Başarıyı Depoluyoruz: Bataryalar Küresel Enerji Pazarında Nasıl Devrim Yaratıyor

Batarya depolama sistemleri daha gelişmiş hale gelirken ve tüm dünyada araştırma ve geliştirme çalışmaları eşi görülmemiş hızda devam ederken, bu heyecan verici teknolojinin güncel görünümü nedir – ve gelecekte enerji planlamasını nasıl etkileyebilir?

Yenilenebilir enerji hız kazanmaya devam ettiğinden, bir dizi engelin üstesinden gelinmesi gerekiyor. En büyük zorluklardan biri arz ve talepteki dalgalanmalar sırasında şebekenin nasıl dengeleneceği. Başka bir deyişle, güneş doğmazsa veya rüzgar esmezse yenilenebilir kaynaklara dayalı enerji üretimine ne olacak?

Halihazırda dünya genelinde enerji üretim projelerini dönüştürmekte olan bir çözüm var: batarya depolama.

KPMG’ye göre, solar fotovoltaik (PV) ve rüzgar gibi fasılalı yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygın ve hızlı bir şekilde hayata geçirilmesi “tüm dünyada elektrik sistemlerini modernleştirme çabalarına hız kazandırıyor[1]”. Bu modernleştirme programının kilit parçalarından biri de batarya depolama sistemlerinin uygulamaya alınması ve geliştirilmesi.

Elektrikli araç üretimi talebindeki artışın[2] yanı sıra yenilenebilir enerji depolayan büyük ölçekli enstalasyonları gören ve geleneksel güç kaynaklarına yedekleme seçenekleri sunan teknolojik gelişmelerle teşvik edilen batarya depolamanın maliyeti çarpıcı şekilde düşüyor. Aynı zamanda, batarya depolama sistemlerinin kapasitesi ve performansı da katlanarak artıyor.

EV’nin genç şirketi RIVIAN 2018 LA Autoshow’da, tek şarjla 645 km’lik maksimum menzile sahip olan elektrikli kamyonet olan R1T’yi ilk kez teşhir ederek dikkatleri üzerinde topladı. EV paradigmasını değiştirmeyi hedefleyen RIVIAN, her serüvenin gezegende değil, insan ruhunda bir iz bırakması gerektiğine inanıyor ve çıkıp dünyayı keşfetmeye yarayacak araçlar ve teknolojiler geliştiriyor. Irvine CA’daki batarya merkezinde pürüzlü ‘kaykay’ platformu bu amaçla bataryaları tekerlekler arasında asılı şekilde düzenlenmiştir.

R1T için üç batarya mevcuttur: 180 kWsa batarya (menzil: 645 km), 135 kWsa model (menzil: 490 km) ve 105 kWsa seçeneği (menzil: 370 km). DC hızlı şarj ediciyle, sadece 50 dakikada 160 kWsa’ya kadar şarj edilebilir.

Bloomberg New Energy Finance (BNEF) Avrupa, Orta Doğu ve Afrika Başkanı Seb Henbest şunları söylüyor:

“Ucuz batarya depolamanın gelişi rüzgar ve güneş enerjisinden elektrik üretimini yönetmenin artan oranda mümkün olacağı, böylece bu teknolojilerin rüzgar esmezken ve güneş ışıldamazken de talepleri karşılamaya yardımcı olabileceği anlamına gelecek. Sonuçta yenilenebilir enerji mevcut kömür, gaz ve nükleer enerji pazarını silip süpürecek[3].”

Şimdiden Şili’de gerçekleşen öncü bir gelişme tahminleri gerçeğe dönüştürüyor. Abdul Latif Jameel Energy bünyesinde yer alan Fotowatio Renewable Ventures (FRV), entegre batarya depolama yeteneğine sahip çığır açan bir 540 GW/sa hibrit güneş-rüzgar enerjisi projesi geliştiriyor.

FRV’nin Latin Amerika’daki üçüncü projesi olan proje, şirketin ilk hibrit güneş-rüzgar enerjisi projesi ve batarya depolama sistemi ilk kez kullanılıyor; bu da 7/24 yenilenebilir enerji sağlıyor.

“Koşullar güneş enerjisi veya rüzgar enerjisi için uygun olmadığında, bataryalar otomatik olarak devreye girer, depolanan yenilenebilir enerjiyi boşaltır ve şebekeye kesintisiz yenilenebilir enerji aktarımı sağlar,” diye açıklıyor FRV İcra Kurulu Başkanı Daniel Sagi-Vela.

