Nükleer vs. yenilenebilir enerji
Güncelleme Tarihi:
Haber metni - paragraf başına 1 resim olmak üzere ayarlandı...
Kopenhag İklim Zirvesi konferansı Cuma gecesi sonuçlandı. Bir yanda siyasetçiler insanlık için büyük önem taşıyan küresel bir anlaşmanın şartlarını tartışırken, diğer yanda bilim dünyası iklim değişikliğini önleyebilecek en etkin enerji kaynaklarının ne olduğunu tartışıyordu.
Stanford Üniversitesi 2009 yılında yaptığı araştırmada enerji sistemlerini küresel ısınmaya etkileri, hava kirliliği oluşumu, su kaynakları ve alan kullanımı gibi faktörleri ele alarak etkinliklerine göre sıralandırdı. Araştırma sonucunda en verimli enerji kaynaklarını rüzgâr, güneş, jeotermal, dalga ve hidroelektrik enerjisi olarak belirlendi.
Öte yandan, artan uranyum madenciliği ile hız kazanan nükleer enerji piyasası, dünyanın dört bir yanına yayılmaya devam ediyor. İklim değişikliğini önlemek adına fosil yakıtlarından kurtulmayı amaçlayan bilim dünyası, şimdi dünyanın geleceğini elinde bulunduran iki enerji kaynağı, yenilenebilir ve nükleer enerji kaynakları arasında seçim yapmaya çalışıyor.
Yenilenebilir enerji kaynakları
Yenilebilir enerjiler başlıca üç ana kaynağa dayanıyor. Bunlar dalgaların oluşmasını sağlayan rüzgâr; hidroelektrik, dalga ve jeotermal enerjiyi içeren su ve güneş enerjisi santrallerini besleyen güneş. Yenilenebilir enerjinin, başta ısınma ve ulaşım alanlarında kamu ile sanayi ihtiyacının tümünü karşılayabileceğine inanılıyor. Aynı zamanda yeni nesil araçların yenilebilir enerji kaynakları ile şarj edilebilmesi öngörülüyor.
Gereken Enerji
Uzmanlar 2030 yılında bir dakika içinde dünya çapında tüketilen maksimum enerji miktarının 16.9 trilyon watt’a ulaşmasını bekliyorlar. Ancak çok daha etkin kullanılan elektrik gücünü sağlayan enerji kaynaklarına dönüşüm yapıldığı takdirde bu rakamın 11.5 trilyon watt’a düşmesi bekleniyor. 2030 yılında kullanılabilir alanlar ele alınarak, enerji kaynakları olan sudan 2 trilyon watt, rüzgârdan 40 ile 85 trilyon watt, güneşten ise tam 540 trilyon watt enerji sağlanabileceği düşünülüyor.
Gereken Tesisler
2030 yılında dünya enerjisinin tamamını yenilenebilir enerji ile karşılayabilmek için yapılan hesaplar şunlar:
Su kaynakları 1.1 milyon watt’lık üretim ile gereken enerji miktarının yüzde 9’unu karşılayacak. Dalga türbinlerinin birim başına 1 mega watt, jeotermal tesislerin 100 mega watt, hidroelektrik tesislerin ise 1300 mega watt elektrik ürettiği hesap edildiğinde, 2030 yılına kadar 490 bin dalga türbini, 5 bin 350 jeotermal tesis ve 900 hidroelektrik tesisi inşa edilmesi öngörülüyor.
Rüzgâr gücü 5.8 milyon watt’lık üretim ile gereken enerji miktarının yüzde 51’ini karşılayacak. Rüzgâr türbinlerinin birim başına 5 mega watt, dalga dönüştürücülerin ise 0.75 mega watt üretmesi hesap edildiğinde, 2030 yılına kadar 3 milyon 800 bin rüzgar türbini ve 720 bin dalga dönüştürücüsü inşa edilmesi gerekiyor.
Güneş kaynakları toplam 4.6 milyon watt’lık üretim ile gereken enerji miktarının yüzde 40’ını karşılayacak. Binaların tavan ve dış yüzeylerine kurulması düşünülen güneş paneli sistemlerin birim başına üretimi 0.003 mega watt; güneş enerjisi santrallerinin 300 mega watt olarak hesap edildiğinde, bir milyar 700 milyon tavan güneş paneli sistemi, 49 bin güneş enerjisi ve 40 bin güneş paneli tesisi kurulması gerekecek.
