Rüzgar enerjisi üretim dengesizliklerinin yol açtığı enerji piyasasındaki tahmin zorluğunun depolama sistemi ile ekonomik karşılaştırılması ve değerlendirilmesi

Abstract

Yenilenebilir enerji kaynaklarının (YEK) elektrik üretim portföyündeki payının hızla artması, enerji sektöründe karbon emisyonlarının azaltılması açısından önemli kazanımlar sağlamakla birlikte, şebeke işletimi ve piyasa dengesi açısından yeni zorlukları da beraberinde getirmektedir. Özellikle Rüzgâr Enerji Santrallerinin (RES) meteorolojik koşullara bağlı değişken üretim karakteristiği, elektrik piyasalarında tahmin hatalarının artmasına ve buna bağlı olarak dengesizlik maliyetlerinin oluşmasına neden olmaktadır. Rüzgâr enerjisi, konvansiyonel üretim tesislerinden farklı olarak tam anlamıyla planlanabilir bir üretim yapısına sahip olmadığından, gün öncesi ve gün içi piyasalarında yapılan üretim tahminleri ile gerçek üretim değerleri arasında sapmalar meydana gelmektedir. Bu sapmalar, üreticilerin Dengeleme ve Uzlaştırma Yönetmeliği kapsamında ek mali yüklerle karşılaşmasına yol açmakta ve yenilenebilir enerji yatırımlarının ekonomik performansını doğrudan etkilemektedir. Rüzgâr gücü tahmin yöntemlerinin geliştirilmesine yönelik akademik ve endüstriyel çalışmalar sürdürülmekle birlikte, doğası gereği belirsizlik içeren üretim yapısının tamamen ortadan kaldırılması mümkün değildir. Bu nedenle, yalnızca tahmin doğruluğunu artırmaya odaklanan yaklaşımların ötesinde, sistem esnekliğini artıran teknik çözümlere ihtiyaç duyulmaktadır. Enerji Depolama Sistemleri (EDS), fazla enerjinin depolanarak ihtiyaç duyulan zaman dilimlerinde sisteme geri verilmesini mümkün kılması sayesinde, hem şebeke kararlılığının artırılması hem de piyasa kaynaklı dengesizlik maliyetlerinin azaltılması açısından önemli bir çözüm alternatifi olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışma kapsamında, rüzgâr üretiminin talep değerlerinin üzerinde gerçekleştiği saatlerde oluşan fazla enerjinin depolanması ve üretimin talebin altında kaldığı zaman dilimlerinde depolanan enerjinin kullanılması yoluyla dengesizlik fiyatlarına maruz kalmanın azaltılması hedeflenmiştir. Önerilen model, 60 MWh kapasiteli enerji depolama sistemi için farklı batarya teknolojilerinin teknik performansları, şarj–deşarj verimleri, çevrim ömürleri, işletme avantajları ve dezavantajları dikkate alınarak analiz edilmiştir. Çalışmada Lityum-İyon (Li-ion), Kurşun-Asit (Lead-Acid), Akışkan Tip (Flow) ve Nikel-Kadmiyum (NiCd) batarya teknolojileri; 20 yıllık proje ömrü ve %10 iskonto oranı varsayımları altında Net Bugünkü Değer (NPW) yöntemi kullanılarak karşılaştırmalı ekonomik değerlendirmeye tabi tutulmuştur. Analiz sonuçları, enerji depolama sistemlerinin dengesizlik maliyetlerini azaltma potansiyelini ortaya koyarken, özellikle batarya yatırım maliyetlerinin 200 USD/kWh seviyesinin altına düşmesi durumunda ekonomik uygulanabilirliğin belirgin biçimde arttığını göstermektedir. Elde edilen bulgular doğrultusunda, enerji depolama destekli RES işletiminin hem piyasa performansını iyileştiren hem de geleceğin esnek ve sürdürülebilir enerji sistemlerine katkı sağlayan bütüncül bir çözüm yaklaşımı sunduğu ortaya konmuştur.