Enerji sistemlerinde yenilenebilir enerjinin payı en az %10’a ulaştı. Güneş PV, depolama gibi önemli sistemlerin maliyetleri düşmeye devam ediyor. Bu noktada hibrit elektrik santralleri, elektrik şebeke sistemine değer kazandırabilecek bir sistem olarak karşımıza çıkmakta. Zira yenilenebilir hacminin artırılması gerekliliği, en düşük maliyetle enerji üretme olarak tanımlayabileceğimiz tasarım hedeflerinin değişmesine neden olmaktadır. Bunun yerine zamana göre değişen enerji fiyatlandırması, yardımcı hizmetler gibi alanlar ile ilişkili gelir akışından elde edilen kârlılığın en üst düzeye çıkarılmasını sağlayacak yeni tasarım hedefleri ön plana çıkmaktadır.
Yeni Sistem Tasarımlarına Neden İhtiyaç Duyuluyor?
Peki, neden tasarım hedefleri değişiyor ve tasarım hedeflerinde üretimin yanı sıra piyasa ile ilişkili alanlar da yer alıyor?
Yakın zamana kadar birçok piyasada yenilenebilir enerji santralleri mümkün olduğunca çok kilowatt-saat üretme gibi bir tasarım hedefine sahiplerdi. Zira çoğunlukla sabit bir gelir akışı bulunmaktaydı. Bu durumda, yenilenebilir santraller yalnızca gerektiğinde üretimi düşürmekte veya şebekeyi desteklemek için sistem operatöründen belirli komutlar almaktaydılar. Ancak ileriye baktığımızda, yenilenebilir enerjiden daha fazla yararlanabilmemiz için yeni tasarımlar gerekmektedir. Zira rüzgar, güneş ve depolama teknolojileri belirsiz doğaları ve değişkenlikleri nedeniyle piyasalarda geleneksel enerji santralleri ile aynı seviyede yer alamamaktadır.
Yenilenebilir kaynakların varlığının ve kârlılığının artırılabilmesi için geleneksel enerji üretim santralleri gibi davranmaları, yani kapasite değeri, sevk edilebilirlik, yardımcı hizmetler ve güvenirlik açısından onlar ile benzer kabiliyetlere sahip olmaları beklenmektedir. İlerleyen zamanlarda sürekli olarak tam kapasiteden daha az üretim gerçekleştirmeleri, belirli zamanlarda enerji sağlamaları ve ayrıca şebeke sisteminin güvenirliğini ve istikrarını destekleyen hizmetlere katılmaları gerekecektir.
Bu nedenle üreticiler ve yatırımcılar, tek varlıktan elde edecekleri kârlılığı artırmak için rüzgar, güneş, depolama ve diğer yenilenebilir teknolojileri bir araya getiren "hibrit elektrik santralleri" tasarlamaktadır. Öngörülebilir ve kontrol edilebilir enerji arzı için geliştirilen stratejiler ve tasarımlardan biri olan hibrit santraller, özellikle yardımcı hizmetler sağlamanın önemli olduğu piyasalarda santral kârlılığının artırılması için ön plana çıkmaktadır. Bununla birlikte, hibrit elektrik santrallerinin makul olup olmadıkları ile ilgili araştırmalar yapılmaya devam etmektedir.
Hibrit Elektrik Santrali Nedir?
Hibrit elektrik santralleri, bir bağlantı noktasında birden fazla enerji üretme modülünden oluşan ve birincil enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren güç üretim tesislerini ifade etmektedir. Bu modüller arasında farklı enerji depolama biçimleri de yer alabilmektedir. Depolama sistemlerine ek olarak, yenilenebilir enerji kaynakları ile fosil yakıtları bir araya getiren sistemler de bulunmaktadır.
Hibrit elektrik santralleri potansiyel olarak rüzgar tirbünleri, güneş PV, güneş CSP, depolama, jeotermal enerji, hidroelektrik, biyokütle, doğal gaz, kömür ve nükleer enerji içerebilir ve elektrik veya hidrojen gibi ürünler üretmek için kullanılabilirler (Bu makale elektrik üretimine odaklanmaktadır).
