Depolama sistemleri, geleceğin yenilenebilir kaynaklara dayalı sürdürülebilir enerji sisteminde merkezi bir rol oynamaktadır. Ancak şimdiye kadar, enerji santrali ölçeğinde depolama için konumdan bağımsız ve uygun maliyetli çözümler olmamıştır. Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), yüksek verimli ve uygun maliyetli enerji depolama teknolojisini araştırmak ve geliştirmek için Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT) ve Stuttgart Üniversitesi ile birlikte bir araştırma tesisi kurmak istiyor. NADINE (National Demonstrator for Isentrope Energy Storage) adlı projenin sözleşmesi 8 Ekim 2018’de Stuttgart’ta imzalanacak. İmza vesilesiyle, 1998’de Fizik Nobel Ödülü sahibi, kitap yazarı ve Stanford Üniversitesi’nde profesör olan Robert B. Laughlin, güvenilir ve sürdürülebilir bir enerji stratejisi için fikirlerini özetliyor. Isı akümülatörleri bunda merkezi bir rol oynar.
Laughlin ayrıca Google X’in tuz bazlı ısı depolamayı araştıran MALTA depolama projesinin de başlatıcısıdır. Ona göre, 21. yüzyılın en büyük teknik zorluklarından biri, büyük miktarlarda enerjinin daha uzun bir süre boyunca güvenli bir şekilde nasıl depolanabileceği ve gerektiğinde tekrar nasıl çağrılabileceği sorusudur. Röportajda Laughlin neden ısı depolamaya güvendiğini, hangi teknik ve ekonomik zorlukları gördüğünü ve önde gelen enerji politikacılarından ne istediğini açıklıyor.
Profesör Laughlin, siz bir kuantum fizikçisisiniz. Neden şimdi Google X’in MALTA projesi gibi ısıya dayalı enerji depolama tesisleri üzerinde çalışıyorsunuz?
Laughlin: Bir cevap, iyi fizikçilerin pek çok ilgi alanına sahip olduğu ve ben son derece iyi bir fizikçiyim.
Gerçek cevap, üzerindeki çalışmanın, American Physical Society’nin bazı üst düzey üyelerinin isteği üzerine 2011’de yazdığım bir kitaptan çıktığıdır. [Powering the Future, 2011; Der Letzte macht das Licht aus, 2012]. Kitap için yaptığım araştırmada, enerji depolama sorununun ve bununla ilişkili maliyetlerin merkezi olduğunu keşfettim. Enerji depolamak için erimiş tuz kullanan İspanyol güneş enerjisi santralleri Andasol 1, 2 ve 3’ün tarihi hakkında yazarken, bu konseptin rüzgar enerjisini depolamak için işe yaramadığı gerçeği beni giderek daha fazla rahatsız etmeye başladı. Bu güneş enerjisi santrallerinin maliyetleri biliniyor ve kontrol altında. Konsept dünya çapında giderek daha fazla ülkede kullanılıyor – bu, ekonomik hesaplamanın işe yaradığına dair kesin bir işaret. Sonra birden konseptte yapılacak küçük bir değişikliğin rüzgar enerjisinin depolanmasını da sağlayacağı fikrine kapıldım. Bir şey diğerine yol açtı ve bu arada erimiş nitrat tuzları ile termik depolama santrallerinin savunucusu oldum. Konsept yakın zamanda yayınlandı. 2011 ile 2017 arasındaki gecikme, iş ortaklarımın beni dört yıl boyunca bu fikirler hakkında kamuoyu önünde konuşmamı yasaklamasından kaynaklanıyor.
Isı depolamanın niş bir uygulamadan enerji sektörünün geleceğin merkezi teknolojisine dönüşebileceğini düşünüyor musunuz?
Laughlin: Evet. Termal depolama teknolojilerinin tüm soruna “küresel” çözüm olduğuna inanıyorum. Ayrıca bu değerlendirmeyi sahip olduğum en büyük varlıkla, yani ekonomik bir “hisse” olarak zamanımla destekledim. Bu konular hakkında salon konuşmaları yapmak bir şeydir – ve onlarla gerçekten ilgilenmek tamamen başka bir şeydir.
Büyük ölçüde yenilenebilir enerjilere dayalı enerji sistemleri, depolama teknolojisinin genişlemesiyle ayrılmaz bir şekilde bağlantılı mı?
