İnsan faaliyetleri sebebiyle açığa çıkan sera gazı emisyonları çevreye geri dönülemez zararlar vermenin eşiğindedir. İklim değişikliği ve küresel ısınma ile mücadelede konvansiyonel enerji kaynakları yerine yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması (telafi süreci için) elzemdir.
Günümüzde fosil yakıtlar gibi yenilenemez enerji kaynaklarının aksine daha yeşil, çevre dostu ve sürdürülebilir kaynaklardan enerji üretimi gerçekleşiyor olsa da, dünya genelinde enerji üretiminin sadece %29’u yenilenebilir kaynaklardan sağlanmaktadır.
Statista’nın paylaştığı istatistiklere göre, 2020 yılında elektrik ve ısı üretimi yaklaşık 13 milyar mtCO2 eş değerinde emisyon salımına sebep olmuştur. Enerji sektörü kaynaklı emisyonlar, REN21’in (Renewable Energy Policy Network for the 21st Century) 2022 raporuna göre küresel CO2 emisyonlarının dörtte üçünden sorumludur.
“Energy is at the heart of the climate challenge – and key to the solution.”
Nations, U., 2022. Generating power | United Nations.
Covid-19 pandemisinin 2020 yılında küresel enerji talebi üzerindeki etkisi ile küresel CO2 emisyonları %5,2 oranında azalmış olsa da, günümüzde enerji talebi katlanarak artıyor. Pandemi ile sürdürülebilir kaynaklara ilgi ve talebin artmasıyla, dünya genelinde yenilenebilir enerji kapasitesi 2019’a göre 2020 yılında yüzde 50 artmış bulunmakta. Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı’nın (IRENA) “Renewable Capacity Statistics 2021” raporuna göre, üretilen yenilenebilir enerjinin yaklaşık yüzde 91’i rüzgâr ve güneş yatırımlarından gelmektedir.
REN21 Renewables 2022 –Global Status Report
Yenilenebilir Enerji Nedir, Neden Önemli?
Yenilenebilir enerji, sürdürülebilir olan ve belirli bir limiti olmayan enerji çeşitlerini ifade eder. Bu kaynaklar, kömür ve petrol benzeri fosil yakıtların aksine, tüketildiğinden daha hızlı şekilde yerine konabilmektedir. Örneğin güneş ışığı ve rüzgâr, sürekli yenilenen kaynaklardandır.
Yenilenebilir enerji teknolojileri, üretim aşamasında emisyona sebep olsalar da, tüketim aşamasında fosil yakıtlara oranla oldukça düşük ya da sıfıra yakın sera gazı emisyonu salımına yol açmaktadır.
National Renewable Energy Laboratory’nin (NREL)2020 yılında paylaştığı bir çalışma, yenilenebilir enerji kaynaklarının, kullanım ömürleri boyunca genel olarak kWh başına yaklaşık 50 g veya daha az CO2 emisyonu yaydığını tahmin ediyor. Öte yandan aynı çalışma kömür için 1000 g CO2/kWh ve doğal gaz için 475 g CO2/kWh verilerini tahmin ediyor.
Bu teknolojiler çevre dostu ve limitsiz olmalarının yanı sıra, toksik veya kirletici maddelerin salımına sebep olmazlar, böylece günümüzün en büyük sorunlarından biri olan hava kirliliği için alternatif bir çözüm sunarlar.
Çünkü kentleşme ile meydana gelen hava kirliliği, günümüzde sanayi, ulaşım, hizmet sektörleri ve hane halkının enerji üretimini sağlayabilmek için fosil yakıtların yakılmasıyla küresel ısınmaya ve iklim değişikliğine direkt katkı yapmaktadır.
Yenilenebilir Enerji Çeşitleri
Günümüzde yoğunlukla kullanılan yenilenebilir enerji kaynakları, güneş, rüzgar, jeotermal, hidrolik güç ve biyokütledir.
1. Güneş enerjisi
Güneş teknolojileri, güneş ışığını fotovoltaik (PV) paneller ya da güneş ışınımını yoğunlaştıran aynalar aracılığıyla ısı ve elektrik enerjisine dönüştürür. Üretilen elektrik enerjisinin, direkt kullanımına ek olarak yenilenebilir enerji depolama sistemleri ile (elektrik depolama bataryası ya da termal depolama) tekrar kullanılmak üzere saklanması da mümkündür.
