Yenilenebilir Enerji Kaynakları Nelerdir?

Bu yazımızda temiz enerji kaynakları olarak ön plana çıkan ve iklim değişikliğinin etkilerinin azaltılmasında önemli bir rol oynayan yenilenebilir enerji kaynakları ve çeşitlerini derledik.

Yenilenebilir Enerji Türleri

Yenilenebilir enerji, güneş ışınları, rüzgar, yağmur, gel-git, dalga ve jeotermal gibi zaman içerisinde doğal olarak oluşan, yenilenebilir enerji kaynakları ile sağlanan enerjidir. Yenilenebilir enerji genellikle dört önemli alanda enerji elde etmek için kullanılır: elektrik üretimi, hava veya su ısıtma/soğutma, ulaşım ve kırsal alanlarda (off-grid) elektrik üretimidir.

REN21 (21. Yüzyıl için Yenilenebilir Enerji Politikası Ağı) 2017 raporuna göre, yenilenebilir enerji kaynakları, 2015 ve 2016 yıllarında sırası ile, dünyadaki toplam küresel enerji tüketimine %19,3 ve elektrik üretimine ise %24,5 oranında katkı sağlamıştır. Bu enerji tüketimi, %8,9 geleneksel biyokütle enerjisi, %4,2 ısı enerjisi ( modern biyokütle, jeotermal, güneş enerjili ısıtıcılar) ve %2,2 rüzgar, güneş, jeotermal ve biyokütleden elde edilen elektrik enerjisi olarak ayrılır.

Dünya’da şu anda aktif olarak kullanılan yenilenebilir enerji kaynakları aşağıdaki gibidir.

• Güneş Enerjisi
• Rüzgar Enerjisi
• Hidroelektrik Enerji
• Dalga Enerjisi
• Biyoyakıtlar
• Jeotermal

Ülkeler ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları

Çin ve ABD gibi rüzgar, güneş, hidro ve biyoyakıtlara büyük yatırım yapan ülkelerle birlikte, yenilenebilir enerji teknolojilerine yapılan dünya çapındaki yatırımlar 2015 yılında 286 milyar doları aşmıştır. Küresel olarak, yenilenebilir enerji alanı ile ilişkili 7,7 milyon iş imkanı bulunmaktadır.

Güneş enerjisinden elektrik üretimi alanı yenilenebilir enerji kaynakları arasında en büyük iş imkanına sahip alandır. 2015 yılı itibari ile dünya çapında kurulan yeni elektrik santrallerinin kapasitesinin yarısından fazlası yenilenebilir enerji kaynakları ile sağlanmaktadır.

Belirli ülkelerde bulunan diğer enerji kaynaklarının aksine, yenilenebilir enerji kaynakları geniş bir coğrafi alanda bulunmaktadır. Yenilenebilir enerji ve enerji verimliliğinin hızla yayılması enerji güvenliği, iklim değişikliğinin azalması ve ekonomik konularda önemli faydalar ile sonuçlanmaktadır. Yakın tarihli yapılan bir araştırmanın sonuçları ile birlikte sera gazı emisyonlarının, iklim değişikliğine neden olan sera gazlarının salınımından kaynaklanan zararlardan sorumlu tutulmaya başlaması ile birlikte, bu durumu azaltmak için yenilenebilir enerji teknolojilerine olan teşvikler artacaktır.

Uluslararası kamuoyu anketlerinde elde edilen sonuçlara göre güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynakları üzerine teşvik edilmesi konusunda büyük bir destek vardır. Dünya çapında en az 30 ülke, enerji arzının  %20’sinden fazlasını karşılayabilecek yenilenebilir enerji kapasitesine sahiptir.

Ulusal yenilenebilir enerji piyasalarının önümüzdeki on yıl içerisinde ve sonrasında güçlü bir şekilde büyümeye devam edeceği öngörülmektedir. İzlanda ve Norveç, tüm elektrik ihtiyacını yenilenebilir enerji kaynakları ile sağlamaktadır. Diğer birçok ülke, gelecekte enerjisini %100 yenilenebilir enerjiden karşılamayı hedeflemektedir. Örneğin, Danimarka’da hükümet toplam enerji arzını (elektrik, ısıtma ve soğutma) 2050 yılına kadar %100 yenilenebilir enerji’den sağlamaya karar vermiştir.