İnşa edilmesi gerekecek olan 3.8 milyon rüzgar türbini için
Atıl zaman avantajı
Yenilebilir enerjiler, fosil yakıt tüketen enerji santrallerine göre çok daha az arıza süresi (atıl zaman) riski taşıyor. ABD’de bir kömür santralinin yıl içinde arıza nedeniyle bakıma ihtiyaç duyduğu süre 46.5 gün olarak ortaya çıkıyor. Rüzgâr türbinlerinde ve güneş paneli tesislerde bu rakam sadece yedi gün. Ayrıca yenilebilir enerjilerde tek bir birimin çökmesi genel üretimi etkilemiyor.
Zamanlama ve konum ayarları
Bilim insanları günü farklı saatlerinde üç çeşit kaynaktan maksimum enerji sağlanmasını öngörüyor. Güneşten sabah 7 ile akşam 7 arasında, on iki saatlik zaman diliminden yararlanılacakken, kilometrelerce mesafe ile inşa edilecek olan rüzgâr türbinleri gün içinde rüzgâr şiddetinin değiştiği bölgelerde enerji üretecek. Geceleri ise rüzgârların en şiddetli olduğu alanlarda konumlanacak dalga dönüştürücüleri, diğer kaynakların açıklarını kapatacaklar.
Gerekli materyaller
Yenilenebilir enerji sistemlerinin kurulabilmesi için gümüş, lityum ve platin gibi bol bulunmayan ve ucuz olmayan madenler gerekiyor. Lityum yataklarının yüzde 50’sinden fazlası Bolivya ve Şili’de bulunduğu gibi, tamamı elektrik enerjisi tüketecek bir dünya için yeterli lityum bulunmuyor. Çözüm olarak lityum, platin, gümüş ve diğer madenlerin sürekli geri dönüşüm ile tüketilmesi gerekiyor ancak bu sefer geri dönüşüm maliyeti ortaya çıkıyor.
Üretilecek olan enerjinin iletim maliyeti hesaba katılmadığında, 20 yıl içinde milyonlarca sistem ve on binlerce santralin kurulması 100 trilyon dolar civarında bir maliyet yaratacak. Bilim insanları yenilenebilir enerji piyasasının enerji satışı ile kendi maliyetini kapatabileceğini düşünüyor. Ayrıca, fosil yakıtların zorunlu kıldığı sağlık, çevre ve güvenlik yatırımlarının ortadan kalkması ile on milyonlarca dolar tasarruf yapılabilecek.
Politik süreç
Yenilenebilir enerjiye dönüşüm için gereken en az 20 senelik ağır bir sürecin en büyük sorunu, fosil yakıtlardan para kazanan sanayiler ve bu alandaki yatırımcıların ikna edilmesi olacak. Bilim insanları küresel bir anlaşma olmasa bile, 15-20 yıl içinde enerjilerinin yüzde 25’ini kendi kendine üretmeye başlayacak ülkelerin küresel alanda gerçekleşecek bir değişimi kaçınılmaz kılacağını ümit ediyor.
Nükleer enerji
Gelecek on yıllar için kurtarıcı gözüyle bakılan bir diğer enerji türü, nükleer güç olarak gösteriliyor. Nükleer gücün fosil yakıtlar ve yenilenebilir enerjiye kıyasla üç temel avantajı bulunuyor:
Bölünebilir atomlar çok yüksek oranda enerji açığa çıkarıyor: Bir ağır atomun nükleer fizyon ile vereceği enerji, fosil yakıt atomunun yakılması ile elde edilenden 10 milyon kat daha fazla enerji üretiyor. Ayrıca bir pound(0,453 gr) uranyum,
Nükleer Santraller sera gazları yaymıyor: Uranyumun çıkarılması, işlenmesi ve nükleer santralde kullanılması sürecinde ortaya çıkan CO2, kömür veya doğal gaz ile çalışan elektrik santrallerinin ortaya çıkardığı CO2’in 1/100’inden az. Uranyum 238’i ana girdi olarak kabul eden nükleer enerji, atmosfere zararlı gaz yaymıyor ve hidroelektrik santrallerine nazaran ekolojik bir zararı bulunmuyor.
Uranyum bolluğu: Dünya uranyum rezervleri en az 150 senelik kaynak barındırıyor. Kullanılacak uranyum miktarı inşa edilecek olan reaktör tarzına göre değişiyor. Günümüzde reaktörler uranyumdan elde edilebilecek enerjinin sadece yüzde 1’inden yararlanabiliyorlar. Ancak gelecekte bu oranın yüzde 99’a çıkarılması bekleniyor.
