Sürdürülebilir Bir Dünyanın “Yeşil” Yolu: Rüzgar Enerjisi
Dünyanın en kolay erişilebilen yenilenebilir enerji kaynaklarından olan rüzgârın, geçmişten günümüze insanlığa ne şekillerde hizmet ettiğini ve elektrik enerjisine nasıl dönüştürülebildiğini öğrenmeye ne dersiniz? Gelin, rüzgâr enerjisi kullanımının yel değirmenlerinden RES’lere uzanan öyküsüne birlikte tanıklık edelim!
Dünya döndükçe ve güneş tüm ışıltısıyla yeryüzünü aydınlatmaya devam ettikçe, insanlığı asla yüzüstü bırakmayacak sonsuz bir güç: Rüzgâr! Bu tanım, gezegenimiz üzerinde ezelden beri süregelen doğal bir devinim için biraz romantik ve fazlaca minnet dolu bir girizgâh gibi görünebilir. Ancak rüzgâr enerjisi, aslında bunu fazlasıyla hak ediyor.
Peki, rüzgâr nasıl oluşur ve neden sonsuzdur? İnsanoğlu bu güçlü enerji kaynağından faydalanmayı nasıl öğrenmiş olabilir? Ve en önemlisi de, gelecekte enerji tüketimi alanında bizleri ne gibi değişim rüzgârları bekliyor? Bol esintili bir keşif yolculuğuna hazırsanız, başlayalım!
Rüzgâr Nasıl Oluşur?
Rüzgâr enerji santrallerini (RES) tüm detaylarıyla anlatmayı hedeflediğimiz bu yazıya, önce rüzgârın oluşumunu detaylandırarak başlamak istedik. Çünkü öyle ya, kendisini kimi zaman şefkatle kimi zaman ise hoyratça sergileyen bu güce akıl sır erdirmek öyle pek kolay değil. Neyse ki rüzgâr, antik zamanlarda düşünülenlerin aksine, temel ve oldukça basit olan üç nedenden dolayı ortaya çıkıyor: Güneş, atmosfer ve dünyanın fiziki yapısı.
Dünya, küreye benzer geoit bir şekle ve yer yer farklı yükseltilere sahip olduğu için -doğal olarak- güneş ışınlarına eşit bir şekilde maruz kalmıyor. Daha farklı ifade edecek olursak; güneşin ısı yayan ışınları, dünyanın kimi bölgelerini tam anlamıyla kavururken kimi bölgelere ise uzun süre hiç uğramıyor. Bu da atmosferin genelinde sıcak ve soğuk hava farklılıklarının oluşmasını sağlıyor.
Isındıkça basıncı düşen sıcak hava yeryüzünden yukarıya doğru yükselirken, soğuk hava ise yüksek basınçlı olduğu için yer çekiminin etkisiyle daima yüzeye yaklaşma eğiliminde oluyor. Sıcak ve soğuk havanın dairesel olarak yer değiştirmesi sonucu da ortaya güçlü bir akım çıkıyor. İşte buna en basit tanımıyla “rüzgâr” adı veriliyor.
Yenilenebilir Enerji Nedir? Neleri Kapsar?
Yenilenebilir enerji kavramı, oluşumu süreklilik arz eden sınırsız kaynaklara sahip doğal kuvvet unsurlarını tanımlamak için kullanılıyor. Tükenme olasılığı bulunmaksızın devamlı faydalanma imkânı olan bu kaynaklar, söz konusu özellikleri doğrultusunda “sürdürülebilir enerji” veya “yeşil enerji” adlarıyla da anılıyor. Ve doğal oluşumu ile sonsuz döngüsü doğrultusunda, rüzgâr da bu kaynaklardan birini oluşturuyor.
Yenilenebilir enerji kaynakları arasında en yaygın olarak faydalanılanlar güneş, rüzgâr ve su (hidroelektrik, dalga, gelgit) iken; biyokütle, hidrojen ve yer ısısı (jeotermal) gibi türler diğerlerine kıyasla daha az kullanılıyor. Özellikle de rüzgâr enerjisinin, devinime dayalı (kinetik) bir enerji kaynağı olup duyusal olarak dahi kolaylıkla deneyimlenmesi bakımından, dünyada kullanımı en eski dönemlere dayanan sürdürülebilir enerji kaynaklarından biri olduğu biliniyor.
