Akkuyu reaktörlerinin ülkemizdeki toplam elektrik tüketimine katkısı ne kadar olabilir?

Bilindiği gibi 2010 yılında Rusya ile “YAP, İŞLET VE BİZE ELEKTRİK SAT” modeline göre yapılan ve TBMM’den geçerek yasalaşan antlaşmaya dayanarak, bugün (2021) ilk üç reaktörün (üç ünitenin) yapımı Akkuyu’da sürmektedir. Dördüncü ünitenin temeli henüz atılmamıştır. Türkiye yapım ve işletme boyunca herhangi bir para ödemeyecek sadece santralin kurulacağı araziyi, santrali yapacak Rosatom şirketinin kullanımına bırakacaktır. İlk iki ünitede üretilecek elektriğin yüzde 70’i için Türkiye alım garantisi vermiştir. Diğer iki ünitede üretilecek elektrik için ise satın alma garantisi yüzde 30 olup Türkiye kWh başına 12,35 usd-Cent ödeyecektir (1). Her bir ünite 1200 MWe gücünde olacak, dört reaktör ileride birlikte devreye alındığına (2030 yılında?) toplam 4800 MWe “elektrik güce” ulaşılmış olacaktır.

Geçen aylarda üçüncü ünitenin online temel atma töreninde Sayın Cumhurbaşkanı “Bu nükleer santral işletildiğinde 35 Milyar kWh (= 35 TeraWh= 35TWh) elektrik üreterek, ülkemiz elektriğinin önemli bir bölümünü karşılayacaktı” demiştir. Sözü edilen 35 TWh elektrik üretim beklentisi dört ünite (reaktör) birlikte tam kapasiteyle çalıştığında sağlanabilecektir ve bu, uzun yıllarda gerçekleşmesi oldukça zor olan ortalama yüzde 83 kapasite katsayısı kullanılarak yapılmış bir kestirimdir.

Bugünkü resmi planlamaya göre ilk ünitenin 29 Ekim 2023’de işletmeye açılması öngörülüyor. Diğerlerinin iki yıl ara ile devreye alınması planlanıyor. Buna göre ikinci ünitenin 2025 sonu, üçüncü ünitenin 2027 sonu ve dördüncü ünitenin de 2029 sonu devreye alınması bekleniyor. Ancak bugüne kadar reaktörlerin yapımındaki gecikmeler göz önüne alındığında (özellikle teknolojideki gelişmeler nedeniyle zorunlu ek yaptırımlar ve değişiklikler nedeniyle) biz her bir ünitenin elektrik üretimine geçmesinde en azından bir ila beş yıl arasında gecikme olabileceğinin hesaplanması gerektiğini gerçekçi buluyoruz.

Umarız planlanan yıllarda reaktörler devre alınabilir ve bir gecikme olmaz.

Türkiye’nin elektrik üretimi ve tüketimi ileride ne kadar olabilir?
Ülkemizin 1970-2020 arası elektik üretimi ve üretimdeki artış, aşağıdaki çizelgeden (Şekil 1) görülüyor. Genellikle tüketim de yaklaşık olarak üretim miktarına denktir.

TC Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı’nın, bu konuda internet sayfalarından yaptıkları açıklama şöyledir:

“Türkiye elektrik enerjisi üretimi 2018 yılında bir önceki yıla göre  yüzde 2,2 artarak 304,2 milyar kWh, elektrik tüketimi ise bir önceki yıla göre yüzde 2,2 oranında artarak 304,8 milyar kWh (304,8 TWh) olarak gerçekleşmiştir. Elektrik tüketiminin 2023 yılında baz senaryoya göre yıllık ortalama yüzde 4,8 artışla 375,8 TWh’e ulaşması beklenmektedir” (https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-elektrik).

Elektrik santrallerindeki brüt ve net elektrik üretimi nedir? Almanya deneyimi…
Bir elektrik santrali bir yandan elektrik üretirken diğer yandan da kendi gereksinimleri için enerji tüketiyor. Örneğin santraller, pompaları, çeşitli makine ve aletleri çalıştırmak, bina içi ve dışında, santral alanında aydınlanma, klima sistemlerini çalıştırmak için elektrik kullanmak zorundanlar. Bu nedenlerle şebekeye verilecek net elektrik miktarı, üretilen (brüt) miktarın altında olacaktır. Örneğin 2013 yılında Almanya’daki tüm nükleer reaktörler toplam olarak 97,3 TWh brüt elektrik ürettiler ama şebekeye beslenen net miktar 92,1 TWh oldu. Buradan reaktörlerin kendi gereksinimleri için kullandıkları elektrik miktarının, ürettiklerinin yüzde 5,3’ü kadar olduğu bulunur (4) (2013 yılında: 97,3 – 92,1= 5,2 TWh 5,2/97,3= %5,3).

Kapasite katsayıları (faktörleri)
Bir elektrik santrali, nükleer ya da değil, yıllar boyunca, öngörülen maksimum gücünde sürekli olarak çalışamıyor. Örneğin yıllık bakım ve onarım çalışmaları, kaza ve arızalar nedeniyle bir kaç günden bir kaç aya, hatta bazı özel durumlarda 1-2 yıla kadar da durdurulabiliyor. Bu nedenlerle, belirli bir sürede, bir nükleer reaktörün gerçekten ürettiği elektrik miktarının (GEM), maksimum gücüne göre üretmesi gereken miktarının (MaksEM) oranı ki, bu oran yüzde olarak veriliyor. “Kapasite katsayısı” olarak adlandırılıyor (2) (Kapasite katsayısı = GEM / MaksEM).

