Rüzgâr Enerjisi

[Φ Kemend]

RÜZGÂR ENERJİSİNİ İHMÂL ETMEMEK, AMA ABARTMAMAK DA GEREKİR!

 

 

Yakın Gelecekteki

Enerji Darboğazı

 

Dünyâ'nın birincil enerji kaynakları maalesef sınırlıdır. Bugünkü tüketim oranları göz önünde tutulacak olursa, en iyimser tahminlerle: 1) ham petrol rezervlerinin 2030-2050, 2) doğalgaz rezervlerinin 2070-2090, ve 3) kömür rezervlerinin de 2150-2170 yıllarında tükenmiş olacağı hesaplanmaktadır. Bu birincil enerji kaynaklarının hepsi de kimyasal yanma sonucu enerji sağlar ve bu enerji genellikle elektrik enerjisine dönüştürülür. Dünyâ'nın şimdilerdeki enerji ihtiyâcının % 75 kadarını bu üç kaynak karşılamaktadır^[1].

Bu birincil kaynaklar aracılığıyla elektrik üretiminin avantajları, bu üretimin: 1) sürekli, ve 2) üretim düzeyinin âyarlanabilir olmasıdır. Böylece üretim süreci tamâmen üreticinin irâdesine ve kontrolüne bağlı olmaktadır. Sürecin dezavantajı ise çevreye verdiği kesin zarardır. Bu zarar: 1) salgılanan gazlar, ve 2) arta kalan küller aracılığıyla ortaya çıkar. Salgılanan karbon dioksit "sera etkisi"ne, azot oksit ve sülfür oksit de "asit yağmurları"na sebeb olur. Arta kalan küller ile bunların havaya karışan tozları yalnızca çevre kirliliğine yol açmakla kalmaz, aynı zamanda kansere kadar varabilen bir dizi akciğer hastalığına da yol açabilmektedir. Özellikle petrol ve kömürün kansere sebeb olan maddeler ihtivâ ettiği bilinmektedir^[2].

 

Bu birincil enerji kaynaklarının "kesinlikle çevre dostu olmadıkları" aslā red edilemeyecek bir gerçektir. Bununla beraber bunların birdenbire gözden çıkarılmasının maddî refahı da toplumsal kalkınmayı da sürdürebilmeyi imkânsız kılacağı âşikârdır. Bu bakımdan "Sürdürülebilir Kalkınma" modeli ileri sürülmüştür. Sürdürülebilir kalkınma, beşerî ihtiyaçlar ile Tabîat arasında mâkul bir denge kurarak doğal kaynakları tüketmeden, gelecek nesillerin ihtiyaçlarının karşılanmasına imkân verecek şekilde bugünün ve geleceğin hayatını ve kalkınmasını kabûl edilebilir sınırlar içinde programlamak demektir. Böyle bir program teknolojik ve stratejik bir dizi etkin tedbirin tasarımlanıp uygulanmasını da zorunlu kılmaktadır.

Bu tedbirlerin başında: 1) yenilenebilir enerji kaynaklarını devreye sokup yaygınlaştırılması, 2) enerji tüketiminin de bir takım kayıtlara bağlanması, 3) isrâfın önüne geçilmesi gelmektedir. Meselâ bir ton çelik üretimi için A.B.D.nde 700 litre petrol sarf edilirken, bu üretimi teknolojik olarak optimize etmiş olan Japonya'da aynı iş için yalnızca 550 litre petrol sarf edilmektedir. Şu hâlde, bütün üretim zincirleri daha az enerji tüketerek daha fazla üretim sağlayacak şekilde teknolojik gelişmeye tâbî tutulmalıdır ki bu da 1) ek araştırma-geliştirme, ve buna uygun olarak da 2) yeni teknoloji üretimi için yatırımlar ve dolayısıyla da mâliyetin artması demektir.

