ŞEBEKE ÖLÇEĞİNDE ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ VE GLOBAL GELİŞİM SÜRECİ

Enerji Depolama Sistemlerinin Kullanım Alanları

2

AB ve Dünya Ülkelerinde Enerji Depolama

PHES % 97 ile en büyük kuruluma sahip.

2040 yılında Batarya Depolama 220 GW’aulaşabilir.

Kurulum miktarı x2, kurulum maliyet % 12-% 15azalmakta, sadece batarya maliyeti % 16-%22azalıyor.

2040 yılında 220 $/kWh olması bekleniyor.

Batarya kurulumlarının % 80’i Li-Ion, bunun %45’i öz tüketim amaçlı.

Ref: IEA, 2018

3

Avrupa Birliği ve Enerji Depolama

Depolamaya ilişkin hükümler:

Yenilenebilir enerji santrallerinin iletim ve dağıtım seviyesinde şebekeye bağlantısına ve üretimleri değişkenlikgösteren yenilenebilir enerji santrallerinin enerji depolama sistemleri ile desteklenmesi gerektiği(Directive 2009/28/EC, Directive 2018/2001)

Ancak elektrikte iç pazar direktifinde (Directive 2009/72/EC) enerji depolama ile ilgili hüküm bulunmamaktadır.(Regulation 2019/943)

Elektrikte İç Pazar İçin Ortak Kurallar” direktifinde enerji depolamanın tanımı yapılmış, dağıtım şirketlerine enerjidepolama ile ilgili gelecek stratejilerini belirleme zorunluluğu getirilmiş, iletim sistemi operatörlerine ise yan hizmetişlemlerine enerji depolama sistemlerinin de dahil edilmesi gerektiği belirtilmiştir (Directive 2019/944 ).

Enerji alanında henüz tek pazar sistemini entegre edememiş olan AB genelinde enerji depolama ile ilgili çalışmalarsürdürülmekte ancak genel bir mevzuat düzenlemesi bulunmamaktadır. Mahsuplaşma, tarife garantisi ve öz tüketimgibi düzenlemeler sadece üye ülke seviyelerinde yapılandırılmış durumdadır.

4

Avrupa Birliği ve Batarya Depolama

2025 yılı sonrası yaklaşık 250 milyar € batarya pazarı

10 – 20 tane “Gigafactory”

2008’den bu yana 135 projeye 555 milyon €

2030 yılına kadar sistem verimlilikleri % 90’ın üzerine

çıkarılması, 100 kWh’lik bir sistem için depolama

sistem maliyetlerinin 150 €/kWh’in altına düşürülmesi

Ref: ec.europa.eu5

Birleşik Krallık

• 81,3 GW iletim sistemine bağlı kurulu gücün 18,3 GW (% 22)YEK,• Elektrik Üretiminin % 29,3’üYEK, 338,6 TWh (2017)• % 50 Rüzgar, % 28 biyokütle, % 12 güneş ve % 6 HES,• 2,8 GW PHES kurulu gücü

• 2016 yılında ve dört yıllık bir süre için gerçekleştirilen 201 MW kapasiteli Geliştirilmiş Frekans Tepkisi (EnhancedFrequency Response) ihalesini batarya depolama sistemleri kazanmıştır.

• Talep tarafı yönetimi, enerji depolama, akıllı enerji sistemleri ile 2050 yılına kadar 17 ila 40 milyar £ tasarruf, 8 önemliteknolojiden birisi depolama,

• Batarya depolama sistemlerine Ar-Ge ve inovasyon projeleri haricinde herhangi bir destek veya teşvik mekanizmasıbulunmuyor. Ancak, kurulu gücü 5 MW’den küçük olan yenilenebilir enerji tesisleri tarife garantisi (Feed-In Tariff) var.

• Mevcut düzenlemelere göre enerji depolama tesislerinin kurulu gücü 100 MW’tan büyükse hem üretici hem detüketici olarak çifte iletim sistemi kullanım bedeli ödemesi gerekmekte, ancak kurulu güç 100 MW’den küçüksedağıtım sistemi kullanım bedeli ödemek durumunda kalmaktadır. Bu bakımdan, mevcut düzenlemelere göreyaygınlaşması zor görünen depolama sistemleri için yeni yasal düzenlemeler oluşturulması düşünülmektedir. 6

Almanya

AB’nin en büyük elektrik piyasası 206 GW kurulu güç, 59 GW Rüzgar, 45,5 GW güneş,

7,7 GW biyokütle, 5,5 GW HES, 9,5 GW nükleer 2018 yılı 543,5 TWh elektrik üretimi, 218,2 TWh (% 40,2) yenilenebilir enerji Zaman zaman % 60’a varan elektrik arzı YEK:

Esnek konvansiyonel üretim tesisleri, PHES ve biyokütle tesisleri

9,4 GW PHES, 1,7 milyonu aşkın çatı tipi GES, (>45 GW) 100.000’i aşkın çatı tipi GES’lere entegre edilmiş batarya

depolama sistemi, 6,7 kWh=>670 MWh

Büyük Ölçekli Batarya Depolama Sistem Kapasitesi

600-700 MW FCR ancak teşvik veya destek yok,

7

İtalya

Frekans Regülasyonu Kullanımı Sonucunda Oluşan Kapasite Kayıpları

114 GW kurulu güç, 20,13 GW güneş ve 10,34 GW rüzgar kurulu gücü,

2025 yılına kadar kömürsüz elektrik üretimi, 2030 yılında elektrikte % 55 YEK, 2018 yılı sonunda 321,9 TWh elektrik tüketimi, % 13’ü ithal, % 34’ü YEK: % 18 HES, % 8 güneş, % 6 rüzgar ve % 2 jeotermal

Üretim tesisi veya üretim tesisinin bir parçası, 7,6 GW PHES 35 MW kurulu gücünde NaS, 40 MW kapasiteli NaNiCl2, NAS, LFO, NCA, LMO, NMC, LTO ve

VRB Frekans regülasyonu ve şebeke kısıt giderimi

8

Çin

Dünyanın en büyük elektrik üreticisi:1.900 GW kurulu güç ve 7.000 TWh elektrik tüketimi 21,8 GW PHES, Rüzgar ve güneş kurulu gücü 358 GW (% 19), 2030 yılında 597 GW’a, 2050 yılında 737 GW’a ulaşması bekleniyor, Dengelemek için 2030 yılında 88 GW, 2050 yılında 123 GW depolama ihtiyacı, (% 15,6) 2018 yılı: 1.018 MW / 2.912 MWh kapasitesinde depolama, (YEK desteği ve yan hizmetler)

Dünya genelinde Li-Ion bataryaların % 55’lik kısmını tek başına üretmekte,

Batarya depolama sistemleri bölgesel veya deneme amaçlı. Ülke genelinde bir düzenleme yok, daha çok bölgesel. Hala standartlara çalışılıyor, tamamlanmadı.

9

2018 Yılı Çin Elektriksel Kurulu Gücü ve Üretim Miktarları

Japonya

Çin’den sonra Asya kıtasının en büyük enerji tüketicisi, Dünyanın en büyük LNG, ikinci büyük kömür ve üçüncü büyük petrol ithalatçısı,

1.050 TWh elektrik tüketimi, 160 TWh YEK (%15), 298 GW kurulu güç, 42,8 GW güneş, 3,37 GW rüzgar, 49,5

GW HES (% 56’sı PHES:27,7 GW)

PHES’ler aktif kullanılıyor ancak yenileri için alan yok, “Sunshine” ve “Moonlight” Projeleri: 11 milyar $, kurşun-

asit, akış ve NaS bataryalar, Ev sahipleri için 10 bin $, ticari kuruluşlar için ise 1 milyon $

(Toplam 100 milyon $ fon ayrılmış) Pasif ev ve net sıfır enerjili binalara % 75 destek, (Toplam 7

milyon $) 50 MW/300 MWh NaS, 80 MW Li-Ion 2020 yılı: Dünya batarya piyasasının yarısı Yıllara Göre Japonya Enerji Görünümü ve 2030 Yılı Hedefleri

Güney Kore

Birincil enerji kaynaklarının % 94’ü ithal, 116,9 GW kurulu güç 553 TWh elektrik üretimi, % 5,1 civarı YEK, 2030 yılı hedefi: % 20

YEK için rezervi için: 3,2 GW doğalgaz santrali ve 2 GW PHES 0,7 GW Batarya depolama inşası öngörülmektedir.(YEK ve frekans) Yeni batarya teknolojilerinin geliştirilmesi, Frekans regülasyonunda termik santraller yerine depolama

sistemlerinin kullanılması, YEK santrallerine depolama sistemlerinin entegre edilmesi,

2017 yılından itibaren 1 MW üzeri kamu binalarında % 5 depolama zorunlu,

1 MW üzeri depolamaya piyasada faaliyet izni, Düşük talepte kullanılan elektrik fiyatında % 50 indirim. 2017 yılında 376 MW frekans regülasyonu için devreye alındı

11

Güney Kore’nin Yenilenebilir Enerji Kurulu Gücü ve 2030 Planlamaları

Amerika Birleşik Devletleri

4.034 TWh elektrik üretimi, % 18 YEK 1.072 GW kurulu güç, 210 GW YEK FERC (Federal Enerji Düzenleme Kurulu): Frekans

regülasyonuna katılan üretim tesislerine yapılan ödemelerde değişiklik, performans bazlı,