3. Tarihte Rüzgâr Enerjisinin Kullanımına Dair En Eski İzler Nelerdir?
Tarihî kaynaklara göre rüzgârdan faydalanma fikrinin, insanoğlunun suyun kaldırma gücünü keşfetmesine bağlı olarak, milattan önce (MÖ) 4000’li yıllarda ortaya çıktığı düşünülüyor. Mısırlıların icadıyla yolculuk ve seyahatler sal, sandal ve tekne gibi su taşıtlarıyla yapılmaya başlandıktan sonra, hızı artırmak amacıyla bu taşıtlara zamanla yelken adı verilen düzeneklerin de eklendiği biliniyor.
Dönel yapıya sahip aletler (türbinler) yardımıyla rüzgârdan süreklilik sağlayan bir güç elde edilmesi ise -muhtemelen pek çok icat gibi- biraz tesadüfi, biraz da merakın bir sonucu olmalı!
Geçmişte rüzgâr enerjisinin karada ilk olarak MÖ 1000 ila 0 yılları arasında Çinliler, Persler veya Yunanlılar tarafından kullanıldığına dair çeşitli kayıtlar mevcut. Bizce önemli olan ise bunun hangi medeniyete ait olduğunun kanıtlarını aramaktan çok, neden kullanıldığına ışık tutmak. İlk örnekleri MÖ 900’lü yıllara dayanan dikey rüzgâr türbinlerinin o dönemlerde su pompalamak ve tahılları öğütmek amacıyla kullanıldığı aktarılıyor.
Miladı takip eden yüzyıllarda büyük yel değirmeni yapılarına dönüşen basit mekanizmaların günümüzdeki modern santrallere evrilmesi, elbette -yine pek çok icadın gelişim süreci gibi- 19’uncu yüzyıla dek beklemek durumunda kalmış. Yani teknolojiye dair neredeyse diğer her şeyde olduğu gibi, modern rüzgâr türbinlerinin icadı da İkinci Sanayi Devrimi zamanlarına tekabül ediyor. Bu durum pek de şaşırtıcı olmasa gerek, değil mi?
4. İlk Modern Rüzgâr Türbini Ne Zaman İcat Edilmiştir?
Tarihî kayıtlar, rüzgâr enerjisinden elektrik elde edilmesine yönelik ilk çalışmaların Danimarkalı fizikçi Poul la Cour tarafından yapıldığını gösteriyor. Cour, bu alanda yaptığı devrimsel çalışmalardan dolayı aynı zamanda modern aerodinamik çalışmalarının da öncüsü kabul ediliyor. Öyle ki Cour tarafından rüzgâr hızının -ve dolayısıyla enerjinin- değişkenlik sorununu çözmek amacıyla geliştirilen kratostat adlı regülatör, günümüzdeki rüzgâr santrallerinin işleyişinde hâlâ en önemli dönüm noktalarından birini oluşturuyor.
Rüzgâr türbini inşa etmeye yönelik ilk denemesini 1891 yılında yapan Cour, bundan dört yıl sonra; 1895’te mekanik enerjiyi elektriğe dönüştüren ilk rüzgâr santrali prototipini de geliştirdi. Ancak Cour’un, ilerleyen yıllarda hükümet tarafından desteklenmediği için çalışmalarını ağırlıklı olarak kâğıt üstünde sürdürdüğü biliniyor.
Cour’un uğradığı haksız tutum size de Nikola Tesla’yı hatırlattı mı? Evet; karşılaştıkları zorluklar gibi fikirlerinin de hâlihazırda epey benzer olduğu söylenebilir. Çünkü 1931 yılında yayımladığı bir makalesinde, Tesla’nın da toplumsal zekanın rüzgârdaki gizli gücü hâlâ anlayamadığına dem vurmuşluğu var. Neyse ki kırgın dâhinin bu sözlerinin üstünden daha asır geçmeden, rüzgârın gücünün göz ardı edildiğine dair şikâyetleri havada kalmayacaktı!