 

Bunun için gerekli olan sürenin ve mâliyet artışının alınmak istenen bu tedbirlere frenleyici etkisi göz ardı edilemeyecek kadar büyüktür. Bütün bu tebdirler atmosfere salgılanan karbon dioksitin, azot ve sülfür oksitlerinin mikdârının azaltılması için elzemdir. Aksi takdirde Dünyâ'mız sera etkisiyle global bir ısınmaya sebeb olacak bir sona doğru gidecektir. Bu, Dünyâ'daki hayat için ölümcül sonuçlara yol açabilecektir. "Kyoto Sözleşmesi" bu global ısınmanın önüne geçmek ve atmosfere salgılanan karbon dioksit mikdârını azaltmak için alınması gereken bir dizi tedbirler içermektedir. A.B.D. ise, millî sanayiini olumsuz yönde etkileyeceğini savunarak, bu anlaşmaya uymayacağını ilân etmiştir.

İşte bunun içindir ki yenilenebilir enerji üretiminin önemi Kyoto Sözleşmesi'nden sonra iyice artmış bulunmaktadır. Dünyâ elektrik ihtiyâcının % 16 sını sağlamakta olan ve karbon dioksit, azot ve sülfür oksitleri gibi gazlar salgılamayan nükleer santraller göz önüne alınacak olursa, hâlen faal olan 432 nükleer santralin tümü, bir yılda:

• 872.657.500 ton kömür isrâfına,
• 2.094.378.000 ton CO₂ gazının salgılanmasına,
• 41.887.560 ton SO₂ gazının salgılanmasına,
• 8.726.575 ton NO_x gazının salgılanmasına,
• 209.437.800 ton atık külün üretimine, ve
• 69.812.600.000 Becquerel'lik bir radyasyonun yayılmasına

engel olmaktadırlar. Bu veriler nükleer santrallerin, bu bağlamda, ne denli çevre dostu olduklarını göstermek husûsunda yeterlidir.

Rüzgâr Enerjisi

 

Tıpkı nükleer enerji gibi rüzgâr enerjisi de karbon dioksit, azot ve sülfür oksit gazları salgılamadan ve kül bırakmadan elektrik enerjisi üretebildiği için günümüzde önemi artan, "Kyoto Sözleşmesi" ideallerine uygun, yâni sera etkisine katkısı olmayan bir üretim biçimidir.

 

Ancak bu enerji üretim biçiminin günün birinde petrolün, ya da doğalgazın veyâhut kömürün, ya da en azından nükleer enerjinin yerini alabilecek kadar verimli ve vüs'atli bir üretim biçimi olduğunu savunmak aslā mümkün değildir.

 

Durumu aydınlatmak üzere bir mukāyese yapmak isâbetli olacaktır. Bugün elektrik üreten rüzgâr türbinlerinin en yaygın tipinin: 1) rotoru yerden 40-50 metre kadar yüksekte, 2) palet çapı 43 metre, ve 3) nominal kurulu gücü de 600 kW (0,6 MW) civârındadır. Böyle bir türbinin verimi ise optimal rüzgâr şartlarında % 20 civârındadır^[3]. Yâni bu türbinin, pervânelerinin optimal rüzgâr hızında döndüğü varsayılacak olursa, kurulu gücü yalnızca: 600 kW x 0,20 = 120 kW gibi bir etkenliğe sâhip olacaktır. Türkiye'nin sâhillerinin uzunluğu 8333 km dir. Sâhillerimizin her kilometresine bu türden bir rüzgâr türbini kurulmuş olsa en iyi verim şartı altında bu 8333 rüzgâr türbininin^[4] etken kurulu gücü, ancak: 8333 x 0,60 MWe x 0,20 = 1000 MW, yâni tek bir nükleer santralin etken kurulu gücü kadar olacaktı^[5].

Bu kabil bir projenin ilk safhada iki önemli hendikapı vardır:

• Bir rüzgâr türbininin ömrü 20 yıldır; oysa, bir nükleer santralinki 40 yıldır.
• Bu vüs'atte bir projenin mâliyeti 5 milyar € civârındadır^[6] ; oysa, aynı etken kurulu güce sâhip iyi bir nükleer santrali % 44 kadar daha ucuza yâni 2,8 milyar €'ya tesis etmek mümkündür.
  

