Sahra Çölü'nü Güneş Panelleriyle Kaplamak mı, Küresel Ölçekte Nükleer Enerji Santralleri mi?

Mehran Moalem, Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesinden doktorasını almış bir Nükleer Malzeme ve Nükleer Yakıt Döngüsü uzmanı... Nükleer Mühendisliği alanında senelerce dersler okutmuş, çeşitli üniversite ve kurumlarda nükleer enerjiyle ilgili seminerler vermiş, yazıları ve çalışmaları Forbes dergisinde yayınlanmış ve modern nükleer enerji teknolojileri üzerine araştırmalar yürüten bir isim.

Her ne kadar nükleer enerjinin günümüzde daha iyi anlaşılması gerektiğini düşünse de, temiz bir gelecek için nükleer enerjiyi savunamayacağımızı belirtiyor. Bunu, oldukça basitleştirilmiş bir seviyedeki matematikle bile anlayabileceğimizi ileri sürüyor. Gelin, küresel ölçekte nükleer enerjiyle yola devam etmenin neden mümkün gözükmüyor olduğunu onun kaleminden dinleyelim:

Sahra Çölü'nün %1'ini Güneş Paneliyle Kaplamak...

Dünya Enerji Tüketimi ve İstatistikleri tarafından yayınlanan verilere göre 2015 senesi içerisinde tüm Dünya'nın toplam (kömür + petrol + hidroelektrik + nükleer + yenilenebilir) enerji tüketimi 13.000 milyon ton petrol dengi (MTPD) değerindedir. Yani tüm bu enerji kaynakları yerine sırf petrol kullansaydık, 13 milyar ton petrol yakarak, tüm Dünya'nın enerji ihtiyacını karşılayabilirdik. Daha bilindik birimlere çevirmemiz gerekirse bu, yıl boyunca 17.3 Terawatt (TW) aralıksız güç ihtiyacı demektir.

Şimdi... Eğer ki Dünya'nın yüzeyindeki bir yeri 335 kilometreye 335 kilometrelik bir güneş paneli dizisiyle kaplayacak olsaydık, günümüzde kolaylıkla üretilip kullanılan ve ortalama verimliliğe sahip panellerle bile 17.4 TW güç üretmemiz mümkün olurdu. Bu tarz bir güneş paneli çiftliği için 112.225 kilometrekarelik (11.2 milyon hektarlık) bir alan gerekmektedir. Bu, ilk etapta kulağa büyük gelebilir; ancak Güneş'in neredeyse dik bir açıyla geldiği Büyük Sahra Çölü'nün yüzey alanının 9.3 milyon kilometrekare (930 milyon hektar) olduğunu düşünecek olursanız, bu alan ufacık bir bölgeden ibaret kalacaktır. Bir diğer deyişle Sahra Çölü'nün sadece %1.2'lik bir alanını Güneş panelleriyle kaplamak, başka hiçbir enerji formuna ihtiyaç duymaksızın tüm Dünya'ya yetecek kadar güç üretimi yapabilmek demektir. Ya %5'ini kaplarsak? %10? Ya %50? 

Bu elbette ki o kadar kolay bir iş değil; ancak insanlık olarak şu anki teknoloji ve yeteneklerimizle yapamayacağımız bir şey hiç değil! Sahra Çölü'nün %1.2'sini Güneş panelleriyle kaplamak, her şey dahil, kabaca 5 trilyon dolarlık bir proje olacaktır. Bu miktar, yine ilk etapta kulağa aşırı gelse de, 5 trilyon dolar, 2009 krizi sonrasında bankalara ABD Hükümeti tarafından verilen paradan daha az bir miktardır! Bu miktar, ABD'nin şu anki borcunun %25'i kadardır. Bu miktar, tüm Dünya'nın ürettiği gayrısafi yıllık hasılanın %10'undan daha azdır! Dolayısıyla bu miktar, Dünya'nın şu anki harcamaları yanında ufak bir miktardır.

Elbette ki böylesine bir proje için çok sayıda ülkenin bir araya gelmesi ve anlaşmalara varması gerekmektedir; ancak eğer ki soru "Bu yapılabilir mi?" ise, cevap net bir şekilde "Evet!"tir. Bırakın yapılabilir olmayı, nükleer olsun, jeotermal olsun, rüzgar olsun, günümüzdeki hiçbir enerji türü Güneş panelleriyle yarışabilecek kapasiteye sahip değildir.

Şunu kabul etmemiz gerekiyor: Önümüzdeki 20-30 sene içerisinde Dünya'nın gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeleri başta olmak üzere büyük bir kısmının enerjisi Güneş panellerinden geliyor olacak. Elbette halen akaryakıtlara ihtiyaç olacaktır; ancak bunlar da muhtemelen daha temiz olan ve suyun elektrolizle ayrıştırılması sonucu üretilen hidrojenden gelecektir. Önümüzdeki birkaç on yılda, tankerler ve boruların Dünya çevresinde taşıyacağı şey petrol değil, hidrojen gazı olacaktır. Hele ki Zirkonyum veya Titanyum piller, öngörüldüğü kadar yüksek başarıyla üretilebilmeye başladığında, temiz enerjiler durdurulamaz olacaktır.

