Dağıtım şebekelerinde planlama yapılırken hem teknik kriterler hem de ekonomik koşulları aynı anda göz önünde bulundurulmalıdır. Yapılan planlama çalışmaları teknik açıdan düzenleyici kurumların yayınladığı yönetmeliklere, uluslararası standartlara, dağıtım şirketleri tarafından belirlenen planlama kriterlerine uymak zorundadır. Ancak dağıtım şirketlerinin finansmanı genel anlamda, düzenleyici kurullar tarafından belirlenen birim ekipman ve enerji bedellerine göre şekillenmektedir. Dolayısıyla dağıtım şebekeleri planlanırken ortaya koyulan çözümler hem teknik hem de ekonomik açıdan gereksinimleri karşılamalıdır.

Dağıtım şebekesi için yapılacak ekonomik analizlerin hedefi; yıllara göre artan yük miktarı da dikkate alınarak, sınırlı olan mali kaynakların tüm yatırımlar arasında en uygun şekilde paylaştırılarak şebekenin uygun arz güvenilirliği ve hizmet kalitesinde işletilmesidir. Ekonomik analizler yardımıyla hangi planlama çözümünün minimum maliyetli olduğuna ve uygulanmasına karar verilir. Ekonomik analiz sonucunda belirlenen çözüm şebekeye uygulanabilir.

 

Dağıtım şebekelerindeki maliyetlere planlama bakış açısıyla bakıldığında akla ilk gelen maliyetler, projelerde kullanılacak ekipman ve işçilik maliyetleridir. Ancak bu bakış açısı yeterli değildir. Çünkü bahsi geçen maliyet, yapılacak yatırımın sadece başlangıç maliyetidir. Başlangıç maliyetinin yanı sıra işletme sırasında devam eden sürekli maliyetler de bulunmaktadır. Ekonomik analizler yapılırken tüm maliyetler dikkate alınmalıdır.
 

Başlangıç maliyeti, bir tesisin sıfırdan enerjilendirileceği ilk ana kadar yapılması gereken tüm işlerin maliyetidir. Bu maliyetleri mühendislik hizmetleri, ekipman bedelleri, saha çalışmaları, çalışan ücretleri, kamulaştırma bedelleri, çalışma izinleri, test çalışmaları ve sigortalar oluşturmaktadır. Başlangıç maliyetleri dağıtım şirketlerinin yatırım planları içerisinde genellikle spesifik bir yılda tek seferde ödenmesi gereken bedel olarak tanımlanmaktadır.
 

Sürekli maliyet, bir tesisin devreye alındığı andan itibaren işletmede olduğu sürece oluşturduğu maliyettir. Bu maliyetleri, işletme, bakım, kayıp enerji, çeşitli nedenlerden dolayı zamanla değişecek ekipmanların maliyetleri oluşturmaktadır.

Örnek bir dağıtım merkezi için zaman-maliyet tablosu Şekil 1’de gösterilmiştir.

Şekil 1: Yeni bir dağıtım merkezinin maliyetlerinin yıllara göre ayrımı
 

Dağıtım merkezinin başlangıç maliyeti sürecin en başında yer almakta olup, yatırım planları içerisinde sadece bir yıla atanmıştır. Sürekli maliyeti ise dağıtım merkezinin işletmede olduğu 5. ve 20. yıllar arasında devam etmektedir. Sürekli maliyetler, kendi bileşeni olan zamanla değişken maliyetlerden dolayı sabit kalmamış, yıllar içerisinde artmıştır. Sürekli maliyetler kendi içinde sabit ve zamanla değişken maliyetler olmak üzere iki bileşenden oluşmaktadır.

Sabit maliyetler, tesisin işletmesi süresince bulunacak ancak planın ya da mühendislik hesaplamalarının herhangi bir değişkenine bağlı olmayan maliyetlerdir. Örnek olarak transformatörlerin boşta kayıpları verilebilir.

Zamanla değişken maliyetler, tesisin işletmesi süresince bulunacak, ancak işletme koşullarına göre değişkenlik gösterebilecek maliyetlerdir. Örnek olarak transformatörlerin yükte kayıpları verilebilir.

►İlginizi Çekebilir: 380-33 kV İzole Trafolarda Kapasitif Arıza Akımlarının İncelenmesi ve Sisteme Etkileri Üzerine Çözüm Önerileri


Ekonomik Bileşenler

Ekonomik analizler birçok değişkenden doğrudan ya da dolaylı olarak etkilenmektedir. Bu sebeple değişkenlerin ekonomik modelleri ne düzeyde etkilediklerini bilmek oldukça önemlidir. Ekonomik modelleri etkileyen en önemli değişkenler; birim fiyatlar, iskonto oranı, ekonomik ömür, faiz oranıdır.