Laughlin: Enerji endüstrisi tamamen zamanlama ile ilgilidir. Bir düğmeye bastıklarında, elektrik kabloları boyunca ışık hızında bir sinyal geri gönderilerek jeneratörün biraz daha sıkı çalışmasını söyler. Günümüzde bu jeneratörler genellikle doğal gaz veya hidroelektrik güçle çalışmaktadır. Buna karşılık, rüzgar veya güneş enerjisiyle çalışan jeneratörler taleplere cevap veremez. Sadece rüzgar estiğinde veya güneş parladığında enerji sağlarlar. Bu korkunç “tedarik sorunu”, kamu hizmetlerini, rüzgar ve güneş durduğunda açılabilecek bir yedek olarak yenilenemeyen kaynak enerji üretim kapasitesini tutmaya zorluyor. Kamu hizmetleri, onları aynı çok pahalı enerji üretim kapasitesi için iki kez ödemeye zorladığı için bundan hoşlanmaz. Şu anda, bu “düzensizliğin” ekonomik gerçekliğinin, şebekenin enerji ihtiyacının yaklaşık yüzde 30’undan fazlasının rüzgar ve güneşten üretilmesini engellediğine dair çok sayıda kanıt var. Ayrıca dünyanın birçok yerinde rüzgar enerjisinden elde edilen elektriğin toptan satış fiyatı eksiye gidiyor. Bu, rüzgar çiftliği sahiplerinin enerji almak için kamu hizmeti şirketlerine ödeme yapması gerektiği anlamına gelir.
Isıya dayalı enerji depolama sistemlerini büyük ölçekte gerçekleştirebilmemiz için hangi teknolojik zorlukların üstesinden gelinmesi gerekiyor?
Laughlin: İşin güzelliği de burada: teknolojik zorluklar yok. Sır, sır olmamasıdır. Bu teknolojinin detayları sorulduğunda her iyi mühendisin cevabı: “Sorun değil, yapabilirim!” Enerji depolama, yeni laboratuvar keşifleriyle değil, maliyet kontrolüyle ilgilidir. İlgili tüm bilimsel prensipler 19. yüzyılda zaten hazırlanmıştı, bunlar zaten teknoloji tarihinin bir parçası, ki bu da uzun süredir Münih’teki Deutsches Museum’da görülebiliyor. O zamandan beri gerçekleşen en önemli şey, gaz türbininin tanıtılması ve performansının sürekli iyileştirilmesidir. Bu sorunu İngilizce “roket bilimi” terimiyle de açıklayabilirsiniz: Uzun zamandır nasıl yapılacağını bildiğimiz bir şeyi yapıyoruz – yalnızca olağanüstü bir mükemmellik ile ve her ayrıntıya dikkatle dikkat ederek yapıyoruz. Pratik anlamda bu, asıl sorunun parayı doğru bir şekilde nasıl kullanacağı anlamına gelir. Bunu 21. yüzyılın “aya uçuş sorunu” olarak görüyorum.
Ne zaman uygulanabilir bir seçenek haline gelecekler ve onlardan kim faydalanacak?
Laughlin: Depolamanın pazar yönleri karmaşık ve birkaç cümleyle özetleyebileceğim bir şey değil. Kısacası: Teknolojinin büyük bir pazar potansiyeline sahip olduğuna inanıyorum. Beton ürünler olarak piyasaya çıktığı anda çok sayıda alıcı bulacaktır. Bunun henüz böyle olmamasının nedeni, bunun gibi satın alınabilecek herhangi bir makinenin olmamasıdır! Onlar yok!
Termal enerji depolama için önemli pazar nişi şu anda pompaj depolamalı enerji santralleri tarafından işgal edilmektedir. Bunlar, gece boyunca rezervuarlara su pompalar, ancak gün boyunca enerjiye ihtiyaç duyulduğunda tekrar aşağı akmasına izin verir ve böylece elektrik üretir. Pompalı depolama teknolojisi birinci sınıftır, ancak arazi kullanımıyla ilgili sorunlar vardır. Ayrıca, tamamen zararsız değildir. Termik depolama santrallerinin başarılı olabilmesi için maliyetlerinin pompaj santrallere göre çok daha düşük olması gerekir.