Benzer inovasyonlar tüm dünyada yenilenebilir enerji projelerinin sürdürülebilirliğini dönüştürüyor; Japonya’da Tokyu Land Corp, Mitsubishi UFJ Lease and Finance ve Green Power Development Corporation’ın Kushiro-cho, Hokkaido’da inşa ettiği 25 MW/sa lityum iyon bataryaya sahip 92 MW güneş enerjisi tesisi de buna dahil[4].

Batarya depolamanın mevcut durumu

McKinsey & Co.’deki uzmanlara göre “şüphe yok ki… depolamanın zamanının geliyor[5].”

Bloomberg NEF, 2050 itibariyle bataryayla geliştirilmiş kapasite teknolojisine 548 milyar USD yatırım yapılmış olacağını, bunun %41’inin Asya Pasifik Bölgesi’ne, 168 milyar USD’nin ise Avrupa’ya gideceğini öngörüyor[6].

Buna göre, tahmin edilen yeni kapasitenin 1.291 GW’ının üçte ikisi şebeke düzeyinde olacak, diğer %33’ü ev ve işletmelerdeki özel enstalasyonlardan gelecek[7].

Bu bağlamda, batarya depolama teknolojisinin dünyanın her yerinde manşetlerde yer alması anlaşılabilir. Bu kısmen Elon Musk ve şirketi Tesla’nın 2017 yılında Güney Avusturalya’daki Hornsdale Power Reserve’e dünyanın en büyük lityum iyon bataryasını teslim ettiklerinde ortaya çıkan reklama bağlı. Mr. Musk bataryayı 100 gün içinde teslim edebileceğine, aksi halde proje için ödenek almayacağına dair kamuoyunda iyi bilinen bir bahse dahil olmuştu.

Hornsdale rüzgar santralinde bulunan[8] rüzgar türbinlerindeki fazla enerjiyi depolayan batarya, 8.000 ev için 24 saat veya elektrik kesintisi halinde 30.000 ev için bir saat yetecek enerji depolamaktadır[9]. İşletmeye alındığı ilk ay içinde, iki ayrı durumda değerini kanıtladı. Victoria’da bulunan kömür yakıtlı Loy Yang elektrik santrali Aralık 2017’de enerji kesintisine maruz kaldığında, sadece 140 milisaniye içinde devreye girdi[10]. Avustralya’nın Enerjiden Sorumlu Devlet Bakanı Tom Koutsantonis, alternatifi olan ve “enerji sağlaması ve pazarla senkronize olması yarım saat ila bir saat arasında zaman alacak[11]” olan Torrens Island elektrik santraliyle arasındaki farkın altını keskin bir şekilde çizdi.

Elektrik talebinin üretimden fazla olduğu hallerde alternatif bir kaynağın dengeyi sağlaması gerektiği enerji temininin temel yasasıdır. Yine de buhar türbinli geleneksel elektrik santrallerinin bile etkin olması 30 saniyeyi bulabilir[12]. Dolayısıyla, Tesla’nın bataryası Torrens Island’dan çok daha hızlı devreye girmiş olsa da, Almanya şebekesinde kullanılan ve çıkış gücünü 40 milisaniyede %0’dan %100’e çıkaran batarya depolama çözümü Tesla’nın bataryasını belirgin şekilde geride bıraktı[13]. Ve, bir İngiliz milyoner olan Sanjeev Gupta şimdiden Güney Afrika’daki 1 milyar USD’lik yenilenebilir enerji tesisine Tesla’nınkinden daha büyük bir batarya yerleştirmeyi planlıyor[14].

Bu sırada, Meksika’da, Monterrey’de bulunan bir otomobil fabrikasına hizmet eden 130MW mikroşebekeyi desteklemek için ülkenin ilk şebeke ölçekli bataryası kuruldu. “Olağanüstü hızlı bir şekilde tepki verecek bir şeye ihtiyacımız vardı,” diyor bataryanın geliştiricisi Arroyo Energy Başkanı Matt Ginzberg[15].

Başarının ekonomisi

En az batarya bazlı elektrik üretiminin performans hızı kadar önemli bir başka husus da ekonomik sorunlardır.

Enerji sektöründe büyük ölçekli yayılıma ulaşan her yeni gelişme, uygun bir ekonomik manzara gerektirir. Teknolojinin gelişmesiyle, batarya depolama ekonomisi göz ardı edilmesi imkansız bir hal alıyor. Temmuz 2018’de yayınlanan BNEF raporuna göre; “Şebeke ölçekli bataryaların kar ve zararının eşit olması için her yükleme-boşaltma döngüsü için megawatt-saat için yaklaşık 200 USD kazandırması gerekir. Ama bu 2020 itibariyle 100 USD’nin altına düşebilir[16].”

