Türkiye'nin yenilebilir enerji kaynaklarının dünü ve bu günü incelenerek elektrik enerjisine olan katkının araştırılması /
Yazar: HULUSİ ERSOY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. VATAN TUĞAL
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1997
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Elektrik enerjisi = Electrical energy ; Enerji kaynakları = Energy resources ; Enerji üretimi = Energy generation ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Hidrolik enerji = Hydraulic energy ; Jeotermal enerji = Geothermal energy ; Rüzgar enerjisi = Wind energy

Özet:
Bu çalışmada Türkiye'de yenilenebilir enerji kaynaklarının dünü, bugünü elektrik enerjisi üretimine ve genel anlamda enerji üretimine katkıları incelenmiş ve araştırılmıştır. Enerji üretimine sundukları katkı büyüklüğüne göre hidrolik, jeotermal, güneş, rüzgâr, biyokütle, biyogaz ve dalga enerjisi sıralamasıyla konular ele alınmıştır. Hidrolik Enerji: Ülkemizde elektrik üretiminde önemli bir yeri olan hidrolik enerji yaygın olarak kullanımdadır. Türkiye'nin hidrolik enerji brüt potansiyeli 432.986 GWh olarak hesaplanmaktadır. Bu potansiyelin 216.000 GWh'i teknik potansiyel, 124.568 GWh'i ise ekonomik potansiyeldir. Bu potansiyelin 80.039 GWh'i güvenilir enerji olarak, elektrik enerjisi talebini karşılayabilir. 1997 yılı itibariyle mevcut hidrolik kurulu güç 9.685 MW olup inşaatı devam eden santraller bu yıl devreye alınırsa kurulu güç 1 1.486 MW'a ulaşacaktır. Yıllık hidrolik enerji üretimi kapasitesi, 1997 yılı için 35.477 GWh'tir. İnşaatı devam eden santrallerle beraber üretim kapasitesinin 1997 yılı için 40.872 GWh olması ön görülmektedir. Hidrolik enerjinin toplam kurulu güçteki payı % 45'dir. Türkiye'nin hidrolik güç potansiyelinin yaklaşık % 33'ü kullanılmaktadır. 2010 yılına kadar bu potansiyelin % 58'inin kullanılması planlanmaktadır. Jeotermal Enerji: Türkiye'de elektrik enerjisi üretiminde, jeotermal enerji, yenilebilir enerji kaynağı olarak ikinci sırayı almaktadır. Ülkemizde MTA'nın verilerine göre 600'den fazla sıcak su kaynağı mevcuttur. Bu potansiyelin 4.500 MW'ı elektrik üretiminde, 31.100 MW'ı ise ısıtma amaçlı kullanılabilecek tahmini kapasitedir. MTA tarafından yürütülen çalışmalarda; 1968 yılında Kızıldere-Denizli ve 1972 yılında da Germencik- Ay din gibi yüksek entalpili jeotermal sahalar bulunmuştur. Jeotermal enerjiden elektrik üretimi için Kızıldere jeotermal sahasında 1974 yılında 0,5 MW gücünde bir deneme jeneratörü kurulmuştur. 1984 yılında TEK(TEAŞ) tarafından devreye alman 20,4 MW gücündeki santral, Türkiye'de kurulan ilk jeotermal enerji santralidir. Kızıldere Jeotermal sahasında, elektrik enerjisi üretiminde karşılaşılan kalsit çökelmesi ve rezervuar basıncının düşmesi nedeni ile mevcut santral 7-8 MW kapasitede çalışmaktadır. Germencik jeotermal sahasında ısı rezervlerinin de dikkate alınması ile sahanın elektrik enerjisi eşdeğer gücünün 30-60 MW olabileceği hesaplanmıştır. Türkiye'de jeotermal enerjinin toplam elektrik üretimindeki payı % 0,1 'dir. Güneş Enerjisi: Güneş enerjisi, ülkemizde elektrik enerjisi üretimi için henüz kullanılmamaktadır. Coğrafi olarak 36-42° kuzey enlemleri arasında bulunan ülkemiz güneş kuşağı içindedir. Güneş kuşağının bu kısmı, güneş ışınımının alt ve üst sınırda seyrettiği bir bölgedir. Meteorolojik verilere göre Türkiye'nin yıllık güneşlenme süresi ortalama 2.500 saat olarak hesaplanmıştır. Türkiye'nin bir yılda aldığı güneş enerjisi 80 Milyar TEP kadardır. Bu enerji 111,5 TW karşılıktır. Bu değerin % 2,5'ine eşit olan 87,9 Ej/yıl kadarı, Türkiye için brüt güneş enerjisi potansiyeli olarak hesaplanmaktadır. Gelişmiş teknolojik imkanlarla uzun dönemde kullanılabilecek teknik potansiyel 1 Ej/yıl düzeyinde olup 1995'deki genel enerji tüketiminin % 35'ine eşittir. Güneş ışınım ölçümleri sonucunda Türkiye'de yılda metrekare basma 1.500 kWh'lik elektrik enerjisinin üretilebileceği hesaplanmıştır. Güneş enerjisi ülkemizde genellikle evsel amaçlı su ısıtmada kullanılmaktadır. 