Teknolojinin dünyamızda giderek daha fazla yer alması ve hayat kolaylaştırdığı bir dönemdeyiz. Peki, bu değişimin şebekeler üzerindeki etkisi nasıl oldu. Gelişen haberleşme ve internet teknolojisi ile şebekeler uzakta komuta edilebilir hale geldi. Peki, Smart Grid nedir: 20. yy’dan kalma elektrik şebekelerinin gelişen 21. yy bilgisayar ve ağ teknolojisiyle entegre edilerek elde edilen şebeke sistemine akıllı şebeke (Smart Grid) denir.
Günümüzde ise özellikle fosil yakıtlarının azalmasından ötürü yenilenebilir enerjiden elektrik elde edilmesi gittikçe önem kazanmıştır. Bununla birlikte gerçek zamanlı fiyatlamanın yapıldığı serbest piyasa sisteminde akıllı şebekelere daha fazla ihtiyaç duyulmuştur.
Peki, bu sistemi statik şebeke ile karşılaştıralım.
Statik Şebeke:
Bu şebeke sistemi çeşitli elektrik santrallerinin birbiriyle bağlanıp oradan da uzun iletim hatlarına bağlanması ile oluşur. Bu da bazen oluşan bir arızanın tüm hattı çökme tehlikesiyle karşı karşıya bırakabiliyor. Bugün şebeke sistemi dal budak şebeke ve ring hatlarından oluşur. Dal budak beslemesi genellikle tek bir kaynaktan olmakta bu da bir arıza olduğunda aboneleri enerjisiz bırakabilir ki günümüzde enerji kesimi ciddi problemlere yol açabilir. Ring hatlarında besleme dal budağa göre daha fazla kaynaktan beslenir.
- İki yönlü enerji akışından dolayı reaktif güç kontrolünün zorlaşması
- Değişen güçler nedeniyle istemeyen gerilim değişimlerinin olması
- Mevcut şebeke elemanların kısa devre akım limitleri ile ısıl dayanım kapasiteleri zorlanması
- Şebeke üzerindeki transformatörlerin bağlantı gruplarına göre kısa devre akımlarının etkilerinin artması ve röle seçim kriterlerinin sürekli değişmesi gibi olumsuz yanları vardır.
Smart Grid:
Akıllı şebeke mevcut elektrik altyapısını günümüz otomasyon, gömülü sistemler ve bilişim teknolojileri ile harmanlayıp şimdiki yüzyılın ve önümüzdeki yüzyılların enerji ihtiyacını karşılayacak sisteme denir.
Peki, smart grid ne gibi problemlere çözüm amaçlı geliştirildi?
İlk önce etrafımıza baktığımızda gözlemlerimiz bize daha fazla enerjiye ihtiyacımız olduğunu söyler. Yani artan insan topluluğu daha fazla abone vs. gibi artan enerjinin kontrol edilebilmesi gerekir. Bunun için smart grid sistemlere geçişe başlanmıştır.
Kayıpların minimize edilmesi; enerji hatlarında oluşan kayıpların izlenmesi ve oluşabilecek arızaların önceden önlenmesi gerekir.
Günümüz üretim tesislerindeki enerji üretme potansiyeli ortadadır. Bu da bize artan enerji ihtiyacını karşılamak için yeni enerji üretim şekilleri ortaya çıkmasına neden olmuştur. Bu sistemler uzaktan izlenmeli, kontrol altına alınmalı ve şebekeye bağlandığı noktalarda oluşabilecek teknik problemler yönetilebilmelidir. Elektrik enerjisi ihtiyacı zamanla artmaktadır ve biz de mevcut kaynaklarımızı ne kadar akıllı yapar ve akıllı kullanırsak enerji verimliliğini de o kadar artırmış oluruz.
Smart Grid Çalışma Prensibi
Öncelikle şebekenin her seviyesine bilgi transferini sağlayabilecek şekilde alıcılar ve sayaçlar konulmaktadır. Rüzgar çiftliklerinden, şirketlerden, güneş sistemlerinden veya konutlardan gelen veriler transformatörlere ulaşır. Transformatörler, şebekenin bu verileri aynı anda algılamasını ve bu doğrultuda enerji tedariğini sağlamaktadır. Bir rüzgâr yâda güneş panel sistemi meteorolojiden alınan veriler yolu ile sonraki gün ne kadar enerji üretebileceğini şebekeye bildirebilmektedir.
Smart Grid Sistemin Avantajları:
- Tüketicilerin, enerji üretim ve dağıtım firmalarının enerjiyi daha iyi düzeyde üretkenlik doğru ve verimli bir kullanım sağlamayı amaçlar.
