Kapasite Faktörü Nedir? Nasıl Hesaplanır?

Kapasite faktörü, güç santrallerinin üretim verimliliğini ifade etmek için kullanılan ve değerlendirme açısından çok önemli bir parametredir. Bu yazımızda Kapasite Faktörü Nedir? Santrallerin Kapasite Faktörleri Nasıldır? sorularının cevaplarını derledik.

Kapasite Faktörü Nedir?

Kapasite faktörü, bir enerji santralinin belirli zaman aralığında (genellikle yıllık hesaplanır) ürettiği güç miktarının, o zaman aralığının her saati tam kapasitede çalışarak üretebileceği güç miktarına bölümüdür. Bu hesaplama aylık ve yıllık olarak yapılabilir. Fakat en sağlıklı sonuç yıllık hesaplamalarda ortaya çıkar bu sebepten de KF genellikle yıllık olarak hesap edilir. Bunu anlamak için öncelikle güç santralleri için kullanılan kurulu güç ve yıllık güç üretimi gibi kavramların bilinmesi gereklidir.

Kurulu güç, santralin güç üretim kapasitesini ifade eder. Mesela 1 MW kurulu güce sahip bir santral tam kapasitede 1 saatte 1 MWh elektrik üretebilir. Öte yandan yıllı güç üretimi de santralin enerji talebine ve diğer kısıtlamalara bağlı olarak aktif olarak bir yıldaki güç üretimidir. 1 MW kurulu gücündeki santralin günde 6 saat tam kapasitede enerji ürettiğini varsayarsak bu santralin yıllık toplam güç üretimi de 2.190 MWh olur. Bu kavramları anlamak kapasite faktörünü ve onun işlevselliğinin anlaşılması için önemlidir.

Kapasite faktörü ile verimlilik birbirine karıştırılmamalıdır. Santralin verimliliği kullanılan yakıt ile en son ne oranda güç üretildiği ile ilgilidir. Yani santrale 100 birim giren yakıttan 80 birimlik güç üretebiliyorsanız kabaca %80 verimlilikten söz edebilirsiniz. Fakat kapasite faktörü santralden elde edebileceğiniz maksimum gücün bir göstergesidir. Mesela örneklerde de bahsedeceğimiz üzere aktif santrallerin kapasite faktörülerini hesaplarsanız ortalama değerlerden farklı olduğunu görürsünüz. Bunun nedeni ise santraller genellikle enerji talebine göre belirli kapasitede çalışırlar. Talebin maksimum olduğu zaman tam kapasitede, görece az olduğu zamanda daha düşük kapasitede çalışır.

Kapasite Faktörü Nasıl Hesaplanır?

Kapasite faktörü tanımından da anlaşılacağı üzere, santralin belirli bir zaman aralığında güç üretiminin, yılın her saati (365 gün x 24 saat) tam kapasitede üretebileceği güce oranıdır. Temel olarak kapasite faktörü formülü aşağıdaki gibidir.

KF = Yıllık Elektrik Üretimi / (Kurulu güç *365 gün*24 saat/gün)

Bu formül üzerinden bir örnekleme yaparsak. Örneğin 5 MW kurulu gücündeki enerji santrali bir yılda 21900 MWh enerji ürettiğini düşünelim. Buna göre,

KF= 21900 MWh / (5 *365*24) = 0,5 yani %50’dir.

Şimdi bu örneklemeleri birbirinden farklı santral tipleri üzerinde gerçek değerlerle uygulayalım.

Not: Vereceğimiz örneklemeler sizlere kapasite faktörünü daha iyi anlatmak amacıyla yapılmıştır. Normalde santrallerin kapasite faktörleri talebe, kaynak durumuna ve diğer etkenlere göre değişiklik gösterebilir. Örneğin enerji talebinin düşük olduğu zamanlarda santralin çalışmasını azaltırsanız doğal olarak kapasite faktörünü de düşürmüş olursunuz. Bu sebeplerden dolayı kapasite faktörü santralin verimliliği anlamına gelmez. Örnekleri bu şekilde incelemelisiniz.

Nükleer Santrallerin Kapasite Faktörü

Nükleer enerji santralleri kullanılan nükleer yakıtın güç yoğunluğu itibariyle kapasite faktörünün en yüksek olduğu santral tipidir. Genellikle 2019 verilerine göre nükleer santrallerin kapasite faktörü ortalama olarak %93,5 civarıdır.

Şimdi gelin Türkiye’de inşa edilen Akkuyu Nükleer Enerji Santrali’nin kapasite faktörünü hesaplayalım.

