Synergy Logo TR.png

Yeni Nesil Enerji Depolama Sistemi - F. Yaren Öztürk


Kaynak: Energy Vault


Yaşadığımız dönemde yeni nesil enerji depolama teknolojilerinin önemi giderek artıyor. Lityum iyon pillerinin çevre dostu olmadığı bir gerçekken geçtiğimiz yıllarda sebep olduğu yangınlar sebebiyle güvenlik sorunu da gündeme gelmiştir. Hidrojen enerjisinin ise büyük bir miktarı fosil yakıtlardan üretilmekte ve verimliliği yetersiz kalmaktadır. Mevcut durum böyleyken sürdürülebilir bir dünya ve yenilenebilir enerjiden daha fazla verim alınması noktasında enerji depolama sistemlerinin başarısı önemli bir konu haline gelmiştir.


Enerji depolamak, enerji formları arasında geçiş yapılarak ihtiyaç duyulduğunda ya da istendiğinde enerjinin tekrar kullanılabilmesi anlamına gelir. Rüzgâr ve güneş enerjisi teknolojilerini daha da yenilenebilir kılmak ve verimi arttırmak için zorlu hava koşullarından etkilenmeyen gelişmiş yüksek ölçekli enerji depolama sistemleri gerekmektedir. Bunun sağlanabildiği noktada rüzgâr ve güneş enerjisinin fosil yakıtlara gerçek bir rakip olabileceğinden bahsetmek mümkün olabilir. Geçtiğimiz günlerde İsviçre kuruluşlu bir şirket olan Energy Vault tarafında önemli bir gelişme yaşandı: Özgün enerji depolama teknolojilerini ticarileştirmeyi başardılar.


Energy Vault’un enerji depolama teknolojisinde tuğlalar büyük bir rol oynuyor. Her biri 35 ton ağırlığındaki tuğlalar yukarı kaldırılarak güneş enerjisi ve rüzgâr enerjisinden üretilen yenilenebilir enerjiyi ihtiyaç duyulana kadar orada bulundurulabilen yerçekimi potansiyel enerjisine dönüştürüyor. Yerçekimi potansiyel enerji değişimini kullanarak enerji depolanıyor. Bu mantık lisede öğretilen basit fizik yasalarına dayanıyor. Motor aracılığıyla tuğlalar yukarı kaldırıldığında şebekeden enerji çekiliyor, tuğlalar aşağı indirildiğinde ise enerji geri şebekeye iletiliyor. Yukarıya ve aşağıya hareketi sağlanan tuğlaların sayısı arttığı takdirde bu artışa karşılık gelen miktarda enerji depolanıyor veya serbest bırakılıyor. Yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretiminin gerçekleşmediği durumlarda (örneğin rüzgâr hızının azalması veya güneşin olmaması) bu sistemin kullanılmasıyla birlikte şebekeye elektrik iletimi mümkün olacaktır. Oluşturulan bu sistemin zarar görmemesi için yapay zeka teknolojisini kullanan Energy Vault bu sayede tuğlanın hızını ve ivmesini de kontrol edilebilir hale getiriyor. Bir dakikadan daha kısa sürede 100 metre yüksekliğe ulaşabilen bir tuğlanın yaklaşık olarak 10 MWh elektrik depolayabileceği öngörülüyor.


Hidroelektrik santrallerinin çalışma mekanizmasından ilham alarak oluşturulan sistem; özel arazi koşulları gerektirmeyen, deprem ve kasırga gibi doğa olaylarından etkilenmeyen, zorlu iklim koşullarına dayanıklı ve hava durumuna bağlılık göstermeyen bir yapıdadır. Üretiminde uluslarararası bina standartları göz önüne alınmış, zaman içerisinde performans kaybı yaşanmayacak şekilde tasarlanmış ve kimyasal yangın riski sıfıra indirilmiştir. Aynı zamanda hidroelektrik santrallerinin çalışma mekanizmasına kıyasla daha yüksek verimliliğe ve daha düşük maliyete sahiptir. Yeni nesil sistemde depolama alanı olarak su yerine tuğlalar tercih edilmiştir. Energy Vault’u diğer depolama sistemlerinden ayıran ve yenilenebilirliğe olan yaklaşımını ortaya çıkaran karakteristik özelliklerinden birinin tuğlaları oluşturan malzemelerin seçimi olduğunu söylemek mümkündür.


