Amerika Birleşik Devletleri’nde Elektrik Üretimi, Kapasitesi ve Satışları

Elektrik AçıklamasıAmerika Birleşik Devletleri’nde elektrik üretimi, kapasitesi ve satışları

Elektrik üretimi ve tüketimi hakkında öğrenirken önemli olan terimler şunlardır:

  • Üretim: belirli bir zaman diliminde üretilen elektrik miktarını ölçer. Çoğu elektrik santrali, ürettikleri elektriğin bir kısmını santrali işletmek için kullanır. Net üretim, santrali işletmek için kullanılan elektriği hariç tutar. Enerji depolama sistemleri, depolama sistemini şarj etmek için depolama sisteminin ürettiğinden daha fazla enerji kullandığı için negatif-net üretime sahiptir.
  • Kapasite: belirli koşullar altında belirli bir zamanda bir elektrik santralinin sağlayabileceği maksimum elektrik gücünü (elektriği) ifade eder.
  • Satışlar: tüketicilere satılan elektrik miktarı, ABD’nin elektrik tüketiminin çoğunu oluşturur.
Daha fazla elektrik üretilir ki bu da elektriğin iletimi ve dağıtımı sırasında bazı enerjinin (ısı olarak) kaybolmasından kaynaklanır. Ayrıca, bazı elektrik tüketicileri elektrik üretir ve bunun çoğunu veya tamamını kullanır; bu miktar doğrudan kullanım olarak adlandırılır. Bu tüketiciler arasında sanayi, ticaret ve kurumsal tesisler ile kendi elektrik jeneratörlerine sahip ev sahipleri bulunur. Amerika Birleşik Devletleri ayrıca Kanada ve Meksika’ya ve bu ülkelerden bazı elektrikler ihraç eder ve ithal eder. Toplam ABD elektrik tüketimi, ABD perakende elektrik satışları artı doğrudan elektrik kullanımına eşittir.

ABD Enerji Bilgi İdaresi (EIA), iki genel türde elektrik üretimi ve elektrik üretim kapasitesi verilerini yayınlar:

  • Yüksek ölçekli, en az 1.000 kilovat veya 1 megawatt (MW) elektrik üretim kapasitesine sahip elektrik santrallerinin elektrik üretimini ve kapasitesini içerir.
  • Küçük ölçekli, 1 MW’den az üretim kapasitesine sahip jeneratörleri içerir ve genellikle elektriğin tüketildiği yerin yakınında veya üzerinde bulunur. Bina çatılarında kurulu olan güneş fotovoltaik sistemler, küçük ölçekli sistemlerin çoğunu oluşturur.

Elektrik üretimi

2023 yılında, ABD’deki yüksek ölçekli jeneratörlerden yapılan net üretim yaklaşık 4.178 milyar kilovat-saat (kWh) (veya yaklaşık 4.18 trilyon kWh) olmuştur. EIA, ek olarak yaklaşık 73.62 milyar kWh (veya yaklaşık 0.07 trilyon kWh) küçük ölçekli güneş fotovoltaik (PV) sistemleri ile üretilmiştir. 2023 yılında, ABD’nin yüksek ölçekli elektrik üretiminin yaklaşık %60’ı fosil yakıtlardan (kömür, doğal gaz ve petrol) üretilmiş, yaklaşık %19’u nükleer enerjiden, ve yaklaşık %21’i yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilmiştir.
  • 2023 yılında yüksek ölçekli net elektrik üretiminin ana enerji kaynaklarına göre yüzdelik payları:1
  • Doğal gaz %43.1
  • Nükleer %18.6
  • Kömür %16.2
    • Yenilenebilirler (toplam) %21.4
    • Hidroelektrik olmayan yenilenebilirler %15.6
    • Hidroelektrik %5.7
  • Petrol ve diğer %0.8