Kurulu güç ile etken kurulu güç arasındaki kavram farkının ve yukarıdaki mukāyesenin karar mercileri tarafından mutlakā idrâk ve temyiz edilmesi lâzımdır. Bununla beraber, bu mülâhazalar rüzgâr türbinlerinden sarf-ı nazar edilmesi gerektiği şeklinde aslā algılanmamlıdır. Dünyâ hızla bir enerji darboğazına doğru gitmektedir. Bu durumda enerji üretiminin her türünden yararlanmak gerekecektir; ve hattâ öyle bir an gelecektir ki mâliyet mülâhazaları dahi üretim biçimi seçiminde bir kıstas olmakdan çıkacaktır.

Rüzgâr Türbinleri

 

Bugünkü yaygın teknolojisiyle, rüzgâr türbinleri: 30-120 metre arasında değişen bir sütûnun tepesine yerleştirilmiş olan, uzunluğu 15-36 metre arasında değişen 2 ya da 3 paletin rüzgârın kinetik enerjisiyle döndürdüğü yatay bir rotordan ibârettir. Rüzgârın etkisiyla dönen rotor kendisine bağlı bir jeneratör aracılığıyla elektrik üretir.

 

Rotorun çıkış gücü paletlerin süpürdükleri alanla orantılıdır. Meselâ 27 metre uzunluğunda paletleri olan bir santralin çıkış gücü 225 kW ise palet uzunluğu 2 misli arttırılırsa paletlerin süpürdükleri alan 4 misli artacağından çıkış gücü de 900 kW olacaktır. Şimdiye kadar gerçekleştirilen en büyük rüzgâr türbini ise 2000 yılında Almanya'da Gravenbroich'da hizmete girmiştir ve 2,5 MW nominal güce sâhiptir.

 

Bir rüzgâr türbinin paletlerinin dönebilmesi için mâruz kaldıkları rüzgârın hızının en az 4,5-5 m/s ya da 16,2-18 km/h olması gerekmektedir. Rüzgâr türbininin tatminkâr bir verimle çalışması için ise yıllık rüzgâr hızı ortalamasının 15 m/s yâni 54 km/h olması optimaldir. Eğer rüzgârın ânî hızı 25 m/s yâni 90 km/h ise orta çaptaki bir rüzgâr türbini, 30 m/s yâni 108 km/h ise de hangi çapta olursa olsun, paletlerin parçalanmaması için, bütün rüzgâr türbinlerinin derhâl durdurulması gerekmektedir. Bu münâsebetle rüzgâr türbinleri en az iki türlü otomatik frenleme sistemiyle donatılmaktadır.

 

Çağdaş bir rüzgâr türbininin rotorunu ve paletleri taşıyan konik, tüp sütûn şeklindeki gövdesi çelikden ya da nâdiren betonarmeden îmâl edilir ve içindeki merdivenle, bakım ekibinin rotora ulaşmasını sağlar.

 

Yirmi yıl önce bir rüzgâr türbininin fabrika teslim (FOB) fiyatı, ortalama olarak, 3000 $/kW iken bugün bu fiyat 1000 €/kW gibi bir meblâğa düşmüş bulunmaktadır. Buna: 1) türbinin kurulacağı alanın bedelini, 2) türbinin, kurulacağı yere kadar taşıma masrafını, 3) türbin temelinin inşaat masrafını, 4) montaj masrafları, 5) sigorta masraflarını, 6) çeşitli banka masraflarını, ve 7 ) millî elektrik şebekesine bağlanma masraflarını da ilâve etmek gerekir. Bir rüzgâr türbininin yıllık bakım masrafı ise mâliyetinin, genellikle % 2 ya da % 3'ü kadar bir meblâğ tutmakta, fakat santral yaşlandıkça bu oran artabilmektedir.

