Rüzgar ile Nükleer Santrallerin Yatırım Fisibilitesi Yönünden Karşılaştırılması

1.GİRİŞ

Ülkemiz gelişen ve büyüyen ekonomik yapısıyla,  artan dinamik nüfusuyla her geçen gün daha fazla enerjiye ihtiyaç duymaktadır. Özellikle son yıllarda bir tarafta olumlu olarak hızlı büyüyen sanayi sevindirici bir gelişme olurken, önlenemeyen enerji açığı büyük sorun oluşturmaktadır. Türkiye’nin 2050 yılına kadar yılda ortalama %4.4 büyüyeceği tahmin edilirken, bu tahmin karşısında enerji açığımızda eğer önlem alınmazsa üstel olarak artmaya devam edecektir.


Şekil 1: İthal edilen enerjimiz toplam enerjideki payı. Görüldüğü üzere 2000 yılından beri bu oran sürekli artmakta  




Şekil 2: Şu an tükettiğimiz enerjinin neredeyse 2 katını 2025 yılında tüketiyor olacağız

Ülkemizin enerji kaynaklarının ucuz, temiz, güvenilir, sürdürülebilir ve yerli olması için çeşitli projeler düşünülmektedir.  Son yıllarda ise öne çıkan yeni olarak nitelendirebileceğimiz enerji kaynakları nükleer enerji ve rüzgâr santralleridir. Türkiye için henüz daha yeni sayılabilecek bu iki enerji kaynağının yatırım maliyetlerinin değerlendirilmesi, doğru yerde ve zamanda yatırım yapılabilinmesi için büyük önem taşımaktadır.    

2. Rüzgar Santrallerinin Maliyet Yönünden İncelenmesi

Türkiye rüzgar potansiyel bakımından zengin bölgeleri olan ülkelerdendir. Ülkemizde yıllık rüzgar hızı 8.5m/s olan ve üzerinde olan bölgelerde en az 5000 MW, 7.0 m/s olan yerlerde ise en az 48.000 MW olduğu tahmin edilmektedir. Toplam etkin yararlanabilecek rüzgar potansiyelinin ise yıllık 12 milyar kWh olduğu düşünülmektedir. Ancak tam doğru rakamlar için tüm Türkiye'ye yayılmış rüzgar ölçüm istasyonları kurulmadır.

2.1 Rüzgar Türbini Fiyatları

Aşağıdaki grafikte Danimarka’da kullanılan rüzgâr türbinlerinin fiyat karakteristiği gösterilmiştir. Grafikten de görüleceği üzere fiyatlar jeneratör gücü ile değişmektedir. Çünkü jeneratör gücünün değişimi ile rotor çapı ve kule yüksekliği de değişmektedir. Kulenin boyunun 1m artması maliyeti 1500 USD arttırmaktadır. Büyük rotor çapına sahip küçük rüzgâr türbini (bütün maliyetleri göz önünde bulundurursak), küçük rotor çapına sahip büyük rüzgâr türbinine göre daha pahalıdır. 



Şekil 3: Türbin gücüne göre fiyat değişmesi

150kW gücünde ki rüzgar türbini ile 600kW gücündeki rüzgar türbinini maliyet olarak karşılaştırırsak, gücün 4 kat artmasına karşın fiyatın kabaca 2 kat arttığı görülür. Bu fiyat artışındaki oran sebebi 150kW’lık türbin inşa etmek ile 600kW’lık türbin inşasında yapılan harcamaların hemen hemen aynı olmasıdır. Tek türbin yerine, bir rüzgar tarlasını(bir çok türbinden oluşmuş) işletmek ekonomik olarak daha avantajlı olabilmektedir. Maliyet ve ürün karşılaştırmaları 1000kW civarında yapılır. Bu şekilde mevcut rüzgar şartlarına en uygun türbin seçilir. 600kW – 700kW civarında maliyetler birbirine çok yakındır, bu durumda büyük güçlü olanı seçmek gereklilik olarak düşünülmemelidir. 750kW gücünde jeneratörü olan türbin küçük rotor çaplı olarak, 600kW gücünde jeneratörü olan türbine nazaran daha az enerji üretir(düşük rüzgar şartlarının olduğu bölgede). Jeneratör gücü, kule yüksekliği ve rotor çapı için tipik olarak bir ölçü şöyledir. 1000kW gücünde jeneratöre sahip bir türbinin kule uzunluğu 60-80m arasında ve rotor çapı 54m civarındadır. Bir rüzgar santrali kurulumu için ortalama fiyatlandırma her kilo Watt için 1000USD şeklindedir. (Bu sadece kurulum içindir, üretim maliyeti değildir. Örneğin, 10000kW gücünde bir rüzgar santrali için kurulum maliyeti ortalama olarak 10000x1000=10000000 USD’ dir.) Tek türbin veya az sayıda türbinlerden oluşan rüzgar santrallerin maliyeti, çok sayıda türbinden oluşan santrallere göre daha fazladır.

