75
Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği Doç. Dr. Ozan Erdinç Yıldız Teknik Üniversitesi – Elektrik Mühendisliği Bölümü [email protected] Sürdürülebilir Şehirler Eğitimi İstanbul | 1-2 Ağustos, 2017

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

  • Upload
    others

  • View
    22

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji

Verimliliği

Doç. Dr. Ozan Erdinç Yıldız Teknik Üniversitesi – Elektrik Mühendisliği Bölümü

[email protected]

Sürdürülebilir Şehirler Eğitimi

İstanbul | 1-2 Ağustos, 2017

Page 2: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Sunum Planı

• Yenilenebilir Enerji Sistemleri

• Akıllı Şebekeler

• Enerji Verimliliği

• Genel Değerlendirme

2 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Page 3: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz gibi

konvansiyonel enerji kaynaklarından karşılanmaktadır. Ancak konvansiyonel enerji kaynakları ile

ilgili birçok olumsuz husus, temiz ve yenilenebilir alternatif enerji kaynakları üzerine yapılan

çalışmalara büyük bir ivme kazandırmıştır:

• Konvansiyonel yakıtların rezervleri sınırlıdır ve tükenme tehlikesi ile karşı karşıyadır, bu

durum sürdürülebilir bir enerji temini açısından risk oluşturmaktadır.

• Bahsi geçen rezervler belirli ülkelerin elindedir, bu durum özellikle günümüz dünyasının

politik ve ekonomik dengeleri içerisinde dikkate alınması gereken önemli bir husustur.

• Bunun yanı sıra konvansiyonel yakıtların çevresel etkileri günümüzde büyük tehdit

oluşturacak boyutlara ulaşmıştır. Fosil yakıt tabanlı sera gazı salınımı dünyadaki küresel

ısınmayı arttırmış, dünyanın birçok yerinde doğa koşullarının ve mevsimsel dengelerin

bozulmasına yol açmıştır.

• Bu açıdan başta güneş ve rüzgar tabanlı sistemlerin yanı sıra hidroelektrik, biyoenerji, dalga

enerjisi, jeotermal enerji, hidrojen enerjisi, vb. alternatif ve yenilenebilir enerji sistemleri,

çevre dostu ve sürdürülebilir bir işletim sağladıklarından dolayı gelecek açısından önemli

enerji sistemleri konumundadırlar.

3 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Page 4: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

4 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Ülke

Petrol rezervinin

dünyadaki toplam

rezerv içerisindeki

oranı (%)

Suudi Arabistan 19,8

Venezuela 12,9

İran 10,3

Irak 8,6

Kuveyt 7,6

Birleşik Arap

Emirlikleri 7,3

Rusya 5,6

Libya 3,3

Kazakistan 3,0

Nijerya 2,8

Kanada 2,5

Amerika 2,1

Katar 2,0

Çin 1,1

Angola 1,0

Brezilya 1,0

Cezayir 0,9

Meksika 0,9

Diğer 7,3

PETROL

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Ülke

Kömür rezervinin

dünyadaki toplam

rezerv içerisindeki

oranı (%)

Amerika 28,9

Rusya 19,0

Çin 13,9

Avustralya 9,2

Hindistan 7,1

Ukrayna 4,1

Kazakistan 3,8

Güney Afrika 3,7

Brezilya 0,9

Polonya 0,9

Kanada 0,8

Kolombiya 0,8

Almanya 0,8

Çek Cumhuriyeti 0,5

Yunanistan 0,5

Endonezya 0,5

Macaristan 0,4

Pakistan 0,3

Türkiye 0,2

Tayland 0,2

Bulgaristan 0,2

Diğer 3,3

KÖMÜR

Ülke

Doğal gaz rezervinin

dünyadaki toplam rezerv

içerisindeki oranı (%)

Rusya 23,7

İran 15,8

Katar 13,5

Türkmenistan 4,3

Suudi Arabistan 4,2

Amerika 3,7

Birleşik Arap Emirlikleri 3,4

Venezuela 3,0

Nijerya 2,8

Cezayir 2,4

Endonezya 1,7

Irak 1,7

Avustralya 1,6

Malezya 1,3

Çin 1,3

Mısır 1,2

Norveç 1,1

Kuveyt 1,0

Kazakistan 1,0

Kanada 0,9

Özbekistan 0,9

Libya 0,8

Azerbaycan 0,7

Hindistan 0,6

Hollanda 0,6

Diğer 6,8

DOĞALGAZ

Page 5: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

5 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Page 6: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

6 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Page 7: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

7 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Rüzgar Enerjisi: • Rüzgâr enerjisi, yeryüzündeki birçok enerji kaynağında olduğu gibi, güneş enerjisi

kaynaklıdır.

• Güneş tarafından yayılan güneş ışınımı uzay boyunca yol alarak dünyaya çarpmakta ve

karalar ve okyanuslar arasında ısıl farklar yaratmaktadır. Bu ısıl farklılıklardan dolayı

bölgeler arasında basınç farklılıkları meydana gelmektedir. Bu husus nedeni ile hava

yüksek basınçlı bölgelerden düşük basınçlı bölgelere doğru hareket etmekte ve bu hava

akımı rüzgâr adını almaktadır.

• Dünya üzerine gelen güneş enerjisinin yaklaşık %2‟si rüzgar enerjisine dönüşmektedir.

Bu enerjiden insanoğlu çok eski dönemlerden beri faydalanmaktadır.

• Rüzgar enerjisinin kullanımı hakkında bilinen en eski uygulama, M. Ö. 500‟de Mısır‟da

kullanılan yelkenli tarzı gemilerdir. Ancak aktif olarak ilk rüzgar değirmeninin M.Ö.

200‟de Mezopotamya‟nın antik kenti Babil‟de kurulduğu tahmin edilmektedir.

• M. S. 10. yy‟a kadar Doğu İran ve Afganistan‟da yaklaşık 5 m kanat uzunluğuna sahip ve

10 m kule yüksekliğine sahip rüzgar değirmenleri ile tahıl öğütüldüğü bilinmektedir.

• Batıda rüzgar enerjisinin kullanımına dair ilk kaynaklar ise 12. yy‟a aittir. Günümüzde

rüzgar enerjisi hala birçok amaçla kullanılmakta, ancak günümüzdeki en önemli

uygulamalar rüzgardan elektrik enerjisi üretimi üzerine yoğunlaşmaktadır.

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Page 8: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

8 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Rüzgar Enerjisi:

Tarımsal su pompalaması Tahıl öğütme

Tek bir rüzgar türbini

Rüzgar çiftliği

Page 9: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

9 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Rüzgar Enerjisi:

• Havanın kütlesi olduğundan ötürü, rüzgâr formunda hareket eden havanın bir kinetik

enerjisi vardır.

2

2

1mvEk

• Bu eşitlikten görüldüğü üzere rüzgar hızının

iki katına çıkması, bu hava kütlesinden elde

edilecek enerji miktarını dört katına

çıkartmaktadır.

• Bir rüzgâr türbini bu mevcut kinetik enerjiyi

elektrik enerjisine dönüştürmektedir.

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Page 10: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

10 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Optimum Dizayn

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Rüzgar Enerjisi:

Rüzgar Çiftlikleri

• Yatırım alanının sadece %1‟i kullanılır.

• Geri kalan alanlar farklı amaçlarla (tarım, vb.)

kullanılabilir.

Page 11: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

11 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Rüzgar Enerjisi:

Deniz Üstü (Off-Shore) Rüzgar Çiftlikleri

• Deniz alanlarında rüzgar potansiyeli daha yüksektir ve daha az engel mevcuttur!

• Burada sorun üretilen gücü verimli bir şekilde kullanım alanına iletmektir.

• Kurulum ve bakım işlemleri karadaki rüzgar çiftliklerine kıyasla hayli zordur.

Page 12: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

12 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Rüzgar Enerjisi:

Rüzgar Enerjisi Tabanlı Elektrik Üretim Sistemlerinin Olumsuz Yönleri

• Rüzgar enerjili sistemle ile alakalı başlıca çevresel kaygılar rüzgar çiftliği kurulumunun görsel

ve işitsel olarak olumsuzlukları ve doğal hayat üzerindeki etkileri üzerine yoğunlaşmaktadır.

• Dönen rüzgar türbini kanatlarının güneş ışığını kesmesi “gölge kırpışması (fliker)” de denilen

görsel konforsuzluğa neden olmaktadır. Ayrıca rüzgar türbinlerinin çıkışında üretilen gücün

sürekli değişiminden kaynaklanan gerilim kırpışması da aydınlatma elemanlarından elde edilen

ışığın kırpışmasına ve bu nedenle insan sağlığı üzerinde olumsuz etkilere yol açmaktadır.

