Türkiye için %100 yenilenebilir enerji sisteminin tekno-ekonomik analizi
Techno-economic analysis of 100% renewable energy system for Turkey
Yazar: ATAKAN AKGÜN
Danışman: PROF. DR. AYNUR ERAY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Temiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Küresel iklim değişikliğinin durdurulabilmesi için 2050 yılına kadar sera gazı salımları sıfıra indirilmelidir. Büyük oranda fosil yakıt kullanan ve sera gazı salımlarının en büyük kaynağı olan enerji sisteminin, hızlıca sıfır salımlı enerji sistemine dönüşmesi gerekmektedir. Buna rağmen, Türkiye'nin enerji dönüşümünü planlayabilmesi ve uygulayabilmesi için uzun vadeli enerji ve iklim politikaları bulunmamaktadır. Enerji dönüşümünde temiz enerji kaynaklarının kullanımının yanında, akıllı enerji sistemleri ve sektör birleşimi gibi yaklaşımların en uygun maliyetli çözümü sunduğu düşünülmektedir.  Bu çalışmada, EnergyPLAN yazılımı kullanılarak ve akıllı enerji sistemleri yaklaşımıyla; elektrik, ulaşım, ısıtma/soğutma, endüstri sektörleri dahil olmak üzere Türkiye'nin enerji sisteminin tamamına ait salımların 2050 yılında sıfıra indiği iki senaryo oluşturulmuştur. Senaryolardan ilkinde yenilenebilir enerji kaynaklarının yanında nükleer enerji santrallerinden de faydalanılmış, ikinci senaryoda ise %100 yenilenebilir enerji kullanılan bir enerji sistemine ulaşılmıştır. 2050 yılı referans enerji sistemine alt seçenekler adım adım eklenerek değişikliklerin etkileri incelenmiştir. Analizler saatlik çözünürlükte gerçekleştirilmiş ve yıl boyunca her saatte enerji dengesi sağlanmıştır. İki senaryoda da sıfır salımlı enerji sistemleri büyük oranda yenilenebilir elektriğe dayanmaktadır. Elektrik şebekesinde esneklik, güneş ve rüzgâr santrallerinin kurulu güçleri arttıkça, üretim santrallerinden değil, ısı pompası ve elektrolizörler gibi yüklerden sağlanmıştır. İki senaryoda da sıfır salımlı enerji sistemlerine, referans enerji sistemlerine göre yaklaşık %4,5 maliyet artışıyla ulaşılabilmiştir. Sıfır salımlı enerji sistemlerine geçişte, Nükleer + Yenilenebilir senaryosu karbon salımlarında daha düşük değerlerde kalmış, ancak yıllık enerji sistem maliyetlerinde %100 yenilenebilir senaryosu daha avantajlı olmuştur.

Abstract:
Greenhouse gas emissions have to be reduced to zero by 2050 in order to stop global climate change. Energy system has to transform into a net zero emission one since currently it consumes large amount of fossil fuels and is the main source of greenhouse gas emissions. However, Turkey does not have any long-term climate or energy policy for planning and execution of  its energy transition. In addition to the use of clean energy resources, concepts such as smart energy systems and sector coupling offer the most cost-effective solution for energy transition. In this study, by the use of EnergyPLAN software and smart energy systems approach; two scenarios were applied to Turkey's energy  system including electricity, transportation, heating&cooling and industry sectors so that all energy related emissions will be eliminated. In the first scenario, nuclear power is utilized along with renewable energy sources, while in the second scenario, an energy system was planned using 100% renewable energy. Technology options were added step by step to 2050 reference energy system and the effects of each option was analysed. Simulations were performed at hourly resolution and energy demand and production were balanced at every hour throughout the year. In both scenarios, zero-emission energy systems rely heavily on renewable electricity. As the installed power of solar and wind power plants increases, flexibility in the electricity grid is provided by loads such as heat pumps and electrolysers, instead of generation plants. In both scenarios, the cost of zero emission energy systems is only  4.5% higher than reference energy system. In the transition to net zero emission energy systems, Nuclear + Renewable scenario causes lower level of carbon emissions, but the 100% renewable scenario was more advantageous in annual energy system costs.