Assess and evaluate risks of RES investment using system dynamics approach

Abstract

Yenilenebilir enerji, ülkelerin enerji ihtiyacını yerli kaynaklarla karşılayarak yabancı ülkelere olan bağımlılığını azaltmak, kaynaklarını çeşitlendirerek sürdürülebilir enerji kullanımını sağlamak ve enerji tüketimi sonucu çevreye verilen zararı azaltmak açısından önemli bir yere sahiptir. Fosil yakıtlara olan bağımlılık şu anda yüksek olmasına rağmen, yenilenebilir enerji sistem yatırımları ve kullanım oranları yıllar içinde giderek artmıştır. Hem hükümetlerin hem de özel sektör paydaşlarının yenilenebilir enerji sektörüne yatırım yapmaya devam etmesi ve önümüzdeki yıllarda bu yatırımların daha da artması beklenmektedir. Öte yandan, yatırımların artışı ve hızlı büyüme sektörde karşılaşılan risklerin belirginleşmesine sebep olmuştur. Bu risklerin ise kategoriler altına alındığında finansal, teknik, yasal ve çevresel kaynaklardan kaynaklandığı gözlemlenmiştir. Ancak, bu kategoriler arasındaki risk faktörleri arasındaki ilişki ise yapının daha karmaşık bir hal almasına yol açmıştır. Günümüzde ise yenilenebilir enerji yatırımlarının performansı, verimlilik ve karlılık açısından bu risklerin doğru değerlendirilmesine bağlıdır. Bu risklerin yönetilmesi için sigorta, destek politikaları ve teknolojik gelişmeler özelinde çözüm yöntemleri bulunmaktadır. Ancak, risklerin birbiriyle olan etkileşimi ve yatırımlarda gerçekleşen tetikleyici mekanizmalar bu risklerin ne zaman yatırımcının karşısına çıkacağı ve etkilerinin ne olacağı sorusunu karşımıza çıkarmaktadır. Bu amaçla, yenilenebilir enerji yatırımlarındaki riskleri inceleyecek ve bunlar arasındaki etkileşimi analiz edebilecek kapsayıcı bir yapıya ihtiyaç duyulmaktadır. Özellikle yeni teknolojilerin gelişmesiyle ortaya çıkan karmaşık yapılar iş geliştirme döneminde oluşan bir riskin santralin operasyon döneminde zarar görmesine yol açmaktadır. Bu sebeple, yenilenebilir enerji yatırımlarının risk analizinin yapılması ve karşılaşılacak sorunlar ve tehditler karşısında uygun önlemlerin alınmasını sağlamak, daha iyi bir gelecek yaratmak için yenilenebilir enerji yatırımlarındaki büyüme hızlarının sürdürülebilirliğini destekleyecektir.Risk analizi ve bunlara ilgili çözümlerin geliştirilmesi, yenilenebilir enerji sistemi yatırımları için kilit çözüm noktasıdır. Bu anlamda risk analizi genellikle gelecekteki olayların olasılığını ve potansiyel etkisini en aza indirmek, azaltmak, izlemek ve kontrol etmek için disiplinli ve koordineli bir kaynak uygulaması ile takip edilir ve tamamlanır. Risk analizinin amacı, belirsizliği organize ederek yönetmek, yani işletmenin ekonomik hedeflerine ulaştığından emin olmaktır. Bu tezde, yenilenebilir enerji sistemi yatırımlarında karşılaşılan risk faktörleri ve riskler arasındaki etkileşimlerin değerlendirmesi yapılacaktır. Değerlendirilecek olan riskler için ise güneş, rüzgar, jeotermal ve hidro enerji yatırımlarını kapsayan ve bu enerji yatırımlarında teknik risklere ek politik, piyasa, çevre ve sosyal riskleri kapsayan bir değerlendirme süreci gerçekleştirilecektir. Bu amaçla, risklerin tanımlanması sürecinin büyük önem arz ettiği düşünülerek çeşitli yöntemler araştırılmıştır. Yenilenebilir enerji sistemi yatırımlarının geniş kapsamı göz önünde bulundurularak, tez için en uygun olanları tercih edilmiştir. Yenilenebilir enerji yatırımlarında karşılaşılan risklerin belirlenerek analiz edilebilmesi amacıyla sektör raporları ve akademik kaynaklar taranmıştır. Daha sonra sektörde yer alan deneyimli uzmanlarla görüşülerek bu alanlarda kaynak taraması dışında kalan ve ekleyebilecekleri diğer hususlar üzerine görüşmeler gerçekleştirilmiştir. Literatür kaynaklarından ve uzman görüşmeleri sonucunda belirlenen riskler ise birbiriyle etkileşimlerini görebilmek amacıyla beyin fırtınası ve nominal grup teknikleriyle taranarak ilgili etkileşimler kurulmuştur. Yenilenebilir enerji sistemi yatırımlarına ait risk faktörlerinin belirlenmesi ve aralarındaki etkileşimin incelenmesinden sonra, modelin ana temelinde yer alan Sistem Dinamiği yaklaşımı için matematiksel modellemenin yapılması gerekmektedir. Matematiksel modelleme ise iki aşamada gerçekleştirilmiş olup risklerin matematiksel belirlendiği kısımda Delphi ve entropi yöntemleri kullanılmıştır. Sektör katılımcılarından oluşan on kişilik bir gruba hazırlanan anketler sunulmuş ve ilgili risk faktörlerini ve arasındaki etkileşimleri etki puanları üzerinden değerlemeleri istenmiştir. Bu ankete katılanların özelleştiği alanlar gereği riskleri sektörün farklı yönlerinden değerlendirmişlerdir ve katılımcıların görüşlerini anketler üzerinden belirtirken Türkiye örneği göz önüne alarak değerlendirmelerine devam