2015 yılında Rocky Mountain Institute (RMI) tarafından hazırlanan The Economics of Battery Energy Storage (Bataryayla Enerji Depolamanın Ekonomisi) isimli çalışmaya göre, enerji depolama tek bir enstalasyonla birden fazla fonksiyon başarılabildiğinde anlamlı hale gelir. O zaman bu çoklu gelir kaynağına veya maliyet kredilerinden kaçınılmasına dönüşebilir (aşağıda gösterilmiştir).

Batarya depolama sistemlerinin enstalasyonu günde sadece birkaç saat çalışan ‘pik’ tesislerin inşa edilmesine ihtiyaç duyulmamasından ötürü de önemli tasarruf sağlar[17]. Tutarların batarya bazlı tesisin görünen maliyetlerini gittikçe daha karlı getirdiği ileri sürülmektedir[18].

New York Eyaleti görevlilerini 2025 itibariyle 1.500 MW enerji depolama yayılımı sağlama hedefi koymaya yönlendiren de bu kazan-kazan kombinasyonudur[19]. Bu, New York Eyaleti’ndeki tüm evlerin elektrik talebinin %20’sine karşılık gelmektedir. Planları “enerji depolamayı… New York’un enerji sektöründe meydana gelen dinamik değişikliklerin ön saflarına taşımaktadır” ve aşağıda belirtilenleri de içeren[20] pek çok avantaj sağlamak üzere belirlenmiştir:

• CO₂ emisyonlarını 10 yıl içinde bir milyon ton azaltmak
• Depolama sektöründe 2030 itibariyle 30.000 iş yaratmak
• Yenilenebilir enerji devletin enerji karmasının daha büyük bir kısmını işgal ettikçe doruğa ulaşan talep dalgalarını karşılayacak yeteneği sunmak

Tuzdan arındırma tesisleri için daha yeşil bir gelecek

Birleşik yenilenebilir enerji ve batarya depolama çözümleri de su temini gibi ‘yaşamın alt yapısı’ için hayati önem taşıyan diğer endüstrilerin sürdürülebilirlik gündemini de öne çıkaracak potansiyele sahip.

Tuzdan arındırma tesislerinin sürdürülebilirliğini ve ticari uygulanabilirliğini geliştirmenin önündeki en büyük güçlüklerden biri de enerjidir. Geleneksel termal tuzdan arındırma tesisleri çok fazla enerji tüketmekte ve yüksek karbon emisyonuna yol açmaktadır. Güneş veya rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji çözümleri kullanılsa bile, bu güç kaynakları haftada 7 gün 24 saat çalışmamaktadır, bu nedenle yenilenebilir enerji arzındaki boşlukları doldurmak için petrol veya gaz tabanlı türbinlere ihtiyaç duyulmaktadır, bu da büyük boyutlu karbon ayak izi üretilmesine sebep olmaktadır.

Yeni nesil ters osmoz tuzdan arındırma tesislerinin enerji verimliliği, termal santrallerden çok daha fazla, aslında on katı kadardır, ancak yirmi dört saat yenilenebilir enerji kaynağının olmaması hala sorun oluşturmaktadır.

Ancak FRV’nin Şili‘de öncülük ettiği gibi yenilenebilir enerji ve batarya depolama çözümü kombinasyonu ile, 7/24 kesintisiz yenilenebilir enerjiyle tuzdan arındırma planını uygulamak mümkün olacak.

Bu tuzdan arındırma sürecini karbon nötr hale getirmekle kalmayacak, aynı zamanda çok miktarda petrolü, özellikle son derece fazla enerji tüketen termal tesisler olan tuzdan arındırma tesislerine yakıt sağlamak için kullanmak yerine, ihracat için serbest bırakacaktır.

“Yenilenebilir enerji çözümü tuzdan arındırma tesisinin konumlandırılması bakımından da daha fazla esneklik sağlayacaktır,” diyor Abdul Latif Jameel Energy bünyesinde yer alan Almar Water Solutions İcra Kurulu Başkanı Carlos Cosin. “Artık tuzdan arındırma tesisini geleneksel elektrik santralinin yakınına yerleştirmeniz gerekmeyecek. Tesis, suya esas olarak ihtiyaç duyulan kasabaların ve şehirlerin yakınında inşa edilebilir.”

Özel enerji devrimine enerji sağlıyoruz

Batarya depolama alanındaki ilerlemelerin enerji ve suyu tuzdan arındırma sektörlerini yeniden tanımlaması muhtemel olsa da, fayda sağlayacak olan sadece büyük ölçekli altyapısal gelişmeler ve kamuya açık sistemler değil.