Nükleer Teknolojinin Kullanıldığı Alanlar
Tıp: İnsan vücudunun x-ray, bilgisayarlı tomografi yolu ile taranmasında; ambalajlı haldeki medikal cihazları, giysileri ve bandaj/bezleri steril tutmada, kemoterapi yöntemi ile kanser ve tiroit hastalığının tedavi edilmesinde, insan dokusu ve sıvısı üzerinde laboratuar testleri yapılmasında ve hayvanlar için kullanılan ve hastalıkları önleyici, verimliliği arttırıcı ilaç geliştirilmesinde nükleer tıp kullanılıyor.
Sanayi ve ulaşım: Gıda ve plastik ürünlerde mal ömrünü uzatmak ve aşınmaya karşı direnç arttırılmasında, jet türbin kanadı gibi metal parça ve kaynaklarda hasarları kesin olarak tespit edilmesinde, katı atıkları denetlemede ve steril kılmada nükleer teknoloji kullanılıyor. Senelerce yakıt almadan deniz ve okyanuslarda gezinebilen denizaltıların yapılmasına olanak veren nükleer teknoloji, ayrıca Voyager 1-2 ve New Horizons gibi uzay araçlarının enerji kaynağıdır.
Tarım: Mutasyon ile çeşitli tahılların üretiminde, bitkilere zararlı bakterilerin öldürülmesi için gıda ve baharatların radyasyon ışınlanmasından geçirilerek pastörize edilmesinde, meyve ve sebzelerin olgunlaşma sürelerini yavaşlatarak raf ömürlerini uzatmada, doğal radyoaktif potasyum içeren gübre üretiminde ve tarımda etkin su kullanımı sağlamak için nükleer teknolojiden yararlanılıyor.
Son 70 sene içinde 2,250 yeni çeşit tahıl, bitki köklerinin radyasyon ışınlaması ile DNA’larının değiştirilmesi yöntemiyle üretildi. 2002 itibari ile Çin’de üretilen tahılların yüzde 27’si nükleer teknoloji ürünüydü. Nükleer teknoloji ürünü tahıl kullanan ülkeler arasında Hindistan, Rusya, Hollanda, ABD ve Japonya’da bulunuyor.
Nükleer enerjiye yatırım
Dünyanın önde gelen uranyum tedarikçilerinden olan Kanada, sahip olduğu 18 nükleer reaktörü sayesinde bir yılda 616 milyar KW/s elektrik üretiyor. Senelik enerji ihtiyacının yüzde 15,6’sını nükleer santrallerden karşılayan Kanada’da nükleer enerji piyasası 20 bin kişiye iş imkânı sağlıyor. Çin başta olmak üzere uluslararası nükleer enerji piyasasına kendi üretimi CANDU reaktörleri donanımı satan Kanada, her sene bu alanda 5 milyar dolar kazanç sağlıyor. Elektrik üretimini başlıca nükleer enerjiden sağlayan Avrupa ülkesi ise Fransa. 2004 senesi itibari ile Fransa elektriğinin yüzde 77’sinin nükleer santrallerde üretmekteydi.
Nükleer Kaza Riski
2004 yılı itibariyle 32 ülkede bulunan 442 nükleer santral ele alındığında, tarihte rastlanan tek radyasyon felaketi Sovyet Rusya’da yaşanmış olan Çernobil faciasıdır. 1986’da gerçekleşen bu kazada aşırı ısınan reaktördeki radyoaktivif maddeler atmosfere karışmış, radyasyon zehirlenmesinden 28 işçi hayatını kaybetmiştir. Ortaya çıkan radyasyon İskandinavya ve Britanya dâhil olmak üzere çok geniş bir coğrafyayı etkilediği gibi, çok geniş tarım alanları ve hayvan sürülerini verimsiz kılmış, binlerce insanı göçe zorlamıştır.
Ancak Çernobil kazası kendine özgü bir kaza olarak gösterilmektedir. Çünkü bu kaza reaktörün bir muhafaza bölümü içinde tutulmamış olmasından kaynaklanmıştır. Çernobil kazanın olduğu dönemde reaktör koruması olmayan tek santral iken, dünyadaki diğer tüm nükleer reaktörler bir koruma, muhafaza yapısı içinde tutulmaktadır.
