaktadır.
Birim elektrik enerjisi başına düşen yatırım maliyeti ise;
6.9. RÜZGAR ENERJİSİ
Rüzgar enerjisi; bir pervane yardımı ile kolaylıkla mekanik
enerjiye dönüştürülerek bir elektrik jeneratörü
çalıştırabilir.Ancak hızın değişken olması sebebi ile bazı
zorlukları vardır.
Kullanılması en basit olan bir sistem,rüzgar türbinine sürekli
manyellerden()yapılmış kutupları olan bir manyetli()
alternatör yerleştirmektir.
Bu tip bir alternatörün statoru 3 fazlı sargı ile
donatılmıştır.Rotordaki kutup sayısı “n” , dönme hızı
“w(dev/dk)” ise sistemin frekansı “w*(n/2)” şeklinde bulunur.
Sabit frekanslı ve sabit voltajlı akım elde etmenin
bir yolu AC-DC-AC Düzenleyici–Çevirici (rectifierinverter) link sistemi kullanmaktır.
Geri beslemeli bir kumanda sistemi ile rüzgar
hızına bağlı olarak kanatların hücum açısını
(pitch) değiştirmek suretiyle de sabit dönme hızı
temin etmek mümkündür.
Sincap Kafesli Endüksiyon Motoru değişken
frekans ve değişken voltaj ile beslenebilir. Bu
takdirde motor değişken hızlarda çalışacağından
uygulama alanı sınırlı olur.
Örneğin bir motor yardımıyla su pompalamak
mümkündür bu durumda suyun debisinin
değişken olması bir sakınca teşkil etmez.
Şekil-6.7’de ERDA/NASA tarafından geliştirilen
100 kWe gücündeki Mod-0 tipi rüzgar
jeneratörünün boyutları verilmiştir.
Şekil 6.8 ’de ise sürekli manyetli alternatörün
yukarıda açıklanan uygulaması görülmektedir.
Mekanik Aksam hız
arttırıcı bir dişli kutusu ile
kavramadan
oluşmaktadır.Uygun hıza
ulaşıldığında türbini
alternatöre akuple eden
kavrama,özellikle sadece
sinkron hız ile çalışan
sinkron jeneratör için
zaruridir.
Rüzgar-Elektrik dönüşüm sisteminin toplam
verimi %20 ile %35 kadardır.
Bu verim Cihazın tipine,büyüklüğüne,yere ve
rüzgar rejimine bağlı olmakla beraber pratik
olarak uygun rüzgar hızı yıllık ortalama hızın
1.25 ile 2.5 katı kadar olmaktadır.
Şekil-6.9’da 1kWe güç üretimi için pervane
süpürme alanı,uygun rüzgar hızı ve verim
arasıındaki ilişki görülmektedir.
Şekilden görüleceği gibi
pervane çapı 40 mt
olduğu zaman süpürme
alanı 12.5 m2/kWe
olmakta ve verim %35
ise en uygun rüzgar hızı
26km/h,verim %20 ise bu
hız 32km/h olması
beklenmektedir.
Şekil-6.9 1kWe Enerji Üretmek İçin Gerekli
Süpürme Alanı ve Çap, Rüzgar Hızına Göre Verim
Rüzgar santralinde şebeke yük faktörü için;
İfadesi kullanılabilir.
Burada “V “ortalama rüzgar hızını , ”VR “
çalışma için gerekli rüzgar hızını , “K” ise
V/Vr oranına bağlı bir katsayıyı temsil
etmektedir.
Örneğin
oranının1.75 olduğu bir
bölgede şebeke yük faktörü;
Olmaktadır.Rüzgar santralinde yıllık elektrik
enerjisi üretimi ise ;
İle hesaplanabilir.
6.10. RÜZGAR
SANTRALLERİNDEKİ
GELİŞMELER
Rüzgar enerjisi ile elektrik üretiminde 1980li yıllarda önemli gelişmeler

olmuştur.ABD’de 6 yıllık dönemde rüzgar santralleri için 3 milyar$ yatırım
yapılmıştır.Ünite güçleri birkaç yüz kWe’dan birkaç Mwe’a yükselmiş ve
birim tesis bedeli ise 3000 $/kWe den 1000$/kWe düzeyine inmiştir.

Avrupada bu enerji türünde en ileri ülke Danimarka’dır.Avrupadaki kurulu
gücün %75 kadarı bu ülkede bulunmaktadır.Danimarka hükümeti 10
milyon$ harcayarak toplam gücü 25MWe olan 5 ader rüzgar parkı
kurmuştur.Ayrıca 23 türbinli bir park çalışmakta olup 8milyon kWe/yıl
enerji üretimektedir.

İngiltere’de elektrik enerjisi talebinin %20’sinin gelecekte rüzgar enerjisi ile
karşılayabileceğine inanılmaktadır.İngilterede değişik yerlerde kurulmuş
25 rüzgar türbini bulunmaktadır.İngiliz firmaları dış ülkelere güçleri
50kWe-3MWe olan 60milyon$ tutarında rüzgar türbini ihraç etmişlerdir.

