Yenilenebilir Enerji kaynaklarının şebekedeki varlıkları arttıkça geleneksel enerji akışı da büyük bir değişime girmektedir.
 

Bu sayede merkezi ve tek yönlü olan enerji akışı, merkezi olmayan ve çok yönlü bir hale gelmektedir.

Artık şebekelerimizin her noktasında üretim santralleri yer almakta, hatta bazı son kullanıcılar talep tarafı katılımına dahil olarak hem üretici hem de tüketici olarak rol oynamaya başlamaktadır. Yakın gelecekte elektrikli araç şarj istasyonları ile Enerji Depolama sistemlerinin de şebekeye eklenmesi ile birlikte şebekelerde enerji akış yönleri artacak ve beraberinde de kontrol zorlukları getirecektir.
 

 

Merkezi olmayan enerji yapıları fazlalaştıkça şebekelerin kendi içlerinde, ulusal şebekerden ayrı küçük şebeke grupları yarattığına tanık olacağız. İşte bu şebeke gruplarına dünya literataründe “Micro Grid” ismi verilmektedir.



Öncelikle, Micro Grid'in ne olduğunu tanımlakla başlayalım;

Micro Grid; üretim ve tüketimin aynı lokasyonda konumlandığı bir ada yada kampüs gibi sınırlandırılmış bir coğrafi alandır, Genellikle birkaç yüz kW tan 50 MW’a kadar olan bir güç aralığındadır. Tipik bir Micro Grid aşağıdaki elemanlara sahiptir;

► Dizel generator yada Kombine Isı ve Güç santralleri gibi kontrol edilebilir bir üretim merkezi
► Fakat daha çok sıkça yenilenebilir üretimler, kontrolün daha sınırlı olduğu Fotovoltaik veya Rüzgar santralleri
►  Kontrol edilebilir yada edilemeyen yükler, binalardaki enerji tüketimi veya endüstriyel prosesler
►  Bazı durumlarda Micro Grid ortak kublaj noktasından ana şebekeye bağlı olabilir
►  Son olarak da depolama sistemleri Micro Grid’lerin önemli bir parçasıdır.

Genel olarak sistemin stabil olması tüm merkezlerin bir kontrolör tarafından koordine edilmesi gereklidir.

Otomasyon ve kontrol sistemleri, bu yapının beyni olarak düşünülebilir. Micro Grid kontrolör, tüm sistemin varlıklarını yönetir (üretim ve yükler), bu yüzden en optimum şekilde çalışmaktadırlar.

Bir orkestra hayal edin, eğer 2 yada 3 müzisyen beraber çalıyorlarsa, oldukça kolay bir şekilde bir harmoni yaratabilirler. Ancak, hiç şefi olmayan komple bir orkestra gördünüz mü?

Micro Grid kontrolör de benzer rol oynamaktadır.

Tüm varlıkları koordine eder, belirlenen ayar noktalarını birbirlerine iletir, üretim ve yükü gerçek zamanlı olarak optimize eder ki bu şekilde farklı Micro Grid ekipmanlarından en yüksek fayda sağlanır.
 

Yakın gelecekte Micro Grid yapılarına sahip olması beklenen 5 ana grup bulunmaktadır;

► Kampüsler; Öncelikle sadece Üniversite Kampüsleri değil, ülkemizde son dönemde oldukça yaygınlaşan ve bir kampüs niteliği taşıyan Şehir Hastaneleri de bu grup içinde değerlendirilmelidir. Bu grupta tipik olarak enerji maliyetlerini düşürmek hedeflenmektedir. Çatı tipi PV paneller, Kombine Isı ve Güç santralleri kurarlar ancak şebekeye de hala bağlı kalmaya devam ederek pik tüketimlerini düşürürler, tarifenin yüksek olduğu zamanlarda dışarıdan enerji alımını minimize etmeye çalışırlar. Enerji optimizasyonunu, kojenerasyon (ısı ve güç) veya tri-gen (güç, ısıtma ve soğutma) kombinasyonları ile sağlamaya çalışırlar.

► Kritik proseslere sahip endüstriyel kuruluşlar; Bu kuruluşlar Kampüs gruplarındakine benzer kullanım durumlarına sahiptir ancak ilave kısıtlamaları vardır. Öncelikleri ürün üretimidir ve bu nedenle güç kalitesi ve güvenilirlik önemli bir faktördür. Micro Grid bu kuruluşlara, ana şebekedeki güç kalitesi düşükken ve kendi enerji üretimleri varken veya enerji üretim planları varken yardım edebilir. Ek olarak Kampüsler dağıtık yüklere sahipken, endüstriyel kuruluşlar çoğunlukla kontrol edilebilir yüklere sahiptirler. Talep Tarafı Yönetimi uygulayarak, üretim ve tüketim optimize edilebilir ve bu sayede endüstriler için iş durumları (business case) iyileştirilebilir.

