Elektrik Enerjisi Üretimi

Dr. Öğr. Üyesi Emrah ÇETİN

Ders içeriği

Kaynak kitaplar:- Elektrik Enerjisi Üretimi, Behcet Kocaman, Birsen Yayınevi- Alternative EnergySystems and Applications, B.K.Hodge Mississippi State University, USA, SecondEdition, WILEY, 2017

Yenilenemez ve Yenilenebilir kaynaklı elektrik enerjisi üretim santralleri

- Doğalgaz- Kömür - Petrol türevleri- Nükleer

- Rüzgar- Güneş- Hidrolik- Biyokütle - Hidrojen- Jeotermal- Dalga- Gelgit

Elektrik enerjisi ilk olarak 1878 yılında aydınlatma amacıyla günlük hayattakullanılmaya başlanmıştır. Türkiye’de ilk elektrik üretim santrali 1902’de Tarsus’takurulan 2 kW gücüne sahip bir su değirmenidir. Türkiye’nin ilk taş kömürüsantrali ise 1914 yılında İstanbul’da inşa edilen Silahtarağa Elektrik Santrali’dir.1923’te 38 santralde 45 MWh üretim kapasitesine sahip olan Türkiye’de busantrallerin yerel yönetimler, şahıslar ve ortaklıklara ait olduğu görülmektedir.Bu santrallerin birçoğu motor gücü ile çalışırken söz konusu yılda toplam 43 şehreelektrik enerjisi iletilmiştir.

ELEKTRİK ENERJİSİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ

1950’li yıllara gelindiğinde ise Türkiye’nin üretim kapasitesi 500 MWh’e, kurulu gücüise 407,8 MW’a ulaşmıştır. Bu dönemde özel sektör ve devlet ortaklı elektriksantralleri yapılmaya başlanmıştır. Ayrıca Türkiye’nin elektrifikasyonunda fosil yakıtlısantrallerin yanı sıra barajlara doğru bir eğilim de yaşanmıştır.1953 yılında büyük ve güçlü hidroelektrik santrallerin inşası amaçlanarak Devlet Suİşleri (DSİ) kurulmuştur. Elektrik enerjisi üretim ve tüketim miktarındaki artış vedağıtım hizmetlerinin yaygınlaşması kurumsal bir yapıyı gerektirmiş ve 1970 yılındaTürkiye Elektrik Kurumu (TEK) kurulmuştur. Bu tarihte Türkiye’nin üretim kapasitesi8 bin 623 MWh’e, kurulu gücü de 2 bin 234 MW seviyelerine kadar yükselmiştir.

Türkiye termik santrallerde kullanılan yakıtlardaki dışa bağımlılıktan dolayı 1970-1980yılları arasında dünya genelinde oluşan enerji krizinden doğrudan etkilenmiş ve ülkedeüretim-tüketim dengesizliği oluşmuştur. Bu dengesizlikten dolayı ülke genelinde yük atmave zorunlu enerji kısıtlamaları yöntemi ile denge sağlanmaya çalışılmıştır. Bu dönemdekitüm dengesizliklere rağmen Türkiye’deki elektrik üretimi kapasitesi 23 bin 275 MWh’e,kurulu güç kapasitesi de 5 bin 118 MW’a kadar yükselmiştir. Bu dönemde kurulu güçtebelediyelerin üretim payı yüzde 11, otoprodüktör gibi özel sektörlerin üretim payı ise yüzde16 olarak kayda geçmiştir. Serbestleşme sürecinin henüz başlamadığı bu dönemde kurulugüçteki en büyük pay yüzde 64 ile Elektrik Üretim AŞ’ye (EÜAŞ) aittir (Grafik 3).

