Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santrallar(PHES)

Genel olarak termik santrallar talep değişimlerine kolayca uyum sağlayamamaları nedeniyle baz yükte, hidroelektrik santrallar ise kolayca işletilip durdurulabilen ve aynı zamanda kısa bir sürede tam kapasite yüke çıkışa uyum sağlayabilmeleri nedeni ile pik talebin karşılanmasında kullanılmaktadır. Pik talebin karşılanmasında rezervuarlı HES’lerin yetersiz kalması durumunda PHES’lere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu santrallar genel olarak, güç talebinin düşük olduğu zamanlarda suyu yüksekte bir haznede depolamak ve bu şekilde biriktirilen sudan puant zamanlarda hidroelektrik enerji elde etmek amacıyla planlanmaktadır.

İlk pompaj depolamalı sistem kullanımı 1890’larda İtalya ve İsviçre’dedir. PHES’lerin dünyadaki durumuna bakıldığında; yaklaşık olarak 135000 MW’ın üzerinde kurulu güç ile 39 ülkede işletmededir. Bu ülkeler arasında 25000 MW’lık kurulu güç ile Japonya ilk sırada yer almaktadır. Bu güç Japonya’nın toplam kurulu gücünün yaklaşık %10’una karşılık gelmektedir. Çin’in PHES potansiyeli hızla artmakta ve yakın gelecekte dünya ülkeleri arasında ilk sırayı alması beklendiği ifade edilmektedir. Elektrik enerjisinin %99’unu hidrolik kaynaklardan elde eden Norveç’te yaklaşık 1300 MW kurulu güçte PHES işletmededir. Ülkemizin hidrolik kaynaklarının tamamının işletmeye alınmadığı gerekçesi ile PHES planlamalarına karşı çıkanların Norveç örneği dikkate alındığında bu görüşlerinin doğru olmadığı görülmektedir. Kaldı ki hidrolik kaynaklarımızın tamamen işletmeye alındığını kabul etsek bile bu potansiyel 2020 yılı itibari ile enerji ihtiyacımızın yaklaşık %30’unu karşılamaktadır. PHES’ler gelişmiş ülkelerin yanı sıra gelişmekte olan ülkelerde de planlanmakta ve işletmede olduklarını görüyoruz. Bu duruma en iyi örnek komşumuz İran’da şu sıralarda işletmeye girecek olan 1040 MW kurulu güçteki Siah Bishe PHES’dir.

Hidroelektrik Enerji HES

Genel olarak PHES’lerin dünyadaki yapılış amaçları; pik talebin karşılanması, güvenli bir güç kontrol sistemi tesis etmek, frekans kontrolü yapmak, rüzgar enerjisinin depolanmasını sağlamak, büyük kapasiteli santrallerin (termik, nükleer) devre dışı kalmaları durumunda yedek güç olarak planlanması, sulama suyu temin etmek, yeni teknolojilere sahip olmak olarak özetlemek mümkündür.

PHES’lerde uygulanan kriterlere bakıldığında, genel olarak iki kriterden bahsedilebilir. Bunlardan birincisi planlama ve projelendirme kriterleridir. Burada, PHES’in planlaması ve projelendirilmesinde, topografik, jeolojik, çevresel koşullar, termik ve nükleer santrallara, yük merkezlerine yakınlık-uzaklık ve ekonomik kriterlerin belirleyici olduğu görülmektedir. İkinci önemli kriter ise işletme kriterleridir. PHES’lerin işletme kriterleri depolamalı HES’lerin işletme kriterlerinden çok farklı değildir. Bunun yanı sıra PHES’lerden üretilen enerjinin fiyatlandırılmasında ekonomik bir ayrıcalığın verilmediği görülmektedir.

Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santrallerden Faydalanılması

Enerjiyi depolamanın bir yolu da sistemin güç talebinin düşük olduğunda suyu yüksekte bir haznede depolamak ve bu Şekilde biriktirilen sudan puant zamanlarda hidroelektrik enerji elde etmektir. Pompaj depolamalı santrallar hidrolik, termik ve rüzgar santrallarından kurulu enterkonnekte sistemin günlük, haftalık veya sezonluk işletme şartlarını düzenlemekte olup, normal hidroelektrik santrallarda olduğu gibi nehir akımından etkilenmeyip talebin az olduğu ve enerji üretimine gerek olmadığı durumlarda durdurulabilir.

Hidroelektrik Enerji PHES

Pompaj depolamalı hidroelektrik santralların dünyadaki durumuna bakıldığında mevcut maksimum toplam gücü 99.663 MW, planlanan toplam gücü 43.796 MW olan 40 ülkede 386 tesis bulunmaktadır.

Hidroelektrik Enerji PHES Tipleri

Hidroelektrik Enerji Santrali Dünyadaki Hesler

Pompaj depolamalı HES’ler rezervuarlarının büyüklüğüne ve işletme politikasına göre günlük-haftalık veya sezonluk biriktirme yapabilmektedir. Günlük çevrimde, pik saatlerde üretimde kullanılan suyun tamamı aynı gün pik dışı saatlerde üst rezervuara pompalanır. Haftalık çevrimde ise, hafta içi günlerde pik saatlerde üretimde kullanılan suyun bir kısmı aynı gün pik dışı saatlerde üst rezervuara pompalanır, hafta içi günlerin sonunda tamamen boşalan üst rezervuar hafta sonu günlerinde (Cumartesi, Pazar) pik dışı saatlerde pompaj yapılarak tekrar doldurulur. Sezonluk biriktirmede ise nehir akımının ve enerjinin fazla olduğu dönemde su, üst rezervuara pompalanır ve akımın az olduğu dönemde üst rezervuarda depolanan sudan firm enerjiyi arttırmak için enerji üretilir.