Depolama, güneş, rüzgar ve diğer yenilenebilir üretim şekillerini bir araya getiren ve hibrit bir santrale dönüştüren santral sahipleri temel olarak aşağıdaki faydaları elde edebilirler:
1- Arazi kullanımı ve elektrik/fiziksel altyapı giderleri açısından yeni ve kârlı ekonomik modeller geliştirebilir
2- İleri tarihli fiziksel teslimat gerektiren diğer elektrik piyasaları aracılığıyla gelir akışını artırabilir
3- Serbest piyasalarda değişen enerji fiyatlandırmalarından ve yan hizmetlerden yararlanabilir
Hibrit Elektrik Santralleri Yararları
Daha geniş perspektifte, hibrit elektrik santralleri hem enerji sistemine hem de santral sahiplerine gelecekte aşağıdaki faydaları sunabilir:
Ağ Kullanım Optimizasyonu: Bağlantı sözleşmesinde izin verilen kapasiteden daha fazla kapasite kurulumuna olanak sunması ile ağ kullanımının optimize edilmesi mümkün olmaktadır. Zira hibrit santrallerde bağlantı noktasında kurulu kapasite artmasına rağmen maksimum çıkış kapasitesi aynı kalır, bu nedenle ağ üzerindeki etki sınırlı olur. Bu optimizasyon şebeke geliştirme çalışmalarından tasarruf elde edilmesi, mevcut ağın kullanımın en üst düzeye çıkarılması ve yeni şebeke gelişmelerine izin verilmeyen birçok alanda tıkanıklık sorunun çözülmesine yardımcı olmaktadır.
Şebeke Altyapı Yatırımları Optimizasyonu: Planlı bir şekilde enerji sağlayabildikleri için kırsal alanların elektrifikasyonu hızlanabilir. Bu durumlarda şebeke altyapısına yapılan yatırımlar ertelenebilir.
Enerji Optimizasyonu: Hibrit sistemler eğer depolama teknolojileri ile birleştirilirse, kesintisiz enerji sunabilirler. Böylece elektrik kesintisi, enerjinin üretilemediği kısıt zamanları gibi durumlarda depolama sistemleri şebekeye/tesise verilen elektriğin devamlılığını sağlayabilir.
Yenilenebilir Üretim Optimizasyonu: Örneğin, rüzgar ve güneş enerjisi kaynakları sahada negatif korelasyon ile birbirinin üretimlerini hibrid sistemde tamamlayabilirler. Bu senaryoda sadece rüzgar ya da sadece güneş santraline göre daha az rampalama sorunları ve ani piklemeden uzaklaşarak daha istikrarlı güç çıkışına sahip olmaktadırlar. Daha programlı elektrik çıkışı gün/sezon/yıl boyunca daha düz üretim profili sunarak santralin sistem gereksinimlerini karşılamasını kolaylaştırmaktadır.
Yük Yönetimi Optimizasyonu: Hibrit elektrik sistemlerinin ana amaçlarından biri yenilenebilir enerji yüklerinin yönetilebilir hale gelmesidir. Yönetilebilir yükler, çeşitli elektrik piyasalarına katılımı mümkün kılabilir ve elde edilecek kârı artırabilir.
Dengeleme Maliyet Optimizasyonu: Üretim birimleri ve dijital teknolojilerin bir araya gelmesi sayesinde kaynaklar daha yetkin kullanılabilir. Bu hibrid santralleri esneklik açısından da iyi bir şebeke oyuncusu haline getirir. Depolama dahil edildiğinde dengeleme maliyetleri düşebilir ve yenilenebilir enerjiler daha az kısıtlamaya maruz kalır.
Arazi Optimizasyonu: Bazı hibrid santrallerde kurulu kapasitede ve kullanılan alanda metrekare başına enerji çıkışı artacağı için arazi verimliliği doruğa çıkmaktadır.
Gider Optimizasyonu: Geliştirme, sermaye ve işletme giderlerinin azaltılması mümkün hale gelebilir.