Pompaj depolamalı hidroelektrik santral tasarımı ve teorik analizi: Keban Barajı örneği
Design and theoretical analysis of a pumped storage hydroelectric power plant: A case study of Keban dam
Yazar: GÖKÇE TENEKCİOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ERDEM ÇİFTÇİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Dünyada uygulanan ve/veya araştırılıp, geliştirilen enerji depolama sistemlerinin sayısı oldukça fazladır. Pompaj depolamalı hidroelektrik santraller ise yüksek kapasitelerde enerji depolama avantajları sayesinde dünyada ve Türkiye'de ciddi ilgi yakalamıştır. Temelde hidroelektrik santrallerin çalışma prensibine ek olarak pompalama grubu ilavesiyle çalışan pompaj depolamalı hidroelektrik santrallerde, elektrik enerjisi fiyatının düşük olduğu saatlerde pompalama grubunun çalışmasıyla elektrik enerjisi depolamasının yapılması, elektrik enerjisi fiyatının yüksek olduğu durumlarda ise türbin grubunun çalışmasıyla elektrik enerjisi üretimi yapılmasının amaçlanmaktadır. Bu çalışmada da Keban Baraj Gölü alt rezervuar olarak kullanıp yeni inşa edilecek yapay gölün üst rezervuar olarak konumlandırılması ve iki rezervuar arasındaki potansiyel farktan faydalanarak elektrik enerjisi üretimi ve depolaması modlarında çalıştırılması üzerine hesaplamalar yapılmıştır. Projede 7 000 000 m³, 5 000 000 m³ ve 3 000 000 m³ olmak üzere 3 farklı senaryo üzerinden yıllık net kazançlar ve proje geri dönüş süreleri hesaplanmıştır. Günlük aynı saat aralığında yapılan üretim ve depolama üzerinden elde edilen gelir-giderlere bakılarak sağlanan net kazanç üzerinden 3 farklı senaryoda da proje geri dönüş süreleri 25 yıl olarak hesaplanmaktadır. Yerli ekipman desteği, inşaat maliyetlerindeki iyileştirmeler, mevcut santrallerin dönüşümü, devlet teşvik mekanizmalarının artırılması vb. destekleyici sistemler ile projeleri geri dönüş süreleri kısaltılabilir. İnşaat maliyetleri, hızla değişen ve dalgalanan döviz kuru sebebiyle oldukça uzayan geri dönüş süreleri PDHES'lere olan ilgiyi azaltıyor olsa da elektrik enerjisi depolama kapasitelerinin büyüklüğü, Türkiye'de mevcuttaki hidroelektrik santrallerinin varlığının fazla olması sebebiyle ülkemiz için daha uygulanabilir bir yatırım konusu haline gelmektedir. İlk adımda mevcuttaki santrallerin dönüşümü ile PDHES'leri hayata geçirmek oldukça faydalı olacaktır.

Abstract:
The number of energy storage systems being implemented and/or researched globally is quite substantial. Pumped storage hydroelectric power plants (PSHPPs) have garnered significant interest worldwide and in Turkey due to their advantages in high-capacity energy storage. These plants operate on the basic principle of hydroelectric power plants, with the addition of a pumping unit. PSHPPs aim to store electrical energy by operating the pumping unit during low electricity price periods and generate electricity by operating the turbine unit during high electricity price periods. This study involves calculations for using the Keban Dam Reservoir as the lower reservoir and positioning a newly constructed artificial lake as the upper reservoir, leveraging the potential difference between the two reservoirs to operate in both energy generation and storage modes. The project considers three different scenarios with reservoir capacities of 7 000 000 m³, 5 000 000 m³ and 3 000 000 m³, respectively, and calculates the annual net gains and project payback periods. The net gains derived from the income-expense analysis of production and storage within the same daily time frame indicate that the project payback periods for all three scenarios are 25 years. The payback periods of the projects can be shortened with supportive measures such as local equipment support, improvements in construction costs, conversion of existing plants, and increased government incentive mechanisms. Although the rapidly changing and fluctuating exchange rates significantly extend the payback periods, reducing interest in PSHPPs, the large capacities of electrical energy storage make them a more feasible investment for Turkey, given the abundance of existing hydroelectric power plants. Initially, converting existing plants to PSHPPs will be highly beneficial.