Pompaj depolamalı santralın alt ve üst olmak üzere iki rezervuarı olup, rezervuarlar inşa edilecek havuzlar dışında nehir, doğal göl, mevcut baraj rezervuarı veya deniz olabilir. İnşaa edilecek havuzların geçirimsizliği asfalt, beton veya geomembran gibi değişik malzemelerle sağlanabilmektedir.

Sualma yapısı üst rezervuarın yanında veya altında olacak Şekilde yapılabilmektedir. Çoğunlukla yeraltı santralli pompaj depolamalı HES’lerde iletim yapısı olarak şaft ve enerji tüneli kullanılıp, santralle alt rezervuar arasındaki bağlantı da kuyruksuyu tüneli ile sağlanmaktadır. Olabilecek farklı kesit örnekleri aşağıda gösterilmiştir.

Hidroelektrik Enerji HES Kesit Örnekleri

Pompaj depolamalı HES’lerde pompa türbin ayrı ayrı kullanılabileceği gibi aynı tersinir türbinler de kullanılabilir. Tersinir türbin/jeneratör sisteminde türbin pompa gibi de çalışmaktadır(genellikle francis türbin).

Hidroelektrik Enerji Santrali Üniteleri

Pompaj depolamalı hidroelektrik santrallar yüke uyabilmede esneklik sağlama, yedek enerji tutabilme, güç faktörünü iyileştirme ve frekans regülasyonu yapabilme gibi avantajlar getirmektedir. Pompaj depolamalı santrallar mevcut depolamalar ile birlikte kullanılabildiği gibi ada gibi ana karadan uzak yerleşim alanları içinde bir alternatif çözüm teşkil etmektedir.(Şekil 4) Pompaj depolamalı santralların da dahil olduğu hidroelektrik santrallar fosil yakıtlı santrallardan gelen enerjinin daha az kullanılmasını sağlayarak küresel ısınma probleminin başı çektiği diğer bir çok çevre problemi için de çözüm teşkil edebilmektedir.

Hidroelektrik Enerji HES Şeması

Pompaj depolamalı santraller pik güç talebini karşılamak üzere enerji ihtiyacının en fazla olduğu yerlerde planlanmaktadır. Böylece iletim hattı kısa ve yük kayıpları az olacaktır.

Ayrıca pompaj depolamalı santraller, yenilenebilir enerjinin yükselişe geçtiği günümüzde özellikle rüzgar santrallerinden üretilen enerjiyi de güvenilir hale getirmek amacıyla kullanılabilmektedir. Bunun için rüzgar santrallerinden elde edilen enerjinin pompaj depolamalı bir tesis ile entegre edilerek daha avantajlı hale getirilmesi mümkündür.

Ülkemizin yaklaşık 48000 MW’lık rüzgar enerjisi potansiyeli bulunmaktadır. Buna rağmen rüzgardan elde edilen enerjinin güvenilir olmaması gibi bazı bilinen dezavantajları sebebiyle enterkonnekte sistemde kendine yer bulmakta zorluk çekmektedir. Rüzgarın da sisteme dahil edilmesi amacıyla pilot bir bölge seçilerek, rüzgar-pompaj depolamalı HES hibrit sistem fizibilite çalışmasına da başlanmıştır.

Ülkemizdeki Çalışmalar

Türkiye’deki İlk PHES Çalışmaları da Mülga EİE Genel Müdürlüğü tarafından başlatılmıştır. Türk Hükümetinin Talebi üzerine Mülga EİE Genel Müdürlüğü Japonya Hükümetine Türkiye’deki Pik Talebin Karşılanmasında Pompaj Depolamalı HES’lerin Rolünü konu alacak bir Master Plan çalışması için teknik sağlanmıştır. Türkiye Pik Talebinin Karşılanması için Optimal Güç Üretimi (Study on Optimal Power Generation for Peak Demand in Turkey)” Projesi Mülga EİE Genel Müdürlüğü koordinasyonunda Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi Genel Müdürlüğü (TEİAŞ) ve Japonya Uluslararası İşbirliği Ajansı (JICA) aracılığı ile görevlendirilen Tokyo Electric Power Company (TEPCO) uzmanları eşliğinde tamamlanmıştır. Çalışmada Türkiye için potansiyel pompaj depolamalı hidroelektrik santral yerleri talebin yoğun olduğu bölgeler, jeolojik, topografik ve çevresel kısıtları da içeren kriterler açısından araştırılmış ve yapılan kademeli eleme sonucunda alt rezervuarları Gökçekaya Barajı ve HES olan Gökçekaya Pompajlı HES (1400 MW) ve Altınkaya Pompajlı HES’in (1800 MW) kavramsal tasarımı yapılmıştır.

Kaynak: T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü, www.eie.gov.tr/yenilenebilir/


  • gplus
  • pinterest

Yazar

Leave a comment