► Uzaktan kontrol edilebilir lokasyonlar ve adalar: Doğal coğrafik Micro Grid’lerdir. Mevcut durumda bu şebekelerde sıklıkla lojistik kısıtlamalardan dolayı dizel generatörlerle enerji üretimine bağlıdırlar ve yüksek yakıt maliyetleri bulunmaktadır. Yenilenebilir enerji bu tarz lokasyonlar için enerji kaynağı çözümü olabilir. Ancak bu şebekelerde yenilenebilir enerjinin payı arttıkça şebekede kararsızlık problemleri ortaya çıkacaktır. Yenilenebilir entegrasyonundaki olası problemleri çözen ve birçok başlıkta yardımı olacak bir kontrol sistemine ihtiyaçları olacaktır. Yenilenebilir enerjinin optimal enerji karışımı, şebeke kararlı durumdayken maksimum fayda alınacak şekilde sağlanabilir.

► Kritik altyapılar: Bu grupta yer alan kuruluşların tüm konusu güvenilirliktir. Hastaneler, Askeri Tesisler, Arama Kurtarma Merkezleri, herhangi bir zamanda ve herhangi bir koşul altında şebekeden ayrı bir şekilde işletilebilir olmalıdır. Ayrıca şebekeden ayrı olarak (off-grid modda) uzun süre çalışabilecek kabiliyette olmalıdırlar. (Örneğin büyük bir Kasırga sonrası ana şebeke restore edilene kadar) bu altyapılar şebekeden ayrılma imkanına sahip olmalı, ada modunda çalışabilmeli ve istenildiğinde tekrar senkron bir şekilde şebekeye bağlanabilmelidir. Bu şekilde herhangi bir zamanda güvenilir bir Micro Grid haline gelirler.

► İletim ve Dağıtım Şirketleri: Bu grupta temel olarak şebeke kararlılığına bakmaktadırlar. Yenilenebilir enerjinin artan payıyla, Micro Grid değerli bir talep cevabı (demand response) ve şirketlere operasyon esnekliği desteği sağlar.



Micro Grid’ler, Micro Grid Kontrolör tarafından sağlanan 3 ana katma değere sahiptirler:

Ekonomiklik: Enerji üretim ve tahmini için en ekonomik kaynağın kullanılması hedeflenmektedir. Micro Grid Kontrolör, kuruluşlar için toplam enerji maliyetlerinin düşürülmesine fayda sağlar.

Güvenilirlik, Esneklik, Çabuk İyileşme Özelliği: Bazı şebekeler düşük güvenilirliğe sahiptir. Şebeke arızası durumunda Micro Grid şebekeden ayrılabilir, black start uygulanarak gücün olabildiğince çabuk restore edilmesi sağlanır. Şebeke geri geldiğinde sorunsuz bir şekilde resenkron olması da gerekmektedir.

Sürdürülebilirlik: Yenilenebilir kaynakların gelişimi ile beraber sürdürülebilirlik artan bir öneme sahiptir, yenilenebilir varlıklar üretim ve yük tahminleri ile şebekeye entegre edilmelidir.

Siemens’in Micro Grid çözümleri temel olarak aşağıdaki çözümleri ve ürünleri içermektedir:
 

Bu yazılım optimal enerji karışımının belirlenmesi için danışmanlık hizmetlerinin temelini oluşturan bir yazılımdır. Micro Grid’in faydalarını sınıflandıran teknik – ekonomik analizlerin yapılmasını sağlamaktadır. Siemens’in kendi ürünü olan bir yazılımla, müşterinin saha uygulamasının bir Digital İkiz’i çıkarılarak danışmanlık hizmeti sağlanabilmektedir. Bu sayede ne kadar Solar, Rüzgar veya depolama tesis edilmeli belirlenebildiği gibi, kontrol ve optimizasyon özelliklerine bağlı olarak finansal iş modeli de analiz edilebilmektedir. Bu simülasyonlar, kararları alırken riskleri azaltmaya da yardımcı olmaktadır.

► En uygun portföy karışımının (TL/kWh) belirlenmesi için entegre simülasyonları içeren danışmanlık hizmetleri
► Senaryo simülasyonları
 

Kural bazlı algoritmalar, güvenilirlik uygulamalarına odaklanan küçük ölçekli tesisler için ideal bir çözümdür.

► Off-Grid işletmeye uygun, harici haberleşme arayüzleri içermektedir.
► Cloud (Bulut) çözümlerine uyumludur.
► Siber Güvenlik sertifikalıdır.
► Lokal şebekenin adalanması
► Tekrar senkronizasyon
► Yük atma ve Otomatik üretim kontrolü

► Advance Network Management System : On-grid uygulamalar, şebekeye bağlı ve değişken tarifeli Micro Grid'ler için idealdir, Micro Grid’in alınan faydanın maksimize edilmesi için tahmin olanağı da sağlamaktadır.

►Off / On Grid uygulamalara, Enerji piyasası marketi etkileşimi ile odaklanabilir.

► İzleme ve kontrol
► Üretim ve yük tahmini
► Enerjinin optimize edilmesi

Tüm KPI’ların görselleştirilebildiği, gerçek zamanlı veri toplamaya imkan sağlayan Cloud tabanlı bir platform, PC, akıllı telefon veya evde tabletlerde çalışabilir.

► Performans izleme ve karşılaştırma
► Performans sözleşmeleri, yazılım hizmetleri
► Gerçek zamanlı veri toplama
► Görselleştirme ve karşılaştırma
► Basit kontrol modülleri
 

Şafak Karahan
Elektrik Mühendisi / Mühendislik Yönetimi Uzmanı Satış Yöneticisi
Dağıtım Şirketleri ve IT İşleri Satış Grubu – SIEMENS SAN. VE TİC. A.Ş.