Paranın değeri enflasyonun etkisiyle değişirken, enflasyonu ekonomik analizlerde kullanmak efektif değildir. Planlama ya da karar verme durumu, harcamaların ve faydaların aynı dönemde olduğu zamanda yapılmalıdır. Bu sebeple kullanılacak maliyetler sabit fiyatlar üzerinden olmalıdır. Sabit fiyatlarla oluşturulan model enflasyonun etkisini devre dışı bırakmaktadır. Eğer enflasyonun etkisi de dikkate alınmak istenirse, ekonomik model cari fiyatlar üzerinden oluşturulmalı ve sonuçları dönem dönem incelenmelidir.



 

Elektrik şebekelerindeki yatırım maliyetleri aşağıdaki formülde özetlenebilir. Toplam Yatırım Maliyeti=Başlangıç Maliyeti+Kayıp Maliyeti+İşletme&Bakım Maliyeti

Yatırım maliyeti ekipmanın kurulumu için gerekli maliyettir. İşletme ve bakım maliyeti koşullar değişmediği sürece sabit olarak kabul edilebilir. Ancak kayıp maliyetinin hesaplanabilmesi için iletken üzerinden geçen akımın büyüklüğüne bağlı olan kayıp gücün belirlenmesi gereklidir. Akım büyüklüğü gün içerisinde zamana ve yüke bağlı olarak değiştiğinden, ekipmanların yüklenme ve kayıp durumlarıyla ilgili olarak teknik yaklaşımlarda bulunulmaktadır.
 

Bir ekipmanın yıl boyunca veya kullanım süresi boyunca ortalama yüklenmesine yük faktörü (Load factor) adı verilmektedir. Yük faktörü aşağıdaki formüllerdeki iki farklı yolla hesaplanabilir.

 

Yük Faktörü = (Bir yıl içinde tüketilen toplam enerji)/(8760.Puant güç değeri)

Yük Faktörü = (Ortalama güç değeri)/(Puant güç değeri)
 

Yük faktörü, puant gücün bilindiği durumlarda enerji değerini ya da enerji değerinin bilindiği durumlarda puant güç değerini elde etmek için kullanılabilir. Aşağıdaki formül bu ilişkiyi göstermektedir.

Enerji = Yük Faktörü.Güç.8760
 

Bir ekipmanın yıl boyunca (kullanım süresi boyunca) ortalama kaybına kayıp faktörü adı verilmektedir. Kayıp faktörü aşağıdaki formüllerdeki iki farklı yolla hesaplanabilir.
 

Formüllerden de görüldüğü üzere kayıp faktörü yük faktörünün karesi ile orantılıdır. Bunun nedeni kayıp gücün, akımın karesiyle doğru orantılı olmasıdır. Yapılan araştırmalar ve istatistiksel çalışmalar sonucunda yük faktörü ile kayıp faktörü arasındaki ilişki aşağıdaki formülde belirtilmiştir.



c katsayısı şebekenin bir yıl içerisindeki yük profilinin ne kadar değişken olduğuna bağlıdır. Yük profilindeki değişimlerin az olması durumunda kayıp faktörü yüksek, fazla olması durumda ise kayıp faktörü düşüktür. Yük profilindeki değişimlerin değerlendirilmesi için yük faktörünün %60’tan büyük ya da küçük olması limit olarak kabul edilebilir. Yük faktörünün %60’tan büyük olduğu durucumlar 0,3 küçük olduğu durumlarda 0,15 kabul edilebilir.

Kayıp faktörü kullanılarak, kayıp gücün bilindiği durumlarda kayıp enerji miktarına ve dolayısıyla kayıp maliyetine ulaşılabilir. Kayıp enerji ve kayıp enerji maliyeti hesaplamaları aşağıda verilmiştir.


Yük ve kayıp faktörü arasındaki ilişki aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.



 

Şekil 2: Yük faktörü ile kayıp faktörü arasındaki ilişki


►İlginizi Çekebilir: Bakır Baralarda Mat/Parlak Kalay Kaplamanın Karşılaştırılması
 

 

İletken seçimi denildiğinde akla ilk gelen teknik kriterlere göre aşırı yüklenme ve gerilim düşümü problemlerini çözen minimum kesitin belirlenmesidir. Ancak bu bakış açısı, iletken seçimi için yeterli değildir. Çünkü şebekedeki iletken, ekonomik ömrü boyunca hem kayıp hem de işletme&bakım maliyeti oluşturur. Dolayısıyla iletken seçimi yapılırken teknik kriterlerle birlikte ekonomik bakış açısı kullanılarak iletken seçimi yapılmalıdır.

