Yazar: Dr. Kürşad TOSUN
Türkiye’deki yapay su rezervuarlarının yüzen fotovoltaiklere (YFV) uygunluğunu ve potansiyel enerji üretimini değerlendiren çalışmamız, yüzen güneş panellerinin hem enerjide dışa bağımlılığı azaltmada hem de iklim değişikliği ile mücadelede önemli bir alternatif olarak öne çıkabileceğini gösteriyor.
Çalışmamıza göre, uygun inşa edilmiş yapay su rezervuar yüzeylerinin yüzde 10’unun yüzen fotovoltaiklerle kaplandığı bir senaryoda, yılda, Türkiye’nin mevcut yıllık elektrik talebinin yaklaşık yüzde 40’ı kadar elektrik üretimi yapılabilir.
Su yüzeyini kaplayan YFV sistemleri, aynı zamanda buharlaşmayı da yüzde 30 ila 50 oranında azaltarak ciddi su tasarrufu sağlar. Hesaplamalarımıza göre aynı senaryoda, altı milyona yakın nüfusu olan Ankara’nın 1000 günlük su ihtiyacını karşılayacak kadar su tasarrufu yapılabilir. Tasarruf edilen bu miktarın elektrik üretiminde kullanılması durumunda, yıllık 32 milyon dolardan fazla ekonomik kazanç sağlanabilir.
Yüzen güneş panelleri, yalnızca enerjide dışa bağımlılıkla ve su kıtlığı ile mücadelede değil, küresel ısınmayı sınırlandırmada da önemli bir rol üstlenebilir. Elektrik üretimi için temiz bir alternatif sunan YFV sistemleri, su rezervuar yüzeylerinin sadece yüzde 10’unu kaplamaları halinde bile, Türkiye’nin yılda 77.6 milyon ton CO2 eşdeğeri sera gazı salımından kaçınmasını sağlayabilir. Bu miktar, Türkiye’nin 2022 yılındaki toplam sera gazı salımlarının neredeyse yüzde 14’üne denk geliyor.
Ekolojik önemi olan rezervuarlar hesaplamaya dahil edilmedi
Türkiye, yıllık ortalama 2,640 saat güneşlenme süresi ve yıllık 1.527 kWh/m² güneş enerjisi potansiyeli ile güneş enerjisi üretimi için oldukça elverişli bir coğrafi konuma sahip. Özellikle Güneydoğu Anadolu, Akdeniz ve Ege bölgelerinin güneş enerjisi potansiyelleri oldukça yüksek. Bu potansiyel, YFV sistemlerinin uygulanabilirliğini de artırıyor.
Devlet Su İşleri (DSİ) verilerine göre, Türkiye’de inşa edilmiş 4,003 adet su rezervuarı bulunuyor. Ancak çalışmamızdaki hesaplamalar, bu rezervuarların tamamını değil, yüzen fotovoltaik kurulumuna uygun olarak tanımladıklarımız dikkate alınarak yapıldı.
Ulusal ve/veya yerel öneme sahip sulak alanlar, milli parklar ve tabiat parkları, özel çevre koruma alanları, kapsam dışında bırakıldı. Ekosistem hizmetleri, kuş göç yolu güvenliği, biyolojik çeşitlilik ve nesli tehlikede olan türlerin korunması açısından önemli olan bu alanlar, elektrik üretim projelerinin geliştirilmesi için uygun görülmedi.
| Yüzen fotovoltaik (YFV) nedir?
YFV sistemleri, su yüzeyine monte edilen güneş panelleriyle enerji üreten yenilikçi bir teknoloji. Bu sistemler, su yüzeyinin serinletici etkisiyle panel verimliliğini artırıyor. Bu sayede, kara tabanlı sistemlere kıyasla enerji üretim kapasitesi ve verimliliği de daha yüksek oluyor. YFV sistemleri sayesinde, güneş enerjisi için mera, orman ve tarım arazilerinin kullanılmasına duyulan gereksinim azalıyor. Ayrıca su kaynakları daha etkin kullanılmış oluyor ve buharlaşma azaltılıyor. Bu yönleriyle YFV, kara tabanlı güneş panellerine kıyasla çevresel sürdürülebilirliği daha yüksek bir alternatif. YFV sistemlerinin temel avantajları şunlar:
|
Bununla birlikte, yüzen fotovoltaiklerin içme ve kullanma sularına olumsuz etkisi olmayacağı varsayımından hareketle, bu tür rezervuarlar çalışmaya dahil edildi. (Mevcut mevzuata göre içme-kullanma suyu temin edilen rezervuarlar, imar planı yapılmaksızın YFV kurulabilecek rezervuarlar kapsamında değil. Detaylar için: Kutu 2.)
