MS: Ekim 2020

ÖZET

Dünya Meteoroloji Kurumu’nun verilerine göre 2014 yılı, 1880’den bu yana yaşanan en sıcak yıl olmuştur. Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC)’nin 5. Değerlendirme Raporu’nda (2014), sera gazı emisyonlarının atmosferdeki konsantrasyonunun artması daha fazla ısınmaya ve iklim sisteminin bütün unsurlarında etkisi uzun sürecek değişikliklere sebep olacağı belirtilmiştir.

Türkiye, Avrupa Çevre Ajansı tarafından öngörülen kuraklık ve çölleşme yaşanma riskinin en yüksek olduğu bölge olan Doğu Akdeniz havzasında yer almaktadır. Ülkemizde de duymaya çok alışkın olmadığımız hortum haberleri, aşırı yağmur yağışı sebebi ile okulların tatil olması, kar yağışının düzensizliği ve kurak ayların öncekilerden daha uzun sürmesi gibi olayların sıklık ve şiddetinin artması, iklim değişikliğine maruz kaldığımızın göstergeleri olarak kabul edilmektedir.

Meteoroloji Genel Müdürlüğü’nün yayınladığı Türkiye İklim Projeksiyonlarının da gösterdiği üzere; yağış ve sıcaklık parametrelerinde değişiklikler yaşanmaktadır ve yaşanacaktır. Bu durumda, temelleri yıllar önce atılan enerji tesisleri için değişen fiziksel şartlara nasıl uyum sağlayacaklarının belirlenmesi ve elektrik üretiminin kesintisiz devamı konusunda risk değerlendirmesinin yapılması önem taşımaktadır. Gelecekteki santraller için ise tasarım parametrelerinin, bu projeksiyonları göz önünde bulundurarak belirlenmesi ve gerekli önlemlerin önceden alınması ve uygulanması gerekmektedir.

GİRİŞ

Ekonomilerin gelişmesi ve büyümenin devam edebilmesi için gerekli olan kesintisiz, kolay erişilebilir ve ucuz enerji, tüm ülkelerin ve ekonomi politikalarının odak noktalarından biri olmuştur. Küresel olarak her ülkeyi farklı şekillerde etkileyen iklim değişikliği ise enerji güvenliği ile ilgili değerlendirmelerde ve analizlerde yerini almaya başlamıştır. Tahmin edilemeyen aşırı hava olaylarının sıklaşması ile sel, taşkın vb. felaketlerden zarar gören enerji alt ve üst yapıları, enerji hizmetlerinin kesintiye uğramasına yol açmaktadır. Özellikle tatlı su kaynaklarını soğutma suyu olarak kullanan tesisler için iklim değişikliği, enerji güvenliğini tehdit eden önemli unsurlardan biri haline gelmiştir. Son yıllarda, giderek daha yoğun bir şekilde üzerinde durulan iklim değişikliğine uyum (adaptation) ve iklim değişikliğine dayanıklılık (resilience) çalışmaları arasında enerji ve su konuları öne çıkmaktadır.

İklim değişikliğinin, termik enerji sektörü üzerinde mevcut durumda yaşanan etkileri arasında; artan hava ve yüzey suyu sıcaklıkları sebebi ile termik santrallerde soğutma ihtiyacına bağlı olarak verim kayıplarının yaşanması, aşırı yağışların su kalitesinde değişikliğe sebep olması ya da kuraklıktan kaynaklı üretim aksaklıkları gösterilebilir. Bunların yanı sıra, elektrik iletim ve dağıtım altyapılarının aşırı yağış, sel ve fırtınadan zarar görmesi, hammadde iletim ağında yaşanan duraklama ya da yavaşlamalardan kaynaklı üretim aksaklıkları, hammadde kalitesinde yaşanan değişkenlikler de enerji üretimini olumsuz etkilemektedir.

Geçmiş yılların iklim parametrelerine göre tasarlanan ve işletilen enerji santralleri, değişen iklim şartlarına uyum sağlamakta güçlük çekmektedirler. Bu durum enerji arz güvenliğinin yanı sıra finansman ve kredi desteği sağlayan kuruluşlar açısından da risk oluşturmaktadır.

