Yeraltında enerji depolamak: bilimkurgu gibi görünebilir ama jeolojik araştırmalar bağlamında aslında pek de yeni bir uygulama değil. Geçen yüzyılın 70'li yıllarından beri Almanya'daki tuz mağaralarında yapılan ilk deneylerle bilinen bu süreç, yenilenebilir enerji alanında ve beraberinde getirdiği depolama ihtiyacı açısından bir dizi olanağın kapısını açıyor."Enerji dönüşümünde karşılaşılan sorunlardan biri, depolanamayan daha yüksek miktarda yenilenebilir kaynaklı enerjinin bulunması," diye açıklıyor Euronews'e, NOVA Lizbon Üniversitesi Fen ve Teknoloji Fakültesi'ne bağlı GeoBioTec araştırma merkezinden araştırmacı Ricardo Pereira. "Bu elektrik fazlasını kullanmak ve 500, 1000, 2000 metre derinlikteki yeraltı kayaçlarında geçici olarak depolamak mümkün," diye ekliyor Portekizli bilim insanı."Toprağı, kayaları bir tür pil gibi kullanarak, küçük şehirleri besleyebilecek miktarda enerjiyi depolayabiliyoruz; bu da bu teknolojinin en büyük avantajı."Gözenekli kayalar söz konusu olduğunda süreç, rüzgâr türbinleri veya güneş panelleri gibi yenilenebilir kaynaklardan üretilen fazla elektriğin hava kompresörlerini çalıştırmasıyla işliyor.
Bu kompresörler, içinde hidrojen ya da CO2 bulunmayan ve dolayısıyla patlama riski taşımayan havayı bir kuyu aracılığıyla derindeki gözenekli kaya tabakasına basıyor.Hava, normalde içi içme suyuna uygun olmayan tuzlu suyla dolu olan kaya taneleri arasındaki boşlukları dolduruyor. Bu su, insan tüketimine yönelik herhangi bir kaynağı kirletmeden dışarı itiliyor. Hava ise orada, tıpkı "şarj edilmiş" bir pil gibi basınç altında tutuluyor ve ihtiyaç oldukça kullanılabiliyor.Gerektiğinde sıkıştırılmış hava kuyu boyunca yukarı çıkıyor, genleşiyor ve bu kuvvet, yüzeydeki türbinleri çalıştırarak tıpkı klasik bir santral gibi elektrik üretiyor; ancak burada yakıt yakılmıyor.Ricardo Pereira, farklı kaya koşullarının özellikleri dikkate alınarak ne kadar enerji depolanabileceğini anlamaya çalışan bir çalışmayı hazırlayan Portekizli bilim insanlarından biri."Bu çalışma, farklı derinliklerdeki jeolojik koşullara bakarak, farklı fiziksel ya da termodinamik değişkenlerle gerçekte ne kadar enerji depolanabileceğini ortaya koyuyor," diye anlatıyor Euronews'e ve analiz sonucunda "farklı senaryolar geliştirildiğini", bunların "farklı derinliklerde depolanabilecek azami enerji miktarına dair bir fikir vermeyi" amaçladığını belirtiyor.Bir şehir için depolanan enerjiAvrupa Komisyonu'nun enerji öncelikleri arasında, "vazgeçilmez" kabul edilen enerji depolama kapasitesinin artırılması da yer alıyor.
