Enerji Dağıtım Sistemlerinin Yeniden Şekillenmesi: Mikro Şebeke Sistemlerin Kullanımı

30 Eylül 2019 Dergi: Eylül-Ekim 2019

Dr. Füsun S. Tut Haklıdır
İstanbul Bilgi Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü

Küresel ölçekte enerji ihtiyacının arttığı ve beraberinde fosil yakıtların yaygın olarak kullanımının da payı olan iklim değişikliğinin etkilerini daha kısa periyotlarda ancak daha çarpıcı olarak gözlenebildiği günümüz koşullarında, enerji verimliliği ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının önemi ön plana çıkmaktadır.

Artan enerji ihtiyacı, şebeke alt yapılarının güçlendirilmesi ve kapasite artırımına ve bunu gerçekleştirebilmek için ödeneklere ve konvansiyonel ve yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen enerjinin optimize edilmesini gerektirmektedir. Tüm bu  teknik alt yapı ve kontrol çalışmalarını yaparken de, 2019 yaz aylarında özellikle İspanya, Fransa, İngiltere gibi ülkelerde sert bir şekilde küresel ısınmaya bağlı mevsim değişikliklerini de göz önüne alarak sadece ısıtma ve soğutmaya bağlı enerji tüketimlerinin de yeniden gözden geçirilmesini sağlayacak kapsamlı enerji yönetim sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu noktada gelişen teknoloji, hem enerji verimliliği hem de enerji kaynaklarının yönetimleri konusunda insanlığa yeni olanaklar sunmaktadır. Sürdürülebilir binalar, hibrit enerji sistemleri, elektrikli, hidrojen yakıt pilli araçlar ve akıllı şebeke sistemler gibi kavramların hayatımıza girmesinin ardından, dağıtık mikro şebeke sistemlerinin geliştirilmesi de gelecekte oldukça yaygınlaşması öngörülen enerji yönetim sistemi olarak karşımıza çıkmaktadır.

Mikro şebeke sistemler birden fazla enerji kaynağının kullanımına izin veren, bir bölgedeki enerji arz-talep dengesini kurmayı hedefleyen, ana şebeke sistemine bağlanmadan da bölgenin tüm ihtiyacını sağlayabilen sistemler olarak ifade edilebilir. Böyle şebeke sistemiyle bir bölgenin tüm elektrik ihtiyacı o bölgenin sahip olduğu kaynak potansiyeline bağlı olarak, rüzgar, güneş, jeotermal veya biyokütleden elde edilebilir (Şekil.1).

Şekil .1 Bir mikro şebeke sistemin temel unsurları (Bui vd., 2019 uyarlanarak) 

Bu tip sistemlerde dağıtık güç kanalları ve küçük ölçekli güç sağlama üniteleri yeterli olabilmektedir. Enerjinin yönetim ve optimizasyonun yapılabilmesi, sistemdeki anomalileri anlayabilmek için bir bilgi ve iletişim ağı kullanılmaktadır. Sistemin kontrolü de yapay zeka algoritmalarıyla gerçekleştirilmektedir. Sistem farklı enerji kaynaklarından üretilen enerjinin tüketici tarafından doğrudan ya da enerjinin depolanarak daha sonra kullanılmasına olanak verebilmektedir. Bu tip enerji dağıtım yolu, yeni bir kavram olarak karşımıza çıkan,  ortak kamu enerji depolama sisteminin de özellikle elektrikli araç sahipleri tarafından kullanılmasına olanak sağlayabilmektedir. 

Mikro şebekeler, özellikle coğrafik koşullar nedeniyle ulaşımın zor olduğu bölgeler ve adalar için de oldukça uygun sistemler olarak karşımıza çıkmakta ve ana şebeke sistemine bağlanmadan kesintisiz enerji olanağı sunmaktadırlar. Mikro şebeke sistemlerle enerji üretimi özellikle güneş, rüzgar ve jeotermal enerjisi potansiyelleri olmasına karşın enerji ihtiyaçlarını halen dizel yakıtlı santrallerden sağlayan Ege Denizi’ndeki adalar için oldukça uygun olarak öngörülmektedir. Örnek olarak, İzmir’in  yaklaşık 1.3 GWe’lık  rüzgar enerjisi kurulu gücünün büyük kısmına sahip Çeşme yarımadasına yaklaşık 15 km uzaklıkta olan Sakız adası (Chios), rüzgar, güneş ve adanın kuzeyindeki jeotermal enerji potansiyeline rağmen halen enerjisini 70 MWe gücünde dizel yakıtlı bir santralden sağlamakta olup (Kougias vd., 2019; Şekil.2), ada da son dönemde küçük çaplı fotovoltaik güneş ve rüzgar türbinlerinin kurulumu yapılmaya başlanmıştır. Belli bölgelerde mikro şebeke sistemlerin kurulması, elektrikli araçların kullanımına başlanması adanın bir rol-model olmasına olanak sağlayabilecektir. 2010 yılında rüzgar-hidrojen hibrit sisteminin bir uygulaması da Norveç’in Utsira adasında  ortaya konulmuştur (Ulleberg vd., 2010).

Bu tip ana karaya uzak ya da coğrafi ulaşımı zor bölgelerde mikro şebeke sistemlerin kurulması amacıyla hazırlanan proje önerileri Avrupa Komisyonu Horizon 2020 Araştırma ve İnovasyon Programı tarafından büyük fonlarla desteklenmektedir. 


Değinilen belgeler:

Bui, H.V., Hussain, A., Kim, H.M. 2019. Q-learning-based operation strategy for community battery energy storage system (CBESS) in microgrid system. Energies,  12(9), 1789.

Kougias, I., Szab,S., Nikitas, A., Theodossiou, N. 2019. Sustainable energy modelling of non-interconnected Mediterranean islands. Renewable Energy, 133; 930-940.

Ulleberg, Ø, Nakken, T., Ete, A. 2010. The wind/hydrogen demonstration system at Utsira in Norway: Evaluation of system performance using operational data and updated hydrogen energy system modeling tools. International Journal of Hydrogen Energy, 35-5; 1841-1852.