1980 yılından yakın bir zamana kadar termik kapasite içindeki en fazla pay linyit yakıtlısantrallerden elde edilmiştir. 1982’de yerel yönetimlerin ve ortaklıkların işlettiği elektriküretim santralleri TEK’e devredilmiştir. Yapılan devirden sonra enerjinin üretimi, dağıtımı vesatışları TEK vasıtası ile yapılmaya başlanmıştır.Aynı dönemde Türkiye’nin üretim kapasitesi büyük bir artışla 26 bin MWh’e, kurulu gücü de6 bin 638 MW’a yükselmiştir. Enerji sektöründe tahsisi sağlayan TEK monopolü 1984yılında kaldırılmış, yapılan görüşme ve gerekli izinlerle özel sektör şirketleri kurulmuştur.Enerji üretimi, iletimi ve dağıtımının kurulan bu şirketlere devredilmesi konusunda imkanlarsağlanmıştır. TEK’in hukuki yapısı, organları ve bünyesi yeniden düzenlenerek aynı yıliçerisinde Kamu İktisadi Kuruluşuna dönüşümü gerçekleştirilmiştir.Enerji üretim piyasasında yasal görev bölgesi içinde bulunan santrallere yönelik elektriküretim, iletim, dağıtım ve satışını gerçekleştirmek üzere 1988-1992 yılları arasında 10 adetsermaye şirketine sorumluluk verilmiştir. 1923’te 45 MWh olan Türkiye’nin üretim kapasitesiyaklaşık 4 bin kat artarak 2017’de 175 bin MWh’e yükselmiştir. 32,9 MW olan kurulu güç 2bin kattan fazla artarak 2017 yılında 80 bin 343 MW değerine dayanmıştır. Bu kapasitedeğeriyle ülkede elektrik enerjisi en kırsal bölgeye dahi ulaştırılarak nüfusun neredeysetamamının faydalanması sağlanmıştır.

2000’li yıllarda yaşanan değişimler ile Türkiye’nin enerji piyasasınınoluşturulması konusunda ilerlemeler kaydedilmiş böylece bu alanda hizmetveren kamu kurum ve kuruluşlarının da dönüşümü sağlanmıştır. Türkiyeenerji piyasasında tek aktör olan TEK daha fonksiyonel çalışması adınaTürkiye Elektrik Dağıtım AŞ (TEDAŞ) ve Türkiye Elektrik Üretim İletimAŞ (TEAŞ) olmak üzere iki farklı kuruma ayrılmıştır. Daha sonra 2001yılında elektrik üretim faaliyetlerini yürütmek için EÜAŞ, iletim faaliyetleriniyürütmek için Türkiye Elektrik İletim AŞ (TEİAŞ) ve ticaret faaliyetleriniyürütmek için Türkiye Elektrik Ticaret ve Taahhüt AŞ (TETAŞ) adlı üç farklıkuruma devredilmiştir. Önemli gelişmelerden bir diğeri ise aynı yıl EnerjiPiyasası Düzenleme Kurumunun (EPDK) kurulmasıdır. Böylece Türkiye’ninelektrik piyasası düzenlemesine resmi bir nitelik kazandırılmıştır.

Enerji Piyasasının Düzenlenmesi

Daha sonra 2013 yılında yürürlüğe giren Elektrik Piyasası Kanunu ile Enerji Piyasalarıİşletme Anonim Şirketi’nin (EPİAŞ) yasal dayanağı oluşturulmuştur. 2015 yılında resmenfaaliyete başlayan EPİAŞ’ın asıl işlevi piyasa işletim lisansı bünyesinde TEİAŞ ile Borsaİstanbul Anonim Şirketi (BİST) tarafından yürütülen piyasalar dışındaki elektrikpiyasalarında güvenilir fiyat oluşumunu sağlamak ve bu piyasaları işletmektir. EPİAŞ’ınkurulması ile piyasa işletim lisansında yer alan enerji piyasalarının etkin, şeffaf, güvenilir veenerji piyasasının ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde planlanması, kurulması, geliştirilmesi veişletilmesi amaçlanmıştır.

Türkiye kurulu güç kapasitesi bakımından Avrupa’nın en büyük 5. gücü olarak 18 Eylül2010 tarihinden itibaren Avrupa Enterkonnekte Sistemi (ENTSO-E) ile paralelçalışmaya başlamıştır. 2016 yılı Eylül ayı sonu itibarıyla toplam kurulu trafo gücü 285bin MVA düzeyini aşmıştır. Böylece Türkiye 56 bin kilometre enerji iletim hattıuzunluğu ve 266 milyar KWh tüketim değeriyle Avrupa güç sisteminde önemli bir yeresahiptir. Türkiye’nin 50 hertz olan şebeke frekansıENTSO-E sistemine bağlanarak çokdaha istikrarlı hale gelmiş, arz güvenliği desteklenmiş ve Türkiye Elektrik Piyasasıkatılımcılarının Avrupa iç elektrik pazarına erişim imkanı sağlanmıştır. Denemesürecinin ardından 15 Nisan 2015 tarihinde ENTSO-E ile “Uzun Dönem İşletmeAnlaşması” imzalanmıştır.

