İçindekiler
Dergi Arşivi

Dünyada Enerji Verimliliği Gelişmelerine ve Elektrik Motorlarının Durumuna Kısa Bir Bakış

Dr. Yücel Özkara – Sanayi ve Teknoloji Uzmanı

 

Enerji verimliliği politika ve stratejileri; enerjinin güvenli, sürdürülebilir ve ekonomik gelişmeye katkı sağlayan önemli alanlardan biri olarak gündemde yer almaktadır. Ülkeler bu anlamda diğer politika ve stratejilerinin odağına da enerji verimliliği çalışmalarını koymakta ve ekonomi genelinde enerjinin verimli kullanılmasını öncelik haline getirmektedirler. Son yıllarda dünya genelinde enerji verimliliğini artırma çalışmalarının odaklandığı temel alanlardan biri de elektrik motorları ve bu motorların temel işlevi ile çalışan elektrik motor sistemleri olmuştur. Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Teşkilatı (OECD) bünyesinde kurulan Uluslararası Enerji Ajansının her yıl düzenli olarak yayımladığı Dünya Enerji Görünümü raporunun son versiyonu 2016 yılının kasım ayında yayımlanmıştır. Raporun bir bölümü özel olarak enerji verimliliği ve elektrik motorlarına ayrılmıştır. Bu çalışmada geniş ölçüde bahsedilen raporun bulgularına değinilmektedir.

Enerji Verimliliğinde Genel Görünüm
Dünyada genel olarak bakıldığında düşük seyreden enerji fiyatlarının da etkisi ile 2015 yılında enerji yoğunluğu %1,8 oranında artmıştır. Dünyada nihai enerji tüketiminin %30’unu kapsar hale gelen zorunlu düzenlemelerin artması ise enerji fiyatlarının ucuzluğunun etkisini bir nebze de olsa azaltmaktadır. Enerji fiyatlarının uzun dönemde görece düşük olan mevcut seviyelerde seyretmesi, enerji yoğunluğunun azaltılmasına yönelik tedbirlerin etkisini frenleyebilecektir.

Uluslararası Enerji Ajansının (IEA) geçtiğimiz dönemde yayımladığı Dünya Enerji Görünümü 2016 (World Energy Outlook 2016) raporunda ifade edildiği üzere enerji verimliliğindeki iyileşmelerin 2040 yılına kadar olan dönemde nihai enerji talebi artış hızını %1 civarında azaltabilecektir. Ele alınan bu senaryo neticesinde 2030 yılına kadar yıllık enerji yoğunluğundaki azaltım oranının yıllık ortalama %1,9 civarında gerçekleşmesi beklenmektedir.

Günümüzde dünya genelinde tüketilen elektriğin yarısından fazlası elektrik motor sistemlerinde kullanılmaktadır. Küresel elektrik tüketiminin %30’u ise (yaklaşık 6000 TWh) sanayide kullanılan elektrik motor sistemlerine aittir. Türkiye için bu rakamlara bakılacak olursa, 2014 yılı istatistiklerine göre elektriğin %47,2’si sanayi kesiminde tüketilmiştir (TÜİK, 2015). Türk sanayindeki elektrik motorlarının tüketiminin ülke elektrik tüketimindeki payı ise dünya ortalamasına yakın biçimde %30’un hemen üzerindedir. Türkiye’de nihai enerjinin kullanımına bakıldığında ise sanayi kesimi toplam enerjinin %33,7’sini kullanmakta, bu tüketimin dörtte birini de elektrik enerjisi oluşturmaktadır (ETKB , 2016). Rapora göre 2040 yılına gelindiğinde artan ekonomik faaliyetlerden dolayı motorların elektrik tüketiminin ikiye katlanacağı hesap edilmektedir. Bu muazzam artış düşünüldüğünde, elektrik motorlarına yönelik verimlilik uygulamalarının nasıl bir potansiyele sahip olduğu görülmektedir. Küresel düzeyde satılan yaklaşık on elektrik motorundan dokuzu, farklı kısıtlamalar içerse de zorunlu verimlilik standartları kapsamına girmektedir.