Sonuçta; iklim değişikliği-su-enerji bağlamındaki risklere dikkat çekmek; karar alıcılar ile tüm enerji yatırımcılarının konu ile ilgili farkındalığını arttırmak gerekmiştir. Daha da özelde, termik santraller için iklim ve hava şartlarına bağlı riskler neler olabilir, geçmişten geleceğe üretim performansının nasıl etkilenebileceğini ortaya koymak ve iklim değişikliği uyum önerilerini sunmak ihtiyaç haline gelmiştir.

İKLİM, SU VE ENERJİ İLİŞKİSİ

İklim değişikliğinin sıcaklık, yağış ve deniz seviyesinin ortalama ve uç seviyelerinde sapmalara neden olacağı bilinen bir durumdur. Birincil etki ekosistemlere, özellikle de toprak ve su kaynaklarına olacaktır. İkincil etki ise; sosyo-ekonomik sistemler üzerinde olacaktır (örn; sağlık, gıda, su ve enerji). İklim değişikliğinin sistemik doğası Şekil 1'de özetlenmiş olup, bu çalışmanın ana kavramsal çerçevesini teşkil etmektedir.

Şekil 1. İklim Değişikliğinin Sistemik Doğası

Yakın zamana kadar enerji ve su ilişkisi hidroelektrik santrallerinden optimum fayda elde etmeye indirgenmişken, artık kömür ve doğalgaz gibi kaynakların yer altından çıkartılmasından, santrallerdeki enerji üretimine kadar her yerde suyun elzem olduğu görülmektedir. Fosil yakıt değer zinciri için de iklim değişikliği ve buna bağlı olarak su varlığı ve kalitesinde meydana gelen değişiklikler önemli bir risk kaynağı olmaktadır.

Geçmiş yılların iklim parametrelerine göre tasarlanan ve işletilen enerji santralleri, değişen iklim şartlarına uyum sağlamakta güçlük çekmektedirler. Bu durum, dünyada en çok finansman ve kredi desteği sağlanan sektörlerden olan enerji sektörünü, uluslararası kalkınma kurumları ve ticari bankalar açısından riskli bir konuma sokmaktadır.

Toplumların bağlı olduğu sosyo-ekonomik sistemler daha yüksek verim sağlamak üzere yüksek derecede birbirleri ile bağımlıdırlar. Bir bileşenin sekteye uğraması diğer varlıklar ve hizmetler üzerinde ard arda yaşanacak etkiler oluşturabilir. Bazı kesintiler/arızalar, sistemi yerel ölçekte etkilerken bazıları ise; bölgesel, ulusal hatta sınır ötesi ölçekte yıkıcı etkilere neden olabilir. 2012 yılında, ulusal elektrik dağıtım şebekesinde meydana gelen arıza, Marmara Bölgesi’nin tamamında birkaç saat boyunca elektrik kesintisine neden olmuş, aynı şekilde yine 31 Mart 2015 tarihinde ise tüm yurtta meydana gelen elektrik kesintisinin (black-out) yansımaları ülkemiz kadar bazı komşu ülkelerde de hissedilmiştir.

Nüfus ve ekonomik büyüme ile birlikte iklim değişikliğinin etkileri de su kaynakları üzerinde giderek daha fazla baskı oluşturmaktadır. Elektrik sektörünün suya bağımlılığı hem enerji hem de su güvenliği açısından artan bir risk olarak görülmektedir.

Soğutma sistemlerinin seçimi elektrik santrallerinde suyun nasıl kullanılacağına dair önemli bir rol oynamaktadır. Yukarıda belirtilen su ve iklim zorlukları ışığında, ek maliyetler getirse ve enerji üretiminde düşüşlere neden olsa da, soğutma sistemlerinin güvenilirliğine ve su kullanımının asgariye indirilmesine daha fazla önem verilmektedir.

Buhar türbinli termik santraller çoğunlukla su gibi güvenilir bir soğutma kaynağına ihtiyaç duyar. Su kullanımı ile ısı kolaylıkla dağıtılabilir veya havaya tahliye edilebilir. Geçtiğimiz yıllarda, dünyada yüksek sıcaklıkların (hava ve su) olması veya suyun olmamasından dolayı elektrik santralleri üretimlerinin azaltılması veya tamamen durdurulmasına dair bazı vakalar medyada söz konusu olmuş, ancak çoğunlukla kısıtlamanın ayrıntılı nedeni belirtilmemiştir. Tablo 1’de rapor edilen bu vakaların büyük kısmının mevzuata ilişkin veya fiziksel kısıtlamalardan dolayı kaynaklandığı varsayılmıştır, çünkü Kamuoyu dikkatinin çekileceği konular bunlardır.

