Yenilenebilir Enerji Kaynakları ve Akıllı Şebekeler

0 420

Avrupa Birliğinin belirlemiş olduğu 20-20-20 hedefine (2020 yılında enerjinin %20 si yenilenebilir kaynaklardan üretilecek, % 20 CO2 emisyonu azalacak ve enerji tüketimi %20 azaltılacak) bağlı olarak ; AB üye ülkeleri ve aday ülkeler geleceğin akıllı şebekelerine ulaşmak için gerekli altyapı çalışmalarına başlamışlardır. Akılı şebeke trendi sadece Avrupa da olmayıp birçok ülkede başlatılmış durumdadır. Bu yazımda yenilenebilir enerji kaynaklarının akıllı şebekelere bağlanmasını ele almaya çalışacağım. 

Akıllı şebekelerin tanımına baktığımızda;“Verimli, güvenilir ve dağıtık üretim merkezlerinin senkronize çalışabildiği her biri scada ve otomasyona tabi bir çok iletim ve dağıtım sisteminden oluşan yeşilci bir güç sistemidir.”

“Arıza tespiti ve acil durumlarda; kendi kendini iyileştirme özellikleri olan ve üretim/iletim/dağıtım özel şirketleri ile enerji pazarının ihtiyaçlarına cevap vereceği öngörülen bir güç sistemidir.”

“Hizmet alan milyonlarca müşterinin aktif hale gelebileceği ve gelişmeye hızla devam eden elektronik teknolojilerinin ihtiyacı olan zamanında; gerçek zamanlı güvenilir ve uyarlanabilir bilgi akışını sağlayan bilişim teknolojileri altyapısına sahip çevre dostu bir güç sistemidir.” Tanımları ile karşılaşmaktayız.

Elbette yukarıda bahsedilen tüm tanımlar akıllı şebekeler için geçerlidir ; ancak bu tüm tanımların ortak noktası çevreyi daha az kirleten ve daha verimli bir güç sistemi olmasıdır. Bununla birlikte kimi tanımcılar; akıllı şebekeler (smart grid)’i, enernet( enerji interneti) olarak tanımlamaktadır.

Bu elbette smart grid’ten beklenen özelliklerden bir tanesidir ; ancak bütünü değildir.

Akıllı şebeke yapısındaki bir güç sisteminden aşağıdaki faydalar ;

  • Küresel anlamda artan enerji tüketimi ve yenilenebilir enerji kaynaklarının az olması ve akıllı şebekeler teknolojisinin yeşilci olması,
  • Dağıtık üretimlerin senkronize ve verimli hale getirilmesi ile elektrik üretiminde; yenilenebilir enerji kaynakların kullanımını artırarak fosil kaynakların daha verimli kullanılmasına olanak sağlaması,
  • Üretimden tüketime her noktada gözlem, kontrol ve kumanda edilebilen bir güç sistemi olacağından kayıpların azaltılması,
  • Tüketicilerin elektrik kullanım ve maliyetlerini daha iyi kontrol etmelerini ve üretici firmaların talebi daha doğru saptayabilmesi ile Tüketici Verimliliği sağlaması,
  • İleri düzey izleme,teşhis ve bilişim teknolojilerinin kullanılması ile; üretimden tüketime kullanılan elemanların potasiyelinin ve performansının üst düzeylere çıkmasını sağlaması, eleman verimliliğini artırması,
  • Bütünleşik gözlem ve kumanda merkezleri ile enerji şirketlerinin kaynaklarını daha verimli ve güvenilir kullanmasını sağlaması,
  • Sayısal haberleşme sayesinde Akıllı Şebekeler’de; insan hatası ve ya doğal afetler sonucu meydana gelen bir hata ya da kesinti anında sistemin olabildiğince az zarar ve ivedilikle tekrar çalışmaya başlamasını sağlaması,
  • Akıllı Sayaçlar ile çift yönlü haberleşme sağlanacak ve enerji yönetim programlarına; bilgisayarlar,telefonlar kısacası internet üzerinde her an ulaşılabilir ve kontrol edilebilir olması,
  • Elektrik sağlayıcılarının müşterileri ile anlık gerçek zamanlı haberleşmesini sağlaması; (Örneğin, gün içerisinde cep telefonunuza ya da e-postanıza gelecek elektrik birim fiyatının artış bildirimi ile siz olduğunuz yerden evinizdeki bulaşık makinesini beklemeye alabilecek, klimanızı kapatabilecek kısacası evinizdeki  elektronik cihazları kumanda ederek tasarruf edebilecek ve dağıtım şirketleri de gereksiz yüklerden kurtulacaktır.)

beklenmektedir.