Buna göre, YFV kurulumu için uygun su rezervuarlarının sayısı 3,475 olarak saptandı ve yüzey alanı toplamı ise 8,393 km² olarak hesaplandı. Bunlar arasından, 100 bin metrekareden küçük rezervuarlar elendi. Çalışmadaki hesaplamalar, geriye kalan 2,755 rezervuar üzerinden yapıldı.
Türkiye’deki su rezervuarlarının YFV sistemleri için uygunluğunu ve potansiyel enerji üretimini değerlendirdiğimiz çalışma kapsamında, ilgili su rezervuarlarının yüzey alanlarını, bölgesel güneş ışınımı verilerini ve rezervuarların yıllık buharlaşma oranlarını dikkate aldık. Bu verileri analiz ederek, rezervuarların enerji üretim potansiyellerini, YFV sistemleri sayesinde buharlaşmanın ne ölçüde azaltılabileceğini ve ekonomik fizibilitelerini hesapladık.
| (Kutu 2) Mevzuata göre YFV’lere uygun su rezervuarları: 11 Mayıs 2024 tarih ve 32543 No’lu Resmi Gazete’de, Maden Kanunu ile Bazı Kanunlarda Değişiklik Yapılmasına Dair Kanun (7501), 4’üncü maddesine göre: “İçme-kullanma suyu temin edilen rezervuarlar ve sulak alanlar ile bu Kanun kapsamında kalan kıyı ve sahil şeritleri hariç olmak üzere denizler, baraj gölleri, suni göller ve tabii göllerin Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığınca yenilenebilir enerji kaynak alanı olarak ilan edilen alanlarında imar planı yapılmaksızın yenilenebilir enerji üretim santralleri kurulabilir.” YFV sistemlerinin altyapısını ve kapsamını belirleyen bu maddeye göre, içme ve kullanma suyu sağlayan alanlar, imar planı gerekmeksizin YFV sistemi kurulabilecek alanların dışında bırakılıyor. YFV’lere, içme ve kullanma suyu kaynağı olmayan hidroelektrik santraller ve tarımsal sulama amaçlı göllerde izin veriliyor. Bu, YFV’lerin, içme ve kullanma suyu üzerinde yaratabileceği sınırlı olumsuz etkilere bir önlem olarak düşünülebilir. Ancak ileriki dönemlerde, YFV’lerin etkilerinin olumsuz olmayacağının görülmesi ve teyit edilmesi halinde, kanunun kapsamı – gerekirse ek çevresel ve sosyal etki değerlendirmeleri yapılarak – tüm göl ve göletleri kapsayacak şekilde genişletilebilir. |
Yüzde 10 kapsama yüzeyi ile elektrik talebinin yüzde 40’ı karşılanabilir
Çalışmamızda, Türkiye’nin YFV kapasitesini ortaya koyabilmek için yüzen fotovoltaiklerin kaplayacağı su yüzeyi kapsamını yüzde 5 ile yüzde 30 arasında değişen altı senaryo üzerinden hesapladık. Hesaplamalarımız sonucunda önerimiz, kaplama yüzeyinin yüzde 10 olduğu ikinci senaryonun uygulanması yönünde oldu. Bu senaryoyu seçerken, iklim değişikliğinin olumsuz etkisinden dolayı su rezervuarında – ve dolayısıyla yüzey alanlarında – gerçekleşecek azalma etkili oldu. Ayrıca makul oranda rezervuarın kaplanmasının ardından yapılacak değerlendirme ile kapasite artırımına gidilebileceği de dikkate alındı.
