Dünya genelinde fosil yakıt temelli elektrik üretim tesislerini kapatıp yenilenebilir enerjiye geçmek için gerekli yenilenebilir enerji santrali kapasitesini hesaplamak, mevcut enerji talebi, enerji verimliliği ve gelecekteki enerji ihtiyaçları dikkate alındığında karmaşık bir süreçtir.
2019 verilerine göre, dünya genelinde yaklaşık 26.000 TWh elektrik tüketildi ve bu enerjinin yaklaşık %64’ü fosil yakıtlardan üretildi. Bu, fosil yakıtlardan elde edilen enerjinin yaklaşık 16.640 TWh olduğunu göstermektedir.
Fosil yakıtların yerini alacak yenilenebilir enerji kapasitesi hesaplamak için, mevcut yenilenebilir enerji teknolojilerinin kapasite faktörlerini dikkate almak önemlidir. Kapasite faktörü, bir enerji santralinin gerçek üretiminin, maksimum kapasitede sürekli çalışarak elde edebileceği üretim miktarına oranını ifade eder.
Güneş enerjisi için kapasite faktörü %15-25, rüzgar enerjisi için %20-40 ve hidroelektrik enerjisi için %35-60 arasında değişir. Bu faktörler ve mevcut teknolojiler dikkate alındığında, fosil yakıtlardan elde edilen 16.640 TWh enerjiyi yenilenebilir enerji kaynaklarıyla değiştirmek için toplamda yaklaşık 2-3 TW (terawatt) ek yenilenebilir enerji kapasitesine ihtiyaç duyulabilir. Bu sayede, enerji arzının kesintisiz ve istikrarlı bir şekilde sağlanması hedeflenir.
Ancak, enerji talebi ve teknoloji gelişmelerine bağlı olarak, bu değerler zaman içinde değişebilir. Yenilenebilir enerji teknolojilerinin kapasite faktörleri ve verimlilikleri ilerleyen yıllarda artabilir ve enerji talebi de değişebilir. Özellikle enerji verimliliği önlemleri ve enerji tasarrufu uygulamalarıyla, toplam enerji ihtiyacı azaltılabilir ve yenilenebilir enerji kapasitesine olan ihtiyaç da düşebilir.
Sadece Güneş
Sadece güneş enerjisi kullanarak dünyadaki fosil yakıt temelli elektrik üretimini tamamen değiştirmek için gereken güneş enerjisi kapasitesini hesaplamak istiyorsak, öncelikle fosil yakıtlardan elde edilen enerji miktarını ve güneş enerjisi santrallerinin kapasite faktörünü dikkate almalıyız.
Daha önce belirttiğimiz gibi, 2019 verilerine göre dünya genelinde yaklaşık 16.640 TWh elektrik fosil yakıtlardan üretildi. Güneş enerjisi santrallerinin kapasite faktörü ise genellikle %15-25 arasında değişir, ancak bu oran, güneş panellerinin verimliliğine, bulundukları konum ve iklim koşullarına bağlı olarak değişiklik gösterebilir.
Kapasite faktörünü %20 olarak kabul edersek (ortalama bir değer) ve yıllık güneş enerjisi üretiminin fosil yakıt temelli üretime eşit olmasını sağlamak için gerekli güneş enerjisi kapasitesini hesaplamak istiyorsak, aşağıdaki formülü kullanabiliriz:
Güneş Enerjisi Kapasitesi (GW) = (Fosil Yakıt Temelli Üretim (TWh) / Kapasite Faktörü) / Saatlerin Sayısı (yılda)
Güneş Enerjisi Kapasitesi (GW) = (16.640 TWh / 0.20) / 8760 saat
Güneş Enerjisi Kapasitesi (GW) ≈ 9,5 TW (terawatt)
Bu hesaplamaya göre, fosil yakıt temelli elektrik üretimini tamamen güneş enerjisiyle değiştirmek için yaklaşık 9,5 terawatt (TW) güneş enerjisi kapasitesine ihtiyaç vardır. Ancak, bu değerler teknoloji gelişmelerine, enerji talebine ve güneş enerjisi santrallerinin kapasite faktörlerine bağlı olarak değişebilir.
9,5 TW’lık Fotovoltaik Panel için neler gereklidir?