 

Rüzgâr türbinlerini: 1) karada, ve 2) kıyı ötesinde (off shore), yâni denizde kıyıya yakın bir yerde kurulu tipler olmak üzere mütâlea etmek gerekir. Kıyı ötesi bir rüzgâr türbini, en azından 1000 ton çeken betonarme bir kesonun içi birkaç bin ton çakılla doldurularak deniz dibine indirilmiş zemini üzerine ve taşıyıcı sütûnun 4 ilâ 10 metre kadarı su içinde kalacak şekilde inşâ edilmek zorunda olduğundan mâliyeti de, bakım masrafları da, montaj masrafları da, çeşitli aksâmın yıpranma oranları da daha yüksek olur. Bir rüzgâr türbininin ömrü genellikle 20 yıldır. Ancak türbinin çabuk aşınan paletleri ve rotorun bir bölümü gibi aksâmını zamanında yenileriyle değiştirmek sûretiyle bu ömrü bir mikdar uzatmak mümkündür. Bunun için türbinin mâliyetinin % 20 ilâ % 30'u kadar ek bir masraf yapmak gerekir.

 

Önemli sayıda rüzgâr türbinini bir araya toplayan bir rüzgâr çiftliği (ya da rüzgâr tarlası) kurulmak istenir ve kezâ fabrika ile tesis sâhası arasında 1000 km'den daha büyük bir uzaklık olursa, taşıyıcı sütûnların tesis sâhasına yakın bir yerde îmâl edilmesi mâliyetin nisbeten düşük olmasını sağlayacak bir önlemdir.

 

Rüzgâr türbinleri îmâlâtçıları bunların disponibilitesinin yâni emre âmâde olmasının % 98 civârında olduğunu bildirmektedirler. Geriye kalan % 2 nin ise türbini işletmenin mümkün olmadığı rüzgâr hızlarından kaynaklandığını bildirmektedirler. Bu görünüşe de aldanmamak gerekir. Kullanıcıyı ilgilendiren, disponibiliteden çok, türbinin bulunduğu mevkide esen rüzgârlar dolayısıyla türbinin bir yılın ortalamasında ne kadar etken bir güçle enerji ürettiğidir. Ayrıca bu % 2 lik oranda türbinin altı ayda bir bakım ve aşınmış parçalarının değişim süresi de hesaba katılmış değildir.

Rüzgâr Türbinlerinin Bellibaşlı Mahzurları

 

Bir rüzgâr türbininin bir taraftan rotorunun içindeki dişlilerin, diğer taraftan da paletlerin çıkardıkları uğultu eski rüzgâr türbinlerinin 300 metre kadar uzağında dahi rahatsız edici nitelikte iken bugünkü teknolojik ilerlemeler sâyesinde uğultu düzeyini yarı yarıya düşürmek mümkün olmuştur. Bugün 600 kW nominal güçte, ve palet uzunluğu 21-22 metre olan bir türbinin 200 metre uzağındaki uğultu düzeyi 60 desibel civârındadır. Eğer bir yerine, kulaklarımıza eşit uzaklıkta iki türbin varsa bu durum uğultu düzeyini 3 desibel arttırır. Bu konuda uğultu kısıtlayıcı uluslararası bir standart bulunmamaktadır. Bununla beraber, rüzgâr türbinlerinin en çok bulunduğu ülkelerden biri olan Danimarka'da bir santralin 300 metre uzağındaki uğultu düzeyinin 45 desibel'den daha düşük bir düzeyde olması taleb edilmektedir.

 

Uçan kuşların rüzgâr türbinlerinin dönen paletleri tarafından parçalanması da çevrecileri düşündüren bir husûstur. Özellikle A.B.D.nde Kaliforniya'da Altamont'da kurulu olan rüzgâr türbinlerinin âdetâ bir duvar oluşturmaları bu mevkide nâdîde bâzı kuş sürülerinin büyük ölçüde itlâfına yol açmaktadır. En fazla rüzgâr türbinine sâhip olan Danimarka'da bu sebepden dolayı vuku bulan kuş itlâfının, ülkenin millî elektrik şebekesinin tellerine takılarak itlâf olan kuşlara oranla daha az olduğu iddia edilmişse de, bunun isâbetli bir mukāyese olmadığı, ve olayı tahfîf etmeye yönelik olduğu açıktır; çünkü Danimarka'nın millî elektrik şebekesinin tellerinin kapladığı alan rüzgâr türbinlerinin paletlerinin toplam rotasyon alanından kat kat büyüktür.

