Sıvı hava nedir ve neden depoluyoruz?

Dünyada yenilenebilir elektrik kullanımı ilk kez kömürü geride bırakarak hızla artarken, güneş parlamadığında ve rüzgar esmediğinde bu enerjiyi depolamak ihtiyacı da giderek artıyor. Bazıları şebeke ölçeğinde lityum pillere, bazıları ise pompalı hidroelektrik santrallerine yönelirken, küçük ama büyüyen bir sektör daha iyi bir çözümün bulunduğuna ikna olmuş halde: O da havaya dayanan piller.İngiltere'nin kuzeybatısındaki Carrington köyü yakınlarında, dünyanın en büyük ticari ölçekli sıvı hava enerjisi depolama tesisinin temelleri atılıyor.Depolanan enerji, talebin arzı aşması durumunda daha sonra boşaltılabilir.Proje başarılı olursa devamı gelecek. Şu anda teknoloji pahalı.Ancak temiz enerji depolama ihtiyacı arttıkça, Highview Power şirketi, dengenin sıvı havanın lehine değişeceğine inanıyor.İstikrar sorunu Dünyanın sera gazı salımını azaltması ve iklim değişikliğinin en kötü olabilecek etkilerinden kaçınması için yenilenebilir enerjiye geçiş şart. Ancak bu dönüşüm elektrik şebekeleri üzerinde zorluklar yaratıyor.Kömür ve gaz gibi fosil yakıtlı enerji santralleri büyük ölçüde isteğe bağlı olarak açılıp, kapatılabiliyor ve bu sayede talebe göre ayarlanabilen öngörülebilir bir elektrik arzı sağlanıyor. Buna karşılık yenilenebilir enerji kaynakları istikrarlı değil.Bu, bazen yeterli elektrik üretilememesi ve elektrik kesintileri riski, bazen de çok fazla elektrik üretilmesi (örneğin çok rüzgarlı günlerde), şebekenin zarar görmesi anlamına geliyor. Çözüm olarak, ihtiyaç duyulduğunda kullanılmak üzere fazla enerjinin depolanması gösteriliyor.Bu güvenilir bir tedarik sağlanması anlamına geliyor. Şebekeye gelebilecek hasar riskini de en aza indiriyor.Onlarca yıldır enerji depolamanın temel biçimi pompalı hidro oldu.Fazla elektrik, barajın arkasında kalan suyun yukarılara pompalanmasında kullanılıyor.Enerjiye ihtiyaç duyulduğunda suyun türbinlerden akması sağlanarak elektrik üretiliyor.2021'de dünyada 160 gigavatlık pompalanabilir hidroelektrik kapasitesi vardı.Son dönemlerde enerji depolamaya talep arttıkça, büyük ölçekli pil depolama sistemleri inşa edilmeye başlandı.Uluslararası Enerji Ajansı'na göre, şebeke ölçeğindeki pil depolama kapasitesi 2013'te 1 GW'tan 2023'te 85 GW'ın üzerine çıktı ve sadece 2023'te 40 GW'ın üzerinde enerji eklendi.Sıvı hava çözümü Sıvı hava enerjisi depolama ise nispeten yeni bir teknoloji. Temel fikir 1977'den beri var ama 21. yüzyıla kadar pek dikkat çekmedi. Süreç üç aşamada işliyor.Öncelikle çevreden hava alınıyor ve temizleniyor.İkincisi, hava çok yüksek basınca ulaşana kadar tekrar tekrar sıkıştırılıyor.Üçüncüsü, hava, çok akışlı ısı değiştirici kullanılarak sıvı hale gelene kadar soğutuluyor: Bu, farklı sıcaklıklardaki maddeleri taşıyan birden fazla kanal ve tüp içeren ve ısının bunlar arasında kontrollü bir şekilde aktarılmasını sağlayan bir düzenek.Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT) enerji depolama sistemleri üzerine çalışmalar yapan kimya mühendisi Shaylin Cetegen "Şebekeden çektiğimiz enerji bu şarj sürecini destekliyor" diyor.Şebeke ekstra enerjiye ihtiyaç duyduğunda sıvı hava devreye giriyor.Depodan pompalanarak buharlaştırılıyor ve tekrar gaz haline getiriliyor.Daha sonra türbinleri çalıştırarak şebekeye elektrik üretiliyor.Sonra da hava tekrar atmosfere salınıyor.Zorluk, yeşil dönüşümü anlamlı bir şekilde hızlandıracak yeterli sıvı hava enerjisi depolama sistemini yaygınlaştırmak. Ara çözüm Carrington köyü yakınlarında inşaatı devam eden yeni tesis, dünyanın en büyük ticari ölçekli girişimi olacak.20 yıldır sıvı hava enerjisi depolaması geliştiren Highview Power tarafından inşa ediliyor.Highview Power'a göre, bu sistem sonunda 300 megavat-saat depolama ve altı saat boyunca 50 megavatlık bir çıkış sağlayacak ve "bu da nihayetinde 480.000 evin ihtiyacını karşılayacak kadar temiz, yenilenebilir enerji depolamasına olanak" verecek.