Raporun dikkat çektiği bir diğer husus da 2015 yılından bu yana ülkelerin uygulamaya koyduğu yasal önlemlerdir. Belli başlı büyük ekonomilere bakıldığında enerji verimliliği ile ilgili ülke mevzuatının daha yeni olduğu ve Türkiye’deki çalışmalara benzer nitelikler içerdiği görülmektedir. Örneğin, Çin’de 2020 yılına kadar enerji yoğunluğunun 2015 seviyesine göre %15 oranında iyileştirilmesi Onüçüncü Beş Yıllık Plan dahilinde hedeflenmiştir. ABD’de klimalar, ısı pompaları, soğutucu ve dondurucu ekipmanlar, buhar kazanları, kurutucular ve sanayi kesimine yönelik olarak da temiz su pompalarına dair enerji tasarrufu standartları yayımlanmıştır. Avustralya, Ulusal Enerji Verimliliği Planı ile enerji verimliliğini 2015-2030 yılları arası dönemde %40 gibi ciddi bir oranda artırmayı hedeflemiştir. Hindistan ise ulaşımda enerji verimliliği çalışmaları kapsamında farklı araç tipleri için “yeşil vergi” adı altında ek vergilendirmeye gitmiş ve binalar için Ulusal Enerji Verimli Fan Programını başlatmıştır. Ülkemizde de bu yıl yürürlüğe girmesi beklenen Enerji Verimliliği Ulusal Eylem Planının kapsamı enerji verimliliği ile ilgili pek çok alanı içermekte ve 2023 yılı hedeflerine ulaşmada ciddi bir fırsat olarak karşımıza çıkmaktadır. 2023 yılında Türkiye’nin GSYİH başına tüketilen enerji miktarının (enerji yoğunluğunun) 2011 yılı değerine göre en az %20 azaltılması hedeflenmektedir. Tüm bu mevzuat gelişmeleri neticesinde, 1990 yılında henüz %5 civarında iken, 2015 yılı itibariyle dünya genelinde nihai enerji tüketiminin %30’u zorunlu düzenlemelerin kapsamına girmiş bulunmaktadır.

Enerji Verimliliği Potansiyeli
Raporda temas edilen bir diğer konu ise ülkelerin ya da ülke gruplarının enerji verimliliği potansiyelleridir. Rapor kapsamında incelenen Yeni Politikalar Senaryosuna göre 2040 yılına kadar olan sürede dünya genelinde ekonomik büyüme hızı yıllık ortalama %3,4 olarak öngörülürken, aynı dönemde nihai enerji tüketiminin %1,1 oranında artması beklenmektedir. Eğer öngörüldüğü üzere enerji verimliliği konusunda yeterli miktarda iyileştirme yapılamaması durumunda dünyanın nihai enerji tüketimi her yıl 140 milyon ton eşdeğer petrolden daha fazla artmış olacaktır. 2040 yılına kadar geçen süre boyunca OECD ülkelerinin enerji tasarrufu potansiyelinin (%27), OECD üyesi olmayan ülkelere nazaran (%20) geniş politika önlemleri sayesinde daha yüksek olması beklenmektedir. Türkiye’de ekonomi genelinde enerji verimliliği potansiyelinin %20’ler civarında olduğu pek çok çalışmada belirtilmiştir. Türk imalat sanayine dair literatürdeki en güncel çalışmaya göre ise elektrik enerjisi bazında tasarruf potansiyeli %28,7 olarak hesaplanmıştır (Özkara & Atak, 2015).