Akkuyu Nükleer Enerji Santrali

• Kurulu güç: 4800 MW
• Tahmini Yıllık Güç Üretimi: 35.000 GWh
• Konum: Mersin, Akkuyu

KF = 35.000.000 MWh/yıl / (4800 MW * 365 gün/yıl * 24 saat/gün) = 0,83 ~ %83 

Hidroelektrik Santrallerinin Kapasite Faktörü

Hidroelektrik santrallerinin ise ortalama kapasite faktörü yaklaşık % 40 civarıdır. Ülkemizin de enerji üretiminin %30-35 civarında karşılayan hidroelektrik santrallerimiz arasından Elazığ’da bulunan ve en büyük üçüncü hidroelektrik santrali olan Keban Barajı Santrali’nin kapasite faktörünü hesaplayalım.

Keban Barajı ve Hidroelektrik Santrali

• Kurulu Güç: 1330 MWe
• Yıllık Elektrik Üretimi: ~ 5689 GWh
• Konum: Elazığ, Keban

KF = 5.689.000 MWh/yıl / (1330 MW * 24 saat/gün *365 gün/yıl) = 0,488 ~ % 49

Termik Santrallerin Kapasite Faktörü

Fosil kaynaklı termik santralleri de ülkelerin enerji üretiminde büyük bir paya sahip 2018 yılı verilerine göre ülkemizin elektrik üretim payının, %37,3’ü kömürden, %29,8’i doğal gazdan meydana gelmektedir.

Doğal gaz santralleri yaklaşık % 56,8 kömür santralleri de ortalama %47,5 kapasite faktörüne sahiptir. Şimdi gelin ülkemizin en büyük kurulu gücüne sahip Enka Gebze Doğal gaz Santrali’nin kapasite faktörünü hesaplayalım.

Enka Gebze Doğal Gaz Santrali

• Kurulu Güç: 1540 MWe
• Yıllık Güç Üretimi: ~ 11078 GWh
• Konum: Sakarya, Adapazarı

KF = 11.078.000 MWh/yıl / (1540 MW * 365 gün/yıl * 24 saat/gün) = 0,82 ~ %82 

Rüzgar Enerji Santrallerinin KF

Rüzgar enerji santralleri temiz enerjiye geçişte önemli yapı taşlarından birisidir. RES’lerde enerji üretimi rüzgarın esme durumuna göre değişiklik gösterir yani Bu santraller kara ve deniz üzerine kurulma şekline göre ikiye ayrılır. Deniz üzerine kurulan Off Shore RES’lerde kapasite faktörü ortalama %43, karada kurulan On Shore RES’lerde ise bu değer ortalama olarak %34 civarındadır. Şimdi Türkiye’nin en büyük kurulu gücüne sahip Soma RES’nin kurulu gücünü hesaplayalım.

Soma Rüzgar Enerji Santrali

• Kurulu Güç: 240,1 MWe
• Yıllık Elektrik Üretimi: ~ 511 GWh
• Konum: Manisa,Soma

KF = 511000 MWh/yıl / (240,1 MW*24 saat/gün*365 gün/yıl) = 0,24 ~ %24

Güneş Enerji Santrallerinin KF

Güneş enerji santralleri de RES’ler gibi temiz enerjiye geçişte bir diğer önemli enerji sistemidir. Ayrıca GES’lerin de enerji üretimi güneşin durumuna göre değişmektedir ve günün her saati aynı kapasitede güç üretimi gerçekleştiremez. Bu sebeple de GES ve RES’lerin kapasite faktörleri nükleer ve doğalgaz santrallerine göre düşüktür. Şimdi gelin Kayseri OSB Güneş Enerji Santrali’nin kapasite faktörünü bululalım.

Kayseri OSB Güneş Enerji Santrali

• Kurulu Güç: 50 MWe
• Yıllık Elektrik Üretimi: ~ 73 GWh
• Konum: Kayseri, Melikgazi

KF = 73.000 MWh/yıl / (50 MW * 24 saat/gün * 365 gün/yıl) = 0,166 ~ %17

İlk paragraflarda da belirttiğimiz gibi aktif santrallerde hesaplanan kapasite faktörlerinin ortalamadan farklı olmasının sebebi enerji talebine göre, yıl içerisinde santrallerin belirli kapasitelerde çalıştırılmasıdır. Ayrıca güneş ve rüzgar enerji santralleri de rüzgar ve güneşe bağlı olduğu için kapasite faktörleri değişiklik gösterebilir. Zaten kapasite faktörü genellikle santrallerin kurulmadan önceki fizibilite çalışmaları için önemlidir. Tüm etkenler göz önünde bulundurularak sonuç olarak hesaplanan kapasite faktörü değeri santralin kurulmasının elverişli olup olmadığını belirtir.