Güneş enerjisi, sera gazı emisyonlarının azaltılmasına ve iklim değişikliğiyle mücadeleye yardımcı olabilecek temiz ve bol miktarda yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Ancak güneş enerjisi de değişken ve belirsizdir, yani hava durumuna ve günün saatine bağlıdır. Bu durum, kalkınma ve insan refahı için güvenilir ve uygun fiyatlı elektriğin gerekli olduğu, elektrik sıkıntısı yaşanan bölgeler için bir zorluk teşkil ediyor.
Enerji depolama teknolojileri: anahtar çözüm
Güneş enerjisinin değişkenliğini ve belirsizliğini aşmanın bir yolu, onu bol olduğu zaman depolamak, ihtiyaç duyulduğunda kullanmaktır. Enerji depolama, elektrik talebi ve arzındaki iniş ve çıkışların yumuşatılmasına yardımcı olabileceği gibi, şebeke arızaları veya acil durumlarda yedek güç de sağlayabilir.
Güneş enerjisiyle kullanılabilecek farklı türde enerji depolama teknolojileri vardır:
Piller: Bu cihazlar depolanan kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Ev düzeyinden şebeke düzeyine kadar farklı ölçeklerde kullanılabilen bu sistemler son yıllarda daha ucuz ve daha verimli hale geldi. Örneğin, ABD'nin Kaliforniya eyaletindeki Moss Landing Enerji Depolama Tesisi, 300 megawatt kapasitesiyle dünyanın şu ana kadarki en büyük pil enerji depolama sistemidir.
Pompalanan hidro: Bu yöntem, enerji talebinin düşük olduğu zamanlarda suyun yokuş yukarı pompalanmasını ve talebin yüksek olduğu zamanlarda ise türbinler aracılığıyla elektrik üretimi için serbest bırakılmasını içerir. Özellikle büyük ölçekli uygulamalar için en yaygın kullanılan enerji depolama şeklidir. Hidroenerjinin, pompalı depolama da dahil olmak üzere, dünyanın en büyük yenilenebilir elektrik üretimi kaynağı olmaya devam etmesi bekleniyor.
Termal enerji depolama: Bu teknik, ısının veya soğuğun su, erimiş tuz, buz veya faz değiştiren malzemeler gibi malzemelerde depolanmasını içerir. Binalar veya endüstriyel prosesler için ısıtma veya soğutma sağlamak veya buhar türbinleri veya ısı motorları kullanarak elektrik üretmek için kullanılabilir. Termal enerji depolamanın boyutunun 2030 yılına kadar üç katına çıkacağı tahmin ediliyor.
Mekanik enerji depolama: Bu yaklaşım, elektriği depolamak için hareket veya yerçekiminden yararlanır. Örnekler arasında volanlar, basınçlı hava ve yerçekimine dayalı sistemler yer alır. Bu teknolojiler, şebeke dalgalanmalarına ve güç kalitesi sorunlarına hızlı ve esnek yanıt verebilir.
Enerji depolama teknolojileri: önemli bir zorluk
Enerji depolama, güneş enerjisinin elektrik sıkıntısı çeken bölgelere entegre edilmesinde birçok fayda sunabilirken, aynı zamanda birçok zorlukla da karşı karşıyadır. Bunlardan bazıları şunlardır:
Maliyet: Enerji depolama teknolojileri, geleneksel fosil yakıt bazlı enerji santrallerine kıyasla hala pahalıdır. Enerji depolamanın maliyeti teknolojinin türü, boyutu, yeri ve uygulaması gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Bir depolama sisteminin kullanım ömrü boyunca sağladığı elektriğin birim başına ortalama maliyetini ölçen seviyelendirilmiş depolama maliyeti (LCOS), farklı teknolojiler ve bölgeler arasında büyük farklılıklar gösterir.
Verim: Enerji depolama teknolojileri, güç kapasitesi, enerji kapasitesi, verimlilik, kullanım ömrü ve çevresel etki açısından farklı özelliklere sahiptir. Bunlar farklı amaçlara ve senaryolara uygunluğunu etkiler. Örneğin, piller kısa süreler için yüksek güç çıkışı sağlayabilirken, pompalanan hidrofor uzun süreler için düşük güç çıkışı sağlayabilir. Üstelik bazı enerji depolama teknolojileri, döngü veya kendi kendine deşarj nedeniyle zamanla bozulabilir veya verimliliğini kaybedebilir.
Güvenilirlik: Enerji depolama teknolojilerinin, elektrik kesintilerinin sağlık, eğitim ve ekonomik faaliyetler açısından ciddi sonuçlar doğurabileceği, elektrik kesintisi yaşanan bölgelerdeki elektrik talebini karşılayacak kadar güvenilir olması gerekir. Ancak enerji depolamanın güvenilirliği güneş kaynağının bulunabilirliğine ve kalitesine olduğu kadar sistemin tasarımına ve işleyişine de bağlıdır. Örneğin Tong ve ark. mükemmel iletim ve yıllık talebe eşit yıllık üretim olsa bile, ancak enerji depolaması olmasa bile, güneş enerjisi ağırlıklı sistemlerin ülkelerin elektrik talebini yalnızca Hu201379 saat içinde karşılayabildiğini buldu (rüzgar ağırlıklı sistemler için ru201391'e kıyasla) ). 12 saatlik depolama eklemek, bu aralığı güneş enerjisi ağırlıklı sistemler için e u201388'e (ve rüzgar ağırlıklı sistemler için � u201394) artırabilir, ancak yine de yılda yüzlerce saat karşılanmayan talep bırakabilir.
Çözüm
Güneş enerjisi ve enerji depolama, elektrik sıkıntısı çeken bölgelere temiz ve sürdürülebilir enerji sağlamada önemli bir role sahip olabilir. Ancak aynı zamanda ele alınması gereken birçok teknik, ekonomik ve sosyal zorlukla da karşı karşıyadırlar. Bu nedenle, sadece güneş ve rüzgar kaynaklarının değil, hidroelektrik, jeotermal ve biyokütle gibi diğer yenilenebilir kaynakların da dikkate alındığı bütünsel ve entegre bir yaklaşıma ihtiyaç vardır; talep yönetimi, azaltma ve bölgesel toplama gibi diğer çözümlerin yanı sıra. Ayrıca enerji depolamanın geliştirilmesi, yerel toplulukların ihtiyaçları ve tercihlerinin yanı sıra teknolojilerin çevresel ve sosyal etkileriyle de uyumlu olmalıdır.