ABD, enerji politikalarında radikal deÄŸiÅŸikliklere gidiyor. Kömür, petrol, doÄŸalgaz ve nükleer santralardan kömür enerjisine geçerek, 2050 yılına kadar ülkenin elektrik enerjisinin %69′unu ve toplam enerjisinin %35′ini güneÅŸ enerjisi santralarından karşılamayı hedefliyor. Bu deÄŸiÅŸiklik, ayrıca, sera gazı emisyonunu büyük ölçüde frenleyecek. ABD uzun süredir enerji faturasını azaltmanın yollarını arıyor. Pek çok siyaset bilimcisine göre OrtadoÄŸu’da sürmekte olan savaşın gerçek nedenlerinden biri, ABD’nin küresel fosil yakıt pastasından en büyük paya sahip olmak istemesi. Çin, Hindistan ve diÄŸer ulusların fosil yakıt talepleri arttıkça enerji savaÅŸlarının giderek ÅŸiddetleneceÄŸine kesin gözüyle bakılıyor. Bu arada kömür, petrol ve doÄŸalgaz ile çalışan enerji santralleri ve modern yaÅŸamın ayrılmaz parçası olan benzinli araçlar atmosfere milyonlarca ton sera gazı ve zararlı parçacıklar yayarken, insanlar küresel ısınma ile nasıl baÅŸ edeceklerini düşünüyor.
İyi niyetli bilim adamları, mühendisler, ekonomistler ve politikacılar, fosil yakıt tüketimini ve emisyonunu az da olsa azaltacak çeşitli çözümler üretme çabasında. Ancak bu çözümlerden hiçbiri bu devasa sorunu çözebilecek potansiyele sahip değil. Fosil yakıt kıskacından kendilerini kurtarmak için köklü değişikliklere gereksinim duyan ABD yönetimi, en akılcı çözümün güneş enerjisine geçmek olduğuna inanıyor.
GÃœNEÅž ENERJÄ°SÄ°NÄ°N POTANSÄ°YELÄ°
GüneÅŸ enerjisinin potansiyeli henüz tam olarak bilinmiyor. Yeryüzüne 40 dakika süresince çarpan güneÅŸ ışığının içerdiÄŸi enerji, küresel enerji tüketim toplamına eÅŸit. ABD ise bu konuda çok ÅŸanslı, çünkü ülkenin büyük bir bölümü güneÅŸ ışığından nasibini alıyor. ÖrneÄŸin yalnızca güneybatıda 650.000 kilometre karelik bir alan güneÅŸ enerjisi ile çalışacak santrallerin kurulması için uygun. Bu bölge 4.500 katrilyon Btu (British thermal units) güneÅŸ ışını alıyor. Bu ışının % 2.5′luk bir oranı elektriÄŸe dönüştürülebilseydi, ülkenin 2006 yılındaki toplam enerji tüketimini karşılayabilirdi.
ABD’nin güneÅŸ enerjisine geçmesi için çok geniÅŸ bir toprak parçasının fotovoltaik (FV) panellerle ve güneÅŸ ışığını odaklayan aynalarla kaplanması gerekiyor. Ayrıca enerjinin ülkenin dört bir yanına taşınması için doÄŸru akım (DC) nakil ana hatlarının kurulması da gerekli.
Aslında bütün bunlar için teknoloji hazır. Uygulamaya geçmek için hazırlanan “Büyük Plan”ın yürürlüğe girmesi durumunda ABD’nin elektrik tüketiminin %65′i ve toplam enerjisinin %35′i 2050 yılına kadar güneÅŸ enerjisi ile karşılanacak. Bilim adamları bu enerjinin tüketiciye satış fiyatının bugünkü konvansiyonel enerji kaynaklarına eÅŸit olacağını öngörüyor. Bu da elektriÄŸin kilovat saatinin yaklaşık 5 sent olması anlamına geliyor. EÄŸer rüzgâr, biyo-kütle ve jeotermal enerji de aynı anda devreye girerse, yenilenebilir enerji 2100 yılına kadar ülkenin elektrik gereksiniminin %100′ünü ve toplam enerji gereksiniminin %90′nını karşılayabilir.