 

Rüzgâr türbinlerinin bir büyük mahzuru da elektromagnetik dalga ahîzeleri üzerindeki bozucu etkileridir. 2002'de Fransa'da Sanayi Bakanı'nın talebi üzerine Millî Frekans Kurumu tarafından hazırlanmış olan 22 sayfalık "Radyo Dalgalarının Rüzgâr Türbinleri Tarafından Bozulması" konusundaki rapor^[7] bu olguyu bir kere daha gözler önüne sermiş bulunmaktadır. Bu olgu rüzgâr türbinlerinin yayınlayabilecekleri bozucu elektromagnetik sinyallerden ileri gelmemektedir. Nitekim rüzgâr türbinlerine uygulanmakta olan Elektromagnetik Uyumluluk (CEM) normları türbinler tarafından yayınlanan sinyallerin civardaki alıcılar üzerinde herhangi bir etki icrâ etmelerinin önüne geçmektedir. Rüzgâr türbinlerinin sebeb oldukları pertürbasyonlar bunların taşıyıcı sütûnlarının ve paletlerinin elektromagnetik dalgaları yansıtma ve difraksiyona uğratma yeteneklerinden ileri gelmektedir. Böylece radyo alıcılarında sinir bozucu parazitler, televizyon ekranlarında da ses ve imaj kalitesinde düzeltilmesi mümkün olmayan bozulmalar zuhur etmektedir.

Rüzgâr Enerjisiyle Üretilen Elektriğin Mâliyeti

 

Rüzgâr enerjisinden elektrik üretimi son 5-6 yılda, teknolojisi bakımından olduğu kadar yaygınlığı bakımından da hızlı bir gelişme göstermiştir. 1997 yılında Dünyâ'daki kurulu toplam nominal güç 7183 MW, Avrupa'daki ise 4453 MW iken 2002 yılı sonunda bu, Dünyâ genelinde 31.127 MW'a ve Avrupa'da da 23.291 MW'a yükselmiştir. Özellikle nükleer enerji karşıtı çevreciler durumu abartarak 2020 yılında Dünyâ'daki kurulu nominal gücün 1.200.000 MW'a erişeceğini(!?), ve kilovatsaat (kWh) başına üretim bedelinin de 0,05 €'dan 0,03 € civârına inebileceğini iddia etmektedirler. Bu duruma da aldanmamak gerekir; zîrâ özellikle Avrupa ülkelerinde rüzgâr enerjisi hükümetler tarafından değişik fonlarla % 30 civârında desteklenmektedir. Rüzgâr enerjisi teknolojisini araştıran araştırma enstitülerinde bu destek oranı daha da fazladır. Buna karşılık Dünyâ'nın hiçbir ülkesinde nükleer enerji için devlet sübvansiyonu yoktur.

 

Hâlen Dünyâ'da 31.127 MW kurulu toplam nominal güce sâhip olan tüm rüzgâr türbinlerinin ortalama etken üretim gücü: 31.127 x 0,2 = 6.225,4 MWe civârında yâni ancak 6 adet nükleer santralin etken gücüne bedeldir.

 

Bugün rüzgâr türbinleriyle üretilen elektriğin kilovatsaati, en optimal şartlarda bile, 0,05 € dan biraz fazladır. Bu değer nükleer santrallerde üretilen elektriğin kilovatsaati ile hemen hemen atbaşı gitmektedir denilebilir. Son Akkuyu Nükleer Santral İhâlesi'nde AECL firmasının teklifi kuruşlandırıldığında bunun üreteceği elektriğin kilovatsaati 0,0456 $, Westinghouse'ınki ise 0,0726 $ bulunmuştu. Buna karşılık Fransa gibi, nükleer kökenli elektrik üretimi toplam elektrik üretiminin % 76 sını oluşturan ve nükleer santrallerini standartlaştırmış bir ülkede nükleer kökenli elektriğin mâliyeti kilovatsaat başına, 0,01-0,02 $ mertebesindedir. Hollanda için bu, 0,02 € dur. Buna karşılık çevrecilerce sıkı bir işbirliği içinde olan rüzgâr türbini yapımcıları ve pazarlayıcıları yayınlarında, tam bir dezinformasyon stratejisiyle, nükleer kökenli elektriğin kilovatsaat başına mâliyetinin 0,115-0,14 $ arasında olduğunu(!?) yaymaya çalışmaktadırlar.