Toptan satış, kapasite ve yan hizmetler piyasasına katılım izni

708 MW/867 MWh kapasitesinde 1 MW’den büyük ölçekli batarya depolama sistemi (2017, % 80 Li-Ion),

66 MW küçük ölçekli depolama sistemi, (% 2 konut, kalanı ticaret ve sanayi)

24 GW şebeke bağlantılı depolama sistemi, % 93 PHES, 22,8 GW

CAISO, 2016

12

Bazı ABD Eyaletlerinde Getirilen Enerji Depolama Yükümlülükleri

Kaliforniya Eyaletinde Bahar Mevsimindeki Günlük Yük Eğrisi

Türkiye ve Batarya Depolama• 2018 yılı sonu itibariyle elektrik tüketiminin % 31’lik kısmı

yenilenebilir enerji • 2027 yılına kadar 16.000 MW rüzgar ve 16.000 MW güneş

kurulu gücü

Olası depolama kullanım alanları: İletim ve Dağıtım sistemleri Yan Hizmetler Tahmin Risklerinden Korunma Zaman Öteleme

GES’lerin etkileri: Gerilim düşümü ve yükselmesi, Kırpışma (fliker), Akım harmonikleri Doğru akım enjeksiyonu

Gece ve puant ortalamaları arasındaki fark 30 €/MWhcivarında olup batarya depolama sistemleri açısından

kazanç sağlanabilecek 100 €/MWh’lik seviyenin oldukça altında olduğu görülmektedir.

13

Türkiye ve Batarya Depolama

İletim ve Dağıtım Sistemleri

GES’lerin büyük bölümü lisanssız Smoothing için analiz gerekli, Depolama ile şebeke kısıtları giderilebilir ama

ne kadar?

Primer frekans kontrolü (PFK) için gerekli kapasite:200 MW ila 300 MW,

2018 yılı saatlik PFK rezervi ortalaması: 248 MWh,ağırlıklı ortalama birim fiyatı: 57,61 TL/MWh

Yan Hizmetler

14

Ülkemizde çatı tipi GES’lerin yakın zamanda yaygınlaşmaya başlayacağı ve Güneş panellerinden üretilecekenerjinin şebekeye satılmasından ziyade öz tüketiminin artırılması amacıyla kullanılmak istenmesi durumundabatarya depolama sistemleri en büyük çözüm yolu olacaktır. Çatı tipi GES tesislerine batarya depolamasistemlerinin eklenmesi, gündüz üretilen ihtiyaç fazlası elektriğin depolanarak puant zamanlarda kullanılması ileşebeke yükünün azaltılmasına da büyük katkılar sağlaması muhtemeldir.

Sonuç

• Kurulumlarının yaygın olduğu ülkelere bakıldığında, kurulumların daha çok sınırlı alanlarda ve sınırlı miktarlarda sağlanan teşvik veya destek mekanizmaları sayesinde artış gösterdiği görülmektedir.

• Kurulumu yapılan sistemlerin birçoğu teknolojilerin test edildiği ya da sistem kullanımlarının denendiği pilot projeler olduğunu görüyoruz.

• Ülkelerin batarya depolama sistemleri konusunda çıkarmış olduğu mevzuat düzenlemeleri sınırlı alanlardadır.

• Geleceğin önemli bir enerji bileşeni olarak gösterilen enerji depolama sistemi alanında Ar-Ge ve inovasyonprojelerine yüksek miktarlarda kaynak sağlandığını görüyoruz.

• 2025 - 2030 yıllarından sonra maliyetlerin piyasayı teşvik edeceği seviyelere düşeceği öngörülmektedir.

• Kısa vadede Li-Ion teknolojilerinin en çok tercih edilen batarya türü olarak kendini göstereceği düşünülmektedir.

15

• Farklı türde ihtiyaçlara tek bir teknoloji çeşidi ile çözüm sunmak imkansızdır.

• Yenilenebilir enerjinin şebekedeki payının artırılmasında batarya depolama sistemlerinin tek başına bir çözüm olarakdeğerlendirilmemelidir.

• Enerji depolamada İhtiyaçlar özellikle şebeke altyapıları, elektrik tüketim şekilleri, enterkonnekte bağlantı durumları,lokasyonun rüzgar ve güneşlenme profilleri, diğer üretim santrallerinin türleri ve yapıları gibi pek çok etkene bağlıdır.

• Gelecekte nükleer ve termik potansiyellerin de, yenilenebilir enerjinin dengelenmesinde kullanılabileceğiöngörülmektedir.

16

İlginiz için çok teşekkür ederim.

Dr. Fazıl KAYTEZ

fkaytez@enerji.gov.tr