Federal hükümetin 2050 yılında tamamlanması düşünülen planın finansmanı için yaklaşık 400 milyar dolara ihtiyacı var. Bu çok büyük bir yatırım olarak düşünülse de kısa zamanda daha büyük bir miktarda getiri saÄŸlayacak. Bir kere güneÅŸ santralleri çok az fosil yakıt tüketir veya hiç tüketmez. Bu da her yıl milyarlarca doların tasarruf edileceÄŸi anlamına geliyor. Altyapının kurulmasıyla, kömürle çalışan yaklaşık 300 santral, doÄŸalgaz ile çalışan daha büyük 300 santral ve bunların tükettiÄŸi yakıt devre dışı kalacak. Plan, kısaca, ithal petrole olan bağımlılığı tümüyle ortadan kaldırırken, ABD’nin dış ticaret açığını azaltacak ve OrtadoÄŸu’daki siyasi tansiyonu hafifletecek. Bu arada güneÅŸ teknolojisi kirlilik yaratmadığı için de plan, enerji santrallerinden 1.7 milyar ton, benzinli taşıtlardan 1.9 milyar ton sera gazı emisyonunu ortadan kaldıracak. 2050 yılında ABD’nin karbon dioksit emisyonu 2005 yılındaki emisyonun %65 altına inecek. Bunun da küresel ısınmanın frenlenmesi açısından önemli bir geliÅŸme olması bekleniyor.
A) FOVOLTAİK ÇİFTLİKLER
Fotovoltaik enerji çiftliÄŸi Son yıllarda fotovoltaik (FV) pil ve modüllerin üretim maliyeti büyük ölçüde düşerek geniÅŸ ölçekli kullanımın yolu açıldı. ÇeÅŸitli pil çeÅŸitleri bulunmasına karşın, bugün bunların en ucuzu ince kadmiyum telürid tabakalarından yapılanlardır. 2020 yılına kadar kilovat saat başına elektriÄŸi 6 sente mal etmek için kadmiyum telürid modüllerinin elektriÄŸi %14 verimlilikle dönüştürmesi gerekir. Åžu andaki modüllerin verimliliÄŸi %10 civarında seyrediyor. VerimliliÄŸin artırılması çalışmaları devam ederken, teknolojik geliÅŸmeler de bu süreci hızlandırıyor. Bugün ticari verimlilik son 12 ayda %9′dan %10′a çıktı. Ayrıca modüller geliÅŸtirildikçe damlara yerleÅŸtirilen FV pillerinin ev sahipleri için giderek ucuzlayacağı da bir gerçek.
Büyük enerji planı dahilinde 2050 yılına kadar fotovoltaik teknolojisinin 3.000 gigavat (veya milyarlarca vat) enerji sağlaması amaçlanıyor. Bunun için 78.000 kilometre kare alana fotovoltaik modüllerin sırayla yerleştirilmesi gerekiyor. Bu, çok geniş bir alan gibi görünmekle birlikte, kömürle işleyen bir enerji santralının ihtiyacı olan alandan çok daha küçük.
2050 yılına kadar planın amaçlanan sonuçları vermesi için modüllerin veriminin %14′e çıkartılması gerekiyor. Ticari modüllerin verimliliÄŸi laboratuvarlarda üretilen güneÅŸ pillerinin verimliliÄŸine eriÅŸmeyecek olsa da, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’nda geliÅŸtirilen kadmiyum telürid pilleri bugün %16.5 verimliliÄŸe ulaÅŸmış durumda. Bugün Ohio’daki First Solar adındaki üretici ÅŸirket ilk kez modül verimliliÄŸini 2005′teki %10′dan 2007′de %10′a çıkartmayı baÅŸardı.
B) BASINÇLI MAĞARALAR
Güneş enerjisini kısıtlayan en önemli etmen, güneş ışığının olmadığı bulutlu günlerde ve güneş battığında elektrik üretmenin mümkün olmaması. Bu nedenle güneşin bol olduğu saatlerde ihtiyacın üzerinde enerji üretilmesi ve bunun da depolanması gerekiyor. Pil gibi enerji depolayan sistemler hem pahalı hem de verimsiz olduğu için kullanımları sınırlıdır. Bu durumda basınçlı-hava enerji depolama sistemi umut vaat eden bir seçenek olarak karşımıza çıkıyor. Bu sistemlerde fotovoltaik tesislerden elde edilen elektrik havayı sıkıştırır ve yeraltındaki boş duran mağaralara, terk edilmiş madenlere, tükenmiş doğalgaz kuyularına pompalar. Basınçlı hava istenildiği zaman elektrik üreten bir türbini döndürür. Türbin ise az miktarda doğalgaz ile çalışır.