Yenilenebilir Enerji Teknolojilerinin Uygulanışı

Yenilenebilir enerji kaynakları ile elektrik üretimi için birçok proje büyük ölçekli olması ile birlikte, yenilenebilir enerji teknolojileri insanlığın gelişiminde enerjinin genellikle çok önemli olduğu yerlerde, kırsal ve uzak bölgelerde ve gelişmekte olan ülkeler için de uygundur. Eski Birleşmiş Milletler Genel Sekreteri Ban Ki-moon, yenilenebilir enerji kaynakları en fakir ülkeleri refah düzeyine ulaştırabilecek güce sahip olduğunu ifade etti.

Yenilenebilir enerji kaynakları birçoğu elektrik üretimi sağlamada kullanıldığından, yenilenebilir enerji kaynakları genellikle çeşitli yararlarından dolayı farklı elektrifikasyonlarla birlikte uygulanır: Elektrik enerjisi ısı enerjisine (fosil yakıtlara göre daha yüksek sıcaklıklar üretilebilir), yüksek verimle mekanik enerjiye dönüştürülebilir.

Yenilenebilir enerji kaynakları ile yapılan bu elektrifikasyon ek olarak çok daha verimlidir. Bu nedenle, birincil enerji gereksinimlerinde önemli bir azalmaya yol açar. Çünkü  yenilenebilir enerji kaynakları yüksek kayıplı bir buhar döngüsüne sahip değildir (fosil enerji santrallerinde genellikle% 40 ile% 65 arasında kayıplar söz konusudur).

Yenilenebilir enerji kaynakları ile elektrik üretim sistemleri hızla daha verimli ve daha ucuz hale gelmektedir. Toplam enerji tüketimindeki payı artmaktadır. Kömür ve petrol tüketimindeki artış, yenilenebilir enerji kaynakları ve doğal gazın artması nedeniyle 2020’ye kadar sürebilir.

Başlıca Kullanılan Yenilenebilir Enerji Kaynakları

Rüzgar Enerjisi

Yenilenebilir enerji kaynakları arasında önemli bir yere sahip olan rüzgar enerjisi ile elektrik üretimi rüzgar türbinleriyle sağlanmaktadır. Rüzgar türbinlerini çalıştırmak için hava akışları kullanılabilir.

Modern şebeke ölçekli rüzgar türbinleri, yaklaşık 600 kW ile 5 MW arasında değişen nominal güç aralığına sahiptir; ancak 1,5–3 MW nominal değere sahip olan türbinler, ticari kullanım için en yaygın hale gelmiştir. Tek bir kurulu kara rüzgar türbininin en büyük jeneratör kapasitesi 2015 yılında 7,5 MW’a ulaştı.

Rüzgârdan elde edilen güç, rüzgar hızının küpünün bir fonksiyonu olup, rüzgar hızı arttıkça, elde edilen güç çıkışı türbin için maksimum güç çıkışına kadar artar. Rüzgârların daha güçlü ve daha sabit olduğu, açık deniz ve yüksek irtifa gibi alanlar, rüzgar çiftlikleri için tercih edilen yerlerdir. Tipik olarak, rüzgar türbinlerinin tam yükte çalışma saatleri yılda yüzde 16 ila 57 arasında değişmektedir. Ancak açık denizlerde bu süre daha yüksek ve avantajlı olabilir.

Dünyada Rüzgar Enerjisi

Rüzgar enerjisinden elde edilen elektrik enerjisi, 2015 yılında küresel elektrik arzının yaklaşık% 4’ünü karşıladı. Buna ek olarak yaklaşık 63 GW’lık kapasiteye sahip yeni rüzgar enerjisi santrali kuruldu. Rüzgar enerjisi, Avrupa, ABD ve Kanada’da yenilenebilir enerji kaynakları arasında popüler hale gelmiştir.

Çin’deki en büyük ikinci enerji kaynağı olmuştur. Danimarka’da rüzgar enerjisi, elektrik arzının % 40’ından fazlasını sağlarken, İrlanda, Portekiz ve İspanya da ise yaklaşık olarak % 20 oranındadır.

