ABD, enerji politikalarında radikal değişikliklere gidiyor Kömür, petrol, doğalgaz ve nükleer santralardan kömür enerjisine geçerek, 2050 yılına kadar ülkenin elektrik enerjisinin %69'unu ve toplam enerjisinin %35'ini güneş enerjisi santralarından karşılamayı hedefliyor Bu değişiklik, ayrıca, sera gazı emisyonunu büyük ölçüde frenleyecek
ABD uzun süredir enerji faturasını azaltmanın yollarını arıyor Pek çok siyaset bilimcisine göre Ortadoğu'da sürmekte olan savaşın gerçek nedenlerinden biri, ABD'nin küresel fosil yakıt pastasından en büyük paya sahip olmak istemesi Çin, Hindistan ve diğer ulusların fosil yakıt talepleri arttıkça enerji savaşlarının giderek şiddetleneceğine kesin gözüyle bakılıyor Bu arada kömür, petrol ve doğalgaz ile çalışan enerji santralleri ve modern yaşamın ayrılmaz parçası olan benzinli araçlar atmosfere milyonlarca ton sera gazı ve zararlı parçacıklar yayarken, insanlar küresel ısınma ile nasıl baş edeceklerini düşünüyor
İyi niyetli bilim adamları, mühendisler, ekonomistler ve politikacılar, fosil yakıt tüketimini ve emisyonunu az da olsa azaltacak çeşitli çözümler üretme çabasında Ancak bu çözümlerden hiçbiri bu devasa sorunu çözebilecek potansiyele sahip değil Fosil yakıt kıskacından kendilerini kurtarmak için köklü değişikliklere gereksinim duyan ABD yönetimi, en akılcı çözümün güneş enerjisine geçmek olduğuna inanıyor
GÜNEŞ ENERJİSİNİN POTANSİYELİ
Güneş enerjisinin potansiyeli henüz tam olarak bilinmiyor Yeryüzüne 40 dakika süresince çarpan güneş ışığının içerdiği enerji, küresel enerji tüketim toplamına eşit ABD ise bu konuda çok şanslı, çünkü ülkenin büyük bir bölümü güneş ışığından nasibini alıyor Örneğin yalnızca güneybatıda 650000 kilometre karelik bir alan güneş enerjisi ile çalışacak santrallerin kurulması için uygun Bu bölge 4500 katrilyon Btu (British thermal units) güneş ışını alıyor Bu ışının % 25'luk bir oranı elektriğe dönüştürülebilseydi, ülkenin 2006 yılındaki toplam enerji tüketimini karşılayabilirdi
ABD'nin güneş enerjisine geçmesi için çok geniş bir toprak parçasının fotovoltaik (FV) panellerle ve güneş ışığını odaklayan aynalarla kaplanması gerekiyor Ayrıca enerjinin ülkenin dört bir yanına taşınması için doğru akım (DC) nakil ana hatlarının kurulması da gerekli
Aslında bütün bunlar için teknoloji hazır Uygulamaya geçmek için hazırlanan Büyük Planın yürürlüğe girmesi durumunda ABD'nin elektrik tüketiminin %65'i ve toplam enerjisinin %35'i 2050 yılına kadar güneş enerjisi ile karşılanacak Bilim adamları bu enerjinin tüketiciye satış fiyatının bugünkü konvansiyonel enerji kaynaklarına eşit olacağını öngörüyor Bu da elektriğin kilovat saatinin yaklaşık 5 sent olması anlamına geliyor Eğer rüzgâr, biyokütle ve jeotermal enerji de aynı anda devreye girerse, yenilenebilir enerji 2100 yılına kadar ülkenin elektrik gereksiniminin %100'ünü ve toplam enerji gereksiniminin %90'nını karşılayabilir
Federal hükümetin 2050 yılında tamamlanması düşünülen planın finansmanı için yaklaşık 400 milyar dolara ihtiyacı var Bu çok büyük bir yatırım olarak düşünülse de kısa zamanda daha büyük bir miktarda getiri sağlayacak Bir kere güneş santralleri çok az fosil yakıt tüketir veya hiç tüketmez Bu da her yıl milyarlarca doların tasarruf edileceği anlamına geliyor Altyapının kurulmasıyla, kömürle çalışan yaklaşık 300 santral, doğalgaz ile çalışan daha büyük 300 santral ve bunların tükettiği yakıt devre dışı kalacak Plan, kısaca, ithal petrole olan bağımlılığı tümüyle ortadan kaldırırken, ABD'nin dış ticaret açığını azaltacak ve Ortadoğu'daki siyasi tansiyonu hafifletecek Bu arada güneş teknolojisi kirlilik yaratmadığı için de plan, enerji santrallerinden 17 milyar ton, benzinli taşıtlardan 19 milyar ton sera gazı emisyonunu ortadan kaldıracak 2050 yılında ABD'nin karbon dioksit emisyonu 2005 yılındaki emisyonun %65 altına inecek Bunun da küresel ısınmanın frenlenmesi açısından önemli bir gelişme olması bekleniyor