Tablo 1. Ekstrem hava koşullarından etkilenen santraller

Ülke	Yıl	Etkilenen Santral Tipi	Santral Adları Yerleri
Fransa	2003, 2006, 2009	Nükleer	Geniş çapta
İspanya	2006	Nükleer	Santa Maria de Garoña
Almanya	2006	Nükleer	Krummel
ABD	2008, 2009, 2011, 2013	Nükleer, kömür, hidroelektrik	Geniş çapta
Romanya	2003, 2012	Nükleer	Cernavoda
Çin	2005, 2011, 2012	Kömür	Geniş çapta

Su kaynakları üzerindeki baskı ve rekabet ile birlikte mevzuat değişiklikleri ve iklim değişikliğinin etkilerinin bir araya gelmesi sonucunda elektrik santrallerinin soğutulmalarına dair güçlüklerin artması beklenmektedir. En büyük etkinin açık devre soğutma sistemleri ile çalışmakta olan nükleer ve kömürlü elektrik santralleri tarafından hissedilmesi beklenmektedir.

KRİTİK ALTYAPI

Kritik altyapı (KA), bir ülkenin işleyişi ve günlük hayatın dayandığı zorunlu hizmetlerin temin edilmesi için gerekli tesisleri, sistemleri, sahaları ve ağları ifade etmektedir. Bu kavram ilk olarak 1996 yılında ABD'de kullanılmıştır. Kritik Altyapı Direnci (KAD), temel hizmetlerin ciddi şekilde kesintiye uğramasına neden olan 2001 İkiz Kuleler Saldırısı, 2003 Kuzey-Doğu Elektrik Kesintisi ve 2005 Katrina ile 2012 Sandy Kasırgaları ardından önem kazanmıştır.

Türkiye, hızla gelişen bir ülke olarak risk profilinde olduğu gibi kendine has büyüme zorlukları ile karşı karşıyadır ve bu duruma adapte edilmiş, yenilikçi planlama ve yönetim çözümlerine ihtiyacı vardır. 2013 yılında başlayan kuraklık, 2014 yılında yaşanan en kötü kuraklık olarak kayıtlara geçmiştir (1961 yılından bu yana) ve farklı bölgelerde yağışlar % 25 ile % 50 oranında düşüş göstermiştir. 2014 yılında özellikle şiddetli ve kısa süreli yağışlar nedeniyle bir dizi ani sel yaşanmıştır. 2015 yılı Haziran ayında İstanbul'da ciddi sel olayı yaşanmış ve 2014 yılı içerisinde Ankara'da 6 defa sel olayı yaşanmıştır. 2014 yılının Mayıs ayında gerçekleşen Balkan selleri de kaydedilen en olumsuz sel vakasıdır. 2015 yılı Şubat ayında Meriç ve Tunca nehirlerinin taşması nedeniyle, Bulgaristan’ın bir bölümü ve Edirne’de yaşanan sel felaketi, yüzyılın felaketi olarak nitelendirilmiş ve Edirne’de birçok kişinin tahliye edilmesi gerekmiştir. Aşırı ve bölgesel yağışların ciddi ekonomik kayıplara yol açmasının yanı sıra bazıları yüzyıllar önce tasarlanan şehirler ve altyapıların güçlendirilmesi ve yenilenmesi ihtiyacına dikkat çekmiştir.

Avrupa Birliği üye ülkelerinde son yıllarda, sıklıkla yaşanan afet olayları, sıcak hava dalgaları, deniz seviyesi yükselmesine maruziyetin artması, tarımda verim kayıplarının yaşanması gibi sebeplerle iklim değişikliğine uyum ile ilgili önemli adımlar atılmıştır. Yapılan detaylı iklim değişikliği risk ve etki değerlendirmeleri ışığında 2013 Nisan ayında Brüksel’de kritik altyapının iklim değişikliğine uyumunu sağlamak amacıyla “AB İklim Değişikliği Strateji Planı” yayımlanmıştır. Bu strateji planında, iklim değişikliğinin etkileri coğrafi bölgelere ve farklı sektörlere göre ayrı ayrı değerlendirilmiş ve her bir olası durum için farklı uyum seçenekleri önerilmiştir [1].