Dünya'nın nükleer enerjiden uzaklaşma ihtiyacı, ekonomik nedenlerle de oldukça anlaşılırdır. Günümüzde, 1 GWe (gigawatt-elektrik) nükleer santrallerin masrafı 3 milyar dolar civarındadır. Eğer ki 17.3 TW'lık bir nükleer güç arzulanıyorsa, Dünya'nın 52 trilyon dolarlık bir harcamaya göz yumması gerekecektir. Bu, aynı güçteki Güneş panellerini üretmekten 10 kat daha pahalıdır. Üstelik nükleer santrallerin çalıştırılabilmesini mümkün kılan Uranyum gibi elementlerin taşınması, saklanması, korunması gibi sorunların da çözülmesi gerekecektir.

Nükleer Enerjiyi Silip Atmak İçin Çok Erken!

Tüm bunları söylemişken, nükleer enerjiyi tamamen silip atmak şu etapta hata olacaktır; zira nükleer enerjinin kullanılabileceği bir niş (yaşam alanı) halen vardır. Nükleer enerji, var olan tüm enerji üretim yöntemleri arasında en yüksek güç yoğunluğuna sahiptir ve yakıt değişimi yapmaksızın en uzun giden enerji üretim yöntemidir.

Dolayısıyla Sahra Çölü'nü Güneş panelleriyle kaplamak gibi projelerin detaylarının tartışıldığı şu günlerde veya uzay araştırmaları gibi bazı başka alanlardaki çalışmalar için veya Güneş'in ulaşamadığı noktalarda çalışan denizaltıları çalıştırabilmek için nükleer enerji halen en önemli üretim metotlarından birisi olarak karşımıza çıkmaktadır. 

Isı Reddi: Nükleer Enerjinin Kalbindeki Sorunlardan Biri

Nükleer enerjiyle ilgili sayısız sorunlardan bir tanesi, ısı reddi (İng: "heat rejection") konusudur. Nükleer santrallerdeki net verimlilik, su/buhar döngüsünün kısıtlı olması dolayısıyla %30-32 dolaylarındadır. Yüksek Sıcaklıklı Gaz Reaktörleri (YSGR) karbondioksit ve helyum kullanarak bu verimliliği %50 düzeylerine kadar zorlayabilir; ancak bunlar da bazı diğer sıkıntılar nedeniyle sorun yaratmaktadırlar.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Bir nükleer enerji santralinde üretilen her 1 Watt elektrik başına 2 Watt düzeyinde ısı enerjisi doğaya salınmak zorundadır. Eğer ki nükleer enerji, elektrik ağının %10'unu, toplam enerji üretimininse %2'sini karşılayacak şekilde kullanılacaksa, doğa için bu ısı salımı kabul edilebilir düzeydedir. Ancak eğer ki Fransa örneğinde olduğu gibi, bir ülke (veya genel olarak Dünya), yüksek oranda nükleer enerji üretimine bağlanacak olursa, doğa için kabul edilemez miktarda ısı salımı kaçınılmaz olacaktır. Nükleer santrallerden doğaya bırakılan ısınmış su, okyanus ve nehir ekosistemlerine geri döndürülemez zararlar vermektedir.

Bir nükleer enerji santraline baktığınızda, bacalarından tüttüğünü gördüğünüz duman, kömür santrallerindeki gibi karbon-yapılı gazlar değil, su buharıdır. Bu buharın nedeni, üretim sırasında yan ürün olarak ortaya çıkan ısının, gaz olarak doğaya salınmasıdır. Dünya'nın 2015 itibariyle harcadığı 17.5 TW'lık gücü tamamen nükleer santrallerden sağlamamız imkansızdır; çünkü bu, her yıl 35 TW güce denk gelen miktarda ısının doğaya salınması demektir.

Elbette bu sorunlar, yeni teknolojiler ile azaltılabilir veya tamamen çözülebilir. Ancak eğer ki bu sorunları çözemeyecek olursak, ısınan akarsular ve okyanuslar sadece Küresel Isınma açısından Dünya'ya yıkıcı zararlar vermeyecektir; aynı zamanda tatlı sularda parazitik yaşantıyı arttıracak, doğal su döngülerini bozacaktır.

Güneş Panelleri de %100 Temiz Değildir!

Öte yandan, elbette ki Güneş panelleri de %100 temiz değildir. Sonuçta Güneş panellerinde sayısız elektronik parça kullanılmaktadır ve bunların üretilebilmesi için fabrikalar durmaksızın çalışmaktadır. Örneğin, Güneş panellerinin vazgeçilmez parçaları arasında olan yarı-iletkenler, çevre kirliliğine yol açan fabrikalarda üretilmektedir.

Tıpkı nükleer enerjide olduğu gibi, Güneş panellerinde de mevcut seviyeler kabul edilebilir düzeylerdedir; ancak eğer ki Güneş panellerinin yaygınlığı ve tüketimi arttırılacak olursa, bu da doğaya zarar verebilecek boyutlarda kirlenmenin önünü açabilecektir. Ancak nükleer enerji santrallerinde kullanılan ekipmanların da bir yerlerde üretilmesi gerektiği düşünülecek olursa, kafa kafaya yapılacak bir kıyaslamada Güneş panelleri her türlü çok daha temiz bir alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır.