etmişlerdir. Delphi anketi ise bu kapsamda iki tur olarak uygulanmış olup, ilk turun sonuçları istatistiki bir yöntem olan medyan yöntemiyle değerlendirilmiştir. Medyan yöntemiyle değerlendirilen sonuçlar ise ikinci turda uygulanan ankette katılımcılara sunulmuş ve katılımcılardan kendi sonuçları ve ilgili medyan sonuçları doğrultusunda anketi tekrar doldurmaları beklenmiştir. Entropi yönteminin kullanılması aşamasında ise ikinci Delphi anketinin sonucunda alınan değerler kullanılmıştır. Uygulanan metod sayesinde katılımcıların daha önce vermis olduğu sonuçlar belli bir skala içinde birbirleriyle uyumlu olacak şekilde çarpan olmak üzere bulunmuştur.Yapılan çalışma sürecinde Sistem Dinamiği yaklaşımı tercihiyle birlikte risklerin değerlendirilmesi amacıyla çeşitli yöntemler incelenmiş ve doğrusal olmayan etkileşimler için geri bildirim analizine olanak sunması nedeniyle Sistem Dinamiği seçilmiştir. Ayrıca, Sistem dinamiğinin seçilmesinde geleneksel matematiksel ve istatistiksel modellerin sistem yapısındaki değişimleri görmezden gelerek dinamik bir çözüme ulaşamayışıyla birlikte sistem dinamiğinin tüm parametrelerin karmaşık yapılarının analizine izin vererek sistemdeki hızlı değişimlerin analizindeki başarısı, derinlemesine performans göstermesi etkili olmuştur. Bu sebeple, Sistem Dinamiği yöntemi karar verme sürecinde daha güvenilir sonuca ulaşılmasını sağlamaktadır. Bu sebeplerle Sistem Dinamiği yaklaşımı karmaşık yapıdaki işlemler için ideal ortamı sağladığı ve yenilenebilir enerji sistemi yatırımlarının uzun sürece yayılan yapısı ve içerdiği risklerin süreç boyunca etkileşimlerini analizindeki başarısı düşünülerek risk değerlendirilmesinin yapılması sürecinde kullanılmıştır. Oluşturulan model jeotermal, güneş, rüzgar ve hidroelektrik santral yatırımlarını değerlendirebilmek amacıyla kullanılmaktadır. Yatırımların politik, piyasa, teknik, çevresel ve sosyal açıdan değerlendirme yapabiliyor oluşu yatırım katılımcılarını geleceğe dönük riskler konusunda farkındalık yaratması adına önem kazanmaktadır. Bunun önemi ise, tek bir risk faktörünün tüm sistem üzerindeki etkisinin izlenmesi sonucunda edinilen gerçek hayata uyumsuz bilgilerin, şirketlerin gerçek hayatta uzun vadeli ve stratejik yatırım planlaması yapmalarına yardımının dokunmayışıdır. Sistem Dinamiği ise bu alanda öne çıkarak yatırımcılara ve sektör katılımcılarına gerçeklere uygun analizler sunarak büyük faydalar sağlamaktadır. Modelin kurulması sürecinde, yüksek kaliteli dinamik geribildirim modelinin geliştirilmesine, analizine ve oluşturulmasına katkı sağlayan Vensim arayüzü kullanılmıştır. Vensim üzerinden ilk etapta geri bildirim modeli oluşturulmuş ve risklerin biribiriyle etkileşimi görsel anlamda daha iyi anlaşılmıştır. Sonrasında ise risk analiz modeli oluşturularak asıl matematiksel modelleme gerçekleştirilmiştir. Risk analiz modelinin önemli özelliği ise stok ve akış değişkenlerini bünyesinde barındırması sebebiyle ileri analize izin veren yapısıdır. Bu kapsamda yapılan modellemenin sonucunda ise yenilenebilir enerji sistem yatırımları risk faktörünün, inşaatın başlangıcına kadar hafifçe artmakta ve inşaatın bitiminde önemli bir şekilde azaldığı görülmüştür. Bununla birlikte, inşaatın başlangıcında tahakkuk eden risk, sektör katılımcıları için daha ileri değerlendirmelerde önemlidir. Bu kapsamda, teknik risk faktörlerinin etkisi, yatırımın ilk aşamasında diğer ana risk faktörü gruplarıyla karşılaştırıldığında yatırıma egemen olmuştur. Bir yandan, yatırım için tasarım ve teknoloji seçimi, teknik risklerin zirvesini ve sektörün uzmanlığını artıran yatırım üzerinde önemli bir etkiye sahip olup, teknik risk faktörlerinin teknoloji ve tasarım tarafında da önemli bir parametredir. İnşaat döneminden sonra, büyük çaplı yenilenebilir enerji sistem yatırımları üzerindeki muhtemel etkileri göz önünde bulundurarak, kanunda ani değişiklik olasılığı ve elektrik alım sözleşmesi karşı taraf risk faktörleri nedeniyle politika risk faktörleri artmaya başlamıştır. Zirveden sonra politika risk faktörleri bir miktar azalırken, projenin sonuna kadar en önemli risk unsuru olmayı koruyacaktır. Ayrıca, elektrik fiyatı ve kaynak oynaklığı, operasyonel süreçte piyasa risk faktörleri üzerindeki etkilerini model tarafından toplanan verilerde sunmaktadır. Ek olarak, çevresel riskler, yatırımlarda erken dönemde çok büyük öneme sahiptir. Bununla birlikte, görüşülen uzmanlara göre, çevresel etki yatırımın işletme dönemi boyunca diğer risk faktörlerine kıyasla göreceli olarak önemsizdir. Bu risk faktörleri, uygun politika tasarımı, piyasa yapısı, piyasadaki deneyim ve sigorta gibi diğer araçlarla belirli bir dereceye kadar azaltılabilir. Ayrıca yapılan çalışmada, senaryo