Akıllı  şebekelere elektrik enerjisi üretebilen; (rüzgar türbinleri, dalga türbinler, gelgit türbinleri, akıntı türbinleri,güneş pilleri,mevcut santraller vs.) tüm üretimleri birimleri bütünleşik sisteme sorunsuzca entegre olacak ve ileri düzey kontrol ekipmanları çok daha verimli ve çevreci bir güç sistemi oluşturulacaktır. Yakın gelecekte yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı çok hızlı gerçekleşmeyecektir; ancak iletim ve dağıtım sistemlerinin bunlara hazır olması akıllı şebekeler yoluyla olacaktır [1].

Almanya MOMA Smart Grid uygulaması[1][2]:

Almanya; devlet politikası, yerel halkın isteği ve desteği ile AB meclisinin belirlemiş olduğu hedeflere bağlı olarak yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve şebekeye bağlanmasında diğer birçok ülkeye göre önde gitmektedir. 2010 yılında Almanya’nın enerji üretim kaynaklarına dağılımı; % 42 kömür, % 23 nükleer, %13 doğal gaz, % 17 yenilenebilir kaynaklar, % 5’lik kısım ise küçük güçlü yakıt kaynaklarını içermektedir.

Yeşilcilerin baskısı, dünya üzerinde Çernobil, Fukuşima nükleer santrallerinden kaynaklanan kazalardan dolayı Almanya hükümeti nükleer santrallerden yavaş yavaş vazgeçme kararı almıştır; ancak bunu yaparken artan enerji ihtiyacını karşılamak için yeni büyük güçlü santrallerden üretim yapmak yerine küçük güçlü santrallerin şebekeye bağlantısına imkan verecek bir şebeke yapısı üzerine çalışmalarını yoğunlaştırmıştır.

Hedefler 2020 yılında enerji üretiminin % 20 sini yenilenebilir kaynaklardan sağlamak, % 20 CO2 emisyonunu azaltmak, % 20 daha az enerji tüketmek.

Bu hedefler incelendiğinde % 20 CO2 azaltımı sadece elektrik üretim payında olmayıp elektrikli araçlara yönelerek ülke genelinde trafikten kaynaklanan emisyonu azaltmak, % 20 daha az enerji tüketmekle enerji verimliliğini, yük yönetim sistemlerini kullanarak ilave santral yapımına gerek kalmadan mevcut santralleri etkin kullanmak, % 20 yenilenebilir kaynakların sisteme entegrasyonu ile hem kaynak çeşitliliğini artırmak, hem de elektriğin üretildiği noktada tüketilmesini sağlayarak iletim ve dağıtım kayıplarını azaltmak olarak tanımlanabilir.

Önerilen İçerikler

Ülkemizde teknik kayıpların oranına iletim ve dağıtım toplamı olarak bakıldığında %14 olarak görülmektedir. Ülkemizde 2010 yılında üretilen toplam elektrik enerjisine bakıldığında 210.181 GWh elektrik enerjisi üretilmiştir. Üretilen bu enerjinin 29.425 GWh lik kısmı kayıplar için harcanmıştır.

Keban’ın yıllık elektrik üretiminin 6.000 GWh olduğu göz önüne alınırsa ülkemizde yaklaşık 5 adet Keban santrali sadece iletim ve dağıtımdaki kayıpları karşılamak amacıyla çalışmaktadır. İşte bu nedenle elektriğin tüketildiği yerde üretilmesi durumunda hatlardaki teknik kaybın azalacağı öngörülmektedir.

Öte yandan yenilenebilir enerji kaynaklarının küresel elektrik ihtiyacının sadece % 4 ‘üne cevap verebileceği öngörülmektedir; ancak bu % 4 ‘lük yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilecek enerji, gün içerisinde elektrik enerjisi tüketimiminin doruğa( peak) ulaştığı noktalarda kullanılacak olması şebekelerin daha verimli, talep artışına karşın daha esnek ve güvenilir olacağı da kabul gören görüşler arasındadır[3].

Yenilenebilir Kaynaklardan Enerji  Üretim Tahminleri

Bir çok enerji üreticisi firma yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilecek enerji, gün,saat,dakika netliğinde, haftalar öncesinden doğru tahminlerde bulunabilmenin yollarını aramaya başlamıştır.