Elektrik üretim kapasitesi

Tüketicilere kesintisiz elektrik arzını sağlamak için elektrik şebekesi operatörleri, elektrik santrallerinden her an doğru miktarda elektrik üretmelerini ve şebekeye sağlamalarını talep ederler, böylece anlık olarak elektrik talebini karşılar ve dengelerler. Genel olarak, enerji santralleri her saatte tam kapasitelerinde elektrik üretmezler ve çoğu üretim birimi çıkışlarını değiştirir. Jeneratörler için işletme stratejileri üç ana tipe ayrılabilir:
  • Temel yük hizmeti genellikle bir sistemdeki minimum veya temel talebi (yükü) karşılar. Temel yük üretim birimleri genellikle neredeyse kesintisiz çalışır. Nükleer santraller, düşük yakıt maliyetleri ve yük tepkili operasyon üzerindeki teknik kısıtlamalar nedeniyle genellikle temel yük hizmeti olarak çalışır. Jeotermal, biyokütle yakıtlı üniteler ve birçok büyük hidro jeneratörü de düşük yakıt maliyetleri nedeniyle sıklıkla temel yük kaynakları olarak işletilir. Süreç ısısı gerektiren endüstriyel uygulamalarda, kombine ısı ve güç hizmeti sağlayan jeneratörler, tesis destek hizmetleri için genellikle temel yük kaynakları olarak çalışır.
  • Orta yük hizmeti, en büyük üretim sektörünü oluşturur ve yük tepkili operasyon sağlar. Orta yük jeneratörlerinin talep profili zamanla değişir ve orta yük kaynakları genellikle teknik ve ekonomik olarak talepteki değişiklikleri takip edebilecek şekilde uygundur. Birçok doğal gaz yakıtlı kombine çevrim uygulaması, düşük işletme maliyetleri ve hızlı bir şekilde artıp azalma yetenekleri nedeniyle orta yük kaynakları olarak çalışır, bu da onların talepteki değişiklikleri takip etmelerini sağlar.
  • Pik yük hizmeti, talebin en yüksek olduğu zamanlarda, yani pik dönemlerinde, örneğin sıcak hava koşullarında klima kullanımının arttığı geç saatlerde, elektrik talebini karşılamaya yardımcı olur. Pik yük üniteleri, genellikle birkaç saat süren kısa talep dönemlerini karşılamak için çalışabilir ve klima yüklerini destekler. Günlük pik yük üniteleri çoğunlukla doğal gaz veya petrol yakıtlı içten yanmalı motor veya yanma türbin jeneratörleridir. Genel olarak, bu jeneratörler nispeten verimsizdir ve işletme maliyetleri yüksektir ancak pik talep dönemlerinde yüksek değerli hizmet sağlarlar. Diğer pik yük üniteleri mevsimsel kapasitede çalışabilir ve aşırı sıcak veya soğuk hava koşullarında şebekeyi desteklemek için birkaç gün veya hafta boyunca çalışabilir. Bazı durumlarda, pompalı depolama hidroelektrik ve konvansiyonel hidroelektrik üniteleri de pik talep dönemlerinde şebeke operasyonlarını destekleyerek güç sağlayabilir.
Ek elektrik jeneratörü kategorileri şunları içerir:
  • Kesintili yenilenebilir kaynak jeneratörleri, rüzgar ve güneş enerjisi santrallerini içerir; bu santraller, yalnızca rüzgar ve güneş enerjisi kaynakları mevcut olduğunda elektrik üretir. Bu jeneratörler çalışırken, elektrik şebekesini sağlamak için diğer jeneratörlerden gereken elektrik miktarını azaltma eğilimindedirler.
  • Enerji depolama sistemleri, elektrik (veya güneş termal enerjisi gibi başka bir enerji kaynağını) kullanarak bir enerji depolama sistemini veya cihazını şarj eder ve ihtiyaç duyulduğunda elektrik sağlamak (üretmek) için deşarj eder. Enerji depolama, elektrik şebekelerini desteklemek için çeşitli hizmetler sağlar. Bazı durumlarda, enerji depolama diğer üretim kaynakları ile eşleştirilmiş veya birlikte konumlandırılmış olabilir, bu da bir veya her iki sistemin ekonomik verimliliğini artırır.
  • Dağıtılmış jeneratörler, elektrik şebekesine bağlıdır, ancak esas olarak bireysel binaların veya tesislerin bazı veya tüm elektrik talebini karşılar. Bazen, bu sistemler tesisin tükettiğinden daha fazla elektrik üretebilir ve fazlalık elektrik şebekeye gönderilir. Çoğu küçük ölçekli güneş fotovoltaik sistemleri dağıtılmış jeneratörlerdir.
  Son on yılda, sektördeki üretim portföyü önemli ölçüde değişti; kesintili jeneratörler endüstrinin görece küçük bir payından büyük bir paya yükseldi. 2010’da, rüzgar ve güneş jeneratörleri toplam büyük ölçekli üretim kapasitesinin sadece %4’ünü oluşturuyordu. Şimdi, bu kesintili kaynaklar topluca bu kapasitenin %18’ini temsil ediyor. Sonuç olarak, jeneratör işletme stratejileri endüstri genelinde değişti. Önceden temel yük olarak çalışan üniteler şimdi bir orta yük stratejisi izliyor olabilir. Hem temel yük hem de orta yük kategorilerindeki bazı üniteler, operasyonel esneklikleri varsa, başlangıç ve kapanış maliyetlerini minimize etmek için geniş bir aralıkta çıkışlarını değiştirebilirler. Bir işletme stratejisini sınıflandırmak için yaygın olarak kullanılan ölçüt kapasite faktörü‘dür. Kapasite faktörü, gerçek çıkışın toplam potansiyel çıkışa oranıdır. Kapasite faktörünü etkileyen birçok değişken ve husus olduğu için, temel yük, orta yük ve pik yük işletme stratejilerini ayıran kesin tanımlar yoktur. Ancak, genel amaçlar için, %70 veya daha yüksek kapasite faktörleri temel yük operasyonunun gerçekleştiğini gösterir. Pik yük hizmetinde çalışan üniteler genellikle %15’ten az kapasite faktörü ile çalışır. Orta yük hizmeti ise pik yük ile temel yük arasında yer alır. Bazı türdeki enerji santralleri, ürettiklerinden daha fazla elektrik kullanabilir ve bu nedenle negatif net üretim değerine sahip olabilirler. Örneğin, pik yük üretim üniteleri nispeten uzun süreler boyunca kullanılmıyor olabilir. Ancak, bu üniteler çalışmaya hazır olmak için elektrik şebekesinden veya santralin kendisinden elektrik alırlar. Bir ay veya yıl boyunca, elektrik üretimleri, bekleme sürelerinde kullandıkları enerjiden daha az olabilir. Ayrıca, enerji santrali bakım ve onarım faaliyetleri, jeneratörleri uzun süre çevrimdışı tutabilir ve bu da tesis için negatif net üretime yol açabilir. Enerji depolama tesisleri genellikle ürettiklerinden daha fazla elektrik kullanır ve negatif net üretime sahiptir. 2023’ün sonunda, Amerika Birleşik Devletleri’nin toplam büyük ölçekli elektrik üretim kapasitesi 1,189,492 MW—yaklaşık 1.19 milyar kW—olarak gerçekleşmiştir. 2023 yılında, çoğunlukla doğal gaz ile yakıtlanan jeneratör üniteleri, ABD’nin büyük ölçekli elektrik üretim kapasitesinin en büyük payını oluşturmuştur.