analizleri yapılarak önemli bulunan risk faktörlerinin ana risk faktörlerine süreç içindeki etkileri incelenmiştir. Santralin dizaynı, politika dizaynı ve ülkenin ekonomik durumunun incelendiği bu senaryolarda yatırımcılara yatırımda gerçekleşebilecek risklerin proje özelindeki sonuçlarına yönelik bir öngörü sağlaması amaçlanmıştır.Jeotermal, güneş, rüzgar ve hidroelektrik santral yatırımlarını farklı çerçevelerden inceleyerek tek bir havuzda toplayan bu model tezin ana çalışma unsuru olarak karşımıza çıkmıştır. Yatırımlar özelinde ilgili katılımcılarla birlikte çeşitli yatırım türlerine de uygulanabilecek bu yapıda yatırımların ömür sürelerinin de göz önüne alınması önem kazanmaktadır. Bu çalışma sadece Türkiye'deki yatırımcılar için değil, yenilenebilir enerji sistem yatırımları pazarının tüm katılımcıları için bir rehber niteliğinde olacaktır.

Renewable energy has a critical role in improving energy security. The benefit is threefold: domestic demand is responded by domestic resources, sustainability is improved through diversified resources and environmental harm is reduced. Although the dependence on fossil fuels is still high, renewable energy usage rates are increasing gradually over the years. Expectations show that both government and private sector stakeholders will continue to invest in the renewable energy sector. However, impetuous development in the sector faces various risks due to the rapid growth. The investment risks of renewable energy sources over the years have caused unexpected issues in financial, technical, legal and other dimensions. The performance of new investments in terms of efficiency and profitability depends on the evaluation of these risks. Renewable energy investments will support the sustainability of growth rates in order to take appropriate measures against the risks with the aim of creating a better future.Risk management is the key solution for renewable energy projects. Risk management in that sense is usually followed and complemented by a disciplined and coordinated application of resources to mitigate, monitor, and control the probability and the potential impact of the future events. The purpose of risk management is to organize uncertainty, that is, to make sure it does not avoid achieving financial business goals. In this thesis, risk factors in the renewable energy system investments are encountered and interactions among the risk factors are identified. The study is focused on factors prior to the project. Factors are selected based on Literature survey and expert reviews. Whereas, interactions are defined by using brainstorming and nominal group technique. Furthermore, identified risk factors and interactions among them are analyzed with the Delphi method via applying survey in two rounds. In this survey, participants were evaluated by different sectors of the risks and the views of the participants is a process that can be achieved by considering the case of Turkey. The obtained survey results via Delphi method are used in the entropy method for further mathematical formulation of risk factors and interactions for assessment. System Dynamics has been chosen as main assessment methodology because of its unique aspect of allowing and managing of representing the interactions and feedbacks even for non-linear links. During implementation of methodology, feedback model diagram is firstly established to illustrate the scheme behind the risk factors and interactions among them. In the feedback model diagram, risk categories are considered. Afterwards, mathematical modelling is constructed within the risk dynamics model which used the formulation obtained via entropy methodology. Model is defined with the time period considering the life cycle of similar renewable energy system investment. In this unique situation, the model is intended to make a structure in which sustainable power source venture players can see the interaction between risk factors all through a particular project lifecycle. This research is unique in combining technical, political, social and environmental risk factors with interactions. This thesis presents a model that can evaluate geothermal, solar, wind and hydroelectric power plant investments in a group. Investigation of investments in political, market, technical, environmental and social terms enlightens sector participants for their future investment evaluation. Monitoring the impact of a single risk factor on the entire system does not allow companies to make long-term and strategic investment planning in real life. Basic rules in business management emphasize the success of cautious risk taking and getting ready for the effects.