• Hem kurulum esnasında hem de çalışma sırasında rüzgar türbinleri işitsel açıdan da problem

oluşturmaktadır.

• Göçmen kuşların göç yollarının değişmesi ve kuş ölümlerine neden olması da rüzgar enerjili

sistemlerin olumsuz etkileri olarak sayılabilir.

• Bunun yanı sıra 2-3 km‟lik bir alandaki televizyon ve radyo frekanslarında da elektromanyetik

girişim sebebi ile problemler görülebilmektedir.

• Fakat bu problemler uygun bir yerleşim, çevresel bilgilendirme ve daha yüksek teknolojiye

sahip ürünlerin kullanılmasıyla çözüme kavuşturulabilmektedir. Rüzgar çiftlikleri bu tür

etkileri ortadan kaldırmak amacı ile doğal hayatın hüküm sürdüğü bölgelerden ve evsel

alanlardan uzak alanlarda kurulmaktadır.

Page 13: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

13 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Güneş Enerjisi:

• Güneş enerjisi, birtakım karmaşık nükleer reaksiyonlar sonucu ortaya çıkar ve dünyaya

radyoaktif ışınlar şeklinde ulaşır. Bu ışınların çoğu güneş ışığı olarak yeryüzüne gelir ve bir

kısmı da atmosfer içinde süzülür.

• Eğer bu radyoaktif enerjinin %0,01‟i kullanılabilir hale getirilebilse, günümüz enerji

gereksinimi bütünüyle karşılanabilecektir.

• Güneş, nükleer yakıtlar dışında dünyada kullanılan tüm yakıtların ana kaynağıdır. İçinde sürekli

olarak hidrojenin helyuma dönüştüğü füzyon reaksiyonları gerçekleşmekte ve oluşan kütle

farkı ısı enerjisine dönüşerek uzaya yayılmaktadır. Ancak bu enerjinin çok küçük bir kısmı

yeryüzünü ulaşmaktadır. Atmosferdeki CO2, su buharı ve ozon gibi gazların güneş ışığını

absorbe etmeleri, bunun yanısıra kat edilmesi gereken yolun uzunluğu, yeryüzüne ulaşabilen

güneş ışığı değerinin düşük olmasına neden olur.

• Güneş enerjisinin kullanılabilmesi için öncelikle toplanması gerekir. Bu toplama işlemi; ısıl ve

elektriksel olmak üzere iki farklı yöntemle yapılmaktadır. Basitlik ve ucuzluk gibi nedenlerle

yakın bir geçmişe kadar ısıl toplama yöntemi daha çok tercih edilmiştir.

• Elektriksel güneş kollektörleri ise fotovoltaik güneş pilleri olup, yarı iletken diyot yapısındaki

bu piller güneş ışığını, fotonlarından yararlanarak fotovoltaik olay gereğince DC elektrik

enerjisine çevirirler.

Page 14: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

14 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Güneş Enerjisi:

• Güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde edilmesinde kullanılan fotovoltaik hücreler

üzerine güneş ışığı düştüğünde, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çeviren

düzeneklerdir. Bu enerji çevriminde herhangi bir hareketli parça bulunmaz.

• Hücrelerin çalışma ilkesi, fotovoltaik olayına dayanır. İlk kez 1839 yılında Becquerel,

elektrolit içerisine daldırılmış elektrotlar arasındaki gerilimin, elektrolit üzerine düşen

ışığa bağımlı olduğu gözlemleyerek fotovoltaik olayını bulmuştur.

• Fotovoltaik etki, birbirinden farklı iki malzemenin ortak temas bölgesinin (common

junction) foton radyasyonu ile aydınlatılması durumunda bu iki malzeme arasında oluşan

elektriksel potansiyel olarak tanımlanabilir. Fotovoltaik (Photovoltaic) terimi temelde

Yunanca iki kelimenin birleşmesinden oluşmaktadır: Işık anlamına gelen “Phos” kelimesi

ve elektrik anlamına gelen “voltaic” kelimesi. Fotovoltaik kelimesi İngiliz lügatına 1849‟da

girmiştir.

• İlk fotovoltaik hücre ise 1883 yılında Charles Fritts tarafından üretilmiştir. Üretilen bu ilk

hücrenin verimi %1 civarlarındadır. İlk fotovoltaik hücrenin üretilmesinin akabinde

birçok araştırmacı güneş hücrelerinin kapasitesinin artırılması üzerine yoğun çalışmalar

başlatmışlardır.

Page 15: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

15 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Güneş Enerjisi:

• 1954 yılında ise Bell Laboratuarı‟ında Darly Chapin isimli bir araştırmacı modern

anlamdaki ilk fotovoltaik hücreyi geliştirmiştir. Bahsi geçen fotovoltaik hücre silikon

temellidir ve %6 civarında bir verime sahiptir. İlk fotovoltaik hücreler, güneş enerjisini

doğrudan elektrik enerjisine dönüştürebilmeleri nedeni ile uzay programlarında yoğun

bir şekilde kullanılmışlardır.

• Ağustos 2009 tarihinde yapılan açıklamaya göre, fotovoltaik sistemlerde laboratuar

ortamında %41.6‟lık verime ulaşılmıştır.

• Tipik olarak bir fotovoltaik hücre 25-30 cm2‟lik kare bir alana sahip olup, yaklaşık 1

W‟lık güç üretir.

• Yüksek güçler elde edebilmek için birçok

fotovoltaik hücre seri ve paralel olarak

bağlanır ve büyük bir alana sahip bir modül

elde edilir. Bir fotovoltaik güneş paneli ise

ihtiyaç olan akım ve gerilimi üretecek şekilde

modüllerin seri-paralel kombinasyonlarını

içerir.

Page 16: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

16 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Güneş Enerjisi:

Page 17: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

17 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Güneş Enerjisi:

Fotovoltaik sistemlerin diğer yaygın güç kaynaklarına kıyasla bir çok avantajı bulunmaktadır. Bu avantajlar şu şekilde sıralanabilir:

• Fotovoltaik sistemlerin 20 yılı aşan uzun ömürleri vardır.

• Fotovoltaik sistemler her meteorolojik koşulda çalışabilmektedir. Ayrıca güneş ışınımına anlık bir cevap sağlayabilmektedir.

• Fotovoltaik sistemler güvenilir, modüler, dayanıklı ve oldukça az bakım gerektiren bir yapıya sahiptir.

• Fotovoltaik sistemler sessiz bir işletim sağlamaktadır.

Ancak bu avantajlarının yanı sıra, her enerji kaynağında olduğu gibi fotovoltaik sistemlerin dezavantajları da bulunmaktadır. Bu dezavantajların önemli olanları şu şekildedir:

• Fotovoltaik sistemlerin yüksek bir kurulum maliyeti vardır.

• Meteorolojik koşullara bağımlı olmasından ötürü fotovoltaik sistemler ile üretilen güç sabit değildir.

• Fotovoltaik sistemlerin verimliliği diğer birçok enerji sistemine oranla oldukça düşüktür.

• Yapısındaki yarı iletken malzemenin yaşlanma faktöründen ötürü fotovoltaik sistemlerin performansı zamanla azalmaktadır.

• Fotovoltaik modülün güneş ışığını belli oranda yansıtma etkisinden ötürü ek kayıplar da söz konusudur.

Page 18: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

18 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Hidrojen Enerjisi:

• Doğadaki en basit atom yapısına sahip olan hidrojen, günümüzde kabul gören evrenin oluşumu kuramında da belirtildiği gibi bütün yıldızların ve gezegenlerin temel maddesidir.

• Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir.

• Suyun elektrolizi, doğalgaz vb. konvansiyonel yakıtların dönüşümü gibi yöntemler ile elde edilen hidrojen enerjisi, güç sistemlerinde yakıt hücresi teknolojisi vasıtası ile kullanılmaktadır.

• Yakıt hücresi, gaz halindeki bir yakıt (hidrojen) ile oksidantı (havadaki oksijen) elektrokimyasal olarak birleştirerek elektrik enerjisi ve ısı üreten bir enerji dönüştürücüsüdür. Bu işlem sonucunda atık olarak sadece su oluşmaktadır.

• Yakıt hücresi teknolojisinin temel prensipleri 1838 yılında İsveç‟li bilim insanı Christian Friedrich Schönbein tarafından ortaya konulmuştur.

• 1839 yılında ise Sir William Grobe suyun elektrolizi işleminin tam tersini uygulayarak ilk yakıt hücresi sistemini oluşturmuştur.

• 1960‟ların ortalarından itibaren de ulaşım sistemleri, portatif sistemler, vb. uygulamalarda kullanılmak için farklı yakıt hücresi çeşitlerinin araştırılmasına yoğunlaşılmıştır.