Bireyler de evlerine gün boyunca güneş panelleriyle ve evsel batarya depolama tesisleriyle enerji sağlarken, öncü endüstri figürleri arasında enerji kullanımını ev seviyesinde dönüştürmek üzere batarya depolama potansiyeli ile ilgili gittikçe artan bir heyecan var.

McKinsey & Co., evsel batarya depolama alanı için olumlu değerlendirmelere bu öncülük edenler arasında yer alıyor. “Nihayetinde, güneş enerjisini depolamayla ve küçük elektrik jeneratörüyle birleştirmek (tam şebeke defeksiyonu olarak bilinir), yüksek maliyetli pazarlarda bazı müşteriler için on yıllar değil, birkaç yıl içinde ekonomik olarak mantıklı hale getirecek[21].”

Bu vaadin gerçekleştiğine dair ilk işaretler, 50.000 eve güneş panellerinin ve bataryaların kurulmakta olduğu, güney Avustralya’da ortaya çıkmaya başlıyor[22]. Uzak Doğu’da, Japonya’nın ulusal kamu hizmeti yapan kuruluşlarından ve şebeke operatörlerinden biri olan Tokyo Electric Power Holdings (TEPCO), ülkenin konutta sıfır enerji standartlarına yönelik hamlesinin parçası olarak müşterilerine evlerinde güneş PV-artı-batarya enerji depolama olanağı sunmayı planlıyor[23].

“Batarya etrafında gelişen farklı teknolojiler ve çok sayıda araştırma ve geliştirme var[24],” diyor FRV İcra Kurulu Başkanı Daniel Sagi-Vela. “Batarya depolamayla bir evde, çatınıza yerleştirdiğiniz panellerle, klima dahil her şeyi çalıştırabilirsiniz. Günün belli kısımlarında, diğer tesisatları veya ekipmanları kullanmadığınız zaman, bataryaları otomatik olarak şarj etmelisiniz.”

Mayıs 2018’de, bataryalar Kaliforniya’yı 2020 yılında itibaren yeni evlerde ve alçak apartmanlarda güneş panellerini zorunlu hale getiren ilk ABD eyaleti olmaya iten düşüncenin kilit parçasını oluşturdu[25]. Bu arada Nova Scotia, Kanada’da, Nova Scotia Power 2020 itibariyle %40 yenilenebilir enerji hedefini karşılamasına yardımcı olmak için batarya enerjisini kullanmayı planlıyor.

Öncü bir deneyin parçası olarak, 10 müşterisinin evine yüksek kapasiteli bataryalar yerleştirdi. Bataryalar kısmen rüzgar türbinleriyle çalışan bir elektrik hattına bağlı. Nova Scotia Power’da Kıdemli Program Yöneticisi olan Jill Searle bu hareketi “ezber bozan” bir girişim olarak tanımlıyor. Searle şöyle diyor: “Batarya depolama teknolojisi Nova Scotia Power’ın müşterilerine sunduğu güvenilir ‘her zaman açık’ hizmetini nasıl sunacağı bakımından bir sonraki büyük gelişme[26].”

Benzer yaklaşımla, Almanya’daki evler de akşam saatlerinde ve gece boyunca küçük bir ailenin elektrik ihtiyaçlarını karşılayabilecek olan PV sistemi ile 4,4 KW/sa depolama aygıtını içeren batarya depolama bazlı enerji paketi satın alabilir[27].

Suudi Arabistan için yeni bir geleceğin tam ortasında

Batarya depolama tesislerinin uygulanmasının ‘yaşamın altyapısı’ için hayati önem taşıyan enerji ve su endüstrilerinde ezber bozacağı artık yaygın olarak kabul ediliyor.

Bu heyecan verici aşamada ön planda olmak için kuruluşun ülkedeki girişimlerini Abdul Latif Jameel Energy Suudi Arabistan İcra Kurulu Başkanı ve Abdul Latif Jameel Investments Kıdemli Sorumlu Müdürü Ömer Al-Madhi yönetiyor; Suudi Arabistan ve MENAT Bölgesi için daha temiz, daha sağlıklı bir gelecek sağlamak üzere küresel bilgiyle Abdul Latif Jameel Energy ve FRV’deki deneyim sahibi liderlik ekibini belirlenmiş bir teşebbüste bir araya getiriyor.

“Batarya depolamayı Abdul Latif Jameel Energy’nin güneş PV, rüzgar ve su çözümlerinde sınıfının en iyisi yenilenebilir enerji sağlama yeteneğini birleştirerek Suudi Arabistan dönüşümsel bir değişim elde edip 21. yüzyıl ve sonrası için kendisini dünyanın yenilenebilir enerji pazarında stratejik bir dev olarak konumlandırabilir.”

