Kapasite faktörü

Elektrik santralinin net kapasite faktörü (KF), santralin belli bir periyotta ürettiği toplam enerjinin tam kapasitede üretebileceği enerjiye bölümüdür. Kapasite faktörü kullanılan yakıt türüne ve santralin tasarımına bağlı olarak aşırı derecede değişir. Kapasite faktörü, uygunluk faktörü veya verimlilik ile karıştırılmamalıdır.

Temel hesaplamalar

Termik santral

Ana madde: Termik santral

1000 MW'lık kapasiteli bir termik santral 1 ayda (30 günde) 648.000 megawatt-saat üretmiş olsun. Eğer santral tam kapasitede çalışmış olsaydı aynı zaman periyodunda, 1000 MW X 30 gün X 24 saat/gün = 720.000 megawatt-saat üretecekti. İşte kapasite faktörü gerçek üretilen enerjinin mümkün olan maksimum güce (nominal güç) bölümüdür. Bu örnekte kapasite faktörü, 0.9 (%90)'dur, şöyle ki:

${\displaystyle {\frac {648.000{\mbox{MWh}}}{(30{\mbox{gün}})\times (24{\mbox{saat/gün}})\times (1000{\mbox{MW}})}}=0.9\approx {\%90}}$

Rüzgâr tarlası

Ana madde: Rüzgâr tarlası

Burton Wold Rüzgâr Tarlası, her birinin kurulu gücü 2 MW olan toplam 20 MW kurulu kapasiteye sahip on adet Enercon E70-E4 tip rüzgâr türbininden oluşur. 2008'de rüzgâr tarlası 43.416 megawatt-saat elektrik üretti. Bu rüzgâr tarlası için kapasite faktörü 2008'de %25'ten düşüktü:

${\displaystyle {\frac {43,416{\mbox{MWh}}}{(8760{\mbox{saat/yıl}})\times (20{\mbox{MW}})}}=0,2478\approx {\%25}}$

Hidroelektrik santrali

Ana madde: Hidroelektrik santral

2010 itibarıyla Çin'deki Üç Vadi Santrali (Three Gorges Dam) dünyada en büyük kurulu kapasiteye sahip santraldir. 2009'da tam kapasite ile çalışmadı. Her biri 700MW'lık olan 26 generatörden ve 50'şer MW'lık 2 iç ihtiyaç generatöründen oluşur. Böylece toplam kurulu kapasitesi 18.300 MW'tır. 2009'da toplam üretimi 79,47 TWh idi. Bu da kapasite faktörünün %50'nin altında olduğunu gösteriyor, şöyle ki:

${\displaystyle {\frac {79,470,000{\mbox{MWh}}}{(8760{\mbox{saat/yıl}})\times (18,300{\mbox{MW}})}}=0.4957\approx {50\%}}$

Kapasite faktörünü düşüren sebepler

Bir santralin tam kapasitede çalışamamasının birkaç sebebi vardır. İlk sebep parçaların arızasından veya işlevini kaybetmesinden dolayı meydana gelen hizmet veya işlemdir. Bu, kapasitenin büyük oranda düşmesine neden olur. Ana yük santrallerinin birim enerji başına daha az maliyeti vardır. Çünkü maksimum verimlilik için tasarlanmışlardır ve daima yüksek çıkış (enerji) verirler. Katı madde yakan jeotermal santraller, nükleer santraller, kömür santralleri ve biyoenerji santralleri hemen hemen daima ana yük santralleri olarak çalışır.

Bir santralin kapasite faktörünün %100 olmamasının ikinci sebebi, elektriğin gerekli olmadığı durumlarda çıkışın azaltılabilmesidir. Böylece elektrik ihtiyacı olmadığı durumlarda üretime ara verilebilir.

Üçüncü sebep de saniyedeki değişimdir. Hidroelektrik santrallere daha fazla generatör eklenerek kurulu kapasitesiteleri arttırabilir. Yakıt kaynağı (örn;su) harcanmamış olur.

Yük takip güç santralleri

Ana madde: Yük takip güç santrali

Yük takip güç santrallerinde (orta düzey güç santralleri olarak da adlandırılır) de kapasite faktörü, verimlilik ve elektrik birim maliyeti terimleri çok önemlidir. Bu santraller, maliyet ve talebin en yüksek olduğu anda kendi elektriğinin çoğunu gün içinde üretirler. Yine de geceleyin ve orta düzey santrallerin sistemden çıktıklarında veya çıkış güçlerini azalttıklarında talep ve elektrik maliyeti çok düşer.

Kapasite faktörü ve yenilenebilir enerji

Güneş enerjisi, rüzgâr gücü ve hidroelektrik gibi birkaç kaynaktan yenilenebilir enerji sağlandığında, kullanışsız kapasite ile ilgili üçüncü bir sebep vardır. Santral elektrik üretebilir, fakat yakıtı (rüzgâr, güneş ışığı veya su) kullanılamayabilir. Hidroelektrik santralinin üretimi, su akışındaki değişimden dolayı, su seviyesini çok yüksekte tutmakla veya çok düşürmekle etkilenebilir. Bununla beraber, güneş, rüzgâr ve hidroelektrik santraller yüksek uygunluk faktörlerine sahiptir. Bu yüzden yakıt kullanıldığında, daima elektrik üretmeleri gerekir.

Hidroelektrik santraller sevkedilebilirliğinden dolayı faydalı (kullanılabilir) su bulunduğunda, yük takibi için de kullanışlıdırlar. Çünkü hidroelektrik santral durağan durumdan, tam güce sadece birkaç dakika içinde alınabilir.

Rüzgâr tarlaları, rüzgârın doğal davranışından dolayı çok aralıklıdır. Fakat bir rüzgâr tarlası geniş yer kaplayan, yüzlerce rüzgâr türbininden meydana gelebileceğinden dolayı, türbinlerin zararlarına karşı tam meyillidir. Büyük rüzgâr tarlasındaki birkaç rüzgâr türbini planlı veya plansız bakım için durdurulabilir ve geri kalan türbinler rüzgârdan enerji üretmeye devam edebilirler.

Güneş enerjisi, dünyanın günlük dönüşünden ve bulutların güneş ışınlarını kapamasından dolayı, değişkendir. Ana yük ihtiyaçlarını karşılamak için, ısı enerjisi depolama sistemi kullanılabilir ve güneş panellerinin sayısını arttırılabilir.

Jeotermal, birçok diğer güç kaynaklarından daha büyük kapasite faktörüne sahiptir ve jeotermal kaynaklar haftanın her günü 24 saat kullanılabilir. Jeotermal güç, nükleer pile benzetilebilir. Çekirdekteki veya toprağın içindeki çürük radyoaktif elementlerden ısı üretilir.

Tipik kapasite faktörleri

• Rüzgâr tarlaları: %20-40.
• Dünya çapında ortalama hidroelektrik: %44.
• ABD'nin Massachusetts eyaletindeki fotovoltaik güneş: %12-15.
• ABD'nin Arizona eyaletindeki fotovoltaik güneş: %19

Ayrıca bakınız

• Enerji depolama
• Elektrik mühendisliği