ABD Elektrik Üretimi İçin Enerji Kaynaklarındaki Değişiklikler

Amerika Birleşik Devletleri’ndeki elektrik üretimi için enerji kaynaklarının karışımı zaman içinde değişti, özellikle son yıllarda. Doğal gaz ve yenilenebilir enerji kaynakları, ABD elektrik üretiminin artan bir payını oluştururken, kömürle çalışan elektrik üretimi azalmıştır. 1990 yılında kömürle çalışan enerji santralleri, ABD’nin büyük ölçekli elektrik üretim kapasitesinin yaklaşık %42’sini ve toplam elektrik üretiminin yaklaşık %52’sini oluşturuyordu. 2023’ün sonunda kömürün elektrik üretim kapasitesindeki payı %15’e ve kömürün büyük ölçekli elektrik üretimindeki payı yaklaşık %16’ya düştü. Doğal gazla çalışan elektrik üretim kapasitesinin payı, 1990’daki %17’den 2023’te %43’e yükselmiş ve elektrik üretimindeki payı 1990’daki %12’den 2023’te %43’e üç katından fazla artmıştır. ABD’nin çoğu nükleer ve hidroelektrik santrali 1990’dan önce inşa edilmiştir. Nükleer enerjinin toplam yıllık ABD elektrik üretimindeki payı, 1990’dan bu yana yaklaşık %20 olarak sabit kalmıştır. Hidroelektrikten elektrik üretimi, tarihi olarak toplam yıllık büyük ölçekli yenilenebilir elektrik üretiminde lider kaynak (2014 yılına kadar) olarak kalmış olup, yağış desenlerine bağlı olarak yıllık olarak dalgalanmaktadır.