Mr. Al Madhi’nin arzuları Suudi Arabistan’ın Vision 2030 planında ifade edilen hedefleriyle uyum gösteriyor; “çevremizi ve doğal kaynakları koruyarak İslami, insani ve manevi görevlerimizi yerine getiriyoruz[28]”. Ülkenin batarya depolama çözümleri gibi yeni teknolojik gelişmeleri desteklemeye hazır olmasının daha açık bir ifadesi şöyle diyor:

“Koruma bizim gelecek nesillere karşı sorumluluğumuz ve günlük hayatlarımızın kalitesi için temel gereksinimdir. Her tür kirliliği azaltarak … çevremizi korumaya çabalayacağız.”

Doğrusunu söylemek gerekirse, 21. Yüzyılın üçüncü on yılına girmeye hazırlanırken, batarya depolama dünyanın enerji karmasında gittikçe daha bütünleyici bir rol oynamaya başlayacak gibi görünüyor. Çevresel, verimlilikle ilgili ve ekonomik nedenlerle, bir zamanlar büyük ölçüde görmezden gelinen bir teknoloji artık hem şebeke ölçekli enerji ve özel konutlar için kilit destek mekanizması olarak su yüzüne çıkmanın yanı sıra otomotiv sektöründe heyecan verici yeni olasılıklar sunuyor. Hepimiz için daha iyi bir gelecek sağlamak için çabalamaya devam ederken, Abdul Latif Jameel bu yeni enerji devriminin tam merkezinde olma fırsatının tadını çıkarıyor.

[1] Electricity Storage Insight, KPMG, 2016

[2] New Energy Outlook 2018, Bloomberg NEF, 2018

[3] New Energy Outlook 2018, Bloomberg NEF, 2018

[4] Japan’s Largest-scale Battery-equipped Solar Plant to Be Built in Hokkaido, Solar Power Plant Business, 6 September 2017

[5] Battery storage: The next disruptive technology in the power sector, McKinsey & Company, June 2017

[6] New Energy Outlook 2018, Bloomberg NEF, 2018

[7] New Energy Outlook 2018, Bloomberg NEF, 2018

[8] Tesla’s enormous battery in Australia, just weeks old, is already responding to outages in ‘record’ time, The Washington Post, 26 December 2017

[9] Elon Musk just met his 100-day deadline on a $50 million bet and Tesla’s giant battery is ready to roll, Business Insider Australia, 23 November 2017

[10] Elon Musk’s massive backup battery took just 140 milliseconds to respond to crisis at power plant, International Business Times, 25 December 2017

[11] Elon Musk’s massive backup battery took just 140 milliseconds to respond to crisis at power plant, International Business Times, 25 December 2017

[12] Distributed Energy: Innovation in solar, PwC, 15 August 2016

[13] Distributed Energy: Innovation in solar, PwC, 15 August 2016

[14] Sanjeev Gupta: $1bn South Australia renewable energy plan will mean cheaper power, The Guardian, 15 August 2018

[15] Mexico Gets Its First Grid-Scale Battery – at a Car Factory, Green Tech Media, 17 December 2018

[16] There’s a Hidden Battery Play in the ‘Extremes’ of Power Prices, Renewable Energy World, 31 July 2018

[17] Hyundai building 150 MW energy storage battery in South Korea, Digital Journal, 7 December 2017

[18] Hyundai building 150 MW energy storage battery in South Korea, Digital Journal, 7 December 2017

[19] New York unveils roadmap to 1.5 GW storage by 2025, Utility Dive, 21 June 2018

[20] New York State Energy Storage Roadmap and Department of Public Service / New York State Energy Research and Development Authority Staff Recommendations, 21 June 2018

[21] Battery storage: The next disruptive technology in the power sector, McKinsey & Company, June 2017

[22] Tesla Tapped by Australia for Solar-plus-Storage Virtual Power Plant Plan, Renewable Energy World, 5 February 2018

[23] Renewable retail plans from Japanese utility TEPCO include home battery rollout, Energy Storage News, 5 April 2018

[24] The Business Breakfast, DubaiEye 103.8, 17 January 2018

[25] California poised to be first state to require solar panels on new homes, The Guardian, 9 May 2018

[26] Nova Scotia Power Engages Eager Elmsdale Residents to Test Intelligent Feeder Pilot Project, Nova Scotia Power, 8 February 2018

[27] Elektrik Depolama İçgörüleri, KPMG, 2016

[28] Vision 2030, Kingdom of Saudi Arabia