Örneğin 1200 MWe gücündeki Akkuyu’daki gibi bir reaktör hiç durmadan maksimum güçte çalıştığında yılda: MaksEM = 1200 MWe x 24 Saat/gün x 365 gün/yıl = 10,5 TWh elektrik üretecektir.

Herhangi bir yıl gerçekte üretebildiği elektrik miktarı, çeşitli durdurmalar ya da daha az güçte çalıştırılmalar nedeniyle, eğer 8 TWh olmuş ise, buradan kapasite katsayısı: 8 /10,5= %76’dır.

Bir yıl için olan bu oran ileride bir reaktörün işletildiği örneğin 10-30 yıl için hesaplandığında, o reaktörün ortalama kapasite katsayısı bulunmuş olur. Ortalama kapasite katsayısı, Almanya’daki 20 kadar reaktör için en azından 30 yıllık işletme süresince yüzde 68 ile yüzde 80 arasında değişiyor (Kapasite katsayılarındaki, reaktörlerin cinslerine ve ülkelere (bölgelere) göre gözlenen büyük değişimler için ilgili şekillere bkz).

Bu nedenlerle eğer bir reaktörün ileride ne kadar elektrik üreteceği kestirilmek isteniyorsa, benzer reaktörlerin yıllar boyunca üretebildikleri elektrik miktarlarının göz önüne alınması ve ona göre hesaplama yapılmasıyla yönlendirici değerler elde edilebilir. Kapasite katsayılarını her bir reaktör için anlık, yıllık, değerler olarak değil, uzun yılların ortalamaları olarak hesaplamak bir reaktörün örneğin 30 yıl gibi işletme süresinde gerçekten ne kadar elektrik üreteceğini ortaya çıkaracaktır ki bilinmek istenen de zaten budur. Bu değer her bir reaktöre özgü olup gerçekten ne kadar olduğu, ancak uzun yıllar sonra elde edilen toplam elektrik miktarıyla yıllık ortalamalar olarak ortaya çıkar.

Kapasite katsayılarıyla ilgili grafiklerden görüldüğü gibi Avrupa ve Rusya için ortalama kapasite katsayıları yüzde 80’in altındadır.

Almanya’da Biblis A reaktörünün 30 yıl süreyle işletilmesi sonunda kapasite katsayısı ancak yüzde 69 kadar düşük olmuştur. Buna, çeşitli aygıtları, boruları sağlam olarak monte edebilmek için, duvara çakılan 25 cm’lik dübellerin biraz eğik çakılmaları ve 15.000 dübelin sökülüp tekrar montajı talimatının yetkili kurumca verilmesi sonucu, denetimlerle birlikte bu iş 1,5 yıl sürerek reaktör çalıştırılamamıştır. Bu değerlerin farklılığı Biblis’teki gibi her bir reaktör için ortaya çıkan farklı sorunlardır. Örneğin bir yargı kararı reaktörün çalışmasını bir kaç aydan bir kaç yıla kadar engelleyebilir. Ya da hesaplanmayan bir küçük kaza ya da arıza ve onarım bir kaç ay sürebilir.

Yaklaşım
Biz tüm bu nedenlerle Akkuyu’daki dört nükleer reaktörün (ünitenin) her birinin kapasite katsayıları olarak minimum yüzde 76 ve maksimum yüzde 86 değerlerini öngörerek hesaplar yaptık. Bunlar, Akkuyu’da yapımı süren üç nükleer reaktör ile henüz temeli atılmamış olan dördüncü reaktörün bugün (2021) için geçerli olan işletmeye alınmaları planına ve Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı’nın elektrik tüketimi için öngörülen yılda yüzde 4,8 artım baz senaryosuna göre yaptığımız hesaplar olup, aşağıdaki çizelgede bulunuyor.

Sonuç:
Akkuyu’daki dört reaktör 2031 yılında dördü birden devreye alınıp elektrik üretirlerse, yukarıda yapılan öngörülere göre, Türkiye’nin toplam elektrik tüketiminin en az yüzde 5,7 ve en fazla yüzde 6,3 kadarını karşılayacaklar denilebilir.

Not: Akkuyu reaktörlerinin radyasyon güvenliği ve reaktörlerdeki kazalarla ilgili olarak bkz. (5,6)

KAYNAKLAR / TANIMLAR
1) Rusya ile 2010 yılında yapılan andlaşma, 6 Ekim 2010 günlü ve 27721 sayılı Resmi gazete https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2010/10/20101006-6.htm
2) Capacity factor or Load Factor of electricity generation is a measure (expressed as a percentage) of how often an electricity generator (e.g. Nuclear Reactor) operates during a specific period of time using a ratio of the actual output to the maximum possible output during that time period. The Load Factor, also referred to as the Capacity Factor, reflects the actual energy utilization of a reactor unit compared to its reference power output; a high load or capacity factor indicates good operational performance (IAEA).
3) Electricity net generation is the amount of gross electricity generation a generator produces minus the electricity used to operate the power plant. These electricity uses include fuel handling equipment, water pumps, combustion and cooling air fans, pollution control equipment, and other electricity needs.
4) https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=101&t=3
5) ÇERNOBİL KAZASI GİBİ BİR KAZA, AKKUYU NÜKLEER REAKTÖRLERİNDE DE OLABİLİR Mİ? – Fizik Y. Müh. Dr. Yüksel Atakan (radyasyonyatakan.com)
6) Ülkemizde Kurulacak Nükleer Santralların Radyasyon Güvenliğiyle İlgili Öneriler – Fizik Y. Müh. Dr. Yüksel Atakan (radyasyonyatakan.com)