 

Sonuç

 

Dünyâ'nın birincil enerji kaynakları sınırlıdır. Öyle bir an gelecektir ki her türlü enerji kaynağından elverdiği kadar yararlanmak yoluna gidilecektir. Rüzgâr enerjisi de, tıpkı nükleer enerji gibi, sera etkisine ve asit yağmurlarına yol açmayan, dolayısıyla Kyoto Anlaşması'nın şartlarına uygun bir üretim türüdür. Ancak, rüzgâr enerjisi:

• Nükleer enerji de dâhil olmak üzere, bugünkü birincil enerji kaynaklarının boşluğunu doldurması mümkün olmayan,
• Sürekli üretim yapamayan, ve
• Birincil enerji kaynaklarının aksine, üretim düzeyi de isteğe göre değil, esen rüzgârın keyfine göre zuhur eden
  

bir üretim türüdür.

 

Gerek çevre gerekse çıkar mülâhazalarıyla rüzgâr enerjisini destekleyenler karar mercilerine tesir etmek için yaygın bir dezinformasyona başvurmakta ve bir rüzgâr türbininin nominal gücünü ön plâna çıkarmaktadırlar. Oysa önemli olan enerji üretim sisteminin nominal gücünden çok etken üretim kapasitesidir. 600 kW nominal güçteki bir rüzgâr türbini ancak bunun % 20'si kadar bir etken güçle elektrik üretebilmektedir.

 

Meselâ 600 kW nominal gücündeki bir diesel jeneratörüyle bir yılda üretilen elektrik 600 x 365 x 24 = 5.256.000 kWh'tir. Ama aynı nominal güce sâhip bir rüzgâr türbini bir yılda ancak: 5.256.000 x 0,2 = 1.051.200 kWh civârında elektrik üretebilmektedir.

 

Türkiye'nin önce (petrol, doğalgaz, kömür, uranyum, toryum gibi) kendi birincil enerji özkaynaklarını değerlendirmesi ve bunların yetmemesi hâlinde rüzgâr enerjisinden yaygın bir biçimde yararlanması isâbetli olacaktır.

 

 

[1]Geri kalan % 25'lik bölüm ise: nükleer enerji, hidrolik enerji, rüzgâr enerjisi, güneş enerjisi, jeotermal enerji ve biyomas enerjisi tarafından sağlanmaktadır. Bu kategori içinde nükleer enerji, kandi başına, Dünyâ elektrik enerjisi ihtiyâcının % 16'sını karşılamaktadır.

[2]Kömür yataklarında toryum ve uranyum filizlerinin de bulunması, kömürün yanmasıyla çevreye radyoaktif tozların yayılmasına sebeb olmaktadır. Elbistan termik santralinden çıkan küllerin serili olduğu alanda radyoaktivite düzeyi bu alanda sürekli dolaşmanın riskini arttıracak kadar endîşe vericidir.

[3]Filvâki çok iyi rüzgâr şartlarına sâhip birkaç mevkide % 20 yi birkaç puan aşan sonuçlar elde edilmiş ise de bu istisnaî birkaç hâldir.

[4]Hâlen Dünyâ'da hiçbir ülkenin bu kadar çok rüzgâr güç santrali yoktur.

[5]Meselâ son Akkuyu Nükleer Santral İhâlesi'nde Westinghouse firmasının teklif ettiği 1218 MWe nominal kurulu gücü olan santralin etken kurulu gücü: 1218 MWe  0,85 = 1035 MWe idi.

[6]600 kW nominal gücünde ve karada kurulu bir rüzgâr türbininin fabrika teslim (FOB) fiyatı, Nisan 2002 îtibâriyle, 585.000,- € idi. Bugün ise karada kurulu bir rüzgâr türbininin fabrika teslim (FOB) fiyatı, ortalama olarak, 1000 €/kW olarak hesaplanmaktadır.

[7]Bk.- -http://www.anfr.fr/f...rt_eolienne.pdf-

 

 

Prof. Dr. Ahmet Yüksel Özemre -www.ozere.com-