Hidroelektrik Dışındaki Yenilenebilir Enerjilerden Elektrik Üretimi

Hidroelektrik dışındaki yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretimi son yıllarda, özellikle rüzgar ve güneş enerji kapasitesindeki artış nedeniyle istikrarlı bir şekilde artmıştır. 2013’ten bu yana, büyük ölçekli hidroelektrik dışı yenilenebilir kaynaklardan yıllık toplam elektrik üretimi, yıllık toplam hidroelektrik üretiminden daha fazla olmuştur. Rüzgar enerjisinin ABD’nin toplam büyük ölçekli elektrik üretim kapasitesindeki payı 1990’daki %0.2’den 2023’te yaklaşık %12’ye yükselmiş ve yıllık toplam büyük ölçekli elektrik üretimindeki payı 1990’daki %1’den 2023’te yaklaşık %10’a çıkmıştır. Toplam ABD elektrik üretim kapasitesi ve üretimi açısından görece küçük bir paya sahip olmasına rağmen, güneş elektrik üretim kapasitesi ve üretimi son yıllarda önemli ölçüde artmıştır. Büyük ölçekli güneş elektrik üretim kapasitesi, 1990’daki yaklaşık 314 MW (314,000 kW) seviyesinden 2023’ün sonunda yaklaşık 91,309 MW (yaklaşık 91 milyon kW) seviyesine yükselmiştir. Bunun yaklaşık %98’i güneş fotovoltaik sistemler ve %2’si güneş termal-elektrik sistemleridir. Güneş enerjisinin 2023’te ABD’nin toplam büyük ölçekli elektrik üretimindeki payı yaklaşık %3.9’dur ve bu, 1990’daki %0.1’den artış göstermiştir. Ayrıca, EIA’nın tahminlerine göre, 2023’ün sonunda ABD’de 47,704 MW küçük ölçekli güneş PV üretim kapasitesi bulunmakta ve küçük ölçekli PV sistemleri tarafından yaklaşık 74 milyar kWh elektrik üretilmiştir.

Elektrik Üretiminde Enerji Kaynakları Karışımını Etkileyen Faktörler

Son yıllarda ABD elektrik üretim karışımındaki değişikliklere katkıda bulunan başlıca faktörler şunlardır:

  • Birkaç yıl süren düşük doğal gaz fiyatlarının ve yeni doğal gaz teknolojilerinin performans avantajlarının, özellikle yüksek verimli kombine çevrim jeneratörlerinin birleşik etkisi
  • Rüzgar ve güneş jeneratörlerinin kurulumu için genel olarak azalan maliyetler
  • Devletin daha fazla yenilenebilir enerji kaynağı kullanma gereklilikleri
  • Yeni yenilenebilir kapasite inşası için hükümet ve diğer finansal teşviklerin mevcut olması
  • Güç santralleri için federal hava kirliliği emisyon düzenlemeleri
  • Elektrik talebindeki değişiklikler
Doğal gaz fiyatlarındaki genel bir azalma, 2008’den bu yana artan doğal gazla çalışan elektrik üretimi ve azalan kömürle çalışan elektrik üretiminde önemli bir faktör olmuştur. Doğal gaz fiyatları nispeten düşük olduğunda, yüksek verimli, doğal gazla çalışan kombine çevrim jeneratörleri, kömürle çalışan jeneratörlerden daha düşük maliyetle elektrik sağlayabilir. Kömürle çalışan enerji santralleri bu durumda daha az çalışır ve daha az gelir elde eder, bu da kârlılıklarını düşürür ve yeni kömürle çalışan üretim kapasitesine yatırım yapma teşvikini azaltır. Sürekli düşük doğal gaz fiyatları, yeni doğal gazla çalışan üretim kapasitesinin geliştirilmesini teşvik eder. Kömürle çalışan jeneratörlerin aksine, doğal gazla çalışan jeneratörler:
  • Şebeke üretim kapasite gereksinimlerini karşılamak için daha küçük adımlarla eklenebilir
  • Saatlik elektrik talebindeki değişikliklere daha hızlı yanıt verebilir
  • Çevre düzenlemeleri için daha düşük uyum maliyetlerine sahip olabilir
 

Perakende Elektrik Satışları

ABD’deki perakende elektrik satışları 2023 yılında yaklaşık 3,861 milyar kWh (yaklaşık 3.9 trilyon kWh) oldu, bu da 2022’ye göre yaklaşık 66 milyar kWh’lik bir azalmayı ifade ediyor. Perakende satışlar, Kanada ve Meksika’dan yapılan net ithalatları (ithalat eksi ihracat) içerir.
  • ABD perakende elektrik müşterilerine yapılan elektrik satışları ve 2023’teki toplam satışların yüzde payları şunlardır:2
  • Konut1,455 milyar kWh38%
  • Ticari1,375 milyar kWh36%
  • Sanayi1,025 milyar kWh27%
  • Ulaşım7 milyar kWh<1%