5. Rüzgâr Santrali Çalışmaları Dünya Genelinde Nasıl Hız Kazandı?
Poul la Cour’un tasarladığı ilk beş ve dört kanatlı rüzgâr türbini modellerinden sonra, bu alandaki araştırmalar Alman fizikçi Albert Betz ve Avusturyalı - Alman uçak mühendisi Ulrich Hütter gibi dev isimlerle birlikte daha da derinleşti. 1960’lı yıllara gelindiğinde, farklı formlarda yeni örnekler ortaya çıkmaya başladı. Hatta bunda etkili olan düşünce de temelde yine Cour’un kendisine aitti.
Az kanatlı ve ince yapılı rüzgâr türbinlerinin verimlilik noktasında daha güçlü bir seçenek olduğuna dikkat çeken Cour’un bu tezi, 1980’li yıllarda kanat sayısı ikiye kadar düşmüş olan rüzgâr türbini modellerini de beraberinde getirmişti. Ancak yarışın kazananı, günümüzde geniş arazilerde sıkça karşılaştığımız üç kanatlı türbinler oldu. Nedeni ise tahmin edilebileceği üzere, ağırlığı dengeli bir şekilde dağıtmak ve torku azaltarak enerji verimliliğini maksimuma ulaştırmaktı. Bunun için de üç kanatlı tasarımlar en ideal yapıya sahipti.
6. Rüzgâr Enerji Santrallerinin Avantajları Nelerdir?
Başta Çin, Amerika Birleşik Devletleri (ABD) ve Almanya başta olmak üzere 100’den fazla ülke, günümüzde rüzgâr santrali kurulu güç kapasitelerini büyük bir hızla artırmaya çabalıyor. Peki, sizce bunun nedeni ne? Farklı bir şekilde soracak olursak, rüzgâr enerjisi diğer yenilenebilir kaynaklara kıyasla ne gibi artılar sunuyor olabilir? Hemen yanıtlayalım:
Rüzgâr türbinleri, dikey yönlü olmaları açısından daha az alan işgal ediyor. Habitatın korunması konusunda da daha tercih edilebilir bir alternatif oluyor. Hatta tarım alanlarının olduğu bölgelere bile yerleştirilebiliyor. Üstelik, yerleşime elverişsiz yüksek ve engebeli alanların dahi temiz enerji üretimi için kullanışlı alanlara dönüşmesini sağlıyor. Nitekim bu santrallerin denizlerin ortasına da rahatlıkla kurulabildiğinden bahsetmiyoruz bile!
7. RES Kullanımı Dünya Genelinde Ne Durumda?
Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı (The International Renewable Energy Agency: IRENA)’nın 2021 yıl sonu rakamlarına göre; rüzgâr santrali kurulu güç kapasitesi bakımından toplam megavat (MW) değeri olarak dünyanın en önde gelen ülkelerini Çin, ABD ve Almanya oluşturuyor. Bu ülkeleri de sırasıyla Hindistan, İspanya ve Birleşik Krallık, Brezilya, Fransa, Kanada ve İsveç takip ediyor.
Dünya genelinde toplam RES kullanımı:
- Çin: Toplam 328 bin 973 MW
- ABD: Toplam 132 bin 738 MW
- Almanya: Toplam 63 bin 760 MW
- Hindistan: Toplam 40 bin 067 MW
- İspanya: Toplam 27 bin 497 MW
- Birleşik Krallık: Toplam 27 bin 130 MW
- Brezilya: Toplam 21 bin 161 MW
- Fransa: Toplam 18 bin 676 MW
- Kanada: Toplam 14 bin 304 MW
- İsveç: Toplam 12 bin 080 MW
Peki, toplam MW değil de kişi başına düşen vat (W) değeri olarak en öne çıkan ülkeler sizce hangileri olabilir? İlk sıranın Poul la Cour’un ülkesi Danimarka’ya ait olduğunu duyduğunuzda elbette şaşırmazsınız, değil mi? Nitekim devamındaki sıralama da aslında oldukça beklendik. Öyleyse devam edelim: İlk 10’luk listenin geri kalanını, İskandinav ve ardından Avrupa ülkeleri olacak şekilde İsveç, İrlanda, Norveç, Almanya, İspanya, Portekiz, Hollanda, Belçika ve Yunanistan tamamlıyor.