ABD ve Birleşik Krallık’ta pompalı depolama, hükümet arasında çok popüler olsa da elektrik endüstrisi arasında o kadar popüler değil. Bunun nedeni, doğal gaz yakıtlı “pik yük santrallerinin” de talebi daha düşük maliyetle karşılayabilmesidir. Bu hesaplama, kendi doğal gaz kaynakları az olan ülkelerde daha karmaşıktır, ancak orada bile doğal gazın mevcut dünya piyasa fiyatlarıyla yenilmesi zordur.
Para söz konusu olduğunda, ilk fabrikalar gerçekten satılana ve bir şirket kendini geçindirecek kadar kar elde edene kadar her şey belirsizliğini koruyor. O zamana kadar, Nobel ödüllü kişiler de dahil olmak üzere hiç kimseye bu teknolojinin maliyeti konusunda tam olarak güvenilemez. Daha önce de söylediğim gibi, elimdeki varlıkları kullanarak bu teknolojiye olan güvenimi ifade ettim. Diğer insanlar, uygun gördükleri şekilde katılıp katılmamakta özgürdür.
Genel kural, kim fayda sağlarsa, riski de o alır. Çoğu ülkede, enerji sektörü özeldir. Uygulamada bu, bu tür teknolojileri geliştirmek için kamu fonlarının kullanılmasının politik olarak sorunlu olduğu anlamına gelir. Buna yönelik herhangi bir kamu harcaması, özel sektörle rekabet edecek veya sübvanse edecektir. Bu nedenle, hükümetler için değil, daha çok özel sektörden potansiyel yatırımcılar için çalıştım.
Bütün durum çok karışık çünkü büyük ülkelerin hükümetlerinin küçük ellerinde tam da bunu yapmaya yetecek kadar güç var. Ayrıca tabii ki çoğu ülkede ulusal güvenlik sorunu da var. Bu nedenle fayda hesaplaması ayrıca bir güvenlik bileşeni içerir.
Önde gelen enerji politikacılarından bir dileğiniz olsaydı, bu ne olurdu?
Laughlin: “Lütfen ne yaptığımı gör” derdim. Tanıdığım çoğu enerji politikacısı çok iyi insanlar. Ellerinden geleni yapıyorlar ama siyasi ve ekonomik kısıtlamalara tabiler. Ancak, bu aynı zamanda birçok sıradan insan için de geçerlidir. Her şeyi yapamayız çünkü maliyet çok yüksek ve başarısızlık riski çok büyük. Bizim dünyamızda, genellikle önce diğer herkes için riski azaltan bir “çılgın adama” ihtiyaç vardır. Bilimde, her büyük yeni fikrin üç aşamadan geçtiğini söylemeyi severiz:
1. Bu çılgınca.
2. Çılgınca değil ama pratikte asla işe yaramayacak.
3. İlk önce bunu düşündüm.
Prof. Laughlin, röportaj için çok teşekkür ederim.
Laughlin ayrıca Google X’in tuz bazlı ısı depolamayı araştıran MALTA depolama projesinin de başlatıcısıdır. Ona göre, 21. yüzyılın en büyük teknik zorluklarından biri, büyük miktarlarda enerjinin daha uzun bir süre boyunca güvenli bir şekilde nasıl depolanabileceği ve gerektiğinde tekrar nasıl çağrılabileceği sorusudur. Röportajda Laughlin neden ısı depolamaya güvendiğini, hangi teknik ve ekonomik zorlukları gördüğünü ve önde gelen enerji politikacılarından ne istediğini açıklıyor.
Profesör Laughlin, siz bir kuantum fizikçisisiniz. Neden şimdi Google X’in MALTA projesi gibi ısıya dayalı enerji depolama tesisleri üzerinde çalışıyorsunuz?
Laughlin: Bir cevap, iyi fizikçilerin pek çok ilgi alanına sahip olduğu ve ben son derece iyi bir fizikçiyim.