Page 19: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

19 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Hidrojen Enerjisi:

Page 20: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

20 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Hidrojen Enerjisi:

Yakıt hücresi sistemlerinin bazı avantajları şu şekilde sıralanabilir:

• Yakıt hücreleri yüksek işletme verimliliği sağlama potansiyeline sahiptir.

• Yakıt hücreleri için pek çok yakıt ve yakıt sağlama seçeneği bulunmaktadır.

• Yakıt hücreleri oldukça modüler bir yapıya sahiptir.

• Yakıt hücreleri çevreye zararlı atık üretmezler.

• Hareketli parçalar içermediklerinden ötürü yakıt hücreleri oldukça az bakım gereksinimi duyarlar.

• Yakıt hücreleri tekrar şarj edilmeye ihtiyaç duymazlar ve girişinde yakıt beslemesi olduğu sürece güç üretimi yaparlar.

Bütün yakıt hücresi sistemlerinin daha da yaygınlaşmasının önündeki engeller ise şu şekilde sıralanabilir:

• Yakıt hücreleri, yapılarında bulunan özel malzemeler nedeni ile günümüzde konvansiyonel sistemlere kıyasla pahalı konumdadır. Burada araştırmacılar özellikle bahsi geçen malzemeler yerine daha ucuz ikamelerini bulmak üzerine yoğunlaşmış durumdadırlar.

• Hidrojen üretimi için yakıt dönüşümü yapılacak ise bu teknoloji de önemli derecede pahalıdır ve bu dönüşümün gerçekleşmesi de belli bir güç tüketimine neden olmaktadır.

• Eğer yakıt hücresi sisteminde hidrojenden başka bir yakıt ile kullanılırsa, sistem performansı katalizörün kalitesinin bozulması ve elektrolit zehirlenmesi adı verilen durumlardan ötürü zamanla önemli oranda azalabilmektedir.

Page 21: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

21 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Jeotermal Enerji:

• Jeotermal kelimesi Yunanca‟da dünya manasına gelen γη (ge), ve sıcak manasına gelen θερμος (thermos) kelimelerinin birleşiminden oluşmaktadır. Bu bağlamda jeotermal enerji en temel anlamda dünyanın doğal yapısından elde edilen ısı enerjisidir.

• Jeotermal enerji, yenilenebilir enerji kaynakları arasında dünyada en çok yararlanılan kaynaklardan biridir.

• Jeotermal enerjide dünyada yedinci sırada yer alan Türkiye, mevcut jeotermal potansiyeli ile toplam elektrik enerjisi ihtiyacının %5‟ine, ısıtmada ise ısı enerjisi ihtiyacının %30‟una kadar karşılayabilecek durumdadır.

Page 22: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

22 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Biyoenerji:

Biyoenerji terimi; bitkiler, ağaçlar, ekinler, atıklar vb. ünitelerden elde edilen bütün organik materyalleri temsil etmekte ve fotosentez vasıtası ile güneş enerjisinin toplanarak depolanmasını kapsamaktadır. Biyoenerji; enerji veya yakıta dönüşebilen organik malzemeler, var olan kaynakların kullanımı (Kesme, işleme tabi tutma ve onu yakma), organik malzeme veya enerji mahsullerinin aktif kreasyonu (Yetiştirme, işleme tabi tutma ve yakma), bitki ve hayvansal yan ürünlerini kullanılması, vb. yöntemler ile elde edilmektedir. Belediye çöplükleri, hayvansal artıklar, bitkisel kalıntılar, insan artıkları (sewage and sludge), vb. potansiyel biyoenerji kaynağı elde edilebilecek alanlardır.

Page 23: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

23 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Dalga Enerjisi:

• Denizlerin yüzeyinden rüzgarın geçişi, enerjinin kademeli olarak su içerisine transfer edilmesine ve dolayısıyla da dalgaların oluşmasına yol açmaktadır.

• Dalga enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi işleminde, dalgaları kesen ve onların enerjisinin bir kısmını öncelikle mekanik ve akabinde de elektrik enerjisine dönüştüren bir sisteme ihtiyaç duyulmaktadır. Dalga enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürülmesi, dalgalar tarafından uygulanan kuvvetin etkisi altında hareket eden aktif bir eleman ile gerçekleşmektedir. Burada farklı yaklaşımlar mevcuttur. Mekanik enerjiden elektrik enerjisine dönüşüm ise generatörler vasıtası ile sağlanmaktadır.

Page 24: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

24 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Enerji Depolama Sistemleri:

• Günümüzde kullanımı gitgide artan yenilenebilir enerji sistemleri daha önce de belirtildiği üzere gerek çevresel, gerekse de politik ve ekonomik anlamda birçok avantajı beraberinde getirmektedir. Ancak bahsi geçen başlıca rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının önemli bir dezavantajı, bu enerji kaynaklarının meteorolojik koşullara son derece bağımlı olmasıdır. Farklı bölgelerde güneş ışınımı, sıcaklık, rüzgar hızı gibi iklimsel koşullar günlük ve mevsimlik olarak değişimler göstermektedir. Bu nedenle bahsi geçen enerji kaynakları sayesinde elde edilen enerji miktarı da sürekli olarak değişmektedir. Bu durum, tek başına bir yenilenebilir enerji sisteminin kullanılmasının sürekli ve güvenilir bir enerji sağlanması açısından, değişen mevsimsel koşullar altında her zaman yeterli olmayacağını açıkça göstermektedir.

• Yenilenebilir enerji sistemlerini içeren elektrik enerji sistemlerinde üretim-tüketim dengesinin her durumda başarı ile karşılanabilmesi açısından enerji depolama üniteleri oldukça büyük öneme sahiptirler.

• Özellikle şebekeden bağımsız uygulamalar için enerji depolama ünitelerinin araştırılması ve incelenmesi oldukça büyük önem arz etmektedir. Bu şekildeki uygulamalarda enerji depolama ünitelerinin kullanımı ile birlikte oldukça büyük kurulum maliyetine sahip enerji iletim hatlarına olan gereksinim büyük oranda azaltılabilmektedir.

Page 25: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

25 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Enerji Depolama Sistemleri:

Bataryalar

Batarya sistemleri elektrik enerjisini kimyasal formda depolamanın uygulanmış en eski yöntemlerinden biridir. Batarya sistemleri tekrar şarj edilemeyen primer bataryalar ve şarj edilebilir sekonder bataryalar olmak üzere iki sınıfa ayrılmaktadır.

• Kurşun-asit bataryalar

• Nikel-kadmiyum bataryalar

• Nikel metal hidrit bataryalar

• Sodyum sülfür bataryalar

• Sodyum nikel klorit (ZEBRA) bataryalar

• Lityum-iyon bataryalar

Avantajları: Yüksek enerji yoğunluğu, olgunlaşmış

teknoloji, vb.

Dezavantajları: Düşük güç yoğunluğu, sınırlı

çevrim ömrü, sıcaklık etkisi, vb.

Page 26: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

26 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Enerji Depolama Sistemleri:

Ultra-Kapasitörler

• Nano-teknoloji! Bu sayede klasik kapasitörlere göre daha küçük bir alanda çok büyük

Farad değerleri elde edilebilmektedir.

• Oldukça yüksek güç yoğunluğuna sahiptirler.

• Ömürleri neredeyse sonsuz kabul edilir (bir

milyon çevrim!)

• Sıcaklık değişimlerinin performans ve

ömürleri üzerine etkisi ihmal edilebilir

seviyededir.

• Ancak enerji yoğunlukları oldukça düşüktür,

bu nedenle kısa süreli enerji depolaması için

uygundurlar.

Page 27: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

27 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Enerji Depolama Sistemleri:

Volan (Flywheel)

Volan, enerjiyi kinetik enerji formunda mekanik olarak depolayabilen ve bir eksende dönen

bir kütledir. • Volan için şarj işlemi fazla elektrik

enerjisinden motor çalışma modunda

dönen mekanik enerji elde edilmesidir.

• Volan için deşarj işlemi generatör modunda

elektrik enerjisi üretmek için dönen

kütlenin yavaşlatılmasıdır.

• Volan sistemlerinin en önemli dezavantajları

ise boştaki kayıplarının oldukça yüksek

olmasıdır. Bu nedenle volan sistemleri uzun

süreli enerji depolanması için uygun

değildirler, ancak güç sistemlerinde kısa

süreli yedek güç ünitesi olarak

yararlanılabilirler .