İcra Kurulu Başkanı Richard Butland, uygulamanın iki aşamada hayata geçeceğini söylüyor. Türbinin 2026 yılının Ağustos ayında faaliyete geçmesi planlanıyor. Elektrik üretmeyecek, ancak elektrik şebekesinin istikrarına yardımcı olacak.Butland, şu anda operatörlerin şebekeyi istikrara kavuşturmak için bazen gazlı enerji santrallerini çalıştırdığını söylüyor ve "Sistem için çok büyük bir maliyet" diyor.Alternatif bir istikrarlı şebeke yolu sunarak "onların bunu yapmasını engelleyebiliriz" diye konuşuyor.Daha sonra, 2027 yılında sıvı hava depolama tesisinin faaliyete geçmesi bekleniyor.Highview, en çok ihtiyaç duyulduğunda şebekeye elektrik satarak para kazanmayı amaçlıyor.Ekonomik zorluklar Cetegen, enerji depolamanın önemli bir teknoloji olduğunu, ancak ekonomik açıdan zorluklar yarattığını söylüyor.Mart ayında yayımlanan bir çalışmada, kendisi ve meslektaşları, ABD'nin 18 bölgesinde sıvı hava enerjisi depolamanın ne kadar uygulanabilir olduğunu değerlendirdi.Yenilenebilir enerji kaynaklarının farklı kullanım oranlarına sahip sekiz farklı karbonsuzlaştırma senaryosunu karşılaştırdılar.Bir projenin 40 yıllık ömrü boyunca elektrik alım satımıyla ne kadar para kazanabileceğini tahmin ettiler.En agresif karbonsuzlaştırma senaryosunda, sıvı hava enerjisi depolama Florida ve Teksas dışında uygulanabilir değildi. Cetegen, "Diğer karbonsuzlaştırma senaryolarında ekonomik olarak uygulanabilir herhangi bir sistem gözlemlemedik" diyor.Cetegen, bunun "olumsuz bir sonuç" olarak görülebileceğini, ancak sıvı hava enerjisi depolamanın kötü bir fikir olduğu anlamına gelmediğini vurguluyor.Öncelikle, araştırma yöntemleri kasıtlı olarak temkinliydi ve araştırması, pompalı hidro ve piller gibi diğer enerji depolama biçimlerinin ekonomik olarak daha da az uygulanabilir olduğunu buldu.Daha da önemlisi, en büyük sorun, ABD şebekesinde fiyat oynaklığını artıracak yeterli yenilenebilir enerji olmaması nedeniyle, depolama tesislerinin ilk yıllarında fazla para kazanamamasıydı."Modelin ilk yıllarında sistem pek kullanılmıyordu" diyor.Cetegen, sıvı hava enerjisi depolama sağlayıcılarının yenilenebilir enerjinin fiyat oynaklığını artırmasını birkaç yıl bekleyebileceklerini, ancak bunun enerji dönüşümünü engelleyeceğini söylüyor.Bunun yerine hükümetlerin bu teknolojiyi destekleyebileceğini söylüyor.Çalışmasında, sistemlerin kurulumu için gereken ilk sermaye maliyetlerinin sübvanse edilmesinin "kısa vadede ekonomik sürdürülebilirliğe ulaşmak için uygulanabilir bir yaklaşım olabileceğini" söylüyor.Ayrıca yenilenebilir enerji kaynaklarının daha hızlı benimsenmesi enerji fiyatlarındaki oynaklığı artıracak ve enerji depolamayı ekonomik açıdan daha uygulanabilir hale getirecektir.Enerji depolama teknolojileri genellikle "depolama maliyetinin seviyelendirilmesi" adı verilen bir ölçüt kullanılarak değerlendiriiyor. Bu ölçüt, projenin ömrü boyunca depolanan her bir enerji biriminin maliyetinin ne kadar olacağını tahmin ediyor.Sıvı hava için bu, megavat saat başına 45 dolara kadar inebiliyor. Pompalı hidro için maliyet 120 dolar ve lityum iyon piller için de 175 dolar.Cotegen "Bu depolama yöntemlerinden hiçbiri şu anda siyasi destek olmadan ekonomik anlamda uygulanabilir görünmese de, sıvı hava enerjisi depolaması büyük ölçekli depolamada özellikle uygun maliyetli bir seçenek olarak öne çıkıyor" diyor.Pompalı hidroelektrik oldukça etkili ve onlarca yıl çalışıyor, ancak su kaynağına ihtiyaç duyduğu için konuma bağlı.Bu arada piller oldukça verimli ve her yere yerleştirilebilirler, ancak yaklaşık 10 yılda bir değiştirilmeleri gerekiyor.Sıvı havanın avantajı, enerjiyi pillerden daha uzun süre, minimum kayıpla depolayabilmesi.Bir ülke yeşil dönüşüme girdiğinde, elektrik şebekesinin bu değişime uyum sağlayacak şekilde yeniden düzenlenmesi gerekiyor.Ve bu da çok miktarda sıvı hava enerjisinin depolanması anlamına gelebilir.Bu haber, BBC gazetecileri tarafından hazırlandı ve kontrol edildi. Bir pilot proje kapsamında çevirisi için yapay zekadan da faydalanıldı.