Geleceğe güç veren yenilenebilir enerji depolama sistemleri

2020 yılında ayrıca, yenilenebilir enerji kaynakları AB'de brüt elektrik tüketiminin %37,5'ini oluşturmuştur. Rüzgar ve hidroelektriğin, yenilenebilir kaynaklardan üretilen toplam elektriğin üçte ikisinden fazlasını oluşturduğu bu oran, bir önceki yıla ait %34,1'lik orana kıyasla artış göstermiştir. 2020 yılında kullandığı enerjinin %60'ı yenilenebilir kaynaklardan gelen İsveç, Avrupa'da öncü bir konum elde etmiştir. Bu bağlamda İsveç'i sırasıyla Finlandiya (%43,8), Letonya (%42,1) ve Avusturya (%36,5) takip etmiştir.

EDF'ye göre, yenilenebilir enerji kaynakları şu anda dünyadaki elektriğin %26'sını üretmekte ve bu oranın 2024 yılına kadar %30 olması beklenmektedir. Haziran 2022'de Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) tarafından hazırlanan bir raporda, dünya genelindeki enerji yatırımının 2022 yılında %8 artarak 2,4 trilyon dolara ulaşacağı iddia edilmektedir. Bu artış, büyük oranda "yeşil" enerji sayesinde olacaktır.

Yenilebilir enerji tam olarak nedir? Bu, temelde sürdürülebilir nitelikteki enerjidir. Temiz, uygun fiyatlı ve güvenilir olan bu enerji türü, başta sanayi devriminin ana yakıtı olan kömür olmak üzere fosil yakıtlar gibi sürdürülebilir olmayan kaynakların aksine asla tükenmez.

Yenilenebilir enerjinin başlıca türleri güneş, rüzgar, su, gelgit, jeotermal ve biyokütle şeklindedir. Diğer türler arasında okyanus termal enerjisi ve biyogaz bulunur. EDF'ye göre, yeryüzüne yalnızca bir saat içinde ulaşan güneş enerjisi miktarı, gezegenin tüm yıl boyunca ihtiyaç duyduğu toplam enerjiden fazlasını temsil etmektedir. Bu, başta ideal çözüm gibi görünse de ne kadar güneş enerjisi depolayabileceğimiz ve kullanabileceğimiz, hava durumuna ve günün saatine göre değişiklik gösterir, yani güneşten alınabilecek verime bağlıdır. Rüzgarlı havalarda mükemmel bir yenilenebilir enerji kaynağı da rüzgardır ve rüzgar santrallerinin sayısı gittikçe artmaktadır. Ancak bunlar kıyıdan çok uzağa, denize yerleştirilse dahi birçok kişinin göz zevkini bozabilen büyük rüzgar türbinlerinin kurulmasını içerir. Buna ek olarak, birçok uzman rüzgar türbinlerinin yaratacağı karbon ayak izi ve kullanım ömrü sonu maliyetleri konusunda da uyarıda bulunmaktadır. Elbette, rüzgar enerjisi depolama sistemleri herhangi bir zamanda mevcut olan rüzgar miktarıyla da sınırlıdır.

Gelişim açısından en ileri yenilenebilir enerji kaynağı hidroelektriktir. Bu, barajlar veya bariyerler inşa etmeyi ve bir türbini çalıştıracak kontrollü bir su debisi üretmek için büyük bir rezervuara sahip olmayı gerektirir. Hidroelektrik hava durumuna bağımlı değildir ancak büyük yapılar ve büyük çapta rezervuarlar kurulmasını gerektirir.

Gelgit enerjisi, türbin jeneratörlerini çalıştırmak için günde iki kez oluşan gelgit akımlarının kullanılması suretiyle doğaya bağımlı olması dışında hidroelektrik enerjisine benzer. Bu, enerji kaynağının sürekli olmadığı ancak en azından tahmin edilebilir olduğu anlamına gelir. Jeotermal enerji, yeryüzünün altında bulunan doğal ısıdan yararlanır ve elektrik üretmek veya evleri ısıtmak için kullanılabilir. Ancak, örneğin İzlanda'nın bu enerji türünü Birleşik Krallık'tan çok daha fazla miktarda ürettiği düşünüldüğünde bu enerji türünün kullanılabilirliği garanti edilmez. Son olarak, biyokütle enerjisi, elektrik üretmek için organik malzemelerin yakılmasını içerir. Bu yaklaşım diğerleri kadar yaygın olarak benimsenmemiş olsa da tarım, sanayi ve ev atıklarını katı, sıvı ve gaz yakıtlara dönüştürdüğü için çevre ve genel maliyetler açısından önemli avantajlar sağlar.