Page 28: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

28 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Enerji Depolama Sistemleri:

Büyük boyutlu enerji depolama sistemleri

• Hidrojen enerjisi depolama sistemleri

• Pompalanmış su tabanlı enerji depolama sistemleri

• Sıkıştırılmış hava tabanlı enerji depolama sistemleri

Page 29: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

29 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Yenilenebilir Enerji Sistemleri

Enerji Depolama Sistemleri:

Enerji depolama ünitesi Başlıca Avantajı Başlıca Dezavantajı Potansiyel kullanım alanı

Batarya En yaygınlaşmış elektrik

enerjisi depolama teknolojisi

Düşük çevrim ömrü Elektrikli taşıtlar, taşınabilir

cihazlar, küçük güçlü

yenilenebilir enerji sistemleri

UK Uzun çevrim ömrü Düşük enerji yoğunluğu Elektrikli taşıtlar

Volan Yüksek güç yoğunluğu Boştaki yüksek kayıplar Yenilenebilir enerji kaynaklarının

şebeke entegrasyonu, bazı uzay

ve elektrikli taşıt uygulamaları

Pompalanmış su ve sıkıştırılmış

hava yaklaşımları

Oldukça büyük miktarlı

depolama olanağı

Gerekli arazi koşulları Çok büyük güçlü yenilenebilir

enerji sistemleri

Page 30: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

30 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Son yıllarda bilgi ve iletişim teknolojilerinin (Information and Communication Technologies -

ICT) hızlı bir gelişim sergilemesi, bu teknolojilerin her alanda olduğu gibi enerji

sistemlerinde de kullanılması fikrini yaygınlaştırmıştır. Bu bağlamda; bilgi ve iletişim

teknolojilerinin yaygın şekilde kullanıldığı akıllı bir dünyaya doğru geçişte, elektrik enerjisi

sistemleri için akıllı şebeke (smart grid) kavramı karşımıza çıkmaktadır.

Bill Gates Thomas Edison

Akıllı şebekeler, konvansiyonel elektrik altyapısının günümüz bilgi ve iletişim

teknolojileriyle buluşmasıdır.

Thomas Edison Bill Gates ile buluşuyor.

Page 31: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

31 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Akıllı şebeke ile konvansiyonel şebekenin farkı

Bilgi teknolojileri alanındaki gelişmeler tarih boyunca elektrik endüstrisindeki gelişmeleri

kıyasla oldukça hızlı olmuştur.

„Graham Bell bugün eğer yaşasaydı cep telefonlarını tanıyamazdı, fakat Thomas Edison yaşasaydı

elektrik sistemini tanıyabilirdi‟

Akıllı telefon Normal telefon

Page 32: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

32 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Bazı önemli rakamlar ve hususlar

• Elektrik enerjisi günümüzde yaklaşık 4,8 milyar kişiye ulaşırken, 1,8 milyardan fazla insan elektrik enerjisine

ya hiç ulaşamamakta ya da oldukça kısıtlı bir imkana sahiptir. Gelişmekte olan ülkeler, vatandaşlarının

tamamına elektrik enerjisi sağlamak açısından ilerleme kaydetmeye devam etmektedirler. Global olarak 1,6

milyardan fazla elektrik sayacı son kullanım noktalarında (evler, apartmanlar, ticari yapılar, endüstriyel

merkezler, fabrikalar, vb.) tesis edilmiştir. Bu sayaçlar global elektrik endüstrisine yıllık olarak bir trilyon

dolardan daha fazla bir ciro sağlayacak şekilde elektrik enerjisi kullanımını ölçmektedir. Dünyada 200‟den

fazla ülkede insanlara elektrik sağlayan 43.000 civarında orta ve büyük çaplı elektrik üretim tesisi

bulunmaktadır. Bu güç santralleri 120.000‟den fazla, büyük ve çok büyük transformatörün kurulu olduğu

58.000 adet yükseltici merkez üzerinden, üretilen elektriği iletim hatlarına aktarmaktadırlar. Yaklaşık

200.000 civarında indirici dağıtım merkezinden ise elektriğin dağıtımı başlatılmaktadır

• 9 Kasım 1967‟de Amerika Birleşik Devletleri‟nin New York, New Jersey, New England ve Ontario

bölgelerinde yaklaşık 25 milyon kişiyi etkileyen ve nedeni hakkında kesin bir kanı oluşturulamayan elektrik

sistem çökmesi ve elektrik kesintisi, “1967 Amerika Elektrik Güvenilirlik Eylem Planı'nı (Electric Reliability

Act of 1967) ortaya çıkarmıştır. Bu eylem planı ile birlikte; iletim ve dağıtım şebekelerinin uzaktan

görüntülenmesi ve kontrolü için enerji yönetim sistemleri ve SCADA teknolojisinin geliştirilmesinin

gerekliliği ortaya konulmuştur.

• Dünya çapında elektrik şirketlerinin, kaçak elektrik kullanımı nedeniyle her yıl 25 milyar doların üzerinde

bir kayıp yaşadıkları tahmin edilmektedir. Kaçak elektrik kullanımı nedeniyle oluşan ek yük, pik yük

durumlarında kısmi kesintilere ve sistem çökmesine (blackout) bile neden olabilir.

Page 33: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

33 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Akıllı Şebekenin Tanımı

Akıllı şebekenin tüketici, tedarikçi, akademik vb. gibi açılardan birçok farklı tanımlamaları mevcuttur. Akıllı şebekelerin

dünyanın önde gelen yaşam merkezlerindeki geleceği dikkate alındığında, tamamen yeniden inşa edilen şebekelerin

belirtildiği zannedilmektedir. Fakat bu durum oldukça imkansızdır, çünkü mevcut elektrik altyapısı oldukça büyüktür.

Sadece New York şehri dünyanın çevresini 3 buçuk kere dolaşabilecek 94.000 mil yer altı kablosuna sahiptir. Bu açıdan

akıllı şebeke; mevcut elektrik sisteminin tamamen baştan sona yenilenmesi değil, elektrik güç sisteminin işletimi ve mevcut

varlıkların değerlendirmesinde, yeni nesil teknolojilerin de yardımı ile bir iyileştirmeye karşılık gelmektedir. Akıllı şebeke

bir raf ürünü ya da yükleyip hemen çalıştırılan herhangi bir cihaz değildir. Tam tersine; akıllı şebeke enerjinin verimliliğini ve

etkinliğini artıran, ilk yatırım, işletim ve bakım masraflarını azaltan, yeni teknolojiler ile birlikte tüketicilerin de aktif rol

aldığı bir olgudur.

Akıllı şebekeler ile ilgili dünyaca kabul görmüş ve sıklıkla kullanılan bazı tanımlar şu şekildedir:

• Amerikan Enerji Bakanlığı (US Department of Energy – DOE): 2030 şebekesi; güç santrali ve son kullanıcının cihazı

arasındaki bütün noktalarda iki yönlü bilgi ve elektrik enerji akışını sağlayarak her tüketici ile uç noktayı kontrol eden,

tamamen otomatik bir güç temin şebekesi olarak tasavvur edilmektedir.

• Avrupa Teknoloji Platformu (The European Technology Platform): Akıllı bir şebeke; sürdürülebilir, ekonomik ve güvenli

elektrik enerjisi temini için bütün kullanıcılarının (generatörler, tüketiciler ve her iki işlemi birden gerçekleştirebilen

kullanıcılar) eylemlerini akıllı bir şekilde koordine eden elektrik şebekesidir.

• Elektrik Güç Araştırmaları Enstitüsü (Electric Power Research Institude - EPRI): “Akıllı Şebeke” terimi; merkezi ve dağıtık

üretim tesislerinden yüksek gerilim hatları vasıtasıyla endüstriyel kullanıcılara, bina enerji yönetim sistemlerine, enerji

depolama uygulamalarına, son kullanıcı olan tüketiciler ile onların termostatlarına, elektrikli taşıtlarına, cihazlarına ve

diğer ev aletlerine kadar birbirine bağlı bütün bileşenlerinin işletimini görüntüleyecek, koruma yapacak ve otomatik

olarak optimize edecek şekilde elektrik güç sisteminin modernizasyonuna karşılık gelmektedir.

Page 34: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

34 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Konvansiyonel şebeke

Akıllı şebeke

Page 35: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

35 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

DoE‟nin yedi adet akıllı şebeke karakteristiği

Günümüz şebekesi Karakteristik Akıllı şebekeler

Tüketiciler enerji tüketimi ve

maliyetlerini azaltma konusunda

yeterince opsiyona sahip değildir.

Tüketicinin elektrik pazarında rol almasına

imkan sağlar.

Detaylı fiyat bilgisi mevcuttur; birçok

program, fiyat ve opsiyon arasından seçim

yapılır.

Büyük oranda merkezi üretim

kullanılmaktadır, oldukça kısıtlı

dağıtık üretim ve depolama

mevcuttur.

Tüm üretim ve depolama opsiyonlarından

faydalanılmaktadır.