A) FOVOLTAİK ÇİFTLİKLER
Son yıllarda fotovoltaik (FV) pil ve modüllerin üretim maliyeti büyük ölçüde düşerek geniş ölçekli kullanımın yolu açıldı Çeşitli pil çeşitleri bulunmasına karşın, bugün bunların en ucuzu ince kadmiyum telürid tabakalarından yapılanlardır 2020 yılına kadar kilovat saat başına elektriği 6 sente mal etmek için kadmiyum telürid modüllerinin elektriği %14 verimlilikle dönüştürmesi gerekir Şu andaki modüllerin verimliliği %10 civarında seyrediyor Verimliliğin artırılması çalışmaları devam ederken, teknolojik gelişmeler de bu süreci hızlandırıyor Bugün ticari verimlilik son 12 ayda %9'dan %10'a çıktı Ayrıca modüller geliştirildikçe damlara yerleştirilen FV pillerinin ev sahipleri için giderek ucuzlayacağı da bir gerçek
Büyük enerji planı dahilinde 2050 yılına kadar fotovoltaik teknolojisinin 3000 gigavat (veya milyarlarca vat) enerji sağlaması amaçlanıyor Bunun için 78000 kilometre kare alana fotovoltaik modüllerin sırayla yerleştirilmesi gerekiyor Bu, çok geniş bir alan gibi görünmekle birlikte, kömürle işleyen bir enerji santralının ihtiyacı olan alandan çok daha küçük
2050 yılına kadar planın amaçlanan sonuçları vermesi için modüllerin veriminin %14'e çıkartılması gerekiyor Ticari modüllerin verimliliği laboratuvarlarda üretilen güneş pillerinin verimliliğine erişmeyecek olsa da, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'nda geliştirilen kadmiyum telürid pilleri bugün %165 verimliliğe ulaşmış durumda Bugün Ohio'daki First Solar adındaki üretici şirket ilk kez modül verimliliğini 2005'teki %10'dan 2007'de %10'a çıkartmayı başardı
B) BASINÇLI MAĞARALAR
Güneş enerjisini kısıtlayan en önemli etmen, güneş ışığının olmadığı bulutlu günlerde ve güneş battığında elektrik üretmenin mümkün olmaması Bu nedenle güneşin bol olduğu saatlerde ihtiyacın üzerinde enerji üretilmesi ve bunun da depolanması gerekiyor Pil gibi enerji depolayan sistemler hem pahalı hem de verimsiz olduğu için kullanımları sınırlıdır Bu durumda basınçlıhava enerji depolama sistemi umut vaat eden bir seçenek olarak karşımıza çıkıyor Bu sistemlerde fotovoltaik tesislerden elde edilen elektrik havayı sıkıştırır ve yeraltındaki boş duran mağaralara, terk edilmiş madenlere, tükenmiş doğalgaz kuyularına pompalar Basınçlı hava istenildiği zaman elektrik üreten bir türbini döndürür Türbin ise az miktarda doğalgaz ile çalışır
Kaliforniya Palo Alto'daki Elektrik Enerjisi Araştırma Enstitüsü'nde yapılan araştırmaya göre sıkıştırılmışhava depolama sisteminin maliyeti kurşunasit pillerinin yaklaşık yarısı kadar Buna bağlı olarak 2020 yılında kilovat saat başına enerji maliyetinin 89 sent civarında olabileceği hesaplanıyor
C) SICAK TUZ
Büyük plan dahilinde güneş enerjisinin beşte biri, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi olarak bilinen teknolojiden yararlanarak sağlanacak Bu tasarımda uzun, metalik aynalar güneş ışığını, içi sıvı dolu borulara odaklanır Burada ısınan sıvı bir ısı eşanjörünün içinden geçer ve sonucunda bir türbini çalıştıracak oranda buhar üretir