Dünya genelinde kişi başı RES kullanımı:
- Danimarka: Kişi başı 1.218 W
- İsveç: Kişi başı 1.200 W
- İrlanda: Kişi başı 910 W
- Norveç: Kişi başı 881 W
- Almanya: Kişi başı 770 W
- İspanya: Kişi başı 591 W
- Portekiz: Kişi başı 509 W
- Hollanda: Kişi başı 455 W
- Belçika: Kişi başı 421 W
- Yunanistan: Kişi başı 413 W
7.1. Dünyanın Son 10 Yıllık Toplam Kurulu Yenilenebilir Enerji Gücü
IRENA tarafından yayınlanan Yenilenebilir Enerji Kapasitesi İstatistikleri 2022 raporuna göre, 2012’den 2022 yılına kadarki süreçte dünya genelinde sürdürülebilir enerji kaynaklarından sağlanan toplam elektrik gücü şu şekilde:
Dünyanın Son 10 Yıldaki Toplam Yenilenebilir Enerji Kapasitesi İstatistikleri:
- 2012: 1.443.923 MW
- 2013: 1.566.148 MW
- 2014: 1.698.319 MW
- 2015: 1.851.651 MW
- 2016: 2.013.932 MW
- 2017: 2.184.709 MW
- 2018: 2.357.495 MW
- 2019: 2.541.688 MW
- 2020: 2.807.265 MW
- 2021: 3.063.926 MW
7.2. Küresel Yenilenebilir Enerji Santrali Kurulumunda RES ve Diğer Kaynakların Payı
Yukarıdaki tablo incelendiğinde, kurulu RES hacminin dünya genelinde toplam yenilenebilir enerji kullanımı içerisindeki payını her geçen yıl istikrarlı olarak artırdığı görülüyor. Ancak 2012’de RES’ten daha geride yer almakta olup en büyük sıçrayışı yakalayan enerji çeşidi de güneş enerjisi. Peki, sizce bunun altında hangi neden yatıyor?
Güneş enerjisinin son 10 yılda RES’e göre daha fazla artış göstermesinin nedenini, güneş santrali kurulum maliyetinin (883 $/kW - 2020) rüzgâr santrallerine (1.355 $/kW - 2020) göre daha düşük seyretmesi oluşturuyor. Bundan dolayı fosil yakıt yerine yenilenebilir enerji kullanımına yönelen ülkelerin pek çoğu, görece daha düşük maliyetli olması sebebiyle tercihlerini ağırlıklı olarak güneş santrallerinden yana yapıyor.
8. Peki, RES Kullanımı Türkiye’de Hangi Seviyede?
Dünya genelinde RES kullanımına yönelik detaylı bilgiler verdikten sonra, Türkiye’nin bu alandaki gücünden ve potansiyelinden bahsetmemek elbette olmaz. Türkiye’de 1998 yılında Muğla - Alaçatı bölgesi ile başlayıp yalnızca 10.7 MW olan RES kurulu güç hacmi, Haziran 2022 itibariyle ülke genelinde 10 bin 886 MW’a ulaşmış durumda.
Günümüzde toplam enerjisinin yüzde 35’ini sadece yenilenebilir kaynaklardan karşılayan Türkiye, en çok yatırımı RES’lere yapmakta olup bugün enerji ihtiyacının yüzde 9,39’unu bu santrallerden karşılıyor. RES kurulu gücünün diğer yenilenebilir enerji santralleri içerisindeki oranı ise yaklaşık yüzde 27. Bu da ülkemizde kullanılan yenilenebilir enerjinin neredeyse üçte birinin tek başına rüzgâr santrallerinden elde edildiğini gösteriyor.
Türkiye’nin 2012 yılında 2 bin 261 MW olan RES kurulu gücü, son 10 yılda yaklaşık dört kat (yüzde 375,45) artarak (2021 yıl sonu rakamlarına göre) toplamda 10 bin 750 MW’a ulaşmış bulunuyor. Haziran 2022 rakamlarına göre ise bu değerin, 6 ay içerisinde 136 MW daha artarak 10 bin 886 MW’a ulaştığı biliniyor. Peki, Türkiye bu doğrultuda dünyada kaçıncı sırada yer alıyor dersiniz? Hemen yanıtlayalım: Ülkemiz, toplam RES kurulu gücü bakımından pek çok ülkeyi geride bırakarak dünya genelinde 12’nci sırada yer alıyor. Yani listenin 11’incisi olan İtalya’dan hemen sonra!