Güneş Panelleri Ekosisteme Zarar Verir mi?

Birçok insan, bir çölün bir kısmının Güneş panelleri ile kaplanmasının çöl ekosistemine zarar verebileceğinden endişe etmektedir. Açık konuşmak gerekirse bu, en düşük seviyeli tehlikelerden birisidir; zira ihtiyacımız olan alan, tüm çölün %1.2'si kadardır.

Dahası, eğer ki enerji üretimimizi bu çöllere inşa edeceğimiz Güneş panellerine odaklayacak olursak, Dünya'nın dört bir yanındaki doğal yaşam alanlarını tahrip eden sayısız kömür santralinden, hidroelektrik santrallerinden, vs. kurtulmamız mümkün olabilecektir.

Dolayısıyla, küresel ölçekte bakacak olursak, bu projenin doğaya sağlayacağı yararlar, zararlardan kat kat fazla olacaktır. Hatta yapılan bazı analizler, Sahra Çölü'ne inşa edilecek bu panellerin yaratacağı gölgenin, ekosistemin bir kısmına katkı sağlayabileceğini bile düşündürmektedir. 

Güneş Panellerinin Enerji Verimliliği

Elbette, Güneş panelleri de enerji bakımından kusursuz değildir. Bir Güneş panelinin güç yoğunluğu yaklaşık 1370 W/m2 civarındadır. Standart bir panel, bunun 330 W/m2'sini enerjiye dönüştürebilir. Bu, %25 civarında bir dönüşüme karşılık gelir.

Ancak unutmamak gerekiyor ki bu sayılar, genellikle Avrupa ve Amerika kıtalarındaki kullanıma dayandırılmaktadır. Bu bölgeler, genellikle bulutlu olan ve yüksek enlemlerde yer alan kıtalardır. Proje ise, Sahra Çölü gibi ekvatora çok yakın bir bölgede yer alan, bulutlanma derdi pek olmayan bölgeleri hedef almaktadır. Bu nedenle Avrupa ve Amerika'da kullanılan panellerin kapasitesini belirlemek için kullanılan %25'lik kapasite faktörü (yani günün 6 saati yeterince ışık alabiliyor olma) yaklaşımı, Sahra Çölü için geçerli olmayacaktır. Sahra Çölü'nün Güneş alma miktarı, 37^o enlemindeki herhangi bir ülkeye nazaran 2 kat daha fazladır ve yılın sadece birkaç günü bulutludur.

Ayrıca, ülkelerin ortak katılımıyla yapılacak bir üretim çalışmasında maliyet, vatandaşın cebinden çıkan Güneş paneli maliyetinden oldukça düşük olacaktır. Günümüzde Amerikalı ya da Avrupalı bir vatandaşın Güneş panellerine ödediği para Watt başına 55 sent civarındadır (ki internet üzerinde bundan çok daha ucuza bulmak mümkündür). Ancak toptan üretim yapılırken bu miktar 30 sente, hatta Çinli bazı üreticilerden gelen verilere göre 22 sente kadar düşebilecektir. 

Sahra Çölü'nü Güneş panelleriyle kaplamayla ilgili bir projenin en büyük sorunu, elektriğin depolanması ve Dünya'ya dağıtılmasıyla ilgilidir. Sonuçta hiçbir ülke, bu hayali solar çiftlikten yeterince enerji çekememeksizin kendi enerji kaynaklarından vazgeçmek istemeyecektir. Şu anda Avrupa'da sürdürülmekte olan projeler, Akdeniz altından geçen kablolarla Afrika'dan enerji taşımayı hedef almaktadır. Bu konudaki bir sıkıntı, elektriğin uzun mesafede aktarılabilmesi için alternatif akıma (AC) dönüştürülmesi gerekliliğidir. Güneş panelleri ise doğru akım (DC) üretmektedir. Bu dönüşümü yapabilecek güç dönüştürücüler Watt başına 19 sente çalışmaktadır ve bu da yukarıda yapılan maliyet analizine eklenmiştir.

Sonuç

Uzun lafın kısası, muhtemelen her şeyi tek bir üretim tipiyle desteklemeye çalışmak şu etapta fazla ütopik bir yaklaşımdır. Ancak eğer ki illa bir güç üretim yöntemini seçeceksek, sürdürülebilirlik ve uzun vadeli işlevsellik bakımından Güneş panelleri, her ne kadar nükleer santrallerden daha kısa ömürlü olsa da, her ne kadar nükleer santrallerden daha düşük verimli olsa da, çalışma prensipleri, doğayla etkileşimi, sürdürülebilirliği, vb. açılardan üstünlükleri sayesinde günümüzdeki en doğru yatırım olarak gözükmektedir. Ta ki teknoloji ilerleyene ve yeni teknikler geliştirmeyi başarana dek... O zaman, bu analiz de kuşkusuz güncellenecektir.