Enerjinin depolanması sırasında borular içi erimiş tuz ile dolu, izole edilmiş, büyük tanklara bağlanır Erimiş tuz ısıyı büyük bir verimlilikle muhafaza eder Geceleri ısı buradan alınır ve buhar haline getirilir
ABD'de uzun yıllardır toplam kapasitesi 354 megavat olan 9 adet güneş enerjisi tesisi güvenilir bir şekilde elektrik üretiyor Nevada'da 64 MV gücünde yeni bir tesis Mart 2007'de devreye alındı Ne var ki bu tesislerin ısıyı depolama özelliği bulunmuyor Büyük Plan'ın tasarlandığı gibi yürümesi için 16 saatlik bir depolama sistemi gerekiyor Ancak bu sistem ile birlikte 24 saat elektrik üretmek mümkün olabilecek
Şu anda varolan tesisler incelendiğinde yoğunlaştırılmış güneş enerjisinin uygulama açısından kolaylıklar içerdiği görülüyor Ancak burada da maliyet konusu öne çıkıyor 2006'da hazırlanan bir rapora göre 2019 yılında, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi kilovat saat başına 10 sente elektrik üretebilecek
ALTYAPI SORUNU
Bugün kömür, petrol, doğalgaz ve nükleer enerji santraları enerjinin gerekli olduğu bölgelerin yakınlarına kuruludur Oysa ABD'nin güneş enerjisi üretim tesislerinin güneybatı bölgesinde toplanması bekleniyor Şu anda varolan alternatif akım (AC) enerji hatları enerjiyi bu tesislerden alıp tüketicilere taşıyacak miktarda ve nitelikte değil Ayrıca uzun mesafelerde enerji kayıplarının çok fazla olacağından kaygı duyuluyor Bu bağlamda yeni, yüksek voltajlı doğru akım (HVDC) enerji nakil hatlarının kurulması gerekiyor
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda yürütülen bir çalışmaya göre uzun mesafe HVDC hatları AC hatlarından daha az enerji kaybı yaşayacak Nakil hatlarının oluşturacağı altyapı plana göre güney batıdan çıkarak ABD sınırları boyunca ilerleyecek Hatlar, enerjinin AC'ye dönüştürüldüğü konverter istasyonlarında sonlanacak
ABD uzun süredir enerji faturasını azaltmanın yollarını arıyor Pek çok siyaset bilimcisine göre Ortadoğu'da sürmekte olan savaşın gerçek nedenlerinden biri, ABD'nin küresel fosil yakıt pastasından en büyük paya sahip olmak istemesi Çin, Hindistan ve diğer ulusların fosil yakıt talepleri arttıkça enerji savaşlarının giderek şiddetleneceğine kesin gözüyle bakılıyor Bu arada kömür, petrol ve doğalgaz ile çalışan enerji santralleri ve modern yaşamın ayrılmaz parçası olan benzinli araçlar atmosfere milyonlarca ton sera gazı ve zararlı parçacıklar yayarken, insanlar küresel ısınma ile nasıl baş edeceklerini düşünüyor
İyi niyetli bilim adamları, mühendisler, ekonomistler ve politikacılar, fosil yakıt tüketimini ve emisyonunu az da olsa azaltacak çeşitli çözümler üretme çabasında Ancak bu çözümlerden hiçbiri bu devasa sorunu çözebilecek potansiyele sahip değil Fosil yakıt kıskacından kendilerini kurtarmak için köklü değişikliklere gereksinim duyan ABD yönetimi, en akılcı çözümün güneş enerjisine geçmek olduğuna inanıyor
GÜNEŞ ENERJİSİNİN POTANSİYELİ
Güneş enerjisinin potansiyeli henüz tam olarak bilinmiyor Yeryüzüne 40 dakika süresince çarpan güneş ışığının içerdiği enerji, küresel enerji tüketim toplamına eşit ABD ise bu konuda çok şanslı, çünkü ülkenin büyük bir bölümü güneş ışığından nasibini alıyor Örneğin yalnızca güneybatıda 650000 kilometre karelik bir alan güneş enerjisi ile çalışacak santrallerin kurulması için uygun Bu bölge 4500 katrilyon Btu (British thermal units) güneş ışını alıyor Bu ışının % 25'luk bir oranı elektriğe dönüştürülebilseydi, ülkenin 2006 yılındaki toplam enerji tüketimini karşılayabilirdi
