Akıllı Şebekeler - Smart Grid

Akıllı şebekeler son yıllarda önem kazanan konulardandır. Bu makalede bu sistemlerin dünya uygulamalarına kısaca değindikten sonra, Türkiye'de çok zamanlı tarife ile böyle bir sistemin tüketici ve şebekeye getireceği faydalar sayısal olarak hesaplanmaya çalışılacaktır. Burada amaçlanan söz konusu sistemlerin şu aşamada bile hem sisteme hem tüketiciye büyük yararlar sağladığını göstermektir ve bu konuda deneysel çalışma yapacak olanlara yardımcı olmaktır.

A- A+

13.11.2011 tarihli yazı 14537 kez okunmuştur.

GİRİŞ

Edison’dan, daha doğrusu Tesla’dan bu yana hemen hemen aynı şekilde çalışan 20.yy’dan kalma şebekelere 21.yy’ın bilgisayar ve ağ teknolojisi entegre edilerek elde edilen şebeke sistemine “Akıllı Şebeke” (Smart Grid) denilmektedir. Akıllı şebekenin daha bir çok tanımı vardır. Akımlar Savaşı’nın (War of Currents) sonucu, bugün kullandığımız şebeke sisteminin de belirleyicisi olmuştur. Bir tarafta Edison’un dağınık üretim şekliyle üreterek doğru akım (DC) hatlar üzerinden tüketime sunduğu sistem ile Tesla’nın Westinghouse ile birlikte başardığı uzun mesafe güç taşımacılığı için gerilimin yükseltilerek taşınması için kullanılan alternatif akım (AC) sistemi bir süre rekabet ettikten sonra, Tesla’nın sisteminin üstünlüğü Edison tarafından da kabul edilmiştir. Dünyadaki çoğu şebekelerin tamamı AC sistemlerdir.

AC sistemlerde, güç bir yerde üretilerek bir başka yere taşınmaktadır. Bu sistemlerin temeline baktığımızda, 20.yy’ın son çeyreğine kadar hep büyük bir üretim noktasından belirli prensipler çerçevesinde kontrol edilemeyen bir tüketim gücünün karşılanması üzerine kuruludur. Bu belirli prensiplerin en başında şüphesiz frekansın izlenmesi gelmektedir.

Günümüzde ise özellikle yenilenebilir elektrik üretiminin önem kazanması ile birlikte, gerçek zamanlı fiyatlamanın yapıldığı serbest piyasa sisteminde akıllı sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Böylelikle talep de gerçek zamanlı olarak kısmen dengelenebilecek ve tevzilenemeyen fakat öngörülebilen yenilenebilir elektrik üretiminin şebeke üzerinde neden olduğu olumsuz etkiler en aza indirilebilecektir.

Tüm bunların sonucunda ise CO₂ salınımı önemli ölçüde engelleneceğinden, çevre dostu bir teknoloji olduğu da söylenebilir. Örneğin General Electric’e göre Amerika’daki evlerin %10’unda akıllı sayaçların kullanılması ile 3,724,197 ton CO₂ salınımı engellenmiştir. Bu oran %25’e çıktığında 9 milyon ton’un üzerinde salınımın önüne geçilecektir

Akıllı Şebekeler: Internet ve Enernet

Bilgi teknolojileri alanında günümüzde ulaşılan seviyeye bakılırsa, eskiden tek bir noktadan yayın yapan istasyonlar ve evlerinde bu yayınları izleyen nihai seyircilerden, şimdi seyircinin de bu bilgi akısının etkileyici bir parçası olduğu bir döneme gelmiş oluyoruz. Youtube’dan Twitter’a birçok yeni teknoloji geleneksel medya sistemi tarafından da kullanılmaktadır. Aynı şekilde internet prensiplerinin enerji sistemine uygulanması konusunda da fikirler mevcuttur. Yani tıpkı internet’in bilgi akısını çift yönlü hale getirmesi gibi, akıllı şebekeler ile sistem dengelenmesi iki yönlü (hem üretim hem tüketim) ile yapılabilecektir. Internet sisteminin geldiği noktadan esinlenilerek önerilen elektrik şebekesine “Enernet” diyenler de bulunmaktadır. Bu sistem ile internet arasındaki kıyaslama tablosu da şu şekildedir.

Tablo 1 – Enernet ve Internet

Tıpkı rekabet uygulamalarında enerji sektörünün telekomünikasyon uygulamalarından etkilenmesi gibi, elektrik şebekesinin de iletişim ağlarından etkilenmesi beklenmektedir. Dolayısıyla “Akıllı Şebekeler” veya “Internet teknolojilerinden esinlenilerek sayısal altyapı eklenmiş elektrik şebekeleri” veya “Enernet tabanlı elektrik şebekeleri” önümüzdeki dönemdeki anahtar teknolojilerden olacaktır.

Akıllı Sebeke Yapısı

Akıllı şebeke yapısının 3 anahtar bileşeni vardır:

Tablo 2 – Akıllı Şebeke Yapısı Anahtar Bileşenler

Tablo 2’den de görüldüğü üzere, akıllı şebekeler daha fazla iyi kalitede gerçek zamanlı veri toplanması temeline oturmaktadır. Bu verinin bilgisayarlar tarafından çok hızlı kararlar için analizi ve insanlar tarafından hızlı analizi ile sistem olacak olayları önlemekte, kendini onarmaktadır. Tüm bunlar ise gelişmiş bir sayaç yapısı ile mümkün olmaktadır. Bu şebekelerin:

1. Talep yönetimi

2. Yenilenebilir kaynakların daha fazla entegrasyonu

3. Kaynakların verimli kullanımı (Hem üretim hem tüketim tarafında)

4. Enerji tasarrufu ve fiyat avantajı

5. Sistem dengesi

konularında faydalar sağlaması beklenmektedir.

Akıllı şebekeler gerçek zamanlı haberleşme altyapısı ile aşırı yüklenmeleri hissedebilecek, enerji akış yönlerini düzenleyecek, yenilenebilir enerji kaynakları kullanımını optimize edecek ve kullanıcı maliyetlerini aşağı çekecek çevreci bir sistem olusturacaktır. Bu sistemin mevcut sisteme göre avantajları aşağıdaki şekilde verilmektedir:

Akıllı Şebeke sisteminin iki temel ayağı vardır:

1. Donanım (Sayaçlar, ev aletleri, büyük sistemler)

2. Yazılım (Veri altyapısı, internet tabanlı sistemler, diğer yazılımlar)

Bu yapının kritik noktası olan iletişim ağının nasıl yapılacağı konusundaki çalışmalar devam etmektedir. Kablosuz, WiMax veya BPL (Broadband over Power Lines) teknolojileri sık sık gündeme gelmektedir. Özellikle BPL (elektrik hatları üzerinden geniş hat) sistemi son zamanlarda yeniden yeni bir ivme kazanmıstır. 256 kbps bir bağlantı, 3 ev/km² olan yerler için bile aylık yaklaşık 30$’a sağlanmaktadır. Akıllı Şebeke sistemini de bir fırsat gören BPL firmaları, çalışmalarına ağırlık vermiştir. Dolayısıyla “Akıllı Şebeke Sisteminin Geleceği” hem yazılım hem de donanım alanındaki maliyet düsürücü gelişmelere ve ortak standartların belirlenmesine bağlıdır.