Çeşitli dağıtık üretim kaynakları merkezi

üretime ek olarak sistem içerisinde yer

almaktadır.

Yeni teknolojik gelişmelerin

entegrasyonu açısından sınırlı bir

toptan satış pazarı mevcuttur.

Yeni pazarlara imkan sağlar. Teknolojik gelişmeleri ve farklı üretim

opsiyonlarını dikkate alan yeni elektrik

pazarlarının gelişimi sağlanmaktadır.

Güç kalitesinden daha çok

kesintilere odaklanır.

Güç kalitesi ihtiyaçlarını karşılar. Güç kalitesi, akıllı şebekeler açısından bir

önceliktir.

Sınırlı şebeke yapay zekası ve

otomatik kontrol mevcuttur.

Varlık kullanımını optimize eder ve verimli

bir işletim sağlar.

Şebeke yapay zekasının varlık yönetimi

uygulamalarına entegrasyonu ile birlikte

verimlilik ve etkinlik artar.

Arızadan sonra varlıkların

korunmasına odaklanır.

Kendi kendini onarır. Arızadan önce arıza durumunu önleyecek

önlemler alır, arıza durumlarındaki etkileri

minimize eder ve işletim sürekliliği sağlar.

Doğal afetlere ve diğer tehlikelere

karşı oldukça zayıftır.

Doğal afetler ve siber saldırı gibi

tehlikelere karşı önlemler içermektedir.

Doğal afet ve saldırı gibi durumlarda

sistem kendini hızlı bir şekilde

toparlayarak işletime devam eder.

Page 36: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

36 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Akıllı şebekenin teknolojik bileşenlerinin şebeke içerisinde dağılımı

Page 37: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

37 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Akıllı Sayaçlar

Konvansiyonel sayaçlar Akıllı sayaçlar

Elektrik sayaçları, elektriğin ilk

kullanımının akabinde gereksinim

duyulmuş ve teknolojik olarak

oldukça gelişme göstererek

günümüze kadar ulaşmış cihazlardır.

Bahsi geçen gelişmeler ışığında,

elektrik sayacının kullanımını

kolaylaştıran ve hatta sayacın

elektrik sistemi içerisindeki rolünü

artıran sayaç altyapısı çalışmaları da

gerçekleştirilmiştir.

Sayaç teknolojisi ve altyapısı

açısından günümüzde erişilen son

nokta olan akıllı sayaçlar ve

gelişmiş ölçüm altyapısı kavramı,

akıllı şebeke olgusu ile ilgili en

önemli hususlardan biri olarak

karşımıza çıkmaktadır.

Page 38: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

38 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Akıllı Sayaçlar

Manüel sayaç okuması Otomatik sayaç okuması Gelişmiş ölçüm altyapısı

Okuma şekli Fiziksel olarak sayaç yanında

göz ile okuma

Yakın mesafeden ya da belirli uzaklıktan el

bilgisayarları kullanılarak uzaktan bağlantı

ile okuma, tek yönlü kablolu ya da

kablosuz haberleşme altyapısı ile bir veri

toplama merkezinden toplu okuma

Bir merkezden kablolu ya da

kablosuz farklı haberleşme

türleri vasıtası ile verinin

otomatik olarak okunması

Haberleşme Haberleşme altyapısı mevcut

değil

Tek yönlü haberleşme İki yönlü olarak interaktif

haberleşme

Detaylı tüketim

izleme

Mümkün değil Kablolu altyapı ile belirli oranda mümkün

ancak haberleşme tek yönlü olduğu için

tüketiciye aktarılması mümkün değil

Hem elektrik şirketinin hem de

tüketicinin ilgili elektrik

tüketimini detaylı bir şekilde,

gerçek zamanlı olarak incelemesi

mümkündür

Sayaç okuma

periyodu

Aylık Aylık, ancak istenildiğinde daha detaylı

okuma kullanılan yaklaşıma göre mümkün

Dakikalık mertebede sayaç

okuması mümkün

Sayaç kurcalaması ve

kaçak elektrik

kullanımı

Basit ve algılanması zor Nispeten zor ve algılanması ilgili altyapıya

bağlı

Neredeyse imkânsız ve

algılanması oldukça hızlı, ancak

siber güvenlik açısından

tehlikeler mevcut

Veri güvenliği Risk mevcut değil Nispeten düşük risk mevcut Siber güvenlik açısından

tehlikeler mevcut

Page 39: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

39 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Akıllı Evler ve Akıllı Cihazlar

Page 40: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

40 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Akıllı Evler ve Akıllı Cihazlar

Ev enerji yönetim sistemi (home

energy management system)

Page 41: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

41 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Akıllı Evler ve Akıllı Cihazlar

Elektrikli bir cihazın evdeki ev enerji yönetimi teknolojisi ile etkileşime girip akıllı

ev çevrimine dahil olabilmesi için iki yol vardır. Bunlardan ilki konvansiyonel

özellikteki bir elektrikli cihazın akıllı bir priz ya da son zamanlarda kullanılan linye

bazında kontrol stratejileri vasıtası ile uzaktan ve/veya otomatik olarak kontrol

edilmesidir. Burada tüketici cep telefonu, tablet bilgisayar ya da ev dışında internet

üzerinden akıllı prizler vasıtası ile cihazını açıp kapatabilir ya da cihazın ne zaman

açılıp kapanacağını önceden programlayabilir. Elektrikli cihazları akıllı ev çevrimine

dahil edebilmenin ikinci yolu ise yeni nesil "akıllı cihaz"ların kullanılması şeklindedir.

Akıllı cihazlar:

Akıllı çamaşır makineleri

Akıllı fırınlar

Akıllı buzdolapları, vb.

Page 42: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

42 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Haberleşme

• Geniş alanlı ağ (wide area network - WAN),

• Mahalli alan ağı (neighborhood area network - NAN)

• Ev içi ağ (home area network - HAN)

• Bölgesel alan ağı (field area network – FAN)

Standart Azami veri

hızı

Menzil Azami uç noktası

sayısı

Kapsam

ZigBee 250, 100, 40, 20

kbps

30-100 m 64.000 HAN

Wi-Fi 100 Mbps 100 m Teorik olarak sınırsız HAN, NAN,

FAN

Z-wave 40, 9.6 kbps 30 m 232 HAN

WiMAX 700 Mbps 5-50 km Hücre başına 100'den

az aktif kullanıcı

NAN, FAN,

WAN

Hücresel

(LTE-A)

1 Gbps (DL) -

500 Mbps (UL)

4 km Hücre başına 200

aktif kullanıcı

NAN, FAN,

WAN

CR 19 Mbps 10-100 km Teorik olarak sınırsız NAN, FAN,

WAN

PLC (IEEE

P1901)

100 Mbps 1.5 km >2000 HAN, NAN,

FAN

PLC (ITU-

T G.hn)

1 Gbps 1-3 km 250 HAN, NAN,

FAN

PLC

(ANSI/CEA

-709)

78 kbps, 1,25

Mbps

<3 km 32.000 HAN, NAN,

FAN

Akıllı Şebeke Haberleşme

Standartları

• Kablosuz Haberleşme

Standartları

ZigBee

Z-wave

Wi-Fi

WiMAX

Hücresel Haberleşme

Bilişsel Radyo

• Kablolu Haberleşme

Teknolojileri

Güç hattı haberleşmesi

(power line

communication - PLC)

Kablo hattı

haberleşmesi (fiber

optik, ethernet, vb.)

Page 43: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

43 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Siber Güvenlik

• Akıllı şebekelerin gelişmesi ile birlikte; fiziksel şebeke ortamına ek olarak, haberleşme

özelliğine sahip milyonlarca yeni nesil akıllı cihazın oluşturduğu siber bir dünya meydana

gelecektir. (siber-fiziksel yapı) Konvansiyonel şebekenin fiziksel altyapısı ile bu yeni siber

dünyayı tek çatı altında toplayan akıllı şebeke olgusu; elbette ki karşılaşılan fiziksel

güvenlik problemlerinin ötesinde, yeni alanlarda da güvenlik ihtiyaçları meydana

getirecektir. Bu açıdan; akıllı şebekelerin siber güvenliğinin sağlanması, elektrik enerjisi

sektörü için gelecekte belki de en önemli konu haline gelecektir.