ABD'nin güneş enerjisine geçmesi için çok geniş bir toprak parçasının fotovoltaik (FV) panellerle ve güneş ışığını odaklayan aynalarla kaplanması gerekiyor Ayrıca enerjinin ülkenin dört bir yanına taşınması için doğru akım (DC) nakil ana hatlarının kurulması da gerekli
Aslında bütün bunlar için teknoloji hazır Uygulamaya geçmek için hazırlanan Büyük Planın yürürlüğe girmesi durumunda ABD'nin elektrik tüketiminin %65'i ve toplam enerjisinin %35'i 2050 yılına kadar güneş enerjisi ile karşılanacak Bilim adamları bu enerjinin tüketiciye satış fiyatının bugünkü konvansiyonel enerji kaynaklarına eşit olacağını öngörüyor Bu da elektriğin kilovat saatinin yaklaşık 5 sent olması anlamına geliyor Eğer rüzgâr, biyokütle ve jeotermal enerji de aynı anda devreye girerse, yenilenebilir enerji 2100 yılına kadar ülkenin elektrik gereksiniminin %100'ünü ve toplam enerji gereksiniminin %90'nını karşılayabilir
Federal hükümetin 2050 yılında tamamlanması düşünülen planın finansmanı için yaklaşık 400 milyar dolara ihtiyacı var Bu çok büyük bir yatırım olarak düşünülse de kısa zamanda daha büyük bir miktarda getiri sağlayacak Bir kere güneş santralleri çok az fosil yakıt tüketir veya hiç tüketmez Bu da her yıl milyarlarca doların tasarruf edileceği anlamına geliyor Altyapının kurulmasıyla, kömürle çalışan yaklaşık 300 santral, doğalgaz ile çalışan daha büyük 300 santral ve bunların tükettiği yakıt devre dışı kalacak Plan, kısaca, ithal petrole olan bağımlılığı tümüyle ortadan kaldırırken, ABD'nin dış ticaret açığını azaltacak ve Ortadoğu'daki siyasi tansiyonu hafifletecek Bu arada güneş teknolojisi kirlilik yaratmadığı için de plan, enerji santrallerinden 17 milyar ton, benzinli taşıtlardan 19 milyar ton sera gazı emisyonunu ortadan kaldıracak 2050 yılında ABD'nin karbon dioksit emisyonu 2005 yılındaki emisyonun %65 altına inecek Bunun da küresel ısınmanın frenlenmesi açısından önemli bir gelişme olması bekleniyor
A) FOVOLTAİK ÇİFTLİKLER
Son yıllarda fotovoltaik (FV) pil ve modüllerin üretim maliyeti büyük ölçüde düşerek geniş ölçekli kullanımın yolu açıldı Çeşitli pil çeşitleri bulunmasına karşın, bugün bunların en ucuzu ince kadmiyum telürid tabakalarından yapılanlardır 2020 yılına kadar kilovat saat başına elektriği 6 sente mal etmek için kadmiyum telürid modüllerinin elektriği %14 verimlilikle dönüştürmesi gerekir Şu andaki modüllerin verimliliği %10 civarında seyrediyor Verimliliğin artırılması çalışmaları devam ederken, teknolojik gelişmeler de bu süreci hızlandırıyor Bugün ticari verimlilik son 12 ayda %9'dan %10'a çıktı Ayrıca modüller geliştirildikçe damlara yerleştirilen FV pillerinin ev sahipleri için giderek ucuzlayacağı da bir gerçek
Büyük enerji planı dahilinde 2050 yılına kadar fotovoltaik teknolojisinin 3000 gigavat (veya milyarlarca vat) enerji sağlaması amaçlanıyor Bunun için 78000 kilometre kare alana fotovoltaik modüllerin sırayla yerleştirilmesi gerekiyor Bu, çok geniş bir alan gibi görünmekle birlikte, kömürle işleyen bir enerji santralının ihtiyacı olan alandan çok daha küçük
2050 yılına kadar planın amaçlanan sonuçları vermesi için modüllerin veriminin %14'e çıkartılması gerekiyor Ticari modüllerin verimliliği laboratuvarlarda üretilen güneş pillerinin verimliliğine erişmeyecek olsa da, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'nda geliştirilen kadmiyum telürid pilleri bugün %165 verimliliğe ulaşmış durumda Bugün Ohio'daki First Solar adındaki üretici şirket ilk kez modül verimliliğini 2005'teki %10'dan 2007'de %10'a çıkartmayı başardı