Yukarıda bahsedilen tüm seçeneklerin avantajları ve dezavantajları olsa da yenilenebilir enerjinin depolanması, bu alternatif enerji kaynaklarından en iyi şekilde yararlanmanın önündeki en önemli zorluk olmuştur. Yenilenebilir enerji depolama teknolojisi, yenilenebilir enerjiyi yakalamak ve gerektiğinde serbest bırakmak için uygun maliyetli bir yol sunabildiğinde kendini kanıtlayacaktır. 

Temelde dört tür yenilenebilir enerji depolama çözümü vardır: pompalı hidro depolama, termal enerji depolama, mekanik enerji depolama ve bataryayla çalışan enerji depolama sistemleri.

Suyun yukarı yönde pompalanmasını, bir rezervuarda tutulmasını ve türbinlerden bırakılmasını içerir. IEA’nın Yenilenebilir Kaynaklar raporunda, 2025 yılında Avrupa'nın yeni hidroelektrik kapasitesinin %50'sinden fazlasının özellikle İsviçre, Portekiz ve Avusturya'daki pompalı depolamadan geleceği belirtilmektedir. Bu durumun Çin'de 2023 ile 2025 arasındaki bir zamanda geçerli olacağı öngörülmektedir.

Genellikle yenilenebilir kaynaklardan veya atık ısıdan oluşan fazla enerjinin daha sonra kullanılmak üzere depolanmasını içerir. Su, kum ve kayalar termal enerji depolayabilir ve Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı, termal enerji depolamanın 2030 yılına kadar 800 gigawatt saat (GWh) kurulu kapasiteye ulaşabileceğini tahmin etmektedir.

Elektrik depolamak için yer çekimi veya hareket (mesela volan) kullanır. Mekanik enerji depolama, türbin kullanılarak ısıtılan ve genleştirilen basınçlı hava veya gaz enerjisi depolanmasını da içerebilir.

Yenilenebilir kaynaklardan gelen enerjiyi depolamanın (ve sağlamanın) en verimli yolunun batarya tabanlı yenilenebilir enerji depolama sistemleri olduğu yaygın olarak bilinmektedir. Yenilenebilir enerji için ne kadar çok batarya depolama alanı olursa geçmişe ait geleneksel güç kaynaklarına da o kadar az ihtiyaç olacaktır.

Atlas Copco enerji depolama sistemleri, sessiz çalışma ve minimum bakım gereksinimi sunmasıyla uzak konumlarda veya şehir içi inşaat sahalarında telekom kurulumları için ideal bir çözüm haline gelir. Hibrit depolama sistemleri olarak çalışan bu sistemler, taleplerdeki artışları ve düşük yükleri dengelemek için idealdir. Bu yenilenebilir enerji depolama sistemleri, 46 kWh ile 535 kWh arasında yenilenebilir enerji depolayarak ve tek bir şarjla 12 saatten fazla güç sağlayarak kullanıcıların yakıt tüketimini ve sera gazı emisyonlarını azaltmasına olanak verir.

Yenilenebilir enerji için bataryalı depolama kullanan en verimli sistemler, şarj edilebilir lityum iyon (Li-iyon) batarya tabanlıdır. Bu hafif ancak yüksek yoğunluklu bataryalar, özellikle 1 kg Li-iyon bataryanın kilogram başına 150 Watt saat (Wh/kg) depolama kapasitesine sahip olması gibi birçok nedenden dolayı tercih edilen seçenek haline gelmiştir. Nikel-metal hidrit (NiMH) batarya, genellikle 60 - 70 Wh/kg arasında depolama yapar ve 6 kg kurşun asit batarya ise yalnızca yaklaşık 25 Wh/kg depolama kapasitesine sahiptir.

Lityum iyon ile kurşun asit bataryaları karşılaştırdığımızda, ilk teknolojinin daha uzun bir kullanım ömrüne ve öngörülemeyen, değişken yükler ile yüksek sıcaklıklar için daha iyi performansa sahip olduğu görülür. Nikel metal hidritin zaman içinde ve yüksek sıcaklıklar altındaki performansı kurşun asit bataryalardan daha iyi olsa da Lityum iyon bataryanın kapasitesinden daha zayıftır.