ABD’nin büyük son kullanım sektörlerine yönelik perakende elektrik satışları, 2023

3 veri serisine sahip çubuk grafik.
2023’te ABD’nin büyük son kullanım sektörlerine yönelik perakende elektrik satışlarını gösteren etkileşimli sütun grafiği.
Grafikte 1 X ekseni kategorileri göstermektedir.
Grafikte 1 Y ekseni milyar kilowatt-saatleri göstermektedir. Veri aralığı 1025’ten 1455’e kadar.
milyar kilowatt-saatABD’nin büyük son kullanım sektörlerine yönelik perakende elektrik satışları, 2023konutticariendüstri03006009001.2001.5001.800Veri kaynağı: ABD Enerji Bilgi İdaresi, Elektrik Gücü Aylık, Şubat 2024, ön veriler​Not: Ulaşım sektörüne yapılan satışlar yaklaşık 7 milyar kilowatt-saat olarak gerçekleşmiştir.
Etkileşimli grafiğin sonu.

Büyütmek için tıklayın

Elektrik Sağlayıcıları

Elektrik sağlayıcıları, müşterilere paketlenmiş elektrik hizmetleri—enerji (elektrik) ve teslimat—satan tam hizmet sağlayıcıları ve diğer sağlayıcılar olarak gruplandırılabilir. Tam hizmet sağlayıcıları, sahip oldukları enerji santrallerinden elektrik üretir ve bu elektriği müşterilerine veya diğer tür sağlayıcılara satarlar. Ayrıca, diğer tam hizmet sağlayıcılardan veya bağımsız güç üreticilerinden elektrik satın alabilirler. Tam hizmet sağlayıcıları şunları içerir:
  • Yatırımcı sahipliğinde olan kamu hizmetleri: hisse senetleri halka açık elektrik hizmetleri
  • Kamusal kuruluşlar: belediyeler, eyalet enerji ajansları ve belediye pazarlama yetkilileri
  • Federal kuruluşlar: federal hükümet tarafından sahip olunan veya finanse edilen enerji üreticileri ve pazarlamacılar
  • Kooperatifler: kooperatif üyeleri için sahip olunan ve işletilen elektrik hizmetleri
  Diğer sağlayıcılar, perakende elektrik sağlayıcılarının müşterilerine elektrik pazarlar ve sadece elektrik teslimat hizmetleri sağlarlar. Diğer sağlayıcılar, genellikle müşteri seçimi olan eyaletlerde faaliyet gösteren elektrik pazarlamacılarıdır. Tam hizmet sağlayıcıları, elektrik pazarlamacılarının tüketicilere elektrik teslimatını gerçekleştirirler. Ayrıca, bağımsız güç üreticileri ile (genellikle büyük) elektrik tüketicileri arasında doğrudan elektrik işlemleri de gerçekleşmektedir.  
  • 2022’de sağlayıcı türüne göre elektrik satışlarının yüzde payları şunlardı:3
  • Yatırımcı sahipliğinde olan kamu hizmetleri %57
  • Kamusal ve federal kuruluşlar %16
  • Kooperatifler %13
  • Diğer sağlayıcılar %15
  Son kullanım müşterilerine yapılan satışların yanı sıra, elektrik genellikle toptan piyasalarında veya iki taraflı sözleşmeler aracılığıyla da ticaret yapılır.
1 Veri kaynağı: ABD Enerji Bilgi İdaresi, Elektrik Gücü Aylık, Şubat 2024, ön veriler Not: Petrol ve diğerleri petrol sıvıları, petrol kokusu, diğer gazlar (yüksek fırın gazı ve diğer fosil yakıtlardan türemiş imal ve atık gazlar), hidroelektrik pompajlı depolama ve diğer kaynakları (biyojenik olmayan belediye katı atık, piller, hidrojen, satın alınan buhar, sülfür, lastiklerden türetilmiş yakıt ve diğer çeşitli enerji kaynakları) içerir. Yüzdelerin toplamı bağımsız yuvarlama nedeniyle %100 olmayabilir. 2 Veri kaynağı: ABD Enerji Bilgi İdaresi, Elektrik Gücü Aylık, Şubat 2024, ön veriler. 3 Veri kaynağı: ABD Enerji Bilgi İdaresi, Amerika Birleşik Devletleri Elektrik Profili, Tablo 9, Kasım 2023
Son güncelleme: 16 Temmuz 2024; 2023 verileri ön veriler.