Rüzgar enerjisi ile ilgilenen gelişmekte olan ülkelerin
başında ÜRDÜN gelmektedir. Bu ülkenin orta kısmı
rüzgar enerjisi için çok uygundur. Bu ülkede baz-yük
fuel-oil santralleri ile, pik-yük ise sıvı yakıtlı gaz türbinleri
ve diesel-jeneratörleri ile temin edilmektedir.

Rüzgar enerjisine önem veren diğer bir ülke
HİNDİSTAN’dır. Hindistanın hidrolik potansiyeli büyüktür
ve 100000MW tahmin edilen bu potansiyelin halen %35
kadarı kullanılmaktadır. uygundur. Bu ülkede baz-yük
santrali olarak az miktarda nükleer ve kömür santralleri ,
pik-yük santrali olarakta hidrolik sıvı yakıtlı gaz türbinleri
ve doğal gaz santralleri kullanılmaktadır. Halen bu
ülkede enerji kıtlığı mevcuttur.

Pakistan’ın güney sahilleri rüzgar enerjisi için uygundur.
Hidrolik projelerin gecikmesi ülkeyi enerji sıkıntısına
sokmaktadır. Bu ülkede Temmuz-Ekim dönemlerinde pik
güç sıkıntısı vardır. Hidrolik ve Diesel için elektrik maliyeti
sırasıyla 100mills/kWeh ve 140mills/kWeh kadar
olmaktadır. Pik-yük eksikliği rüzgar enerjisi ile karşılandığı
takdirde, maliyetin 80 ila 200mills/kWeh arasında olacağı
tahmin edilmektedir.

Çinde ise baz-yük kömür santralleri, pik-yük ise hidrolik ile
temin edilmektedir. Çin’de enerji talebi üretimin %15
üzerinde olup bu eksikliğin gölge bedeli ise 330 mills/kWeh
olarak tahmin edilmektedir. Rüzgar enerjisinin maliyeti ise
kullanılan yere ve santralin tipine göre 40-230 mills/kWeh
arasında olabileceği hesaplanmaktadır. Dolayısıyla bu
ülkede rüzgar enerjisi rekabet sınırları içerisindedir.

Rüzgar enerjisi ile üretilen elektrik enerjisinin maliyeti hakkında verilen değerler
oldukça farklıdır.Kaliforniya Enerji Komisyonu’nun bir raporuna göre bu maliyet,
1987$ değeri ile 30 ila 50mills/kWeh arasındadır.

Bu konuda endüstriyel ölçekte deneyim sahibi olan Kaliforniya’daki “Pacific Gas and
Electric Company” tarafından verilen maliyet değeri 54mills/kWeh olup en gerçekçi
olanıdır.

Rüzgar santrallerinde maliyeti önemli ölçüde etkileyen şebeke yük faktörü oldukça
düşüktür.Rüzgar kaynaklı elektrik enerjisinin maliyetinindiğer alternatiflerden daha
düşük olabilmesi için şebeke yük faktörünün%30’un üzerinde olması
gerekmektedir.Bu nedenle rüzgar santralleri , şebeke yük faktörünü belirleyen rüzgar
hızı ve rejimi bakımından uygun olan yerlere kurulmalıdır.