Kaliforniya Palo Alto’daki Elektrik Enerjisi AraÅŸtırma Enstitüsü’nde yapılan araÅŸtırmaya göre sıkıştırılmış-hava depolama sisteminin maliyeti kurÅŸun-asit pillerinin yaklaşık yarısı kadar. Buna baÄŸlı olarak 2020 yılında kilovat saat başına enerji maliyetinin 8-9 sent civarında olabileceÄŸi hesaplanıyor.
C) SICAK TUZ
Güneş enerjisi çiftliği Büyük plan dahilinde güneş enerjisinin beşte biri, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi olarak bilinen teknolojiden yararlanarak sağlanacak. Bu tasarımda uzun, metalik aynalar güneş ışığını, içi sıvı dolu borulara odaklanır. Burada ısınan sıvı bir ısı eşanjörünün içinden geçer ve sonucunda bir türbini çalıştıracak oranda buhar üretir.
Enerjinin depolanması sırasında borular içi erimiş tuz ile dolu, izole edilmiş, büyük tanklara bağlanır. Erimiş tuz ısıyı büyük bir verimlilikle muhafaza eder. Geceleri ısı buradan alınır ve buhar haline getirilir.
ABD’de uzun yıllardır toplam kapasitesi 354 megavat olan 9 adet güneÅŸ enerjisi tesisi güvenilir bir ÅŸekilde elektrik üretiyor. Nevada’da 64 MV gücünde yeni bir tesis Mart 2007′de devreye alındı. Ne var ki bu tesislerin ısıyı depolama özelliÄŸi bulunmuyor. Büyük Plan’ın tasarlandığı gibi yürümesi için 16 saatlik bir depolama sistemi gerekiyor. Ancak bu sistem ile birlikte 24 saat elektrik üretmek mümkün olabilecek.
Åžu anda varolan tesisler incelendiÄŸinde yoÄŸunlaÅŸtırılmış güneÅŸ enerjisinin uygulama açısından kolaylıklar içerdiÄŸi görülüyor. Ancak burada da maliyet konusu öne çıkıyor. 2006′da hazırlanan bir rapora göre 2015 yılında, yoÄŸunlaÅŸtırılmış güneÅŸ enerjisi kilovat saat başına 10 sente elektrik üretebilecek.
ALTYAPI SORUNU
Bugün kömür, petrol, doÄŸalgaz ve nükleer enerji santraları enerjinin gerekli olduÄŸu bölgelerin yakınlarına kuruludur. Oysa ABD’nin güneÅŸ enerjisi üretim tesislerinin güneybatı bölgesinde toplanması bekleniyor. Åžu anda varolan alternatif akım (AC) enerji hatları enerjiyi bu tesislerden alıp tüketicilere taşıyacak miktarda ve nitelikte deÄŸil. Ayrıca uzun mesafelerde enerji kayıplarının çok fazla olacağından kaygı duyuluyor. Bu baÄŸlamda yeni, yüksek voltajlı doÄŸru akım (HVDC) enerji nakil hatlarının kurulması gerekiyor.
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nda yürütülen bir çalışmaya göre uzun mesafe HVDC hatları AC hatlarından daha az enerji kaybı yaÅŸayacak. Nakil hatlarının oluÅŸturacağı altyapı plana göre güney batıdan çıkarak ABD sınırları boyunca ilerleyecek. Hatlar, enerjinin AC’ye dönüştürüldüğü konverter istasyonlarında sonlanacak
Resim 1: Tucson Electric Power Company’nin Arizona’da kurduÄŸu 4.6 megavat gücündeki tesis binlerce fotovoltaik pilden oluÅŸuyor. Piller bir araya gelerek modülleri, kablolarla birbirine baÄŸlanan modüller ise dizileri oluÅŸturuyor.
Resim 2: YoÄŸunlaÅŸtırılmış güneÅŸ enerjisi tesisleri güneybatıda fotovoltaik çiftlikleri tamamlayacak. Kaliforniya’daki Mojave Çölü’nde kurulan Kramer Junction tesisi, Ä°srail’den aldığı teknoloji ile 1989 yılından beri çalışmakta.