Avrupa'nın şu anda yaklaşık 55 gigavatlık bir depolama kapasitesi bulunuyor. Amaç, 2030'a kadar bu kapasiteyi 200 gigavata çıkarmak; böylece şebeke kısıtlarını hafifletmek, elektrik kesintisi riskini ve ithal fosil yakıtlara bağımlılığı azaltmak.İşte bu gigavat açığında gözenekli kayalarda sıkıştırılmış hava depolama devreye girebilir: Bugün yarışa hâkim olan lityum-iyon pillerin aksine bu teknoloji, geniş ölçekte mevcut doğal bir kaynağı kullanarak uzun süreli depolamayı hedefliyor.NOVA Lizbon Üniversitesi ile Lizbon Üniversitesi Fen Fakültesi'ne bağlı Dom Luiz Enstitüsü'nden araştırmacıların ortak çalışması olan ve Geoenergy dergisinde yayımlanan (kaynak Portekizce) araştırma, incelenen senaryolara göre "tek bir adyabatik-izobarik sistemin en elverişli seçenek olduğunu, metreküp başına 156 kWh'ye kadar enerji yoğunluğu sağlayabildiğini ve 3000 metreye kadar maksimum işletme derinliğinde 1 TWh'ye varan depolama kapasitesine ulaşabildiğini" ortaya koydu."Elbette bu, tüm koşulların ideal olduğu bir üst senaryo," diye vurgulayan Ricardo Pereira, yine de bu değerlerin sürecin "azami ölçeği ve potansiyeli hakkında bir fikir verdiğini" belirtiyor."Tahmini asgari değerle yine tahmini azami teorik değer arasında geniş bir olasılık aralığı var; ancak bu çalışmanın gösterdiği şu ki, tek bir rezervuarın, ki burada en elverişli durumda simüle edilen tek bir örnekten söz ediyoruz, 1 TWh'lik bu kapasitesi Portekiz'deki bazı orta ölçekli şehirlerin tüketimine oldukça yaklaşıyor.""Black start": Kesintinin sonuçları hafifletilebilir miydi?Yüksek depolama kapasitesine ek olarak bu süreç, bir elektrik sisteminin şebekeye bağlı olmadan devreye girmesini ifade eden "black start" özelliğiyle çalışıyor."Sıkıştırılmış hava neredeyse anında devreye girebiliyor; bu sayede sistemi neredeyse anlık olarak açıp kapatmak mümkün," diyor araştırmacı. Bu da İberya'daki büyük kesinti gibi durumlarda elektrik şebekesini dengelemeyi mümkün kılıyor.
"Belki de bu teknoloji 2025'te devrede olsaydı, bu sorunlardan bazılarının önüne geçebilirdi," diye ekliyor Ricardo Pereira."Elbette kesinti sorunu çok daha kapsamlıydı ve bu, benzer bir durumu tek başına çözecek sihirli bir formül olmazdı (...) ama şebekedeki gücün yönetilmesine yardımcı olurdu."Araştırmacıya göre, Portekiz'de bu tür süreçlerin uygulanabileceği bölgeleri ve coğrafi özellikleri belirlemek hâlâ devam eden bir çalışma; ancak bu araştırma, bu haritalamayı kolaylaştıracak net sonuçlar ortaya koyuyor."Bu çalışmanın gerçekten yenilikçi yanlarından biri, önce şunu göstermesi: Gözenekli kayalardaki rezervuarımızı ne kadar derine koyabilirsek, o kadar fazla enerji açığa çıkarabiliyoruz," diyor Ricardo Pereira. Böylece "özellikle sanayileşmenin daha yoğun olduğu kıyıdaki bazı yerleşimlerin tüketimiyle karşılaştırma yapmanın ve bunun belirli bölgelerin karbonsuzlaşmasına, fosil yakıt tüketimine bağımlılığın azaltılmasına ne ölçüde katkı sağlayabileceğini" değerlendirmek mümkün oluyor.Büyük potansiyele sahip bölgeler arasında, hem nüfus hem de sanayi yoğunluğunun yüksek olduğu Lizbon ve Almada öne çıkıyor.En büyük engel: MevzuatŞimdilik Portekiz'de bu teknoloji yalnızca kâğıt üzerinde ve araştırmacıya göre uygulamaya geçmesi için öngörülen ufuk, gerektirdiği farklı aşamalar (jeolojik etüt, kuyuların açılması, pilot proje, işletmeye alma) dikkate alındığında beş ila on yıl arasında."Her şeyden önce belirli bir yerin yeraltı jeolojisinin tanınmasını içeren bir dizi çalışma yapılması gerekiyor. Her proje başlı başına teknik bir meydan okuma; dolayısıyla yalnızca ön çalışmalar bile epey zaman alıyor," diye açıklıyor.Ricardo Pereira'ya göre finansal açıdan bakıldığında, sıkıştırılmış havayla enerji depolama, özellikle maliyet karşılaştırmasında, "çok yüksek maliyetlere" sahip yeşil hidrojen gibi diğer çözümlere kıyasla "oldukça avantajlı" bir seçenek olarak öne çıkıyor.Araştırmacıya göre, bu tür projelere en fazla yatırım yapan ülkelerden biri Çin; hâlihazırda yürütülen ve planlama aşamasında olan çok sayıda proje bulunuyor.