ÜLKE Gelen Enerji (MWh) Giden Enerji (MWh)YUNANİSTAN 2 327.465GÜRCİSTAN 1 28.045BULGARİSTAN 147.358 6.542Genel Toplam 147.361 362.052

Konu Başlığı Birim 2018 Ekim Dönemi

2018 Ocak-Ekim Dönemi

Lisanslı Üretim* MWh 23.099.084,35 246.390.360,37

Lisanslı Kurulu Güç* MW 82.963,28 -

En Yüksek Ani Puant MW 36.782,55 46.159,55En Düşük Ani Puant MW 22.442,54 18.212,43Lisanssız Kurulu Güç MW 5.163,77 -İhtiyaç Fazlası Satın Alınan Lisanssız Üretim Miktarı **

MWh 719.471,99 7.348.837,92

Brüt Lisanssız Üretim Miktarı** MWh 732.132,18 7.688.556,58

YEKDEM Üretim MWh 3.900.521,77 52.880.210,18

YEKDEM Ödeme Tutarı TL 2.132.917.663,47 17.564.795.941,15

Fiili Tüketim MWh 22.667.309 243.688.243Faturalanan Tüketim MWh 18.804.093 195.214.173Tüketici Sayısı Adet 43.647.043 -İthalat MWh 147.361 2.087.710İhracat MWh 362.052 2.344.499Ortalama YEKDEM fiyatı TL/MWh 546,83 332,16

YEKDEM Ek Maliyeti*** TL/MWh 46,54 29,20

2018 Yılı Ekim Ayı Elektrik Piyasası Genel Görünümü

2018 Yılı Ekim Ayı Sonu İtibariyle Lisanslı Elektrik Kurulu Gücünün Kaynak Bazında Dağılımı (%)

KAYNAK TÜRÜ2017 EKİM 2018 EKİM DEĞİŞİ

M (%)ÜRETİM (MWh)

ORAN ÜRETİM (MWh)

ORAN(%) (%)

DOĞAL GAZ 10.388.022,88 44,12 8.025.728,19 34,74 -22,74İTHAL KÖMÜR 4.581.093,63 19,46 5.749.580,45 24,89 25,51LİNYİT 3.476.249,32 14,76 3.979.910,50 17,23 14,49BARAJLI HİDROLİK 1.622.002,85 6,89 1.726.123,42 7,47 6,42

RÜZGAR 1.346.077,19 5,72 1.512.370,32 6,55 12,35AKARSU 737.620,75 3,13 721.553,81 3,12 -2,18JEOTERMAL 581.535,46 2,47 688.603,22 2,98 18,41TAŞ KÖMÜRÜ 311.015,99 1,32 234.105,61 1,01 -24,73BİYOKÜTLE 186.242,52 0,79 201.436,42 0,87 8,16ASFALTİT 225.408,10 0,96 158.518,94 0,69 -29,67FUEL OİL 86.281,11 0,37 88.767,03 0,38 2,88GÜNEŞ 2.037,93 0,01 12.226,44 0,05 499,94MOTORİN 1.095,19 0,00 120,00 0,00 -89,04LNG 152,00 0,00 40,00 0,00 -73,68Genel Toplam 23.544.834,92 100,00 23.099.084,35 100,00 -1,89

Ekim 2018 Döneminde Lisanslı Elektrik Üretiminin Kaynak Bazında Dağılımı Ve 2017 Yılı Ekim Ayı Değeriyle

Karşılaştırılması (MWh-%)

Kaynak Türü Kurulu Güç (MW) Oran (%)Güneş (Fotovoltaik) 4.885,66 94,61Doğal gaz 137,29 2,66Biyokütle 79,18 1,53Rüzgâr 51,95 1,01Hidrolik 8,69 0,17Güneş (Yoğunlaştırılmış) 1,00 0,02

Genel Toplam 5.163,77 100,00

2018 Yılı Ekim Ayı Sonu İtibariyle Lisanssız Elektrik Kurulu Gücünün Kaynaklara Göre Dağılımı (MW)

Kaynak Türü

2017 Yılı Ekim Ayı YEKDEM

Kapsamındaki Üretim (MWh)

2017 Ekim Payı (%)

2018 Yılı Ekim Ayı YEKDEM

Kapsamındaki Üretim (MWh)

2018 Ekim

Payı (%)

