Dr. Hasan Basri Çetinkaya
SIEMENS A.Ş.
Altyapı ve Şehirler / Akıllı Şebekeler Grubu

Yenilenebilir enerji kaynaklarına ait teknolojinin günümüzde geldiği seviye, bu kaynaklardan enerji üretimini ekonomik kılmaktadır. Ayrıca günümüzdeki klasik enerji üretim kaynaklarının kullandığı yakıtın azalmaya başlaması, ekonomik sebepler ve çevresel faktörler, herhangi bir dış kaynağa bağlı olmadan, dünya döndükçe varlığını koruyacak sürdürülebilir enerji kaynaklarına olan ihtiyacı daha da çok arttırmıştır. Bu ihtiyaca bağlı olarak, teknolojik olarak da gelişen yenilenebilir enerji günümüzde çok hızlı bir şekilde enejri sistemimize entegre olmaya başlamaktadır.

Yenilenebilir Enerji Entegrasyonları ve Enerji Dağıtım Yapısı

Ülkemizde gerçekleştirilen yenilenebilir enerji entegrasyonlarının kullanımı her geçen gün daha da artmaktadır. Özellikle yenilenebilir enerji açısından zengin batı bölgelerimize karayolu ile seyahat edenler, bu entegrasyonları hergün artan bir biçimde izleyebilmektedir. İletim seviyesinden gerçekleşen bu entegrasyonlar, lisanslı ve lisanssız üretim yönetmeliğinin de etkisi ile çok yakın bir zamanda dağıtım sisteminden de gerçekleşecektir. Dağıtım sisteminden geçekleşecek bu entegrasyonlar, orta gerilim seviyesine kurulacak rüzgar parkları ve alçak gerilim seviyesinde kurulacak tüketiciye ait rüzgar türbinleri yolu ile gerçekleşecek ve her geçen gün, miktar olarak büyüyecektir. Bu entegrasyonların sadece rüzgar enerjisi ile ilgili olacağını ifade etmek çok doğru olmayacaktır. Günümüzde rüzgar enerjisi gündemde olmasına karşın çok yakın bir gelecekte güneş enerjisinin de özellikle dağıtım sisteminden entegrasyonlarının izleneceği söylenebilir. Tek bir kaynağa bağımlı kalmamak, yenilenebilir enerjinin kaynağında yaşanan dalgalanmalara karşın, daha pürüzsüz bir güç eğrisi elde edebilmek için de önem arzetmektedir. Rüzgar esmediği, güneş parlamadığı zaman fosil kaynaklı üretimler tüketimi karşılamak zorundadır. Denge çok önemlidir. Hava çok sıcaksa fotovoltaikler kapalı ve rüzgarlı ise rüzgar türbinleri çalışacaktır. Önemli olan güç eğrisini pürüzsüz bir şekle getirmektir [1]. Akıllı şebekelerde bu dengeleme gerçek zamanlı dinamik olarak yapılabilir.

Enerji kaynaklarının, özellikle dağıtım sistemi üzerinden bu ölçekte entegrasyonu daha önceden karşılaşılmış bir durum değildir. Bu nedenle özellikle mevcut dağıtım sisteminin dizaynında üretim entegrasyonlarının düşünülmediği ifade edilebilir. Dizayn, üretim santrali entegrasyonlarına göre yapılmadığından, yapı değişirken iki konu çok önem kazanacaktır. Bunlardan birincisi, dağıtım sisteminin bu üretim sistemlerine izin verecek esnek yapıya kavuşması, ikincisi ise teknik uygunluğun muhakkak sorgulanarak ilave edilebilecek üretim miktarına bu teknik uygunluğa göre karar verilmesidir. İlk konu günümüzde de ismini sıkça duyduğumuz “akıllı şebeke” ile ilgilidir [2]. Şebekenin, üretim entegrasyonlarına izin verecek, izleyecek ve karar alacak akıllı bir yapıda olması gerekecektir. İkinci konu da önemli olan ise, teknik uygunluğa bakılmadan gerçekleşecek entegrasyonlarda, ciddi enerji kalite problemleriyle karşılaşılabilecek olmasıdır [3]. Bu iki konu, geleceğin enerji sisteminin güvenirliği ve kalitesini belirleyecek unsurlardır. Bu iki konuya uyulmadığı taktirde enerji kalitesizliği ve süreksizliği durumu ile karşı karşıya kalınabilecektir.