2.2 Rüzgar Türbini Kurulum Maliyetleri

Kurulum maliyetlerinin temel bileşenleri, betonarme temel (kuleyi yerleştirmek için), yol yapımı (ağır ve büyük parçalardan oluşan türbini taşımak için), transformatör(gerilim seviyesini değiştirmek için), iletişim bağlantıları (türbini uzaktan kontrol etmek ve durumunu takip etmek için), kablo maliyetleri (türbinden transformatöre ve transformatörden iletim hattına) şeklinde sıralanır. Yol ve kulenin dikileceği temelin yapım maliyetleri tümüyle toprağın şartlarına bağlıdır. Yapılan bu yol veya yollar 30 tonluk kamyonları taşıyacak kapasitede olmalıdır. Maliyeti etkileyecek değişken türbin kurulumu yapılacak yerin yollara olan uzaklığı (montaj için kurulum yerine vinç getirmek gerekir) ve santralde üretilecek enerjiyi iletecek iletim hattına olan uzaklıktır. İletişim bağlantıları ve uzaktan kontrol kurulum için zorunluluk değildir (bu sistemler pahalı değildir). Fakat bu sistemler türbin kurulum maliyetlerinin içinde tutulur. Türbin ekipmanlarının kurulum yerine taşınması, kurulum yapılacak alan çok uzak ise maliyet hesaplamalarına katılır ve bu maliyet genellikle 15000 USD’ yi aşmaz. Bir rüzgar tarlası oluşturup bir çok türbini kurmak, tek bir türbin kurmaya göre daha ucuza mal olur.

2.3 İşletme ve Bakım Masrafları

Modern rüzgar türbinleri 20 yıllık ömür ve 120000 saat işletme süresi esasına göre tasarlanırlar. Türbinin gerçek ömrü, türbinin kalitesine ve bölgenin hava şartlarına bağlıdır. Elde edilen tecrübeler türbinler yeni iken bakım masraflarının çok düşük olduğunu fakat türbinler eskidikçe bakım maliyetlerinin arttığını göstermiştir. Bu tecrübe Danimarka’ da 1975 yılından beri kurulan 5000 rüzgar türbininin işletilmesi esnasında elde edilmiştir. Bu çalışma da aynı yaşa sahip fakat farklı üretim kapasitesine sahip türbinler karşılaştırılmıştır. Eski türbinlerin (25kW-150kW) yıllık bakım maliyeti ortalama olarak (türbin kurulumunda ki güce göre) 3cent/kW dir. Büyük ve sağlam yeni türbinler, daha az bakım masrafı gerektirir (modern makineler büyüdükçe bakım masrafları aynı oranda artmaz). Yeni makineler, türbin ilk kurulum gücüne göre, yıllık 1.5-2 cent bakım masrafı gerektirir. Türbinin yıllık bakımlarından oluşan masraflar sabittir ve 0.001USD/kWh civarındadır.
 
2.4 Rüzgar Enerjisi Ekonomisi

Rüzgar türbininden elde edilecek enerji rüzgar hızı ile orantılıdır. Bundan dolayı rüzgar enerjisi için ekonomik değerlendirmede tek fiyat yoktur, bu fiyat rüzgar hızı ile değişir. Rüzgar türbininden elde edilecek enerji rüzgar hızı ile orantılıdır. Bundan dolayı rüzgar enerjisi için ekonomik değerlendirmede tek fiyat yoktur, bu fiyat rüzgar hızı ile değişir.


Şekil 4'de 600kW gücünde türbin, proje ömrü 20 yıl, yatırım maliyeti (kurulum dahil) 585000 USD, işletme bakım masrafları 6750 USD/yıl, yıllık %5 faiz durumuna göre çizilmiştir. Yerden 10m yükseklikteki rüzgar hızı yükseklik 50m olduğunda %28-%35 oranında artar.  Rüzgar santrali için ortaya çıkacak masrafları etkileyecek 3 temel unsur vardır. Bunlar; amortisman, ilk yatırım tutarı, işletme ve bakım masraflarıdır. Yukarıda sıralanan 3 temel unsurdan anlaşılacağı üzere santral masrafı olarak sadece türbinlerin satın alınıp kurulmasından oluşan (ilk yatırım) masrafları anlaşılmamalıdır. 

3. Nükleer Santrallerin Maliyet Yönünden İncelenmesi

Belki en tartışmalı enerji kaynağı olan nükleer enerji Akkuyu Santrali’nin inşasının başlanmasıyla hayatımıza girdi. 2019 senesinde ilk güç ünitesinin inşasının bitimini takiben, her yıl birer reaktör bloğunun daha açılmasıyla toplamda 4 adet VVER-1200 tipi (3. Nesil) üniteden oluşacak Mersin Akkuyu Nükleer Güç Santrali, 4800 MW gücünde olacak. Yılda yaklaşık 8000 saat çalışması öngörülen bu santral, 2022 senesinden itibaren tam kapasite ve %80 kapasite faktörüyle yaklaşık 32x  kWh üretim sağlayacak ve tek başına elektrik ihtiyacının %6,5’ini karşılamış olacak.
 
Öncelikle şu sorunun cevabını bulmalıyız neden doğalgaz, kömür vb. değil de nükleer kaynaklar?

	Nükleer		Doğal gaz		Kömür
$ Milyon	%5 Faiz Oranı Altında	%10 Faiz Oranı Altında	%5 Faiz Oranı Altında	%10 Faiz Oranı Altında	%5 Faiz Oranı Altında	%10 Faiz Oranı Altında
2019	527	885	768	822	554	804
2020	1054	1769	1537	1644	1108	1608
2021	1582	2654	2305	2466	1662	2413
2022 ve sonrası	2109	3538	3074	3288	2216	3217