Ekim 2017-Ekim 2018 Değişimi

(%)

Biyokütle 159.667,12 4,85 178.367,17 4,57 11,71Güneş 2.012,07 0,06 3.167,98 0,08 57,45Hidrolik 1.151.956,93 35,03 1.054.232,86 27,03 -8,48Jeotermal 400.680,45 12,18 521.875,21 13,38 30,25Rüzgâr 1.244.142,28 37,83 1.423.406,56 36,49 14,41Lisanssız 330.267,36 10,04 719.471,99 18,45 117,85Genel Toplam 3.288.726,22 100,00 3.900.521,77 100,00 18,60

Ekim 2018 Döneminde YEKDEM Kapsamındaki Üretimin Kaynaklara Göre Dağılımı ve 2017 Yılı Ekim Ayı Değeriyle Karşılaştırılması (MWh-%)

Ekim 2018 Döneminde Faturalanan Elektrik Tüketiminin Tüketici Türü Bazında Dağılımı (%)

Baz Yük – Puant Yük Kavramları

Elek

trik

Ene

rjisi

Üre

tim

Çeşi

tleri

Yenilenemez (Fosil) Kaynaklı

Doğalgaz

Kömür

Nükleer

Petrol türevleri

Yenilenebilir Kaynaklı

Hidrolik

Rüzgar

Güneş

Jeotermal

Dalga

Gelgit

Hidrojen

Biokütle (atık)

Enerji Üretimi – Ölçü Kavramları

Elektrik enerjisi üretiminde ve tüketiminde genellikle kilovat/saat (kWh) ölçüsükullanılmaktadır. Enerji genellikle kW olarak belirtilir. Bazı durumlarda da beygir gücüolarak ifade edilebilmektedir.

1 megawatt (MW) = 1000 kW 1 megawatt-saat (MWh) = 1000 kWh 1 gigawatt-saat (GWh) = 106 kWh

1 HP = 75 kg.m/sn = 746 watt = 0.746 kW

75 kg.m/sn = 75×9.81 ≈ 736 Nm/sn = Joule/sn = Watt

1 kW = 1.36 hp = 75/0.736 = 102 kg.m/sn

1 hph(beygir-saat) = 0.746 kWh

1 hph = 75 x 3600 = 270000 kg.m1 hph = 75 x 9.81 x 3600 = 2648700 Joule1 kWh = 270000/0.736 = 367000 kg.m = 3.6 x 106 Joule1 kg.m = 9.81 Joule1 kg.m/sn = 9.81 Joule/sn = 9.81 watt1 Cal = 427 kg.m

1 kWh = 367000/427 = 860 Cal

Enerji Üretimi – Ölçü Kavramları

EV ALETİ GÜÇ (W)AYLIK ÇALIŞMA SÜRESİ

(SAAT)

AYLIK ENERJİ

KULLANIMI (kWh)

Buzdolabı 300 300 90Televizyon 100 125 12,5

Çamaşır Makinesi 500 26 13Bulaşık Makinesi 1300 20 26

Su Isıtıcısı 3800 140 532Bilgisayar 250 240 60Aydınlatma 100 90 9

Ütü 1000 12 12TOPLAM 754,5

Enerji Üretimi – Ölçü Kavramları

1-) Toplam enerji verimliliği %24 olan bir termik santralde 4000 kalorili 1 kgkömürden üretilen enerji miktarını kWh cinsinden hesaplayınız.

2-) Yıllık ortalama 8000 kW kapasiteye sahip bir hidroelektrik santralin enerjiüretimi ile kaç kg kömür tasarrufu yapılmış olur? (Kömür kalitesini 4000kalori/kg ve termik santralin yakıt tüketimini 3500 Kal/kWh olarak alınız.)

3-) Ağırlığı 70 kg olan ve sırtında 35 kg taşıyan bir kişinin 970 m yüksekliğesahip bir dağa tırmanması için harcadığı enerji miktarı enerji tüketimi 100 wattolan bir ampulün ne kadar süre yanmasını sağlar? (Kişinin deniz seviyesinden340 m yükseklikte bir otelde kaldığı ve 970 m yükseklikteki tepenin en üstnoktasına tırmandığı bilinmektedir.)

Enerji Üretimi – Ölçü KavramlarıSorular

Duyurular için Bozok pbs adresi;www.emrahcetin.com

emrahcetin

emrah-cetin

emrah.cetin@bozok.edu.tr