Güneş enerji sistemleri, fotovoltaik (PV) teknolojili sistemler ve yoğunlaştırılmış güneş enerjisi olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.
- Güneş pilleri olarak da adlandırılan fotovoltaikler (PV), güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştüren elektronik cihazlardır.
- Konsantre güneş enerjisi (CSP) veya Yek-odaklı güneş enerjisi santralleri, aynalar kullanarak güneş ışınlarını yoğunlaştırır. Aynalar aracılığıyla küçük bir alana odaklandırılan güneş ışınları daha sonra bir türbini çalıştırmak ve elektrik üretmek için buhar oluşturan sıvıyı ısıtır. Ayrıca CPS, fotovoltaiklerden daha yaygın olarak büyük ölçekli enerji santrallerinde elektrik üretmek için kullanılır.
2. Rüzgâr enerjisi
Rüzgâr türbinleri veya Rüzgâr Enerjisi Dönüşüm Sistemleri (REDS) aracılığıyla rüzgâr, hareket halindeki havanın yarattığı kinetik enerjiyi kullanarak öncelikle mekanik enerjiye ve sonrasında ise elektrik enerjisine dönüştürülür.
Rüzgâr enerjisi, yenilenebilir enerji teknolojileri içerisinde kurulum maliyeti en düşük olan ve bu sebeple de en hızla yaygınlaşan yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. IRENA’nın 2021 “Renewable Energy Highlights” raporuna göre, 2019 yılında güneş ve rüzgâr üretimi sırasıyla %23 ve %12 arttı. Bu iki enerji kaynağı, 2015’ten bu yana gerçekleşen toplam üretim kapasitesindeki büyümenin %71’ini oluşturarak yenilenebilir enerji teknolojilerindeki gelişmelere hakim olmakta.
Rüzgâr enerjisi de kendi içinde iki çeşite ayrılmaktadır. Son yıllarda dünya genelinde yaygınlaşan offshore rüzgar türbinleri, yerleşim yerlerinden uzakta kurulmaktadır. Bunun temel amacı yaygın kanının aksine gürültüyü azaltmaktansa optimum aerodinamik verimin alınabilmesidir. Öte yandan, onshore rüzgâr türbinleri, yerleşim yerlerine de yakın olarak kurulabileceği dikkate alınarak tasarlanmış ve bu sebeple de başta kanatlar olmak üzere tüm sistem gürültüyü azaltacak şekilde tasarlanmıştır.
Son olarak, rüzgâr türbinleri dönme eksenlerine, devirlerine, güçlerine, kanat sayılarına, rüzgâr etkisine, dişli özelliklerine ve kurulum konumlarına göre sınıflandırılırlar.
IRENA – Renewable energy highlights
3. Jeotermal enerji
Jeotermal enerji, yerkürenin iç tabakalarında ısı olarak depolanmış enerjiden elde edilir. Su ve/veya buhar, jeotermal enerjiyi dünya yüzeyine taşır. Jeotermal enerji, doğrudan kullanım ve elektrik üretimi olmak üzere iki şekilde kullanılmaktadır. Özelliklerine bağlı olarak, elde edilen bu enerji ısıtma ve soğutma amacıyla veya temiz enerji üretmek için kullanılabilir.
Ayrıca üretilmek istenen enerji çeşidine göre jeotermal sahalarda santral yerleri de değişmektedir. Günümüzde jeotermal enerjinin en fazla kullanımı elektrik üretimi alanındadır ve elektrik üretimi için genellikle tektonik olarak aktif bölgelere yakın konumlanmış yüksek veya orta sıcaklıklı kaynaklara ihtiyaç olduğu için, santraller bu bölgelere konumlandırılmıştır.
Bu yenilenebilir enerji kaynağı, konumları sebebiyle İzlanda, El Salvador, Yeni Zelanda, Kenya ve Filipinler gibi ülkelerdeki elektrik talebinin önemli bir kısmını ve İzlanda’daki ısıtma talebinin %90’ından fazlasını karşılamaktadır.
Hava koşullarına bağlı olmaması jeotermal kaynak kullanımının en büyük avantajlarından biridir. Ayrıca, günde 24 saat, temiz ve sürdürülebilir enerji üretimi, artan enerji güvenliği, CO2 emisyonlarının ve diğer hava ve su kirleticilerin azaltılması, daha az tatlı su tüketimi ve işletme esnekliği de sıralanabilecek diğer avantajlarıdır.