Elektrik Motoru Sistemlerinde Enerji Verimliliği
Elektrik motorları söz konusu olduğunda ilk aşamada akla gelen husus, motor verim standartlarına dair sınıflamadır. 2040 yılına gelindiğinde piyasada kullanılmakta olan elektrik motorların hemen hemen yüzde altmışının IE3 verim sınıfında olacağı; en verimsiz motor yüzdesinin de yüzde on seviyesine gerileyeceği tahmin edilmektedir. Motorların verimlilik farkının bir standarda dayalı olarak verim sınıflaması ile ifade edilmesi durumunda (IE1, IE2, IE3) verim sınıfları arasındaki farklar yüzdeler olarak oldukça küçük kalmaktadır. Bu küçük farklar, motorların ekonomik ömür boyunca toplam maliyetleri içinde elektrik tüketim maliyetinin payının yaklaşık %97 olduğu gerçeği ile düşünüldüğünde anlamlı olmaktadır. Ancak elektrik motorunun yer aldığı elektromekanik sistemlerin bütüncül olarak basit önlemler ya da teçhizat ile iyileştirilmesi durumunda verim farkı %3-4 seviyelerinden %15-30 seviyelerine çıkabilmektedir. Bu alanda tercih edilen ekipmanların başında Değişken Hız Sürücüsü (DHS) gelmektedir. DHS, motor hızını elektronik olarak ayarlayabilen bir cihazdır. Bu cihazın yer aldığı sistemlerde elektrik motorunun çalışma hızı uygun seviyelerde ayarlanabilmekte ve böylece motorun kullanılmayacak şekilde yüksek güç üretmesinin önüne geçilebilmektedir. Bu durum da enerjinin verimli kullanılmasına doğrudan katkı vermektedir. Elektrik motoru sistemlerinde bütüncül olarak yüksek oranda verimlilik artışı sağlayan yaklaşım kısaca dört bileşenden oluşmaktadır:

• Daha verimli elektrik motoru kullanımı
• Daha verimli son kullanım cihazını
• Değişken Hız Sürücüsü kullanımı
• Diğer sistem genelindeki tasarruf sorunlarının giderilmesi

Bütüncül olarak çalışan bir elektrik motor sisteminde sadece elektrik motorunun verimli olanıyla değiştirilmesi sonucu elde edilecek tasarruf miktarı sınırlı kalacaktır. Bu önleme ilaveten DHS kullanırsa daha büyük verimlilik kazanımları ortaya çıkacaktır. Elektrik motorunun tahrik verdiği fan, pompa, kompresör gibi son kullanım cihazında iyileştirme yapılırsa çok daha büyük verimlilik farkları elde edilmektedir. Bu iyileştirmelere ek olarak sistemin bütününde yerine göre yapılacak önleyici bakım, uygun büyüklükte motor seçimi, kayıp ve kaçakların giderilmesi, basınç kayıplarının önlenmesi gibi faaliyetler sonucunda elektrik motoru sistemlerinde ciddi kazanımlar söz konusu olmaktadır.

Elektrik motoru sistemlerinde etkin bir verimlilik dönüşümünün yapılmasına olanak sağlayacak politika önerileri de raporun kapsamında yer almaktadır. Motor ve son kullanım cihazları olarak adlandırılan fan, pompa gibi cihazlarda minimum enerji performansı standardı uygulaması önerilmektedir. DHS kullanımında farkındalığın ve kullanımının artırılması, enerji etiketlemesi uygulamasının yaygınlaştırılması da önerilen diğer politika araçları arasında yer almaktadır. Ülkemizin gündeminde de yer alan sanayi tesislerinde enerji yönetim sistemlerinin daha da yaygınlaştırılması ve enerji etütlerinin yapılmasının teşvik edilmesi raporda dikkat çekilen bir başka husustur. Bununla birlikte enerji verimliliği şirketlerinin imkân ve kabiliyetlerinin artırılması hususu da rapor kapsamında vurgulanan önemli bir konu olarak göze çarpmaktadır.

Kaynaklar
1. ETKB . (2016). Denge Tabloları. Ağustos 23, 2016 tarihinde Enerji İşleri Genel Müdürlüğü: http://www.eigm.gov.tr/File/?path=ROOT%2f4%2fDocuments%2fDenge+Tablosu%2f2015+Y%c4%b1l%c4%b1+Genel+Enerji+Denge+Tablolar%c4%b1.xlsx adresinden alındı
2. IEA. (2016). World Energy Outlook. International Energy Agency.
3. Özkara, Y., & Atak, M. (2015). Regional total-factor energy efficiency and electricity saving potential of manufacturing industry in Turkey. Energy , 495-510.
4. TÜİK. (2015). Enerji İstatistikleri. Nisan 23, 2015 tarihinde Türkiye İstatistik Kurumu: http://www.tuik.gov.tr/PreTablo.do?alt_id=1029 adresinden alındı