1994 yılı verileriyle 15 milyon m2 düzlemsel güneş kollektörü kullanıldığı ve güneş enerjisi üretiminin 40.000 TEP olduğu tahmin edilmektedir. Deney amaçlı olarak EİEİ'de 1983 yılında başlatılan güneş enerjisi projesinde bir evin ihtiyacım karşılayacak küçük ölçekli 1,6 kW gücünde güneş pilisistemi denenmiştir. Küçük güçteki ihtiyaçlarda, elektrik şebekesinden uzak yerlerde güneş pillerinin ekonomik olduğu görülmüştür. 1995 yılında güneş pilleri ile 2,5 GWh'lik elektrik üretimi planlanmıştır. Bu amaçla 2,7 MW gücünde güneş pili sistemlerinin kurulması ön görülmüştür. Takip edebildiğimiz kadarıyla bu yatırım henüz gerçekleşmemiştir. Rüzgâr Enerjisi: Türkiye'de 1960-1961 yıllarında Tarım Bakanlığı tarafından yapılan araştırmada 41 adet elektrik üretiminde kullanılan rüzgâr makinesi tesbit edilmiştir. 1970'li yıllardaki petrol krizinden sonra yapılan araştırmalarda (1978-1979) kullanılıp kullanılmadığına bakılmaksızın 23 adet elektrik üretim amaçlı rüzgâr türbini tespit edilmiştir. Söz konusu rüzgâr makinelerinin güçleri 1 kW'in altında olup yerli olardan ilkel yapılıydı. Türkiye'nin brüt rüzgâr enerjisi potansiyeli 400 milyar kWh teknik potansiyelinin ise 120 milyar kWh olduğu hesaplanmıştır. Elektrik üretim amaçlı güvenilir ve kullanılabilir potansiyel 12,4 milyar kWh/yıl düzeyindedir. Yıllık ortalama rüzgâr hızı ve güç yoğunluğu açısından en yüksek değer; 3,29 m/sn ve 51,91 W/m2 ile Marmara Bölgesi'nde saptanmıştır. Biyokütle Enerjisi: Biyokütle kaynaklar olarak odun, hayvan ve bitki artıkları sayılabilir. 1993 yılı itibariyle Türkiye'nin tezek-bitki artıkları üretim ve tüketimi toplam 10.842 bin ton'dur. Yakacak odun üretim ve tüketimi; resmî üretim ve kaçak üretim dahil toplam 18.173 bin ton'dur. Türkiye'de biyokütle enerji kaynaklan ısıtma amaçlı olarak konut sektöründe tüketilmektedir. Biyokütle olarak adlandırılan enerji kaynaklan, ülkemizde, elektrik üretim amaçlı olarak kullanılmamaktadır. Enerji bitkisi (CH4) olarak adlandırılan Tatlı Sorghum'un Türkiye'de üretilmesi ve elektrik enerjisi üretiminde kullanılması yönünde araştırmalar yapılmıştır: Tatlı Sorghum'un Türkiye koşullarında üretilebileceği görülmüştür. Biyogaz Enerjisi: Biyogaz enerjisi, evsel ve endüstriyel atıkların bünyesinde barındırdığı gazların ayrıştırılarak, enerji değeri yüksek olan gazlardan elde edilen enerjidir. Ülkemizde 1980'li yıllarda alternatif enerji kaynaklan arayışları içinde gündeme gelen biyogaz, bazı bölgelerde tezekten elde edilerek evsel amaçlı kullanılmıştır. Genel enerji istatistiklerinde bir veri olarak yer almamaktadır. 1993 yılında İstanbul Ümraniye'de patlayan çöp depolama alam, yetkilileri bu konu üzerine eğilmeye itmiştir. İstanbul Büyükşehir Belediyesi 1997 yılı yatırım programında; "Kartal- Yakacık Vahşi Çöp Depolama Alam Islah Projesi" çerçevesinde gaz depolama ve yakma tesisi yapımına başlamıştır. Proje kapsamında günde 1.000 m3 deponi gazı yakabilecek 5.000 kW gücünde biyogaz enerji santralı inşa edilecektir. Dalga Enerjisi: Son olarak ele aldığımız yenilenebilir enerji kaynağı dalga enerjisi: Denizlerdeki dalgaların taşıdığı potansiyel enerjidir. Çeşitli düzenek ve sistemler ile okyanuslara kıyısı olan ülkelerde elektrik enerjisi üretimi yapılmaktadır. Türkiye üç tarafı denizlerle çevrili bir ülkedir. 6.831 km'lik kıyı şeridinden 2.600 km'sinin dalga enerjisinden faydalanmada kullanılabileceği belirtilmektedir. Ülkemizin 245 milyar kWh'lik bir dalga enerjisi potansiyeli mevcuttur. Türkiye'de elektrik enerjisi üretim amaçlı dalga enerjisi çevrim sistemi mevcut değildir. Yedinci Beş Yıllık Kalkınma Planı Genel Enerji İhtisas Komisyonu Raporu'nda dalga enerjisinden yararlanmada kullanılacak konvertörlerin fizibilite çalışmalarının yapılması istenmiştir.