Gerçek cevap, üzerindeki çalışmanın, American Physical Society’nin bazı üst düzey üyelerinin isteği üzerine 2011’de yazdığım bir kitaptan çıktığıdır. [Powering the Future, 2011; Der Letzte macht das Licht aus, 2012]. Kitap için yaptığım araştırmada, enerji depolama sorununun ve bununla ilişkili maliyetlerin merkezi olduğunu keşfettim. Enerji depolamak için erimiş tuz kullanan İspanyol güneş enerjisi santralleri Andasol 1, 2 ve 3’ün tarihi hakkında yazarken, bu konseptin rüzgar enerjisini depolamak için işe yaramadığı gerçeği beni giderek daha fazla rahatsız etmeye başladı. Bu güneş enerjisi santrallerinin maliyetleri biliniyor ve kontrol altında. Konsept dünya çapında giderek daha fazla ülkede kullanılıyor – bu, ekonomik hesaplamanın işe yaradığına dair kesin bir işaret. Sonra birden konseptte yapılacak küçük bir değişikliğin rüzgar enerjisinin depolanmasını da sağlayacağı fikrine kapıldım. Bir şey diğerine yol açtı ve bu arada erimiş nitrat tuzları ile termik depolama santrallerinin savunucusu oldum. Konsept yakın zamanda yayınlandı. 2011 ile 2017 arasındaki gecikme, iş ortaklarımın beni dört yıl boyunca bu fikirler hakkında kamuoyu önünde konuşmamı yasaklamasından kaynaklanıyor.
Isı depolamanın niş bir uygulamadan enerji sektörünün geleceğin merkezi teknolojisine dönüşebileceğini düşünüyor musunuz?
Laughlin: Evet. Termal depolama teknolojilerinin tüm soruna “küresel” çözüm olduğuna inanıyorum. Ayrıca bu değerlendirmeyi sahip olduğum en büyük varlıkla, yani ekonomik bir “hisse” olarak zamanımla destekledim. Bu konular hakkında salon konuşmaları yapmak bir şeydir – ve onlarla gerçekten ilgilenmek tamamen başka bir şeydir.
Büyük ölçüde yenilenebilir enerjilere dayalı enerji sistemleri, depolama teknolojisinin genişlemesiyle ayrılmaz bir şekilde bağlantılı mı?
Laughlin: Enerji endüstrisi tamamen zamanlama ile ilgilidir. Bir düğmeye bastıklarında, elektrik kabloları boyunca ışık hızında bir sinyal geri gönderilerek jeneratörün biraz daha sıkı çalışmasını söyler. Günümüzde bu jeneratörler genellikle doğal gaz veya hidroelektrik güçle çalışmaktadır. Buna karşılık, rüzgar veya güneş enerjisiyle çalışan jeneratörler taleplere cevap veremez. Sadece rüzgar estiğinde veya güneş parladığında enerji sağlarlar. Bu korkunç “tedarik sorunu”, kamu hizmetlerini, rüzgar ve güneş durduğunda açılabilecek bir yedek olarak yenilenemeyen kaynak enerji üretim kapasitesini tutmaya zorluyor. Kamu hizmetleri, onları aynı çok pahalı enerji üretim kapasitesi için iki kez ödemeye zorladığı için bundan hoşlanmaz. Şu anda, bu “düzensizliğin” ekonomik gerçekliğinin, şebekenin enerji ihtiyacının yaklaşık yüzde 30’undan fazlasının rüzgar ve güneşten üretilmesini engellediğine dair çok sayıda kanıt var. Ayrıca dünyanın birçok yerinde rüzgar enerjisinden elde edilen elektriğin toptan satış fiyatı eksiye gidiyor. Bu, rüzgar çiftliği sahiplerinin enerji almak için kamu hizmeti şirketlerine ödeme yapması gerektiği anlamına gelir.
Isıya dayalı enerji depolama sistemlerini büyük ölçekte gerçekleştirebilmemiz için hangi teknolojik zorlukların üstesinden gelinmesi gerekiyor?
Laughlin: İşin güzelliği de burada: teknolojik zorluklar yok. Sır, sır olmamasıdır. Bu teknolojinin detayları sorulduğunda her iyi mühendisin cevabı: “Sorun değil, yapabilirim!” Enerji depolama, yeni laboratuvar keşifleriyle değil, maliyet kontrolüyle ilgilidir. İlgili tüm bilimsel prensipler 19. yüzyılda zaten hazırlanmıştı, bunlar zaten teknoloji tarihinin bir parçası, ki bu da uzun süredir Münih’teki Deutsches Museum’da görülebiliyor. O zamandan beri gerçekleşen en önemli şey, gaz türbininin tanıtılması ve performansının sürekli iyileştirilmesidir. Bu sorunu İngilizce “roket bilimi” terimiyle de açıklayabilirsiniz: Uzun zamandır nasıl yapılacağını bildiğimiz bir şeyi yapıyoruz – yalnızca olağanüstü bir mükemmellik ile ve her ayrıntıya dikkatle dikkat ederek yapıyoruz. Pratik anlamda bu, asıl sorunun parayı doğru bir şekilde nasıl kullanacağı anlamına gelir. Bunu 21. yüzyılın “aya uçuş sorunu” olarak görüyorum.