Dr. Bruce Bailey, AWS Truepower şirketinin başkanı ve CEO’su,  “Elde edilebiliecek enerji miktarı tahmincilerinin izleyeceği ve geliştireceği tahmin metodları akıllı şebekelerde bir gelişmenin daha olacağı anlamını taşımaktadır.” Eylül 2010’nda AWS Truepower şiketi, Amerika Enerji Bakanlığı(DOE) tarafından $2.15 milyon dolar ile finanse edildi. Bu finasman ile şirket Teksas Eyaleti Elektrik Güven Konseyi, Electric Reliability Council of Texas (ERCOT),’nde kullanılacak ileri düzey tahmin metodlarının geliştirilmesi, dağıtılması ve gözlem kampanyasının yönetilmesinde harcanacak.

Ayrıca bu finansman ve kampanyalar sayesinde doğru rüzgar enerjisinden nerede ve ne kadar elektrik enerjisi üretileceği tahminlerini gerçekleştirmesine olanak sağlayacak araçlar  geliştirilecek ve bu verileri yorumlayabilecek operatörler yetiştirilecektir.

Bailey; AWS Truepower şirketinin yaptığı Ar-Ge çalışmaları sonucu; rüzgar santrallerinin daha istikrarlı kullanıma sunulabileceği ve bu proje ile alçak gerilim sistemini yeniden şekillendirebileceklerini ifade etti.

Son söz olarak Bailey; “Aslında yenilenebilir enerji kaynaklarının akıllı şebekelere  entegrasyon çalışmalarının “tahmin” geleceği için kritik olduğunu göstermiştir. Yenilebilir kaynaklardan üretim tahminlerinin kesinliği sırayla, uygulama maliyetlerini ve  enerji maliyetini azaltacaktır.”[3][4].

Tüm bu çalışmalar yenilenebilir enerji kaynaklarının verimli kullanılması; şebeke altyapısının hazırlanmasına ve üretim tahmin metodlarının kesin sonuçlar verecek hale getirilmesine bağlıdır.

Sonuç

Hava tahrikli, tarifesiz, yenilenebilir enerji kaynakları yeni operasyonel prosedürleri gerektirir. Konvansiyonel fosil yakıt santrallerin ihtiyaçları doğrultusunda çalıştırılabilir güç sistemi, mevcut güç sistemi işletim prosedürleri bu düşünceyle tasarlanmıştır.

Aslında, yenilenebilir kaynakların aktif kullanılabilmesinin en kuvvetli çözümü tümevarım yönetimi ile hava tahmini modellemesi yapılabilmesidir. Bunun için uzun süreli kayıtlar elde edilebilir.

Bu detaylandırma örneğin yerel bölgenin 40 yıllık iklim değişikliği gün ve gün, saat ve saat olarak analiz edilerek metoroloji profili çıkarılabilir ve bölgenin saatlik rüzgar ve güneş gibi kaynaklarının kapasitesi elde edilebilir[5].  

Bu düzeyde detay küçük enerji sistemleri için kesinlik kazanabilirken büyük üretim tesisler (ya da yerel şebekeye bağlı çok fazla küçük üretim tesisler)de kesinlik kazanamayabilir; ancak bu bilgiler eksik kalan durumların geliştirilmesi ve giderilmesinde akıllı şebeke sistem tasarımında izlenecek yol haritası, küçük üretim tesislerinin işletme izin ve prosedürleri etkili olacaktır.

NOT; Bu yazının özeti  “energyworld” dergisi Nisan sayısında yayımlanmıştır.

Sertaç ŞAMİOĞLU

Kaynaklar;

[1] GELECEĞİN ELEKTRİK DAĞITIM ŞEBEKESİ SMART GRİD, Kürşat TANRIÖVEN, Serdal YARARBAŞ, Hadi CENGİZ Kayseri ve Civarı Elk.T.A.Ş. Fırat Üniversitesi Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu 2011

[2]http://www.modellstadtmannheim.de/moma/web/en/home/index.html

[3]http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2011/02/smart-grid-renewable-energy-and-the-smart-grid

[4]http://www.ppc-ag.de/119-1-smart+City+Mannheim.html

[5]http://c0402442.cdn.cloudfiles.rackspacecloud.com/static/ttcms/1.0.0.44/us/documents/publications/IEEE_Smart_Grid_Final.pdf

Fikrini Belirt!

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Sitemiz GDPR kurallarına uygun çerezler kullanmaktadır. Bu çerezler ile websitemizin performansını iyileştirmeyi hedeflemekteyiz. TamamDaha fazla