• Akıllı şebekelerdeki siber güvenlik kavramı, aslında siber dünya açısından yeni bir kavram

değildir. Kişisel bilgisayarlarımızın; internet üzerinden ya da farklı yollardan gelebilecek

kötü niyetli yazılım, virüs, vb. etkilere karşı korunması için kullanılan klasik virüs koruma

programları, en temel siber güvenlik önlemlerinden biridir. Özellikle akıllı şebekelerin

yaygınlaşması ile birlikte siber güvenlikteki herhangi bir zafiyet, hesaplanamayacak boyutta

olumsuz ekonomik ve sosyal etkilere yol açabilir. Bu açıdan; mevcut siber güvenlik

önlemlerinden de yararlanarak, gelecekteki büyük çaplı siber dünya için oldukça gelişmiş

güvenlik önlemlerinin alınması ve bu bağlamda hükümetler bazında politikalar

oluşturulması son derece önemlidir.

Page 44: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

44 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Siber Güvenlik

Akıllı bir şebeke sistemi için üç temel siber güvenlik hedefi tanımlanmıştır:

Erişilebilirlik (Availability): Bilgiye zamanında ve güvenilir bir şekilde erişilmesi ile kullanımı,

akıllı şebeke yapısındaki en önemli husustur.

Bütünlük (Integrity): Uygunsuz bilgi değiştirme veya tahribatına karşı koruma, bilginin inkar

edilmemesini ve gerçekliğini sağlamak içindir. Bütünlüğün kaybı, bilginin izinsiz değiştirilmesi

veya tahribatıdır.

Gizlilik (Confidentiality): Bilgi erişimi ve ifşasına izinli kısıtlamalar sağlanması, temel olarak

kişisel gizliliğin ve şahsi bilginin korunması içindir.

Bilgi güvenliği için CIA (Confidentiality, Integrity,

Availability) üçlüsü

Page 45: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

45 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Siber Güvenlik

Akıllı Şebekeler Ġçin Olası Siber Güvenlik Tehditleri ve Muhtemel Etkileri -

Olası Senaryolar:

Senaryo 1: Tüketici verisinin hırsızlar ve diğer kötü niyetli saldırganlar tarafından kullanılması

Senaryo 2: İntikam ve kıskançlık nedeniyle tüketiciye karşı siber güvenlik tehdidi

Senaryo 3: Tüketiciye karşı elektrik şirketi çalışanının yetkisini kötüye kullanması

Senaryo 4: Elektrik şirketindeki tüketici kişisel bilgilerinin tutulduğu veri tabanlarına bilgisayar

korsanı saldırısı

Senaryo 5: Elektrik şirketinin ticari sırlarının çalınması

Senaryo 6: Tüketicilerin akıllı sayaç yazılımı ile oynayarak dolandırıcılık yapması

Senaryo 7: Sensör verisi manipülasyonu

Senaryo 8: Terörist grupların saldırıları

Senaryo 9: Bir ülkenin savaş başlangıcı için akıllı şebeke saldırısından yararlanması

vb.

Page 46: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Talep Tarafı Aksiyomları

Mevcut bazı sorunlar:

• Güç sistemlerindeki pik talep artışı

• Elektrik enerjisi talebindeki saatlik, günlük ve mevsimlik olarak ciddi

dalgalanmalar

• Pik talebi karşılamak için işletimi nispeten daha pahalı santrallerden

faydalanılması

• Düşük bir yük faktörü ile işletim

Bu açıdan:

Talebe göre üretimin yönetilmesi yerine özellikle talep gücünün pik talebi

azaltacak şekilde yönetilmesi, yani kontrol aksiyomlarının üretim tarafından

tüketici tarafına kaydırılması son yıllarda oldukça dikkat çekici bir araştırma ve

uygulama alanıdır.

46 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 47: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Talep Tarafı Aksiyomları

•Tüketici taleplerine göre üretim profilini şekillendirmek yerine tüketici

talebini şekillendirmeye yönelik aksiyomlar, elektrik enerji sektörü için önemli

bir alternatif olarak görülmektedir.

• Bu durum, elektrik enerji endüstrisi dışındaki birçok farklı endüstri

bünyesinde de karşımıza çıkmaktadır.

• Örneğin, telefon şirketleri talebi ötelemek ve iş dışı saatlerde kullanımı

özendirmek için düşük fiyatlı gece tarifeleri sunmuşlardır. Hava yolu şirketleri,

pik saatler dışında işlevlerini artırmak için ucuz gece tarifeleri oluşturmuşlardır.

Sinemalar ve tiyatrolar ilave müşteri çekebilmek için ucuz matine saatleri

belirlemişlerdir.

• Bütün bu örnekler, kaynakların verimli kullanımına ve dolayısı ile karlılığa

katkı sağlamak açısından, bir ürünün talep görüntüsünü değiştirmek için

gerçekleştirilen yaklaşımlardır. 47 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 48: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Talep Tarafı Aksiyomları

•Şebekeye elektrik sağlamanın maliyeti, yükün ve elektrik üretiminin zamana göre değişimi ile

ilişkilidir.

• Üretimdeki değişimler, kesintiler ile rüzgâr ve güneş gibi enerji kaynaklarından sağlanan

enerjideki değişiklikleri içermektedir, yani bahsi geçen durumlar üretim tarafında bir belirsizlik

oluşturmaktadır. Bu durum özellikle bahsi geçen yenilenebilir enerji kaynaklarının kurulu gücünün

toplam sistem kurulu gücü içerisinde daha yüksek bir paya sahip olması ile birlikte daha da önemli

hale gelmektedir. Bu durumda üretim ya da tüketim taraflı „yardımcı hizmetler (ancillary services)‟

devreye girmektedir.

48

20 Mart 2015 güneş

tutulması ve Avrupa‟da

özellikle büyük çaplı

güneş enerjisi

santrallerine sahip

ülkelerde üretim-

tüketim dengesinin bahsi

geçen zaman diliminde

dengede tutulması için

uygulanan talep tarafı

aksiyomları

Yenilenebilir enerji kaynaklı üretimin tüketimden fazla olduğu durumlarda uygulanan yaklaşımlar

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 49: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Talep Tarafı Aksiyomları

Talep tarafı aksiyomlarının elektrik enerjisi hizmet sağlayıcısı için birçok açıdan ek

faydaları mevcuttur:

• Yeni üretim kapasitesine olan ihtiyacı azaltmak,

• İlk yatırım maliyetini azaltmak veya ertelemek,

• Fosil yakıtlara olan ihtiyacı azaltmak,

• CO2 emisyonlarını azaltmak,

• Elektrik maliyetlerini kontrol etmek,

• Karlılığı artırmak,

• Tüketicilere elektrik faturalarını kontrol edebilecekleri opsiyonlar sağlamak,

• Farklı alternatiflere yatırım yaparak riski azaltmak,

• İşletim esnekliğini ve sistem güvenilirliğini artırmak,

• Mevcut ve planlanan üretim imkanlarının daha verimli kullanılması ile birim maliyeti

düşürmek,

• Elektrik enerjisi hizmet sağlayıcısı imajını yükseltmek.

49 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 50: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Talep Tarafı Aksiyomları

Talep Tarafı Yönetimi (Demand Side Management):

• "Talep tarafı yönetimi (demand side management)" kavramı için Elektrik Güç

Araştırmaları Enstitüsü'nün (Electric Power Research Institude - EPRI) tanımı şu

şekildedir:

“Talep tarafı yönetimi; yükte arzulanan değişiklikleri sağlayacak şekilde, tüketicinin

elektrik kullanımını etkileyecek aksiyomların planlanarak uygulanması ve

görüntülenmesidir.”

• Özel olarak talep tarafı yönetiminin kapsamı şu ana başlıklar ile belirtilebilir:

-Enerji verimliliği: Bir kullanıcının konfor şartlarında herhangi bir azalma olmadan

belirli bir iş/hizmet için harcanan enerji miktarını azaltan teknik ve işletimsel

değişimler

-Tasarruf: Genel enerji tüketimini azaltan davranışsal ve işletimsel değişiklikler

-Dağıtık enerji kaynakları:&yük planlaması

• Burada talep tarafında gerçekleştirilen her türlü aksiyom talep tarafı yönetimi başlığı

altında değerlendirilmesine rağmen; özellikle akıllı şebeke ile birlikte artık tek başına

değerlendirilmesi gereken yeni kavramlar ortaya çıkmaya başlamıştır.

50 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 51: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Talep Tarafı Aksiyomları

Talep Cevabı (Demand Response):

• Bazı kaynakların talep tarafı yönetimi çatısı altında değerlendirdiği "talep cevabı

(demand response)" kavramı, akıllı şebeke olgusuna olan ilginin artması ile birlikte artık

tek başına değerlendirilmesi gereken bir husus halini almıştır.

• Amerikan Enerji Bakanlığı‟na göre talep cevabı, “Toptan pazar fiyatının yüksek olduğu

anlar ve sistem güvenilirliği risk altında olduğunda; daha düşük elektrik kullanımı sağlamak

için tasarlanan elektrik fiyatı değişimlerine ya da teşvik ödemelerine cevap olarak, son

kullanıcıların elektrik kullanımındaki normal tüketim alışkanlıklarından farklı değişim”

şeklinde tanımlanmaktadır.