Ne zaman uygulanabilir bir seçenek haline gelecekler ve onlardan kim faydalanacak?
Laughlin: Depolamanın pazar yönleri karmaşık ve birkaç cümleyle özetleyebileceğim bir şey değil. Kısacası: Teknolojinin büyük bir pazar potansiyeline sahip olduğuna inanıyorum. Beton ürünler olarak piyasaya çıktığı anda çok sayıda alıcı bulacaktır. Bunun henüz böyle olmamasının nedeni, bunun gibi satın alınabilecek herhangi bir makinenin olmamasıdır! Onlar yok!
Termal enerji depolama için önemli pazar nişi şu anda pompaj depolamalı enerji santralleri tarafından işgal edilmektedir. Bunlar, gece boyunca rezervuarlara su pompalar, ancak gün boyunca enerjiye ihtiyaç duyulduğunda tekrar aşağı akmasına izin verir ve böylece elektrik üretir. Pompalı depolama teknolojisi birinci sınıftır, ancak arazi kullanımıyla ilgili sorunlar vardır. Ayrıca, tamamen zararsız değildir. Termik depolama santrallerinin başarılı olabilmesi için maliyetlerinin pompaj santrallere göre çok daha düşük olması gerekir.
ABD ve Birleşik Krallık’ta pompalı depolama, hükümet arasında çok popüler olsa da elektrik endüstrisi arasında o kadar popüler değil. Bunun nedeni, doğal gaz yakıtlı “pik yük santrallerinin” de talebi daha düşük maliyetle karşılayabilmesidir. Bu hesaplama, kendi doğal gaz kaynakları az olan ülkelerde daha karmaşıktır, ancak orada bile doğal gazın mevcut dünya piyasa fiyatlarıyla yenilmesi zordur.
Para söz konusu olduğunda, ilk fabrikalar gerçekten satılana ve bir şirket kendini geçindirecek kadar kar elde edene kadar her şey belirsizliğini koruyor. O zamana kadar, Nobel ödüllü kişiler de dahil olmak üzere hiç kimseye bu teknolojinin maliyeti konusunda tam olarak güvenilemez. Daha önce de söylediğim gibi, elimdeki varlıkları kullanarak bu teknolojiye olan güvenimi ifade ettim. Diğer insanlar, uygun gördükleri şekilde katılıp katılmamakta özgürdür.
Genel kural, kim fayda sağlarsa, riski de o alır. Çoğu ülkede, enerji sektörü özeldir. Uygulamada bu, bu tür teknolojileri geliştirmek için kamu fonlarının kullanılmasının politik olarak sorunlu olduğu anlamına gelir. Buna yönelik herhangi bir kamu harcaması, özel sektörle rekabet edecek veya sübvanse edecektir. Bu nedenle, hükümetler için değil, daha çok özel sektörden potansiyel yatırımcılar için çalıştım.
Bütün durum çok karışık çünkü büyük ülkelerin hükümetlerinin küçük ellerinde tam da bunu yapmaya yetecek kadar güç var. Ayrıca tabii ki çoğu ülkede ulusal güvenlik sorunu da var. Bu nedenle fayda hesaplaması ayrıca bir güvenlik bileşeni içerir.
Önde gelen enerji politikacılarından bir dileğiniz olsaydı, bu ne olurdu?
Laughlin: “Lütfen ne yaptığımı gör” derdim. Tanıdığım çoğu enerji politikacısı çok iyi insanlar. Ellerinden geleni yapıyorlar ama siyasi ve ekonomik kısıtlamalara tabiler. Ancak, bu aynı zamanda birçok sıradan insan için de geçerlidir. Her şeyi yapamayız çünkü maliyet çok yüksek ve başarısızlık riski çok büyük. Bizim dünyamızda, genellikle önce diğer herkes için riski azaltan bir “çılgın adama” ihtiyaç vardır. Bilimde, her büyük yeni fikrin üç aşamadan geçtiğini söylemeyi severiz:
1. Bu çılgınca.
2. Çılgınca değil ama pratikte asla işe yaramayacak.
3. İlk önce bunu düşündüm.
Prof. Laughlin, röportaj için çok teşekkür ederim.