42-ENERJİ DEPOLAMA

Enerji depolama teknolojilerinin gelişimi enerji dönüşümünün gerçekleşmesi için kritik önemdedir. Yenilenebilir enerji sistemlerine karşı en önemli argüman olan kesintili üretim konusu depolama teknolojilerinin bu temiz kaynaklı santrallere entegre edilmesiyle birlikte geçersiz bir hal alacaktır. Böylelikle yenilenebilir enerji kaynakları baz yük kaynakları olarak kesintisiz elektrik tedariği sağlayabilecektir.

Çok farklı türde enerji depolama teknolojisi vardır; elektrokimyasal ve bataryalı, termal, termokimyasal, volanlı depolama, sıkıştırılmış havayla depolama, sıvılaştırılmış gazla depolama, su pompalama yoluyla depolama, manyetik depolama ve hidrojen depolama olarak sıralanabilir.

Su pompalamalı depolama en çok tercih edilen depolama teknolojilerinden biri olsa da son dönemdeki teknolojik gelişmeler daha çok bataryalı depolamaya yoğunlaşmıştır. Bataryalı depolamada elektrik enerjisi elektrokimyasal enerjiye dönüştürülerek depolanmakta ve talep anında depolanan enerji elektrik enerjisi olarak geri verilebilmektedir.

Bataryalı depolama teknolojisine olan ilginin büyük bir nedeni elektrikli araçların gelişimine yönelik artan çalışmalardır. Elektrikli araçlara yönelik teşvik ve desteklerle bu konudaki talep artmış; menzil süresini arttırabilecek depolama kapasitesi, şarj-deşarj verimi, kapasite kayıplarının azaltımı yönünde yapılan çalışmalarla batarya teknolojisi ilerlemiştir. Dolayısıyla bu ilerlemenin elektrik üretim santrallerinde kullanılabilen sabit depolamalı sistemlere de doğrudan katkısı olmuştur.

2018 yılı itibari ile 70GWh elektrikli araç bataryası üretilmekte olup bu kapasitenin yarısı Çin’de geri kalanı ise çoğunlukla Amerika, Kore ve Japonya’dan gelmektedir.

Bataryalı depolamanın gelecek 10 yılda elektrik şebekesi ekosisteminin en önemli parçalarından biri olacak, şebekeyi çok taraflı işleyen bir yapıya kavuşturan paradigmalardan biri olacaktır. Bu dönüşümde bataryalı depolamanın düşen maliyetlerin de payı inkar edilemez. Geçtiğimiz 10 yılda bataryalı depolama sistem maliyetleri kayda değer oranda düşüş kaydetmiş, 2020 itibariyle 137 USD/kWh seviyesine gerilemiştir. Bu düşüşün 2030 yılına kadar yıllık bazda %8-10 oranında devam etmesi beklenmektedir. 2030 itibariyle ise depolamalı sistem maliyetlerinin bugüne kıyasla yarısına düşmesi beklenmektedir; bu da depolamalı sistemlerin daha da yaygınlaşacağı anlamına gelmektedir.

Avrupa Birliğinde 2025 yılı sonrası yaklaşık 250 milyar euroluk bir batarya pazarı oluşacağı bu alanda 10-20 tane “Gigafactory” kurulacağı öngörülmektedir. 2008’den bugüne, Avrupa Birliği’nde depolama alanında 135 projeye 555 milyon euro destek verilmiştir. 2030 yılına kadar sistem verimliliklerinin %90’ın üstüne çıkarılması yönünde hedeflerin olduğu ve depolama maliyetlerinin düşürüleceği vurgulanmaktadır.

Depolamanın yaygınlaşmasıyla, yenilenebilir enerjiden enerji arzı daha kesintisiz olacak, özellikle güneş enerjili sistemler küçükten büyük ölçeğe pek çok farklı büyüklükte kurulabildiği için hız kesmeden yaygınlaşmaya devam edecek, şebekenin yükü dengesizlik anlamında hafifleyecektir. Bataryalı depolamanın daha ulaşılabilir olmasıyla, şebekeden bağımsız sistemler de artacak, bu da talebin belli bir oranda artış hızını düşük seviyede de olsa baskılayacaktır.

IRENA 2030 Yol Haritası’na göre; yenilenebilir kaynaklardan elde edilen gücün %45 düzeyine ulaşması halinde , 475 GW’lık enerji depolamaya ihtiyaç duyulacağı belirtilmektedir. “Küresel Büyük Ölçekli Şebeke Bağlantılı Enerji Depolama Sistemleri Pazarı” raporuna göre; büyük ölçekli şebeke bağlantılı bataryalı depolama 2024 yılına kadar 12 GW’a, yıllık gelir de 8.44 milyar dolar civarına ulaşacaktır.

Türkiye’de TÜBİTAK-MAM bünyesinde elektrikli araçlar ve taşınabilir cihazlar için enerji depolama sistemleri konularında aktif çalışmalar yürütülmektedir.

Son yıllarda gerçekleşen projeler ve yapılan araştırmalar uyarınca, depolama pazarında lityum-iyon bataryalar baskındır.

Lityum-iyon bataryalar

Lityum-iyon bataryalar piyasanın %60’ını kontrol etmektedir. Maliyetlerindeki süren düşüş ile birlikte lityum-iyon bataryalar dünyadaki tüm bataryalı depolama uygulamalarının %90’dan fazlasını oluşturmaktadır.

Lityum-iyon batarya teknolojisinin telefonlardan, taşınabilir bilgisayarlara, elektrikli araçlara kadar pek çok uygulama alanına sahiptir ancak güneş ve rüzgar enerjisinin depolanması konusunda oluşturdukları değer dünyayı fosil yakıtlardan bağımsızlaştırma yönünde atılan çok büyük bir adım olduğundan çok önemlidir. 2019 yılında kimya alanında üç bilim insanına verilen Nobel ödülünü de bunun bir göstergesi olarak kabul edebiliriz. Bu konuda hızla süren gelişmeler çok umut vaadetmektedir.

Lityum-iyon teknolojisi ile gelecekte rekabet edebilecek hidrojen, kinetik ve akışkan batarya teknolojileri üzerinde de çalışmalar devam etmektedir.