Senaryo 2’nin uygulandığı, yani uygun inşa edilmiş su rezervuar yüzeylerinin yüzde 10’unun YFV’lerle kaplandığı durumda, 125 TWh yıllık elektrik üretimi sağlanabileceği görülüyor. Bu miktar, Türkiye’nin mevcut elektrik talebinin yüzde 40’ı civarlarına denk geliyor.
| Senaryolar | Kaplama Yüzeyi (%) |
Kurulu Güç (GW) |
Üretilen Elektrik (GWh) |
Korunan Su (hm3) |
Önlenen CO2 (Mton) |
| Senaryo 1 | 5 | 34.2 | 61522.5 | 621.1 | 38.1 |
| Senaryo 2 | 10 | 69.6 | 125340.6 | 1242.1 | 77.7 |
| Senaryo 3 | 15 | 104.8 | 188607.2 | 1827.1 | 116.9 |
| Senaryo 4 | 20 | 139.7 | 251484.9 | 2412.1 | 155.9 |
| Senaryo 5 | 25 | 174.6 | 314362.1 | 3001.9 | 194.8 |
| Senaryo 6 | 30 | 209.6 | 377239.1 | 35918 | 233.8 |
Enerji üretimi sağlayan, yeni arazi kullanımı gerektirmeyen, buharlaşmayı azaltarak su tasarrufu sağlayan ve hidroelektrik rezervuarlarına kurulması durumunda şebeke bağlantısı da hazır olan YFVler; Türkiye’nin elektrik ihtiyacını karşılamada ve enerjide dışa bağımlılığını azaltmada da önemli rol oynayabilir.
Enerjide dışa bağımlılıktan kurtulmamıza yardımcı olur
Öngörülen bu üretim, Türkiye ekonomisine önemli bir yük getiren dış ülkelere enerji bağımlılığından kurtulmasına da yardımcı olacaktır. Bu bağımlılık, ülkemizin cari açığının da önemli nedenlerinden biri. Ayrıca bu, elektrik talebinde öngörülen artış trendi ve elektrikli araçlarda beklenen yaygınlaşma da göz önünde bulundurulduğunda, oldukça arzu edilebilir bir katkı.
YFVler ayrıca, yüksek karbon salımı yapan elektrik kaynaklarının, yani fosil yakıtların, yenilenebilir güneş enerjisi ile değiştirilmesine katkı sağladığı için de önemli. Senaryo 2’nin uygulamaya konulması ile Türkiye’nin kaçınacağı CO2 eşdeğer salımını 77.6 milyon ton olarak hesapladık. Bu, TÜİK’in Haziran ayı başında açıkladığı, Türkiye’nin 2022 yılı sera gazı salımlarının yüzde 13,8’ine denk geliyor. Dolayısıyla bu azalma, Türkiye’nin Paris İklim Anlaşması ve 2053 iklim hedefleri de dahil olmak üzere, karbon salımı azaltma girişimleri ile de uyumlu.
YFV kurulumlarına en uygun bölgeler: Bölgeler, su rezervuarlarının yüzey alanı ve güneş ışınımı verileri doğrultusunda değerlendirilmiştir.
|
Ankara’nın bin günlük su ihtiyacı karşılanabilir
Yarı kurak bir bölgede yer alan Türkiye’nin, iklim değişikliğinden ciddi şekilde etkilenmesi bekleniyor. Olası YFV kurulumları, karbon salımı azaltımının yanı sıra, suyun daha az buharlaşmasını sağlayıp su tasarruf ederek, ülkenin iklim değişikliğine dayanıklılığının artırılmasına da katkı sunabilir.
Su yüzeyini kaplayan YFV sistemleri, böylelikle buharlaşmayı yüzde 30 ila 50 oranında azaltabiliyor. Buharlaşmanın azalması, su rezervuarlarının daha uzun süre kullanılabilir olmasını ve su seviyesinin daha stabil kalmasını sağlıyor.
Uygulanmasını önerdiğimiz Senaryo 2’nin, depolanmış tatlı su kaynaklarında toplam 1243.1 hm3 su tasarrufu sağlayacağını hesapladık. Bu miktar, 5.8 milyonluk Ankara’nın günlük su ihtiyacını (günlük 1.2 milyon metreküp) bin güne kadar karşılayabilir.
Alternatif olarak, tasarruf edilen bu su, elektrik üretimi için kullanılacak olursa, Türkiye’deki hidroelektrik santrallerinin mevcut besleme tarifesini göz önünde bulundurduğumuzda, yıllık 32 milyon dolardan fazla ekonomik kazanç sağlayabilir.
YFV projeleri uygulanabilir ve kârlı
YFV sistemlerinin kurulum maliyetleri, kara tabanlı sistemlere göre yüzde 10-15 daha yüksek olabilir. Bu maliyetler; su geçirmez bağlantılar, yüzey yapılar ve su üzerinde çalışma gereksinimlerinden kaynaklanıyor. Bununla birlikte, uzun vadeli işletme ve bakım maliyetleri, kara tabanlı sistemlere kıyasla daha düşük.