8.1. Türkiye’nin RES Potansiyeli ve Yatırım Hedefleri
Yapılan araştırmalar, Türkiye’nin rüzgâr potansiyelinin ülke genelinde toplam 48 bin MW olduğunu ortaya koyuyor. Bunun 38 bin MW’ını kara sahaları oluştururken, 10 bin MW’ı ise kara sularındaki deniz üstü alanları kapsıyor. Peki, acaba Türkiye’nin bu potansiyeli tamamıyla değerlendirebilmesi mümkün mü? Aslına bakılırsa, hayır.
Türkiye üç tarafı denizlerle çevrili bir ülke olmasına rağmen, RES için uygun kıyılar ağırlıklı olarak Ege Bölgesi’nde bulunuyor. Rüzgâr potansiyelinin geri kalan büyük bir kısmı ise kara bölgelerinde yer alıyor. Ancak rüzgâr/hava deniz seviyesinden ne kadar yüksekte olursa o kadar düşük yoğunluğa sahip oluyor. Bu da türbinlerin dönmesi için pek çok kara bölgesinde realitede yeterli gücün sağlanamayabileceği anlamına geliyor. Yine de 2023 yılı için belirlediği 20 bin MW hedefi ile Türkiye, bu konuda sınırlarını kısa vadede en yoğun şekilde zorlamaya oldukça kararlı!
Kim bilir; bundan beş ila 10 yıl sonra, ülkemiz yüz ölçümüne oranla kurulu RES gücü bakımından dünyanın tahtına bile oturabilir, sizce?
Rüzgarın Kanatları Belgesel
Türkiye’nin lider özel sektör elektrik üretim şirketi olan Enerjisa Üretim, standartları belirleyen ve sektörün geleceğine yön veren enerji şirketi olma bilinciyle, yenilenebilir enerji kaynakları alanında sürdürdüğü topluma ve çevreye katkı sağlama ve farkındalık çalışmalarına bir yenisini Belgesel film yapımcısı Coşkun Aral ve ekibiyle çalışarak, Dünya Rüzgar Gününde “Rüzgarın Kanatları” belgesel filmini izleyiciyle buluşturdu.
Belgesel Serisi 3 bölümden Oluşuyor.
Daha önce Habitat TV ve Coşkun Aral’ın liderliği ile Tufanbeyli Santrali ve Yamanlı II Hidroelektrik Santrali yakınlarında nesli tükenmekte olan endemik kelebek türüne dikkat çekmek amacıyla “Saimbeyli Mavisi” belgeselini yayınlayan Enerjisa Üretim, şimdi de yepyeni bir yapım olan ‘’Rüzgarın Kanatları’’ Belgeseli 3 bölümden oluşuyor ve rüzgar enerjisi hakkında A’dan Z’ye bilgiler aktarıyor.
Abraham Lincoln’ün “Doğanın bütün güçleri arasında bence rüzgar en büyük itici güce sahip. Rüzgar hala evcilleştirilmemiş ve dizginlenmemiş bir güç ve muhtemelen bundan sonra yapılacak en büyük keşiflerden biri rüzgarın ehlileştirilmesi ve dizginleştirilmesi olacaktır” sözleriyle başlayan belgesel filminde; rüzgar tirbünlerinin tarihi, yatırım süreçleri, Türkiye’deki rüzgar enerjisi potansiyeli, operasyonel süreçler, işletme ve bakım planlamaları anlatılıyor. Karbon ayak izinin azaltılması ve sürdürülebilir enerji konularının altını çizen belgesel filmi, Enerjisa Üretim’in gelecek yatırımları ve rüzgar yatırımlarını da izleyiciyle buluşturuyor.
Rüzgar türbinlerinin tarihi, yatırım süreçleri, Türkiye’deki rüzgar enerjisi potansiyeli, operasyonel süreçler, işletme ve bakım planlamaları, karbon ayak izinin azaltılması ve sürdürülebilir enerji konularının detaylı şekilde işlenerek izleyicilere aktarıldığı “Rüzgarın Kanatları” belgeselinin tüm bölümlerini Enerjisa Üretim YouTube kanalımızdan izleyebilirsiniz. Belgesel serisinin ilk bölümünde, Enerjisa Üretim’in gelecek yatırımları ve rüzgar yatırımları da izleyicilerle buluşturuluyor.