Tuğlaların yapımında malzeme biliminden faydalanan Energy Vault, çimento yerine çevre dostu ve sürdürülebilir malzemeleri içeren özel yapım blokları tercih ediyor. Özel yapım tuğlaların içerisine kum ve toprak yüksek oranda dahil edilebildiği gibi aynı zamanda önemli miktarda atık malzemenin eklenmesi de mümkün. Termik santraller kaynaklı ortaya çıkan kömür külü gibi fosil yakıtların atık malzemeleri ve madencilik sonucu ortaya çıkan atıklar da dahil olmak üzere tuğlaların içine eklenebilen maddelerin sayısında kısıtlama yapılmıyor. Geçtiğimiz yılın ortalarında sürdürülebilirliği arttırmak adına tuğlaların içine eklenebilecek malzemeler konusunda bir adım daha atıldı. Yenilenebilir enerji şirketi Enel Green Power ile kullanım ömrünü tamamlamış veya kullanım dışı bırakılmış rüzgâr türbini kanatlarının geri dönüşümü ve yeni nesil enerji depolama sistemine entegresi üzerine stratejik bir ortaklık başlatıldı. Rüzgârdan temiz enerji hedefi ile kurulan rüzgâr santrallerinin sayısı her geçen gün artmaya devam ediyor. Sürdürülebilir bir dünya adına fosil yakıtlara olan bağımlılığın azalması noktasında iyi bir gelişme olsa da rüzgâr türbinlerinin kullanım sürelerinin yaklaşık 20 sene olduğu ve ilk rüzgâr türbinlerinin 2000 yılıyla beraber kurulduğu bir gerçek. Bu noktada rüzgâr santrallerinin geleceği ve artık kullanılamayacak durumda olan rüzgâr türbinlerini oluşturan malzemelere ne olacağı konusunda bir karar vermek gerekiyor. Enel Green Power uzun zamandır rüzgâr türbinlerini oluşturan tüm malzemelerin sürdürülebilirliği üzerine çalışsa da yapımında geri dönüşümü diğer malzemelere kıyasla daha zor olan cam elyafı kullanılmış türbin kanatlarının geri dönüşümü ile ilgili çözüm bulmakta sıkıntı yaşıyordu. Bu aşamada eski rüzgâr türbinlerinin kanatlarının özel olarak parçalanarak tuğlalara eklenmesi fikri ortaya çıkmıştır. Bu entegrasyon bir dizi fizibilite çalışmasını da beraberinde getirmektedir. Döngüsel bir sürecin parçası olacak şekilde hangi rüzgâr santrallerinin kullanım ömrünü tamamladığı, türbin kanatlarının parçalanma tesislerine ulaştırılması ve işlenmesi sonrasında da yeni nesil enerji depolama sistemine entregrasyonu gibi noktalarda sistematiklik ön plana taşınmaktadır. Aynı zamanda, entegrasyon sayesinde tuğlaların dayanıklılığının ve sağlamlığının artması da olası faydalarından biridir.


Yeni nesil enerji depolama teknolojisinin, rüzgâr ve güneş enerjisi ile ilgili bütün eksik noktalara çözüm getirmesinin mümkün olmadığını belirtmek gerekir. Örneğin, rüzgâr türbinlerinin ve güneş panellerinin yapımında büyük bir kullanım payına sahip olan çelik ve betonu şu an için başka bir madde ile değiştirecek kapasiteye sahip değildir. Rüzgâr türbinlerinin ve güneş panellerinin görece kısa sayılabilecek yaşam sürelerine bir değişiklik getirmesi de olası değildir.


Yenilenebilir enerji kaynaklarından alınan verimin artması, dekarbonizasyon ve 2050 yılına kadar net sıfır emisyona ulaşma gibi hedeflerin başarılı olması için rüzgâr ve güneş enerjisinin kullanımında meydana gelen elektrik kesintilerini azaltmak gerekiyor. Bu bağlamda enerjinin depolanması için yeni nesil sürdürülebilir enerji depolama teknolojilerinin iyileştirilmesi, geliştirilmesi ve etkin şekilde kullanımı büyük önem taşıyor. Enerji depolama sisteminde sürdürülebilir malzemelerin kullanımını yüksek oranda arttırmayı hedefleyen, maliyeti aza indirerek inovatif çözümler sunmayı misyon olarak benimseyen Energy Vault’un başarısı görülmeyi ve takip edilmeyi hak ediyor.