İncelenecek ekonomik analizde geçmişte şebekesi bulunmayan, ancak şebekenin gelişimine bağlı olarak yeni bir şebeke ihtiyacı olan bir bölge ele alındığı öngörülmüştür. Bahsi geçen bölgenin imar planı içerisinde olmasından dolayı iletken olarak yer altı kablosu seçilmiştir. Analizde farklı maliyetteki ancak akım taşıma kapasiteleri birbirlerine yakın 95 mm² Cu, 240 mm² Cu, 150 mm² Al ve 400 mm² Al tipindeki yeraltı kablolar karşılaştırılmaktadır. Analizlerde kullanılan birim maliyetler ilgili kaynaklardan alınmış olup analiz hassasiyeti açısından her analizde tekrardan sorgulanması gerekmektedir. İşletme ve bakım maliyetlerinin kurulum maliyetinin yaklaşık %3’ü olduğu kabul edilmiştir. Kurulum, kayıp ve işletme ile bakım maliyetlerinin sağlıklı bir şekilde karşılaştırılabilmesi için anüite hesabı yapılarak yıllık bazda hesaplanmıştır. Özellikle kayıp maliyetinin etkisini açık bir şekilde gösterilmesi için analizler 0-300 A akım aralığında yapılmıştır.

Şekil 3: Farklı akım değerlerine göre yıllık bazda toplam kablo maliyetleri

Şekil 3 incelendiğinde, 115A yük akımından daha düşük değerlerde 150 mm² Al kablo en ekonomik kablo tipi olduğu görülmektedir. 115 A akım değerinde 150 mm² Al kablo ile 400 mm² Al kablonun toplam maliyetleri birbirine eşittir. 115 A’den büyük yük akımlarında en ekonomik kablo ise 400 mm² Al kablodur. Alüminyum iletken bakır iletken göre daha ekonomik olması sebebiyle hiçbir yük akımı değerinde bakır iletkenli kablolar en ekonomik kesit olarak nitelendirilememektedir.


 

Şekil 4: Farklı akım değerlerine göre yıllık bazda toplam bakır kablo maliyetleri

Şekil 4’te bakır kablolar için akım-yıllık maliyet grafiği oluşturulmuştur. Eğer yeni kablo şebekesi için sadece bakır kablo kullanılacağı düşünülürse 211 A’den daha düşük yük akımlarında ekonomik kesit 95 mm² Cu kablodur. 211 A’de ise 95 mm² Cu ile 240 mm² Cu maliyetleri birbirine eşittir. 211 A’den daha büyük akımlarda 240 mm² Cu kablo seçmek mantıklı olacaktır.


Sonuç

Elektrik tesisleri boyutlandırılmasında sadece teknik kriterler veya sadece ticari kaygılar baskın gelmektedir. Ancak her iki başlığın birbirinden ayrı düşünülmesi farklı problemlere neden olacaktır. Teknik kriterlerin baskın geldiği durumlarda bütçe problemleri yaşanacağı gibi, ticari kaygıların baskın olduğu durumlarda ise teknik kriterlerin sağlanamaması gibi problemlerle karşılaşılabilir. Bu sebeple boyutlandırma yapılırken hem teknik kriterler hem de ekonomik değişkenler göz önünde bulundurulmalıdır. Ayrıca her bir proje için teknik ve ekonomik kriterleri proje başında gözden geçirmek gerekmektedir. Aksi halde detaylı bir çalışma yapılsa dahi hatalı kararlar alınabilir.




Kaynaklar

[1] Willis, H. L. (2004). Power Distribution Planning Reference Book Second Edition, Revised and Expanded, Marcel Dekker Inc, New York.
[2] Bacalao, N. J. (2013) Planning Economics, Siemens USA Power Academy Eğitim Notları, Houston.
[3] Hreinsson, E. B. (t.y.). Cost Analysis in a Rural Power Distribution System, IEEE, Iceland.
[4] Bayliss, C. ve Hardy, B. (2007). Transmission and Distribution Electrical Engineering Third Edition, Elsevier, Oxford.
[5] Mandal, S. ve Pahwa A. (2002). Optimal Selection of Conductors for Distribution Feeders, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 17 No.1.
[6] Rothwell, G. ve Gomez, T. (2003). Electricity Economics Regulation and Deregulation, IEEE Press.


Yazar: İsmail Şahin

Siemens San. ve Tic. A.Ş., Power Technologies International
Yakacık Caddesi No:111 34870 İstanbul, Türkiye