Geleceğin enerji yapısının akıllı yapıda olmaması, üretim entegrasyonları sonucu değişen yük akışı, koruma koordinasyonu ve dağınık üretim yapısını dikkate almayacak, bunun sonucunda da enerji sisteminde ciddi gerilim ve güç dalgalanmaları ve enerji adalaşmalarında ise ciddi frekans ve güç dalgalanmaları yaşanabilecektir [3]. Üretim entegrasyonlarının teknik uygunluğa göre yapılmaması durumda ise yine ciddi gerilim ve güç dalgalanmaları, bunu önlemek için ise üretim santralinin kapasitesinin tam kullanılamaması durumları oluşabilecektir. Kullanılan enerjideki kalitenin bozulmaması ve kesintilerin artmaması için enerji sistemleri bu entegrasyonlara uyumlu duruma getirilmeli ve gerekli analizler yapılmalıdır. İletim sisteminden gerçekleştirilen büyük ölçekteki entegrasyonlarda bu analizler şebeke yönetmelikleri ile istenmektedir [4]. İletim sistemleri enerji üretimine göre planlanmıştır. Ancak dağıtım sistemi üretim entegrasyonuna göre dizayn edilmediğinden, tüketici tarafında problem yaşanmaması için dağıtım tarafında gerçekleştirilecek analizlerin daha da dikkatli yapılması gerekmektedir. 

Akıllı bir enerji yapısında, tüm sistemi izleyebilen, koşullara göre kendi kendine karar alabilen ve anahtarlama yapabilmek için çok hızlı iletişim kurabilen yapılar bulunmaktadır. Akıllı şalt merkezleri otomasyonu, enerji kesintisini önleme, arıza sonrası hızlı toparlanabilme, üretim entegrasyonlarına akıllı uyum, akıllı bir sistemin en büyük özelliklerindendir. 

Dağınık bir enerji üretim sisteminde enerji üretiminin optimizasyonu ve verimliliği de önem kazanacaktır [5]. Bu nedenle geleceğin enerji yapısında, sanal enerji santralleri olarak ifade edilen, aslında birçok küçük santrali tek bir santral gibi tanımlayan ve yöneten yapıların da bulunması beklenmektedir (DEMS-Distributed Energy Management System). Bu sistemler enerji piyasası koşullarına ve sistem yapısında oluşabilecek olumsuz koşullarda kendine bağlı sistemleri düzenleyerek, enerjinin kesintisiz, kaliteli ve ekonomik olmasını sağlayabilecektir [6].  

Geleceğe Nasıl Hazır Olacağız?

Günümüzde gerçekleştirilen yenilenebilir enerji entegrasyonları ve Türkiye’nin 2023 yılına ait strateji belgesi düşünüldüğünde [5], geleceğin enerji yapısının bugünden farklı olacağı açıktır. Günümüzde hemen hemen herşeyin enerjiye bağımlı olduğu düşünüldüğünde, mevcut sistemde sağlanan güvenirlik ve sürdürülebilirliğin, gelecek enerji yapısında da devam ettirilmesi gerektiği çok açıktır. Özellikle dağıtım sisteminden gerçekleşecek üretim entegrasyonları enerji yapısında çok önemli değişimleri oluşturacaktır. Bu değişimlerin dizaynı, kurulumdan sonra izlenmesi ve  kontrolü enerjinin kalitesi ve sürdürülebilirliği açısından oldukça önemli olacaktır. Bunu başaracak  teknoloji günümüzde mevcuttur. Önemli olan hangi teknolojinin, hangi noktada hangi yapılara uygulanması gerektiğini iyi pojelendirebilmektir.

Kaynaklar

1. Çetinkaya H.B. Teknik Panel; Rüzgar ve Güneş Santrallerinin Şebeke Bağlantısı, Teknik ve Ekonomik Sorunlar  – “Akıllı Şebekeler” , ODTU, Ankara, 2009.
2. Çetinkaya H.B. “Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Entegrasyonunda ve Uluslararası Enerji Bağlantılarında Akıllı Şebekeye Duyulacak İhtiyaç”, 3E, Kasım 2009.
3. Çetinkaya H.B., Dumlu F. “Dağıtık Üretim Tesislerinin Şebeke Entegrasyonunda  Yaşanabilecek Olası Problemler ve Entegrasyon Analizleri”, Akıllı Şebekeler ve Türkiye Elektrik Şebekesinin Geleceği Sempozyumu, Ankara, 2013.
4. Çetinkaya H.B. “Rüzgar Enerjisi Bağlantısının Mevcut Sisteme Etkisi, Rüzgar Yönetmeliği Ek-18'in Yaptırımları”, Uluslararası Enerji Kongresi ENERKON, Ankara, 2010.
5. Çetinkaya H.B. “Enerji Yönetimi ve Enerji Verimliliği Açısından, Akıllı Şebekeler & SCADA Uygulamaları”, 3. Ulusal Enerji Verimliliği Forumu ve Fuarı, Istanbul, 2012.
6. Taşpınar M. “Akıllı Şebekeler” Sunum, SIEMENS, 2010.