4. Hidrolik Güç
Hidroelektrik, en basit haliyle akan sudan elde edilen enerjidir. 2.000 yıldan daha uzun bir süre önce, Antik Yunanlıların tahılları öğütmek amacıyla kullandıkları ve su gücüyle çalışan çarklar ya da su değirmenleri, günümüzde elektrik üretmek için kullanılan yenilenebilir enerji sistemlerinden birinin yapıtaşını oluşturur.
Suyun potansiyel enerjisinden elde edilen kinetik enerjiye hidrolik enerji adı verilir ve günümüzde hidroelektrik santraller (HES), suyun potansiyel ve kinetik enerjisinden faydalanarak elektrik enerjisi elde etmek için kullanılır.
Barajlarda suya kazandırılan potansiyel enerji ile yüksekten bırakılan su türbinleri döndürür, böylece türbinlere bağlı olan jeneratörler döner ve elektrik enerjisi üretilmiş olur. Hidroelektrik santrallerde suyun potansiyel enerjisi önce kinetik enerjiye sonra da elektrik enerjisine çevrilir.
Hidroelektrik enerjide, fosil yakıtlı termik santrallerle karşılaştırıldığında herhangi bir hammadde tüketimi olmaması santral işletme masraflarının oldukça düşük olmasını sağlar. İşletme maliyetinin az olmasının yanı sıra, hidrolik enerji santralleri diğer enerji üretim sistemleri ile karşılaştırıldığında işletme ömrü en uzun ve en yüksek verime sahip olan enerji kaynağıdır.
Her yenilenebilir enerji kaynağında olduğu gibi, hidroelektrik santrallerin kurulumunda da maksimum fayda sağlanabilmesi için uygun kurulum alanları tercih edilmektedir.
Örneğin, yüksek dağ platoları, doğal gölleri ve fiyortları ile tanınan Norveç’in topografyası, hidroelektrik santral kurulumu için idealdir. Norveç elektrik ihtiyacının %99’unu hidroenerji santrallerinden karşılamaktadır. Bu sayede Norveç, 2020 yılında 31,7 milyon mt karbondioksit (MtCO2) emisyonu üreterek, karbon emisyonunu %6 azaltmıştır. Bu rakam Türkiye içinse 369,5 milyon metrik tondur.
5. Biyokütle enerjisi
Biyokütle, biyoyakıt üretmek için kullanılan yenilenebilir enerji kaynağıdır. Fosilleşmemiş, yaşayan ya da yakın zamanda yaşamış canlılardan elde edilen bütün biyolojik malzemelere genel olarak biyokütle denilmektedir. Yani, biyokütle enerjisi organik malzemeden üretilen bir enerji türüdür.
Biyoyakıtlar “geleneksel” ve “modern” olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır;
- Geleneksel kullanım, odun, hayvan atıkları ve geleneksel odun kömürü gibi formlarda biyokütlenin yakılmasını ifade eder.
- Modern biyoenerji teknolojileri arasında; küspe ve diğer bitkilerden üretilen sıvı biyoyakıtlar, biyo-rafineriler, artıkların anaerobik sindirimi yoluyla üretilen biyogaz, odun pelet ısıtma sistemleri ve diğer teknolojiler bulunmaktadır.
Çeşitli işlemler yoluyla enerjiye dönüştürülen biyokütle, doğrudan yanma ile ısı üretmek; termokimyasal dönüşüm ile katı, sıvı ve gaz yakıt üretmek; kimyasal dönüşüm ile sıvı yakıt üretmek ve son olarak da biyolojik dönüşüm ile sıvı ve gaz yakıt üretmek için kullanılır.
Biyokütleden üretilen biyoyakıtlar, enerji için yakıldıklarında atmosfere CO2 salımı gerçekleştirirler. Ancak enerji için biyokütle kaynağı olan bitkiler, büyürken fotosentez yoluyla neredeyse aynı miktarda CO2 emilimi yapar, böylece biyokütleden üretilen biyoyakıt kullanımı, fosil yakıtlarla kıyaslandığında sera gazı emisyonlarının azalmasını sağlar.
Birçok ülkede yemek pişirme ve ısınma için yakıt olarak kullanılan biyokütlenin, yüksek düzeyde sera gazı emisyonu salımına yol açan fosil yakıtlara alternatif olarak ulaşım ve elektrik üretimi için kullanımı da artmaktadır. European Journal of Science and Technology’nin yayınladığı araştırma makalesine göre yenilenebilir enerji kaynaklarından biyokütle, dünyadaki enerji tüketiminin yaklaşık %13’ünü oluşturmaktadır.