Küresel olarak, rüzgar enerjisinin mevcut tüm pratik engellerin üstesinden geldiği varsayıldığında, uzun vade teknik potansiyelinin, toplam küresel enerji üretiminin beş katı veya mevcut elektrik arzının 40 katı büyüklüğünde kapasiteye sahip olduğu düşünülmektedir. Bu durumda, rüzgar türbinlerinin, özellikle açık deniz gibi daha yüksek kapasiteye sahip rüzgar kaynaklarının bulunduğu alanlar üzerine kurulması gerekmektedir.

Açık denizde oluşan rüzgarlar ortalama olarak karada oluşanlardan yaklaşık% 90 daha fazla olduğundan, denizdeki türbinler karada bulunan türbinlerden önemli ölçüde daha fazla enerji üretimine katkıda bulunabilir. 2014 yılında küresel çapta rüzgardan elektrik üretimi 706 terawatt-saat idi. Diğer bir deyişle dünyanın toplam elektrik üretiminin % 3’idi.

Hidroelektrik

2015 yılında hidroelektrik ile elde edilen enerji, dünyadaki toplam elektriğin % 16,6’sını ve tüm yenilenebilir enerji kaynakları arasında elde edilen elektriğin % 70’ini oluşturmaktaydı. Su, havaya göre 800 kat daha yoğun olduğundan dolayı, akış hızı düşük olan su veya deniz kabarması bile önemli miktarda enerji üretebilir. Birçok su enerjisi formu vardır:

• Tarihsel olarak hidroelektrik enerjisi, üçüncü dünya ülkelerinde hala yaygın olan, büyük hidroelektrik barajlarının ve rezervuarların inşa edilmesi ile ortaya çıkmıştır. Bunların en büyüğü, Çin’deki Üç Boğaz Barajı (2003) ve Brezilya ile Paraguay tarafından inşa edilen Itaipu Barajı (1984)dır.
• Küçük sistemler, genellikle 50 MW’a kadar güç üreten hidroelektrik santrallerdir. Genellikle küçük nehirlerde veya daha büyük nehirlerde düşük bir su etkisi sağlamak için kullanılırlar. Çin, dünyadaki en çok hidroelektrik santraline sahip ülkedir ve 45.000’den fazla küçük hidroelektrik santral vardır.

• Nehirler üzerine kurulan hidroelektrik santralleri, büyük bir rezervuar inşaa etmeden kinetik enerji üretmektedir. Bu tarzdaki santraller hala ABD’deki Columbia nehri üzerine kurulmuş olan Şef Joseph Barajı gibi büyük miktarda elektrik enerjisi üretebilir.

Dünyadaki En Büyük Hidroelektrik Santralleri

Hidroelektrik santralleri 150 ülkede kullanılmakta olup, Asya-Pasifik bölgesi, 2010 yılında küresel çapta hidroelektrik enerjisinden elde edilen enerjinin yüzde 32’sini oluşturmaktaydı. Ülkeler için yenilenebilir enerji kaynakları arasında en büyük elektrik yüzdesine sahip  kaynak hidroelektriktir.

Çin, en büyük hidroelektrik enerjisi üreticisidir. 2010 yılında 721 terawatt-saat üretim ile ülkedeki toplam elektrik kullanımının yaklaşık yüzde 17’sini karşılamaktadır. Şu anda 10 GW’ın üzerinde kapasiteye sahip üç adet hidroelektrik santrali vardır bunlar: Çin’deki Üç Boğaz Barajı, Brezilya / Paraguay sınırı boyunca Itaipu Barajı ve Venezuella’daki Guri Barajıdır.

Okyanuslardaki yüzey dalgalarının oluşturduğu dalga enerjisi ve gel-gitlerin oluşturduğu gelgit enerjisi, gelecekte potansiyeli olan iki hidroelektrik enerjisi çeşididir; Bununla birlikte, bu sistemler ticari boyutta henüz yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Okyanus Yenilenebilir Enerji Şirketi tarafından Maine sahilinde işletilen ve şebekeye bağlı olarak çalışan bir proje, dünyanın en yüksek gel-git akışının bulunduğu yer olan Fony Körfezi’nin gel-git gücünden yararlanmaktadır. Derinlerdeki soğuk ve yüzeydeki sıcak suların arasındaki sıcaklık farkını kullanan okyanus termal enerji dönüşümü, şu anda ekonomik bir fizibiliteye sahip değildir.