B) BASINÇLI MAĞARALAR
Güneş enerjisini kısıtlayan en önemli etmen, güneş ışığının olmadığı bulutlu günlerde ve güneş battığında elektrik üretmenin mümkün olmaması Bu nedenle güneşin bol olduğu saatlerde ihtiyacın üzerinde enerji üretilmesi ve bunun da depolanması gerekiyor Pil gibi enerji depolayan sistemler hem pahalı hem de verimsiz olduğu için kullanımları sınırlıdır Bu durumda basınçlıhava enerji depolama sistemi umut vaat eden bir seçenek olarak karşımıza çıkıyor Bu sistemlerde fotovoltaik tesislerden elde edilen elektrik havayı sıkıştırır ve yeraltındaki boş duran mağaralara, terk edilmiş madenlere, tükenmiş doğalgaz kuyularına pompalar Basınçlı hava istenildiği zaman elektrik üreten bir türbini döndürür Türbin ise az miktarda doğalgaz ile çalışır
Kaliforniya Palo Alto'daki Elektrik Enerjisi Araştırma Enstitüsü'nde yapılan araştırmaya göre sıkıştırılmışhava depolama sisteminin maliyeti kurşunasit pillerinin yaklaşık yarısı kadar Buna bağlı olarak 2020 yılında kilovat saat başına enerji maliyetinin 89 sent civarında olabileceği hesaplanıyor
C) SICAK TUZ
Büyük plan dahilinde güneş enerjisinin beşte biri, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi olarak bilinen teknolojiden yararlanarak sağlanacak Bu tasarımda uzun, metalik aynalar güneş ışığını, içi sıvı dolu borulara odaklanır Burada ısınan sıvı bir ısı eşanjörünün içinden geçer ve sonucunda bir türbini çalıştıracak oranda buhar üretir
Enerjinin depolanması sırasında borular içi erimiş tuz ile dolu, izole edilmiş, büyük tanklara bağlanır Erimiş tuz ısıyı büyük bir verimlilikle muhafaza eder Geceleri ısı buradan alınır ve buhar haline getirilir
ABD'de uzun yıllardır toplam kapasitesi 354 megavat olan 9 adet güneş enerjisi tesisi güvenilir bir şekilde elektrik üretiyor Nevada'da 64 MV gücünde yeni bir tesis Mart 2007'de devreye alındı Ne var ki bu tesislerin ısıyı depolama özelliği bulunmuyor Büyük Plan'ın tasarlandığı gibi yürümesi için 16 saatlik bir depolama sistemi gerekiyor Ancak bu sistem ile birlikte 24 saat elektrik üretmek mümkün olabilecek
Şu anda varolan tesisler incelendiğinde yoğunlaştırılmış güneş enerjisinin uygulama açısından kolaylıklar içerdiği görülüyor Ancak burada da maliyet konusu öne çıkıyor 2006'da hazırlanan bir rapora göre 2019 yılında, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi kilovat saat başına 10 sente elektrik üretebilecek
ALTYAPI SORUNU
Bugün kömür, petrol, doğalgaz ve nükleer enerji santraları enerjinin gerekli olduğu bölgelerin yakınlarına kuruludur Oysa ABD'nin güneş enerjisi üretim tesislerinin güneybatı bölgesinde toplanması bekleniyor Şu anda varolan alternatif akım (AC) enerji hatları enerjiyi bu tesislerden alıp tüketicilere taşıyacak miktarda ve nitelikte değil Ayrıca uzun mesafelerde enerji kayıplarının çok fazla olacağından kaygı duyuluyor Bu bağlamda yeni, yüksek voltajlı doğru akım (HVDC) enerji nakil hatlarının kurulması gerekiyor
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda yürütülen bir çalışmaya göre uzun mesafe HVDC hatları AC hatlarından daha az enerji kaybı yaşayacak Nakil hatlarının oluşturacağı altyapı plana göre güney batıdan çıkarak ABD sınırları boyunca ilerleyecek Hatlar, enerjinin AC'ye dönüştürüldüğü konverter istasyonlarında sonlanacak