• Kısacası talep cevabı, özellikle pik tüketimi azaltmak ve yük şeklini değiştirmek için

elektrik şirketinin uyguladığı nispeten kısa dönemli uygulamalara tüketicinin davranışsal

tepkisidir. Talep tarafı yönetiminin temel amacı toplam enerji tüketiminin azaltılması iken,

talep cevabının temel amacı ise yükün pik olmayan saatlere kaydırılmasını sağlamaktır.

• Talep cevabı programları, fiyat tabanlı talep cevabı (Price-based demand response) ve

teşvik tabanlı talep cevabı (Incentive-based demand response) olmak üzere iki ana gruba

ayrılabilir. 51 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 52: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Talep Tarafı Aksiyomları

Fiyat tabanlı talep cevabı yaklaşımları:

• Kullanım zamanı yaklaşımı

• Gerçek zamanlı fiyatlama yaklaşımı

• Kritik pik fiyatlama yaklaşımı

52

Teşvik tabanlı talep cevabı yaklaşımları:

• Doğrudan yük kontrolü (Direct load

control – DLC)

• Kesilebilir/azaltılabilir hizmet

(Interruptible/curtailable Service –

ICS)

• Talep teklif verme/geri satınalma

(Demand bidding/buyback – DBB)

• Acil durum talep cevabı (Emergency

demand response – EDR)

• Kapasite pazarı (Capacity market –

CM)

• Yardımcı hizmetler pazarı (Ancillary

services market – ASM):

Hedef son kullanıcılar:

• Endüstriyel

• Ticari

• Evsel

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 53: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Talep Tarafı Aksiyomları

Dünya Örnekleri:

Dünya üzerinde yük yönetimi ve talep tarafını ilgilendiren diğer aksiyomlar üzerine örnek

alınabilecek hali hazırda yürürlükte olan birçok uygulama mevcuttur. Temel olarak bu

uygulamalar aşağıdaki başlıklar altında değerlendirilebilir:

• Spesifik bir yükün (klima, havuz pompası, tarımsal pompalar, su ısıtıcıları, vb.) kontrolüne

odaklanmış programlar

• Bir son kullanıcı alanının toplam güç tüketiminin kontrolüne odaklanmış (kontratlı

azaltım, bina enerji yönetim sistemleri, yedek generatörler, vb. vasıtası ile) programlar

• Birden fazla tüketiciden oluşan bölgelerin güç sistemine yansıyan yük talebi şeklinin

değişimine odaklanmış programlar

• Tüketicilerin enerji borsasına doğrudan ya da dolaylı olarak katılımına olanak sağlayan

programlar

Her bir başlık altında alt kırılımlar ile birlikte bir çok farklı yaklaşım mevcuttur.

53 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 54: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Spesifik bir yükün (klima, havuz pompası, tarımsal sulama pompası, su

ısıtıcıları, vb.) kontrolüne odaklanmış programlar

Klimalar:

54

İki tür kontrol mevcuttur:

• Klimanın kompresörünün doğrudan

uzaktan bağlantı ile açılıp kapatılması

vasıtası ile kontrolü (fast regulation

services)

• Klimaya bağlı termostat üzerinde

ayarlı sıcaklık değerinin uzaktan

bağlantı ile değiştirilmesi vasıtası ile

kontrol (peak load reduction)

Dünya Örnekleri:

• Pacific Gas&Electric Company - PG&E

(Kaliforniya) – Ticari&Evsel – „SmartAC program‟

• CPS Energy (Teksas) – Ticari&Evsel – „Smart

Thermostat Program‟

• Austin Energy Company (Teksas) – „Rush Hour

Rewards Program‟

• Reliant Energy Company (Teksas) – „Rush Hour

Rewards Program‟

• Endeavour Energy (Avustralya) – Evsel –

„CoolSaver Program‟

• Energex Company (Avustralya) – „PeakSmart AC

program‟

• SA Power Networks (Avustralya) – Evsel

• Western Power Company (Avustralya) – „Air

Conditioned Trial‟

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 55: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Spesifik bir yükün (klima, havuz pompası, tarımsal pompalar, su ısıtıcıları,

vb.) kontrolüne odaklanmış programlar

Havuz Pompaları:

55

Havuz pompalarının doğrudan uzaktan

bağlantı ile açılıp kapatılması vasıtası ile

kontrol

Dünya Örnekleri:

• Endeavour Energy (Avustralya) – Evsel –

„PoolSaver Program‟

• Energex Company (Avustralya) – Evsel –

„Pool Rewards Program‟

Su Isıtıcıları:

Su ısıtıcılarının doğrudan uzaktan bağlantı ile

açılıp kapatılması vasıtası ile kontrolü

Dünya Örnekleri:

• Energex Company (Avustralya) – Evsel –

„Hot Water Rewards Program‟

Tarımsal Pompalar:

Tarım alanlarında kullanılan pompaların uzaktan

bağlantı vasıtası ile kontrolü

Dünya Örnekleri:

• Southern California Edison (SCE) Company –

„Agricultural and Pumping Interruptible Program‟

• American Electric Power (AEP)&EnerNOC –

Teksas – „Irrigation Load Management Program‟

• Transpower Company (Yeni Zelanda)

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 56: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Spesifik bir yükün (klima, havuz pompası, tarımsal sulama pompası, su

ısıtıcıları, vb.) kontrolüne odaklanmış programlar

Her alan için farklı yükü dikkate alan programlar:

56

Tüketici bölgesindeki herhangi bir elektrikli ekipmanın uzaktan kontrolü tabanlı programlar

Dünya Örnekleri:

• Tampa Electric Company (TECO) – Florida

• Progress Energy Company – Florida

• Eskom Company (Güney Afrika) – Evsel

• Florida Power&Light (FPL) Company – Florida – Endüstriyel&Büyük ticari - „Commerical

Demand Reduction Program‟

• KiWi Power Company – İngiltere - „Demand Reduction Strategy‟

• ENBALA Power Networks Company – Kanada – „GOFlex Program‟: Üniversiteler, hastaneler,

ticari binalar vb. alanlardaki pompalar, kompresörler, HVAC birimleri vb. (McMaster

Üniversitesi‟ndeki HVAC birimlerinin binaların rastgele sıralanması vasıtası ile kontrolü)

• EnerNOC (Yeni Zelanda) – „DemandSMART program‟: Ticari ve endüstriyel son kullanıcıların

Anlık Rezerv (Instantaneous Reserve – IR) pazarına girişine imkan sağlamaktadır. Her türlü

soğutma, ısıtma, pompalama, vb. büyük çaplı güç tüketen sistemler programa dahil edilebilir. Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 57: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Bir son kullanıcı alanının toplam güç tüketiminin kontrolüne odaklanmış

(kontratlı azaltım, bina enerji yönetim sistemleri, yedek generatörler, vb.

vasıtası ile) programlar

Kontratlı azaltım tabanlı yaklaşımlar:

57

Tüketicinin güç tüketimini talep edilen zamanlarda önceden haber verilmesiyle birlikte FIR (firm

service level) değerine göre belirli oranda ya da belirtilen güç değerinde azaltmasını (kontratlı son

kullanıcı tarafından cihaz tüketimlerinin azaltılması ya da bazı ekipmanların bu zaman dilimlerinde

kapatılması vasıtası ile), eğer gerçekleştiremez ise bir çok programda bir cezalandırmayı

beraberinde getiren programlar.