Güneş Enerjisi

Yenilenebilir enerji kaynakları ile elektrik üretiminde çok önemli bir paya sahip olan kaynak solar yani güneş enerjisidir. Güneş enerjisi, parlak güneş ışığı ve güneşten gelen ısı enerjilerinden, güneş enerjili ısıtma, fotovoltaik güneş panelleri, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (CSP), yoğunlaştırılmış fotovoltaikler (CPV), güneş mimarisi ve yapay fotosentez gibi sürekli gelişen teknolojiler kullanılarak yararlanılmaktadır. Güneş enerjili teknolojiler, güneşten gelen enerjiyi yakalama, dönüştürme ve dağıtma yöntemlerine bağlı olarak geniş bir biçimde pasif veya aktif güneş enerjisi olarak 2 ana gruba ayrılır.

Güneş Enerjisi ile Elektrik Üretme Yöntemleri

Pasif sistemler, bir binanın alacağı Güneş miktarını arttırmayı, termal kütle özelliğine sahip malzemelerden veya ışık dağılımı özelliklerine sahip malzemeleri seçmeyi ve doğal olarak havalandırma sağlayan tasarımları içerir. Aktif sistemler termal güneş enerjisini kapsar, ısıtma için güneş kollektörlerini kullanır. Güneş enerjisi, güneş ışığını doğrudan fotovoltaik (PV) kullanarak veya dolaylı olarak konsantre güneş enerjisi (CSP) kullanarak elektrik enerjisine dönüştürülür.

Bir fotovoltaik sistem, fotoelektrik etkisinden yararlanarak güneş ışığının enerjisini elektriksel doğru akıma (DC) dönüştürür. Solar PV sektörü yüksek bütçeli, hızla büyüyen bir endüstriye dönüştü. Maliyetini de azaltmaya devam etmektedir. CSP ile birlikte en yüksek potansiyele sahip yenilenebilir enerji teknolojisidir. Konsantre güneş enerjisi (CSP) sistemleri, geniş bir alandaki güneş ışınlarını küçük bir noktaya odaklamak için lensler veya aynalar ve izleme sistemlerini kullanır. Ticari olarak yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santralleri ilk olarak 1980’lerde geliştirilmiştir. CSP-Stirling teknolojisi, tüm güneş enerjisi teknolojileri arasında en yüksek verime sahiptir.   Uluslararası Enerji Ajansı, 2011 yılında “uygun fiyatlı, sonsuz ve temiz güneş enerjisi teknolojilerinin geliştirilmesinin uzun vadede büyük faydalar sağlayacağını” açıkladı. Yerli, sonsuz ve bağımsız bir kaynağa dayanarak sürdürülebilirliğini artıracak, kirliliği azaltacak, iklim değişikliğini hafifletecek ve maliyetlerini düşürerek ülkelerin enerji güvenliğini artıracaktır. Bu avantajlar globaldir. Bu nedenle, erken uygulamaya yönelik teşviklerin ek maliyetleri, öğrenmeye ve gelişmeye yönelik yatırımlar olarak düşünülmelidir.   İtalya, dünyanın en büyük güneş enerjisi oranına sahiptir. 2015 yılında İtalya’da elektrik arzının % 7,8’si güneş enerjisinden karşılanmıştır. 2016 yılında, hızlı bir büyüme ile yıl sonunda, güneş enerjisi küresel arzın %1,3’ünü oluşturdu. Güneş enerjisi yenilenebilir enerji kaynakları arasında en fazla potansiyele sahip ancak bir o kadar da dış etkenlerden etkilenen bir kaynaktır.

Jeotermal Enerji

Jeotermal enerji, yenilenebilir enerji kaynakları arasında diğerlerine göre daha az popüler olsa da Dünya’da üretilen ve depolanan termal önemli bir enerji kaynağıdır. Termal enerji, cismin veya maddenin sıcaklığını tanımlayan enerjidir. Dünyanın jeotermal enerjisi, gezegenimizin oluşumundan ve minerallerin radyoaktif bozunumundan kaynaklanır. Dünya’nın çekirdeği ile yüzeyi arasındaki sıcaklık farkı olan jeotermal gradyan, çekirdekten yüzeye ısı şeklinde sürekli olarak termal enerji iletimi sağlar.