Bir diğer önemli konu ise, YFV sistemlerinin enerji üretim verimliliğinin, kara tabanlı sistemlere göre daha yüksek olması. Bu da uzun vadede daha yüksek enerji üretim gelirleri anlamına gelir. Türkiye’deki enerji fiyatları ve yenilenebilir enerji teşvikleri de YFV sistemlerinin ekonomik fizibilitesini artırıyor.
YFV yatırımlarının geri dönüş süresi, ortalama 7 ila 10 yıl olarak hesaplanıyor. Bu süre; projenin ölçeğine, kurulum maliyetlerine, enerji üretim kapasitelerine ve devlet teşviklerine bağlı olarak değişebilir. Verimliliğin artması ve işletme maliyetlerinin düşmesi, yatırım geri dönüş süresini kısaltabilir. Vergi indirimleri ve düşük faizli krediler gibi devlet teşvikleri de projelerin fizibilitesini artırıyor. Özellikle güneş enerjisi projelerine sağlanan teşvikler, YFV sistemlerinin yaygınlaştırılmasında önemli rol oynayabilir.
Tüm bu değişkenleri dikkate alarak yapılan ekonomik analizler, YFVlerin Türkiye’deki su rezervuarlarında uygulanabilir ve kârlı olduğunu ortaya koyuyor.
Türkiye’de YFV’leri yaygınlaştırmak için neler yapılabilir?
Tabii bu sistemlerin Türkiye’de uygulanabilmesi için daha fazla araştırma yapılması önemli. Özellikle YFV’nin su ve çevre ile etkileşimlerinin, akuakültür üzerindeki etkilerinin ve ekonomik analizlerin detaylandırılması gerekiyor.
Bu noktada yerel üniversiteler ve araştırma kurumları, YFV teknolojisinin geliştirilmesinde ve uygulanmasında önemli rol oynayabilir. Dünya genelinde hızla gelişmekte olan bu alanda uluslararası işbirlikleri de yapılabilir; bilgi ve teknoloji transferi sağlanarak projelerin başarısı artırılabilir. Özellikle, YFV konusunda deneyimli ülkelerle ortak projeler geliştirilmesi denenebilir.
Nitekim teknolojik yenilikler ve iyileştirmeler ile YFV sistemlerini daha da verimli hale getirmek mümkün. Örneğin daha hafif ve dayanıklı malzemeler, su üzerindeki hareketleri dengeleyen akıllı sistemler ve enerji depolama çözümleri, YFV sistemlerinin performansını artırabilir.
Bu sistemlerin uygulanabilirliğini göstermek amacıyla pilot projeler de geliştiriliyor ve bu projelerinin sayısının artırılması önemli. YFV sistemlerinin hem teknolojik hem de ekonomik faydalarını ortaya koyan başarılı pilot projeler, geniş çaplı uygulamalar için referans oluşturabilir.
YFV teknolojisinin benimsenmesi, yaygınlaştırılması ve başarılı olması için hem kamuoyunun bilinçlendirilmesi hem de yerel toplulukların desteğinin sağlanması, bir diğer önemli konu. Bunun için, özellikle projelerin uygulanacağı alanların yakınlarındaki yerleşim birimlerinde seminerler ve bilgilendirme kampanyaları düzenlenebilir. YFV’lerin faydalarını ve potansiyelini anlatan yayınlar ve medya içerikleri hazırlanabilir. Yerel halkın projelere dahil edilmesi; yerel yönetimler ve sivil toplum kuruluşları ile işbirliği içinde hareket edilmesi, projelerin kabul görmesini ve sürdürülebilirliğini artıracaktır.
Özetle çalışmamız, Türkiye’nin yenilenebilir enerji hedeflerine ulaşması ve çevresel sürdürülebilirliği sağlaması için YFV teknolojisinin önemli bir rol oynayabileceğine işaret ediyor. Bu nedenle, YFV sistemlerinin geliştirilmesi ve yaygınlaştırılması için gerekli adımların atılması büyük önem taşıyor. Bu projelerin başarılı bir şekilde uygulanmasını teşvik etmek için politikalar hazırlanması ve yürürlüğe konulması gerekiyor.