İngiltere, dünyada iklim değişikliği ve beraberinde getirdiği tehditlere yönelik bir eylem planı hazırlayan ilk ülkedir. 2008 yılı İklim Değişikliği Yasası (Climate Change Act) ile 2050 yılı için 1990 yılına kıyasla en az % 80 emisyon azaltım hedefi belirlenmiştir. İngiltere, uyum konusunda da belki en ileri durumda olan ülke konumdadır demek yanlış olmayacaktır. Özellikle 2007 yılında yaşanan sel felaketi, bir dönüm noktası olmuş, Hükümet, uyum ve risk değerlendirme & yönetimi konusunda bir dizi eylemde bulunmuş, raporlar hazırlamıştır.

SANTRELLERİN İKLİM DEĞİŞİKLİĞİNDEN ETKİLENMESİ

İLE ALINABİLECEK ÖNLEMLER

İklim değişikliğinin doğrudan ve dolaylı etkileri sonucu termik santraller aşağıdaki şekillerde etkilenebilmektedir.

Artan ani yağış miktarlarına bağlı olarak nehir ve deniz kenarlarında bulunan santrallerin taşkın riskine maruz kalması,

Kuraklıkların enerji santrallerinde kullanılan soğutma suyu miktarını tehdit etmesi,

Yüksek sıcaklıklarda iletim hatlarının veriminin düşmesi ve fırtınalarda elektrik hatlarının birbirine değmesi sonucu gerçekleşen kısa devreler,

Trafo merkezlerinin ve yakıt tedarik zincirinin olumsuz koşullardan etkilenmesi.

Enerji santralleri yapılırken soğutma ihtiyacı göz önünde bulundurularak özellikle su kaynaklarına yakın yerler tercih edilmektedir. Nehir ve deniz kenarlarına yapılan santraller, yoğun yağışlar ve tsunami gibi doğal felaketlerin getirdiği risklere maruz kalmaktadır.

Bir takım önlemler alınarak tesisler koruma altına alınabilmektedir.

Santrallerin deniz tarafında kalan bölgelerine güçlendirilmiş betondan duvar örülmelidir. Duvarlar tsunami ve deprem gibi doğal felaketlere dayanıklı şekilde yapılmalı ve duvarların üzerinde santral sahasına giren suların tahliyesini yapacak drenaj sistemleri bulunmalıdır. Santrallerin arka tarafına beton destekli toprak set çekilebilmektedir. En beklenmedik durumlarda, santralin deniz seviyesinin üzerinde 15 m sular altında kalması halinde bile taşkın sularının santral binasına girmesini engelleyecek koruyucu paneller ve su geçirmez kapılar inşa edilmelidir. Kritik ekipmanların yer aldığı odalar su geçirmez kapılar ile takviye edilerek olası bir taşkın halinde bu ekipmanların deniz suyuna maruz kalması engellenmelidir.

Termik santrallerin soğutulması için gerekli olan su, genel olarak yakınlarda bulunan akarsular ve göller gibi doğal su kaynaklarından karşılanmaktadır. Bu su kaynaklarının debilerinde ve barındırdıkları su miktarlarında mevsimsel olarak değişimler gözlenebilmektedir ve termik santraller yeterli miktarda su kullanamadığı durumlarda üretim azaltımına ve hatta operasyonel duraklamalara maruz kalmaktadır. Mevsimsel su sorunlarını ortadan kaldırmak ve iklim değişikliğinin olumsuz etkilerinden asgari seviyede etkilenmek için yeni yapılacak santrallerin deniz ve okyanus gibi mevsimsel değişimlerden daha az etkilenen su kaynaklarının yakınlarına yapılması iyi bir uygulama örneği olarak ön plana çıkmaktadır.

Kullanılan su miktarını azaltmak için dünyada uygulanan yöntemlerin en etkilileri aşağıdaki tabloda özetlenmiştir:

Santral Adı ve Yeri	Uygulanan Önlemler ve Sonuçları
Riga Termik Santrali (Ünite 1 Riga, Letonya)	1 nolu üniteye entegre edilen soğutma suyu geri dönüşüm sistemi ile temiz su tüketimi 9,5 kat azalmış ve yıllık 30 milyon metreküpten, 3,1 milyon metreküp seviyesine inmiştir.
Palo Verde Nükleer Santrali (Arizona, ABD)	Soğutma suyu olarak % 100 atık su kullanılmaktadır. Tesiste arıtılan su sahada arıtılarak kullanılmasıyla hem atık su arıtım maliyetleri hem de soğutma suyu kullanımı ortadan kalkmıştır.
Boulder City Termik Santrali (Nevada, ABD)	Amerika’da birçok su soğutmalı termik santral çevre yönetmeliklerine uygunluk ve doğal su kaynaklarının azalması sebebiyle hava soğutmalı sistemlere geçiş yapmıştır.