Jeotermal enerji elde etmek için kullanılan ısı enerjisi, Dünya’nın derinliklerinden çekirdeğine kadar (4.000 mil (6,400 km) aşağı) elde edilebilir. Çekirdekte, sıcaklık 9,000 ° F’nin (5,000 ° C) üzerine çıkabilir. Isı, çekirdeği çevreleyen kaya katmanına geçer.

Yüksek sıcaklık ve basınçtan dolayı, genellikle magma olarak bilinen kaya erimesine neden olur. Magma, katı haldeki kayadan daha hafif olduğu için yüzeye doğru ilerler. Bu magma daha sonra 700 ° F’ye (371 ° C) kadar kaya ve suyu ısıtır.

Sıcak kaynak suları, Paleolitik dönemlerden beri banyo yapmak ve eski Roma döneminden bu yana ısıtma için kullanılmıştır. Ancak günümüzde elektrik üretimi içinde kullanılmaktadır.

Biyo Enerji

Biyokütle, canlı organizmalardan elde edilen biyolojik materyaldir. Genellikle, özellikle lignoselülozik biyokütle olarak adlandırılan bitki veya bitki türevli materyallerden oluşur.

Yenilenebilir enerji kaynakları arasında, biyokütle, ısı enerjisi elde etmek için doğrudan yanma veya dolaylı olarak çeşitli biyoyakıt biçimlerine dönüştürüldükten sonra kullanılabilir. Biyokütlenin biyoyakıtlara dönüştürülmesi işlemi, geniş kapsamlı olarak sınıflandırılan farklı yöntemlerle sağlanabilir: termal, kimyasal ve biyokimyasal yöntemler.

Ahşap bugün en büyük biyokütle enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır; örnek olarak ölü ağaçlar, dallar ve ağaç kütükleri gibi orman kalıntıları, bahçe parçaları, ağaç yongaları ve hatta belediye katı atıkları sayılabilir. Diğer yandan, biyokütle, biyo-yakıtlar da dahil olmak üzere liflere ya da diğer endüstriyel kimyasallara dönüştürülebilen bitkisel ya da hayvansal maddeleri içerir.

Endüstriyel biyokütle, miscanthus, şalgam, kenevir, mısır, kavak, söğüt, sorgum, şeker kamışı, bambu ve okaliptüsden, hurma yağına (hurma yağı) kadar çeşitli ağaç türleri de dahil olmak üzere çok sayıda bitki türünden elde edilebilir.

Isı / güç elde etmek için biyokütle, biyogaz veya biyoyakıt yakılır. Bu yakma işlemi gerçekleşirken çevreye zarar verir. SOx, NOx ve partiküler madde (PM) gibi kirleticiler biyokütlenin yakılması sonucu açığa çıkar ve atmosfere salınır; Dünya Sağlık Örgütü, her yıl hava kirliliğine bağlı olarak 7 milyon ölümün gerçekleştiğini tahmin etmektedir. Bu yüzden de yenilebilir enerji kaynakları kullanımının uygun bir şekilde yapılması gerekmektedir.

Enerji Depolama

Enerjinin depolanması, elektrik enerjisini bir elektrik şebekesine vermek veya kapalı bir yerde saklamak için kullanılan yöntemlerden oluşur. Elektrik enerjisi, üretimin (özellikle rüzgar enerjisi, gel-git gücü, güneş enerjisi gibi sürekli olarak güç sağlamayan yenilenebilir enerji elektrik santrallerinden) tüketimden fazla olduğu zamanlarda ve üretim tüketimin altına düşüp şebekeye geri döndüğü zamanlarda depolanır.

Lityum iyon pillerinin maliyetleri hızla düşmekte ve hızla artan şebeke gücü kaynakları (yani işletim rezervleri) ve evsel depolama için gelişmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları ile elektrik üretiminde enerji depolama teknolojilerinin yeri ve önemi günümüzde ve gelecekte çok önemli bir yer tutuyor. Çocuklarımıza ve torunlarımıza daha iyi bir dünya bırakmak için yenilenebilir enerji kaynakları bizler için muazzam bir fırsattır.

Kaynak: Wikiwand