Avrupa'da ise Almanya bazı projeler yürütse de henüz kayda değer sonuçlar alınmış değil; zira "bu tür teknolojilerin planlanması, mühendisliğinin tamamlanması ve işletmeye alınması yıllar alıyor."Portekiz'de ise temel engel ekonomik değil, düzenleyici nitelikte."Bildiğim kadarıyla şu ana kadar, Portekiz'de bu tür projelerin hayata geçirilmesine imkân tanıyan özel bir mevzuat bulunmuyor. Ayaklarımızın altındaki her şey devlete, dolayısıyla hepimize ait; bu yüzden tıpkı şu anda karbondioksit depolaması için olduğu gibi, bu tür teknolojiler için de özel düzenlemelere ihtiyaç var," diyor araştırmacı."Diyelim ki yatırım yapmak isteyen cesur bir şirket, önce bir fizibilite çalışması, ardından bir pilot proje ve nihayet üretim aşamasına geçmek istiyor. Yasa yoksa bunu yapmak mümkün değil. (...) Portekiz'de şirketlerin en azından sağlam bir ön çalışma başlatmasını bile engelleyen somut bir bariyer söz konusu."Araştırmacıya göre Portekiz'de, teknolojinin ülke genelindeki enerji tüketimi üzerindeki etkisi henüz tam olarak bilinmiyor.
"Örneğin belirli bir yerleşimde gece saatlerinde doğal gaz tüketimini yüzde 5, 10 ya da 15 azaltabilirsek, bunun yerel ya da ulusal ölçekte ne gibi sonuçları olur," diye soruyor ve ülkenin geniş ve yüksek potansiyele sahip bir jeolojik alana sahip olduğunun altını çiziyor."Jeolojiyi iyi tanıdığımızda, ki burada ilk aşamada Lizbon'dan Aveiro'ya uzanan ve Lusitanya Havzası olarak bilinen, rezervuar olarak kullanılma potansiyeline sahip kayaçlardan oluşan bir kuşaktan söz ediyoruz, çok geniş bir alanı ele almış oluyoruz. Aynı zamanda bu bölge, ülkede sanayinin en yoğun olduğu yerlerden biri; rüzgâr, güneş ve hatta hidroelektrik enerjisinin güçlü biçimde kullanıldığı, yani bu süreci besleyebilecek enerji bolluğunun bulunduğu bir bölge."Şu ana kadar yapılan çalışmalar ışığında, çevresel sürdürülebilirlik açısından bakıldığında Ricardo Pereira, "bu yöntemin ciddi bir potansiyele sahip olduğuna" inanıyor. Uygun koşullar sağlandığında bunun enerji şebekesi için bir çözüm sağlayabileceğini belirten Pereira, "belki de her şey yolunda giderse, on yıl sonra sıkıştırılmış hava projelerinin devrede olduğunu, şebeke yönetimine yardımcı olarak enerji sorunlarını makul maliyetlerle, daha erişilebilir hale getirdiğini" dile getiriyor.