SONUÇ

Kömürle çalışan termik santraller için su ve kömür en önemli iki girdidir. Bunlardan birinin olmaması durumunda santral durma noktasına gelecektir. Mevcut santraller için en önemli risklerden birisi olan su tüketimi, önümüzdeki dönemlerde daha önemli bir hale gelecektir. Soğutma suyu ihtiyacını yüzey sularından karşılayan termik santrallerin, iklim değişikliği etkilerine daha çok maruz kalacağı düşünülmektedir. Mevcut durumda bile bazı santrallerde su kullanımı ile ilgili sıkıntılar yaşandığı ve santrallerin faaliyetini sekteye uğratabilecek risklerin mevcut olduğu belirlenmiştir.

Türkiye’de mevcut termik santrallerin dağılımına ve kapasitesine bakıldığında, ağırlıklı olarak nüfus ve sanayi&turizm kaynaklı elektrik ihtiyacının yüksek olduğu batı bölgelerde yoğunlaştığı görüşmektedir. Yaklaşık 328 projede, toplam 31bin MW olan Türkiye’nin Kurulu termik santral kapasitesinin, proje ve yapım aşamasında projeler ile birlikte 63,783 MWe’ye ulaşabileceği öngörülmektedir [2]. Mevcut projelerin ortalama büyüklüğü ve yeni inşa edilmesi planlanan projelerin ortalama büyüklüğü dikkate alındığında, yeni projelerin mevcut projelere göre ortalama büyüklüklerinin 3 katından fazla olduğu, dolayısıyla hem kaynak ihtiyaçlarının hem de mevcut altyapılara bağımlılıkların çok daha yüksek olduğu ortaya çıkmaktadır. Yeni planlanan santrallerin, tamamına yakınının özel sermaye ile yapıldığı düşünüldüğünde, Kamu açısından finansal risk yok gibi görünse de, arz güvenliği, iletim ve dağıtım altyapısının üretim tesislerine bağımlılığı gibi hususlar dikkate alındığında, özellikle elektrik piyasasının ve mevcut ulusal şebekenin istikrarı açısından tüm sistemin etkilenmesi kaçınılmazdır.

Günümüzde, büyük sistemleri ve varlıkları etkileyen en önemli etkenlerden birisi, iklim değişikliği kaynaklı aşırı hava olaylarıdır. Enerji varlıkları ve altyapısı incelendiğinde, gerek yakıt tedariği ve üretim, gerekse iletim ve dağıtım aşamalarında iklim değişikliğinin hem süreçlerin performansına, hem de sebep olduğu altyapı hasarları nedeniyle faaliyetlerin kesintiye uğramasına neden olduğu ortaya çıkmaktadır.

İklim değişikliği konusu, politika çerçevesine adım adım dahil olmaktadır. Bu durum mevcut verilerde ve karar-verme farkındalığında artış olduğuna işaret etmektedir. Ancak etkin bir iklim dayanıklılığı stratejisi oluşturmak için halihazırda atılması gereken birçok adım bulunmaktadır. İklim değişikliği etkisinden dolayı özellikle yüksek risk altında olan enerji sektörü, iklim değişikliği etki azaltma kapsamının genişletilmesi ile önlemlerini de dahil etmek olmalıdır.

KAYNAKLAR

http://ec.europa.eu/clima/policies/adaptation/what/docs/swd_2013_132_en.pdf

http://www.epdk.org.tr/index.php/elektrik-piyasasi/lisans

Mücahit SAV - Makine Yüksek Mühendisi

EÜAŞ Genel Müdürlüğü Çevre ve Kamulaştırma Daire Başkanı

Zeren ERİK - Kimya Yüksek Mühendisi

M. Kemal DEMİRKOL - Kimya Yüksek Mühendisi

GTE Carbon Genel Müdürü

Erdem ERGİN - Kimya Yüksek Mühendisi

Dünya Bankası, Uzman