Abstract:
This study covers the analysis of renewable energy resources in Turkey, their past and present conditions, their contribution in particular to electrical energy production and in general to overall energy production. The topics are presented in an order of decreasing 'contribution to energy production' criterium under the headings: hydraulic, geothermal, solar, wind, biomass, biogas and wave energy. Hydraulic Energy: In Turkey hydraulic energy, which has a significant role in electricity production is in a widespread use. Turkish hydraulic energy gross potential is estimated to be 432 986 Gwh. Of this potential 216 000 GWh is technical and 124 568 GWh is economical potential. 80 039 GWh of this potential can meet as a reliable energy, the demand for electrical energy. With respect to 1997, the present established hydraulic power is 9685 MW and in the case that the currently being built power stations are brought into service this year, the established power will reach 1 1 486 MW. For the year 1997 is anticipated to be 40 872 GWh.The share of hyraulic energy in the overall established power is % 45. Turkey's approximately % 33 of hydraulic power potential is in use. It has planned to bring % 58 of this potential in use by the year 2010. Geothermal Energy: In the electrical energy production of Turkey, geothermal energy, as a renewable energy resource, ranks as the second highest contributor. According to MTA(Mineral Investigation&Research) reports there are more than 600 thermal sources in Turkey. 4500 MW of this potential is in an approximate capacity to be used for electricity production purposes and 31 100 MW for heating purposes. MTA researches have led to the discovery of high enthalpy geothermal areas such as the discovery of Kızıldere-Denizli area in 1968 and that of Germencik- Aydm in 1972. A 0.5 MW capacity test-generator had been established in Kızıldere geoterhmal area in 1974 for the purpose of the purpose of producing electricity from geothermal energy. The 20,4 MW power station brought into activity by TEK(TEAŞ: Turkish Electric Production&Transmission Company) in 1984 is running with a capacity of 7-8 MW due to calcite precipitation and reserviors pressure decline, confronted in the process of electrical energy production. Taken the thermal reservoirs into consideration, the equivalent electrical energy capacity of Germencik geothermal area is estimated to be 30-60 MW. In Turkey, geothermal energy has a share of % 0,1 in the overall energy production. Solar Energy: In Turkey, solar energy has not been yet used in the production of electrical energy. Turkey is, geographically, located in 36-42° north latitude, being in the solar zone. This section of the solar zone is a region where solar radiation occurs in its lower and higher limits. According to meteorologic reports, the mean annual solar radiation period of Turkey is computed to be 2500 hours. The annual recevied solar energy of Turkey is about 80 billions TEP(Ton Equivalent Oil). This energy is equivalent to 111,5 TW; % 2,5 of this energy, corresponding to 87,9 Ej per annual, is estimated to be the gross solar energy potential of Turkey. The technical potential that may be used in the long run by the aid of advanced technology is at the level of 1 Ej/year which is equivalent to % 35 of overall energy consuption in 1995. As a result of sun ray measurements, it has been found out that may be produced 1500 kWh electrical energy per meter square annually in Turkey. Solar energy in Turkey is generally used for water-heating purposes of houses. With 1994 data, it is estimated that 15 billion m2 planar solar collector had been used and that the production of solar