- Son günlerde daha fazla gündemde olan yenilenebilir enerji kaynaklarının daha fazla kullanılmasını, daha iyi bir şekilde optimize edilebilmesi ve bu kaynaklardan daha fazla katkı alınabilmesini sağlar.
- Tüketicilerin hayat kalitelerini bozmadan enerji kullanmalarını yönetme ve gerekli tasarruf etme yetkisini onlara sunar.
- Sistem dengesini sağlar. (Enerji üretim, tüketim tesisleri ve aboneler arasında)
- Enerji üretim ve tüketimini optimize ederek karbon emisyonunu azaltarak çevre kirliliğini engeller.
Dünyada Smart Grid Sistemi Kullanımı:
Avrupa kıtası gittikçe yenilenebilir enerji kaynaklarına verdiği önemle birlikte smart grid teknolojisine de aynı oranda geliştirmeye ve kullanmaya özen göstermiştir. Bununla birlikte bu kıtanın en önemli problemi tabi ki coğrafi koşullardır. Çünkü bu kıtanın güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi ve dalga enerjileri tek bir bölgeden değil de farklı bölgelerden olduğu için verimliliği artırmak için statik şebekeden ziyade smart grid(akıllı şebeke) uygulamaları tercih edilmiştir.
Bununla beraber akıllı şebeke uygulamalarının temel malzemeleri olan akıllı sayaçlarda ki kullanımda gittikçe artmaktadır. Hatta yapılan çalışmalar neticesinde öngörüler 2020 yılına kadar Avrupalı tüketicilerin %80’ini kadarı akıllı sayaçlara geçilip kullanılacağını söyler.
Avrupa‘da smart grid için bazı pilot projeler başlatılmıştır.
- Settlement “Am Steinweg” in Stutensee, Germany
- San Agustin del Guadalix, Spain
- Supply Centre East, Germany
Hindistan da ise bu sisteme diğer ülkelere göre daha fazla ihtiyaç vardır. Çünkü Hindistan dünyanın en zayıf şebeke altyapısına sahiptir. Haliyle ortaya çıkan enerji kayıpları diğer ülkelere göre çok fazladır. (%26 – bazı bölgelerde %62 oranına kadar yükselebilmekte)
Bu durum nedeniyle ilk büyük atılım 2008 yılında atıldı. Yakın gelecekte büyük yatırımlar ile bölgesel anlamda akıllı şebekelere geçişe başlandı.
Çin de ise yeni üretimler ve yeni hatlar çok hızlı bir şekilde oluşturuluyor. Bu nedenle akıllı ve gelişimi olabilecek bir şebeke sistemine ihtiyacına en fazla ihtiyacı olan ülkelerden biridir. Çin 2010 yılı verilerine göre 7.32 Milyar Dolar yatırımla Dünya’da akıllı şebekeler konseptine en çok yatırım yapan ülke.
Amerika’da akıllı şebeke uygulamasına 2007 yılında Enerji Bağımsızlığı Yasası ile yapılan düzenlemelerle geçilmiştir. Eyaletlere göre hedefler farklı olsa da ortak bir sistem için gerekli çalışmalara başlanmıştır. Bunun için gerekli yatırımlar hesaplanmıştır. Bunlar sadece akıllı sayaçlar için hedeflenen yatırımın 50-60 milyar dolar arasında olacağı düşünülmektedir. Toplam yatırımların ise önümüzdeki 15-20 yıllık süreçte 300 ile 450 milyar dolar arasında olması planlanmıştır.
Peki, ülkemizdeki uygulamaları ve son durumu:
Dünya yavaş yavaş sistemlerini uzaktan komuta etme, arızaları zamanında ve yerinde müdahale etme çalışmalarına ülkemizde kayıtsız kalmamıştır. Ülkemizde akıllı şebeke sistemlerine olan ilgi ile beraber gün geçtikçe bu alanda çalışmalar da artmaktadır.
Bu nedenle;
- İletim ve dağıtım sistemleri ile ilgili gerekli güncellemeler için uygulamalar ve denemeler yapılmıştır.
- TÜBİTAK tarafından uluslararası projelere iştirak edilmiştir.
- Otomatik sayaç okuma, çeşitli SCADA sistemleri ile akıllı şebekeler için yatırımlar yapılmıştır.
- Şebekelerin gerçek zamanlı okunması ve yönetimine yönelik yatırımlar yapılmıştır.
- Akıllı sayaç üretimi için Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı bünyesinde SAYKOM kurulmuştur.