Güneş ve rüzgar enerjisi gibi yakıt masrafı olmayan yenilenebilir enerji kaynakları için
enerji maliyeti hesabında bazı formüller kullanılmaktadır. Bunlar;
6.11 RÜZGAR SANTRALLERİNDE
ENERJİ MALİYETİ
Ve
Burada ;
g : Elektrik enerjisi üretim maliyeti , mills/kWeh
i : Yıllık faiz oranı , %
i1 : Aylık faiz oranı , %
m : Sermaye masrafının yüzdesi olarak O&M masrafı
Lf : Santralin şebeke yük faktörü , %
Cs : Birim tesis bedeli , $/kWe (inşaata başlama tarihinde)
k : İnşaat süresince eskalasyon ve faiz etki katsayısı
e: Ortalama aylık eskalasyon , %
T: İnşaat süresi , ay
n : Amortisman süresi , yıl
Örnek Problem 6.4
200 kWe gücündeki modern bir rüzgar santralinde elektrik enerjisi üretim maliyetini
hesaplayınız?
Verilenler:
Cs= 750$/kWe (1988$)
Lf= %30
T= 36 ay
N= 20 yıl
E= %0.5 (aylık)
i= %5 (yıllık)
i1 = %0.42 (aylık)
m= %5
bulunur. İnşaat bitimindeki maliyet:
6.11 RÜZGAR SANTRALLERİNDE
ENERJİ MALİYETİ
(6.2) formülü kullanılarak birim elektrik enerjisi maliyeti
Olarak bulunur.
6.11 RÜZGAR SANTRALLERİNDE
ENERJİ MALİYETİ
Yandaki şekildebirim
tesis bedeli ve şebeke
yük faktörünün elektrik
enerjisi maliyetine etkisi
görülmektedir.Mesela
Cs= 850 $/kWe için ,
şebeke yük faktörü %30
dan %15 e düştügünde
enerji maliyeti yaklaşık
50mills/kWeh dan
100mills/kWeh a
çıkmaktadır.
Şekil-6.10 Rüzgar santrallerinde elektrik enerjisi maliyetinin
birim tesis bedeli ve yük faktörü ile değişimi
Tablo-6.7’de bazı ülkelerin referans
gösterdikleri ve 1995-2000 yılları arasında
kurulması öngörülen rüzgar santrallerine
ait enerji üretim maliyeti dökümü %5 ve
%10RÜZGAR
iskonto oranlarına
göre verilmiştir.
6.11
SANTRALLERİNDE
ENERJİ MALİYETİ
Örnek Problem 6.5
Türkiyede ortalama hızı V = 5.5m/s olan bir yerde elektrik sağlamak amacıyla 20*500 kW
gücünde bir rüzgar türbini parkı kurulacaktır.Gereken minimum rüzgar hızı VR = 8.9
m/s olduğuna göre elektrik üretim maliyetini hesaplayınız?
Verilenler:
Cs=1000 $/kWe T=48 ay
n= 20 yıl e=%0.6 (aylık) i=%6 (yıllık)
İ1=%0.5 (aylık) O&M masrafları(m) = 20$/kWeYıl

(6.1) denklemi kullanılarak şebeke yük faktörü ;
Bulunur. Vr / V = 1.62 için K = 1.22 olmaktadır.
Yıllık elektrik enerjisi üretimi ;
Ee = 8760 * Ne * Lf = 8760 * 10000 * 0.288 = 25,230,000 kWeh/yıl
Fiziki santral direkt yatırım maliyeti ;
Id = Cs * Ne = 1000 * 10000 = 10,000,000$ bulunur.
İnşaat süresince eskalasyon ve faiz etki katsayısı (6.3) denkleminden ;
İnşaat bitimindeki toplam maliyet ;
Ik = Id * k = 10 * 1000000 * 1.5 = 15,000,000$
Amortisman faktörü ;
sigorta masrafları 0.10 alınabilir.
Yıllık sermaye maliyeti;
Ck = AF * Ik = 0.1 * 15,000,000 = 1,500,000 $/yıl
Birim enerji başına sermaye maliyeti ;
Yıllık O&M Maliyeti ;
Cm= 20 * 10000 = 200000 $/yıl
Birim enerji başına O&M Maliyeti;

Toplam enerji üretim maliyeti ;
Olarak hesaplanır.
6.11 RÜZGAR SANTRALLERİNDE
ENERJİ MALİYETİ
6.12 DALGA ve JEOTERMAL
ENERJİ

Kullanılması mümkün görülen diğer yenilebilir enerji
kaynakları olarak dalga ve jeotermal enerjiyi
sayabiliriz.Kullanılabilir kapasite,sahilin birim uzunluğu başına
sakin havalarda birkaç kWe/m, dalgalı denizlerde ise birkaç
Mwe/m olduğu hesaplanmaktadır.

Kapasite derinlikte artar ve 100m derinliğe kadar kullanılabilir.

Dalga enerjisi kaynaklı santralin birim tesis bedeli, rüzgar
kaynaklı santralin 2 katı olmakta ve elektrik maliyetinin
geliştirilmiş dizay ile 100 ila 150 mills/kWeh olacağı tahmin
edilmektedir.

Önemli yenilenebilir enerji kaynağı olan jeotermal enerji ise halen dünyanın
pekçok yerinde sıcak sı kaynağı olarak kullanılmaktadır.

Kullanılan jeotermal rezervler sıcak su kullanımının yanısıra kuru buhar ve
yaş buhar kaynağı olarak ta kullanılarak elektrik enerjisi üretilebilmektedir.

Ancak jeotermal buharın kimyasal ve katı maddeler içermesi nedeni ile
aşınma ve çevre kirliliği problemleri yaratmaktadır.

Türkiye’de jeotermal kaynaklı 4500MWe elektrik ve 31000MWt ısı
potansiyeli bulunmaktadır.Derinlerde bulunan Sıcak Kuru Kayalarda (HDR)
önemli bir potansiyel bulunduğu düşünülmektedir.

1981’de “Los alamos” lab.larında yapılan etüdlere göre 75MWe gücündeki
jeotermal kaynaklı bir santralin birim tesis bedelinin 2053$/kWe ve elektrik
enerjisi maliyetinin 45mills/kWeh olabileceği iddia edilmektedir.
6.12 DALGA ve JEOTERMAL
ENERJİ
Download

Birim enerji başına O&M Maliyeti