energy had been 40 000 TEP(Ton Equivalent Oil). In the 1983 solar energy project, initiated for experimantal purpose in EİEÎ(Electrical Tasks Survey Administration),a small scale 1,6 kW capacity solar battery system, sufficiant to meet the needs of a house, has beentested. It has been realized that, for low capacity needs, distant places from electric network, the solar batteries are economical. In 1995 it had been planned to produce 2,5 GWh electricity through from solar batteries. For this purpose the establishment of 2,7 MW capacity solar battery systems had been suggested. As for as we could follow this investment has not yet been realiazed. Wind Energy: There has been detected 41 wind machines in Turkey used for electricity production, in a research conducted by Agriculture Ministry during 1960- 1961. In the investigations realized during 1978-1979, after the oil crisis of 1970's, there had been detected, regardless of whether they were used or not, 23 wind turbines of electricity production purpose. These wind machines had powers under 1 kW and the home-produced ones were of primitive configuration.Turkey's gross wind energy potential and technical potential have been estimated to be 400 billion kWh and 120 billion kWh, respectively. The reliable and the utilizable potential for electricity production purposes is at the level of 12,4 billion kWh/year. With respect to annual average wind speed and power intensity, the highest values are detected in Marmara region to be 3,29 m/s and 51,91 W/m2, respectively. Biomass Energy: In this category are wood, animal and plant wastes. Turkey's total dried dung and plant wastes production and consuption were 10 842 thousand tons. Wood production and consumption(for heating purposes) including both official and unofficial cuts are 18 173 thousand tons. In Turkey biomass energy resources are consumed for heating purposes in housing sector and are not utilized for electricity production purposes. There are researches made to produce Sweet-Sorghum, known as energy plant in Turkey and to utilize in electrical energy production: Sweet-Sorghum has been observed to be capable of growing under geographical cirtumtances of Turkey. Biogas Energy: It is the energy derived from high energy gases that are decomposed of house and industrial wastes. Biogas which appeared in the agenda of 1980' s during the searches for alternativ energy resources, has been used in some regions inside-house purposes being derived from dried dung. This dosen't take part as a datum in general energy statistic. The explosion in Istanbul; Ümraniye garbage storage area in 1993 has caused the authorities to reflect upon this issue. Istanbul Metropol Municipality as a clause of 1997 investment programme, has initiated the construction of a gas storage and burning plant under "The Project of Reformation In Garbage Storage Area at Kartal -Yakacık". In the scope of the project a 5000 kW capacity biogas energy station, capable of burning daily 1000 m3 stored gas. Wave Energy: This renewable energy resource, that will lastly be deal with is the potential energy carried by the sea waves. Via varrious mechanism and systems in the states having coasts to ocean, electrical energy is being produced from waves. Turkey is a country surrounded by seas in its three side. Of its 683 1 km coast band, 2600 km is reported to be available for utilizing wave energy. Turkey has a wave energy potential of 245 billion kWh. In Turkey there does not exist the required transformation system designed to produce electrical energy from wave energy. In the Seventh Five -Years Development Plan General Energy Specialization Comission Report, it has been asked for to make the feasibility studies of convertors that will be used in the process of utilizing wave energy.