REN21 Renewables 2022 –Global Status Report
Yenilenebilir Enerjinin Dezavantajları
- Yenilenebilir enerji kaynaklarının fosil yakıtlarla aynı oranda enerji üretmesi şu etapta zordur.
- Rüzgâr santralleri ve barajlar, inşa edildikleri yerlerde vahşi yaşamı ve göç yollarını olumsuz etkileyebilir, böylece ekolojik yıkıma yol açabilir.
- Hem güneş hem de rüzgâr enerjisi kesintilidir; bu kaynaklardan maksimum enerji üretimi sadece optimum hava şartları sağlandığında gerçekleşebilir. Gelişen teknolojilerle üretilen enerjinin depolanması mümkün olsa da kullanılan pil ve bataryalar çoğu zaman oldukça maliyetlidir.
- Biyoyakıt üretimi esnasında gerçekleşen fermantasyon, süreç boyunca kullanılan enerji, nakliye ve hatta biyokütle yetiştirmek için kullanılan gübreler, biyoenerji üretiminde yakım öncesi bile sera gaz salımı gerçekleşmesine sebep olmaktadır. Biyokütle yetiştirmek için kullanılan tarım arazileri de, özellikle CO2 depolayan ormanların yerini alıyorsa, küresel ısınmaya katkıda bulunmaktadır.
Yenilenebilir Enerjinin Avantajları
- Bu teknolojiler yalnızca imalat parçaları, kurulum, çalıştırma ve bakımdan kaynaklanan dolaylı emisyon salımına sebep olmaktadır. Dolayısıyla bu kaynaklar doğrudan sera gazı emisyonu salımı gerçekleştirmediği için iklim değişikliğiyle mücadelede sürdürülebilir bir yol haritası çizilmesini sağlamaktadır.
- Kentsel alanlarda dış ortam havasında bulunan temel hava kirleticileri, rüzgâr, güneş ve hidroelektrik sistemleri tarafından oluşturulmaz. Jeotermal sistemler ve biyoenerji emisyonları ise yenilenemeyen enerji kaynaklarınınkine kıyasla çok daha düşüktür. Böylece, yenilenebilir enerji aynı zamanda hava kirliliğini de azaltabilmektedir.
- Yenilenebilir enerji santralleri bir kez kurulduktan sonra işletme maliyetleri çok azdır ve yakıt (rüzgâr, güneş) genellikle ücretsizdir. Bu yüzden de yenilenebilir enerji fiyatları zaman içinde istikrarlı olma eğilimindedir ve çevresel, politik faktörlerden etkilenmemektedir. Kısaca bu kaynaklar güvenilir güç kaynaklarıdır.
- Herhangi bir ülkenin fosil enerji ithalatına artan bağımlılığını engellemektedir. Böylece, toplumların sınırlı enerji kaynaklarına mahkum olmasını engeller.
Küresel iklim değişikliği ve yenilenebilir enerji
İklim değişikliği bir enerji sorunudur. Elektrik veya ısı üretmek için fosil yakıtların yakılması, küresel ısınma ve hava kirliliğinin kabaca yarısından sorumludur. Toplam emisyonların %35’inden sorumlu olan enerji (elektrik, ısı ve diğer enerji) sektörü, küresel sera gazı emisyonlarına en büyük katkıyı yapan sektördür.
Binalarda havalandırma ve soğutma en hızlı büyüyen enerji talebidir. Soğutma sistemlerinden, -örneğin klima ve buzdolapları- kaynaklanan emisyonların 2050 yılına kadar 2017 seviyeleriyle karşılaştırıldığında %90 artması beklenmektedir.
Günümüzde düzenli olarak karşımıza çıkan konulardan biri olan iklim değişikliği, diğeri ise enerjidir. Birleşmiş Milletler’in raporundaki alıntının bahsettiği gibi, küresel ısınma ile mücadelede enerji hem sebeptir, hem de çözüm olma potansiyeline sahiptir. Yenilenebilir kaynaklar, iklim değişikliğini hafifletmeyi amaçlayan politikalar doğrultusunda, sera gazı emisyonlarının azaltılma veya ortadan kaldırılma potansiyeline sahiptir.