1979 yılında ABD’nin Pennsylvania eyaletindeki Three Mile Adası Nükleer Enerji Üretim Tesisleri'nde çekirdek soğutma sisteminin bozulması yüzünden reaktör çekirdek erimesi yaşanmış ve yüksek miktarda radyasyon oluşmuştur. Ancak reaktörün içinde bulunduğu muhafaza yapısı atmosfere radyasyon yayılmasını önlemiş ve kimsenin hayatı riske atılmamıştır.
Kazanın gerçekleştiği ve sadece 3 aydan beri kullanılan basınçlı su reaktörü olan Three Mile Island Unit-2 (TMI-2) radyasyonlu suyun muhafaza bölümündeki beton yapıya işlemesi ile radyasyonun temizlenmesi mümkün olmayan bir hal almış, ayrıca reaktör aşırı hasar yüzünden kullanılamaz hale gelmiştir. Kazanın ortaya çıkardığı yaklaşık 100 ton radyoaktif atık 14 senede temizlenebilmiş ve tam 975 milyon dolara mal olmuştur.
Yeni nesil reaktörler
Çernobil faciası sonrası tasarlanan üçüncü kuşak nükleer santraller son derece güvenli olduğu gibi, dördüncü kuşak santraller çekirdek erimelerine bile yüzde 100 koruma sağlayacak şekilde tasarlanmaktadırlar. 2020 civarında faaliyete geçecek olan bu santrallerde çekirdek “sıvı” olarak bulundurulacak, erime gibi bir olasılık ortadan kaldırılacaktır.
Üçüncü nesil reaktörler 600 MW çıktıya sahiptir ve çok kalın muhafaza edilmişlerdir. Yıllık çekirdek erimesi olasılıkları 20 binde bir ile 80 binde bir arasındadır. Dördüncü nesil reaktörlerin ise önümüzdeki 15–20 sene içinde kullanıma girmeleri beklenmektedir.
Her sene, üretilen trilyon watt başına (terawatt) hidroelektrikten dolayı 885, kömürden 342, doğalgazdan 85 insan hayatını kaybetmektedir. Nükleer enerjide ise bu rakam 8’dir. Sadece ABD’de her sene fosil yakıtların neden olduğu solunum hastalıklarından dolayı 10 bin insan ölmektedir. Ancak nükleer santrallerin havaya kattığı su buharından başka bir şey değildir, tüketilen yakıtın yüzde 95’i tekrar kullanılabilir ve ortaya çıkan çok az miktardaki atığın depolanma maliyeti çok düşüktür.
Nükleer Atık
Yüksek üretim kapasiteli bir nükleer santral yıllık olarak kişi başına sadece bir adet yetişkin aspirini boyutunda nükleer atık üretir. Nükleer atık olarak bilinen şey nükleer reaktörlerde kullanıldıktan sonra enerjisini kaybeden yakıtın yüzde 99’luk kısmıdır. Nükleer tesislerde kullanılan yakıt uzun metal yakıt çubuklarının içinde yer alan küçük uranyum kurşunlarıdır. Yakıt çubukları etkinlik sağlamak için 18 ayda bir yenilenirler.
En yaygın nükleer santraller olan kaynayan su reaktörleri senede yaklaşık 30 ton nükleer atık üretir. Bu atıklar depolanmaları için su ile kaplı beton duvarlar ile örülü çelik şeritli kasalarda tutulur. Su kullanılmış yakıtı soğutur ve radyasyona kalkan etkisi yapar. Uranyum kurşunları yeraltı sularından arınmış ve en az derecede yağmur alan bölgelerde, katlarca koruyucu tabaka ile örülen ve yerin
Genel değerlendirme: Yenilenebilir enerjiler ile üretilecek olan elektriğin yüzde 75 ile 86’sı doğrudan tüketilecek güç olarak ortaya çıkarken; nükleer enerji sadece yüzde birini kullandığı uranyum ile fosil ve yenilenebilir enerjiden elde edilen enerjinin binlerce katını sağlamaktadır. Kapladığı alan açısından nükleer santraller daha avantajlı olduğu gibi, nükleer santrallerin üretilen enerji KW/s başına maliyeti 3 ila 5(0,045-0,075 YTL) sent olarak gerçekleşiyor. Yenilenebilir enerji kaynaklarında KW/s maliyeti ise bu rakam günümüzde 7 sent civarında.