Öncelikle, 9,5 TW güneş enerjisi kapasitesine ulaşmak için kaç adet 700 Wp güneş paneline ihtiyaç olduğunu hesaplamamız gerekmektedir:
9,5 TW = 9,500,000 MW (terawattı megawatta çeviriyoruz)
9,500,000 MW / 0,7 kW (700 Wp’yi kilowatt cinsinden ifade ediyoruz) ≈ 13,571,428,571 güneş paneli
Şimdi, her bir panelin ağırlığını ve bileşenlerinin oransal dağılımını bilmemiz gerekmektedir. Örnek olarak, kabaca bir dağılım kullanalım:
- Cam: %75
- Alüminyum: %10
- Silisyum: %5
- Bakır: %5
- PET: %2.5
- EVA: %2.5
Toplamda, 13,571,428,571 adet güneş paneli için gereken malzeme miktarını hesaplayalım:
- Cam: 13,571,428,571 * 29 kg * 0,75 ≈ 294,928,571,429 kg
- Alüminyum: 13,571,428,571 * 29 kg * 0,10 ≈ 39,321,428,571 kg
- Silisyum: 13,571,428,571 * 29 kg * 0,05 ≈ 19,660,714,286 kg
- Bakır: 13,571,428,571 * 29 kg * 0,05 ≈ 19,660,714,286 kg
- PET: 13,571,428,571 * 29 kg * 0,025 ≈ 9,830,357,143 kg
- EVA: 13,571,428,571 * 29 kg * 0,025 ≈ 9,830,357,143 kg
Bu değerler, yalnızca kabaca tahminlerdir ve gerçek üretim sürecinde değişebilir. Ayrıca, bu hesaplamalar sadece panellerin ana bileşenlerini dikkate almakta ve diğer yardımcı malzemeleri ve üretim süreçlerinde kullanılan enerji ve kaynakları göz ardı etmektedir.
Bu Çılgın Üretimle Ne kadarlık Karbon Salarız?
Güneş paneli üretimi sırasında karbon emisyonu, kullanılan malzemelerin üretimi ve güneş paneli üretim süreci boyunca enerji tüketimi ile ilişkilidir. Karbon emisyonunu hesaplamak için, her malzemenin üretim sürecindeki karbon emisyonunu ve enerji tüketiminden kaynaklanan emisyonları dikkate almalıyız.
Öncelikle, her bir malzemenin üretimi sırasında ortaya çıkan karbon emisyonunu hesaplayalım. Şu anda elimizde her bir malzeme için kesin veri olmadığından, kabaca tahminler kullanacağız:
- Cam üretimi: 0.85 kg CO2/kg
- Alüminyum üretimi: 11.5 kg CO2/kg
- Silisyum üretimi: 1.5 kg CO2/kg
- Bakır üretimi: 3.5 kg CO2/kg
- PET üretimi: 2.7 kg CO2/kg
- EVA üretimi: 2.5 kg CO2/kg
Daha önce hesapladığımız her bir malzeme için gereken miktarları kullanarak toplam karbon emisyonunu hesaplayabiliriz:
- Cam: 294,928,571,429 kg * 0.85 kg CO2/kg ≈ 250,689,285,715 kg CO2
- Alüminyum: 39,321,428,571 kg * 11.5 kg CO2/kg ≈ 452,196,428,566 kg CO2
- Silisyum: 19,660,714,286 kg * 1.5 kg CO2/kg ≈ 29,491,071,429 kg CO2
- Bakır: 19,660,714,286 kg * 3.5 kg CO2/kg ≈ 68,812,500,000 kg CO2
- PET: 9,830,357,143 kg * 2.7 kg CO2/kg ≈ 26,541,964,286 kg CO2
- EVA: 9,830,357,143 kg * 2.5 kg CO2/kg ≈ 24,575,892,857 kg CO2
Toplam karbon emisyonu: 852,306,142,853 kg CO2 (yaklaşık olarak)
Bu değer, sadece malzemelerin üretimi sırasında ortaya çıkan karbon emisyonunu temsil eder ve güneş paneli üretim süreci boyunca enerji tüketiminden kaynaklanan emisyonları dikkate almaz. Ayrıca, bu hesaplamalar kabaca tahminlere dayanmaktadır ve gerçek değerler farklı olabilir.
Ancak, güneş panelleri kurulduktan sonra, ürettikleri temiz enerji sayesinde, kısa bir süre içinde üretim sırasında ortaya çıkan karbon emisyonunu telafi edeceklerdir. Güneş panellerinin ömrü 25-30 yıl olduğu düşünüldüğünde, bu süre zarfında büyük miktarda karbon emisyonundan kurtulmuş olunacaktır.