Dünya Örnekleri:

• CPS Energy (Teksas) – Ticari&Endüstriyel – „Voluntary load curtailment program‟

• Austin Energy Company (Teksas) – „Load Cooperative Program‟

• CenterPoint Energy Company (Teksas) – Ticari – „Commercial Load Management Program‟

• El Paso Electric Company (Teksas) – Ticari&Endüstriyel – „Load Management Program‟

• Oncor Company (Teksas) – Ticari – „Commercial Load Management Program‟

• PG&E (Kaliforniya) – Endüstriyel – „Scheduled Load Reduction Program‟

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 58: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Bir son kullanıcı alanının toplam güç tüketiminin kontrolüne odaklanmış

(kontratlı azaltım, bina enerji yönetim sistemleri, yedek generatörler, vb.

vasıtası ile) programlar

Kontratlı azaltım tabanlı yaklaşımlar:

58

Dünya Örnekleri (devam):

• Southern California Edison (SCE) Company – Kaliforniya – Ticari – „Scheduled Load Reduction

Program‟

• PG&E (Kaliforniya) – Endüstriyel – „Optional Binding Mandatory Curtailment Program‟

• Southern California Edison (SCE) Company – Kaliforniya – Ticari – „Optional Binding Mandatory

Curtailment Program‟

• Diamond Energy Company (Singapur) – „Load Interruption Program‟

• CPvT Energy Company (Singapur) – „Load Interruption Program‟

• PG&E (Kaliforniya) – Endüstriyel – „Base Interruptible Program‟

• San Diego Gas&Electric Company (SDGE) (Kaliforniya) – Endüstriyel - „Base Interruptible

Program‟

• Ausgrid Company – Avustralya – Büyük ticari&Endüstriyel – „Dynamic Peak Rebate Trial‟

• Eskom Company (Güney Afrika) – „Supplemental Demand Response Compensation Program‟ Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 59: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Bir son kullanıcı alanının toplam güç tüketiminin kontrolüne odaklanmış

(kontratlı azaltım, bina enerji yönetim sistemleri, yedek generatörler, vb.

vasıtası ile) programlar

Kontratlı azaltım tabanlı yaklaşımlar:

59

Dünya Örnekleri (devam):

• Florida Power&Light (FPL) Company – Florida – Ticari – „On Call Program‟

• Endeavour Energy (Avustralya) – „PeakSaver Program‟

• ConEdison Company – New York – „Distribution Load Relief Program‟

• ConEdison Company – New York – Ticari – „Commercial System Relief Program‟

• American Electric Power (AEP) – Teksas – Ticari&Endüstriyel - „Load Management Standard

Offer Programs‟

• New York Independent System Operator (NYISO) – New York – Endüstriyel&Ticari –

„Emergency DR Program‟

• New York Independent System Operator (NYISO) – New York – Endüstriyel&Ticari – „Special

Case Resources‟

• UK Power Networks Company & Flexitricity& EDF Energy & EnerNOC – İngiltere – „Low

Carbon London Project‟

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 60: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Bir son kullanıcı alanının toplam güç tüketiminin kontrolüne odaklanmış

(kontratlı azaltım, bina enerji yönetim sistemleri, yedek generatörler, vb.

vasıtası ile) programlar

Bina enerji yönetim sistemi destekli programlar:

60

Tüketicinin güç tüketiminin bina enerji yönetim sistemine uzaktan erişim vasıtası ile komut

verilmesi sayesinde belirli zamanlarda istenilen seviyede azaltılması tabanlı programlar

Dünya Örnekleri:

• PG&E (Kaliforniya) – Endüstriyel – „Automated DR Program‟

• Southern California Edison (SCE) Company (Kaliforniya) Ticari – „Automated DR Program‟

• Kyocera, IBM Japan& Tokyu Community – Comverge& OpenADR Alliance & Fujitsu – pilot

çalışma – Japonya

• CLP Power Company (Hong Kong) – pilot çalışma

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 61: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Bir son kullanıcı alanının toplam güç tüketiminin kontrolüne odaklanmış

(kontratlı azaltım, bina enerji yönetim sistemleri, yedek generatörler, vb.

vasıtası ile) programlar

Yedek generatörler tabanlı programlar:

61

Tüketicinin son kullanım alanında bulunan standby/backup generatörünün uzaktan erişim ile belirli

zamanlarda devreye alınarak tüketicinin şebekeden çektiği gücün azaltılması ya da kesilmesi tabanlı

programlar

Dünya Örnekleri:

• TECO & Progress Energy Company – Florida – „Standby Generator Program‟

• TECO & Progress Energy Company – Florida – „Backup Generator Program‟

• Transpower Company (Yeni Zelanda) – Ticari – „Standby Generator Program‟ - ofis binaları,

hastaneler, veri merkezleri, vb. için

• Eskom Company (Güney Afrika) - „Standby Generator Program‟

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 62: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Birden fazla tüketiciden oluşan bölgelerin güç sistemine yansıyan yük talebi

şeklinin değişimine odaklanmış programlar

62

Aynı anda birden fazla tüketicinin güç tüketimini etkilemeyi hedefleyen programlar

Dünya Örnekleri:

• PG&E (Kaliforniya) – Endüstriyel – „Peak Day Pricing Program‟

Tüketicilerin enerji borsasına doğrudan ya da dolaylı olarak katılımına

olanak sağlayan programlar

Dünya Örnekleri:

• New York Independent System Operator (NYISO) – New York – „Day-Ahead DR Program‟

• New York Independent System Operator (NYISO) – New York – „Demand Side Ancillary Services

Program‟

• PG&E (Kaliforniya) – Endüstriyel – „Demand Bidding Program‟

• Southern California Edison (SCE) Company – Kaliforniya – Ticari - „Demand Bidding Program‟

• National Electricity Market of Singapore (NEMS) – Singapur - „Demand Bidding Program‟

• ELIA (Belçika İletim Sistemi Operatörü)& FEBELIEC (Belçika Endüstriyel Enerji Tüketicileri

Federasyonu) – Talep tarafı potansiyelinin şebekenin kritik zamanlarında enerji borsasına

REstore ve Energy Pool gibi toplayıcılar (aggregator) vasıtasıyla girişine imkan sağlamaktadır

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 63: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Ġlgi çekici farklı örnekler:

63

• TXU Energy – Teksas - „Free Nights or Weekends Program‟: Tüketicilerin gündüz ya da hafta içi

oldukça yüksek enerji birim maliyetini kabul etmesi karşılığı gece ve hafta sonları enerjiyi

ücretsiz kullanmasına dayalı bir programdır.

• National Grid – İngiltere - „Smarter Network Storage Project‟: MW/MWh kapasiteli enerji

depolama birimlerinin dağıtım sisteminin farklı alanlarında konumlandırılması ile birlikte

üretim/tüketim dengesi bozulduğunda bu dengenin dağıtım sisteminin her noktasında bahsi

geçen enerji depolama birimleri vasıtası ile sağlanması hedefiyle oluşturulmuştur.

• Bangladesh Power Development Board (BPDB) – Bengladeş: BDBP elektronik ve yazılı medya

aracılığı ile son kullanıcılardan elektrik enerjisi kullanımında daha rasyonel ve ekonomik

olmalarını (örneğin evlerdeki gereksiz cihazları kapatmalarını ya da büyük çaplı sulama

yüklerinin pik olmayan zaman dilimlerinde kullanılmasını) talep etmiştir. Bu sayede 400 MW‟lık

sulama yükünün pik olmayan zaman dilimlerine kaydırıldığı tahmin edilmektedir. BDBP çarpıcı

bir örnek olarak market ve dükkanların kapanış zamanlarını kontrol etmekte ve en geç akşam

8‟de kapanmalarını zorunlu kılmaktadır. Böylece akşam saatlerindeki pik yüke bu ticari alanların

etkisi azaltılmaya çalışılmaktadır. Bu alanda belirtilen uygulamanın azami pik yük azaltımına 350

MW‟lık katkı verdiği ve böylece zorunlu yük atma durumlarını azalttığı tahmin edilmektedir.

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 64: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

64 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Talep Tarafı Aksiyomları

Elektrikli Araçların Rolü ve Potansiyeli

Binek araçlar

Elektrikli bisikletler

Hizmet

araçları

Page 65: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

65 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Talep Tarafı Aksiyomları

Elektrikli Araçların Rolü ve Potansiyeli

BMW i3 (Battery size: 33kWh, Charging rate: 7.7kW)

http://www.plugincars.com

Chevrolet Bolt (Battery size: 60kWh, Charging

rate: 7.2kW)

Chevrolet Spark EV (Battery size: 19kWh,

Charging rate: 3.3kW)

Fiat 500e (Battery size: 24kWh, Charging rate:

6.6kW)

Ford Focus Electric (Battery size: 23kWh,

Charging rate: 6.6kW)

Mercedes B-Class Electric Drive (Battery size:

28kWh, Charging rate: 10kW)

Page 66: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

66 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Talep Tarafı Aksiyomları

Elektrikli Araçların Rolü ve Potansiyeli

Kia Soul EV (Battery size: 27kWh, Charging rate:

6.6kW)

http://www.plugincars.com

Mitsubishi i-MiEV (Battery size: 16kWh, Charging

rate: 3.3kW)

Nissan LEAF (Battery size: 30kWh, Charging

rate: 6.6kW)

Smart Electric Drive (Battery size: 17kWh,

Charging rate: 3.3kW)

Volkswagen E-Golf (Battery size: 24kWh,

Charging rate: 7.2kW)

Renault ZoE (Battery size: 26kWh)

Page 67: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

67 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Talep Tarafı Aksiyomları

Elektrikli Araçların Rolü ve Potansiyeli

Charging rate: 120kW!

http://www.plugincars.com

Tesla Model X (Battery size: 100kWh) Tesla Model S (Battery size: 100kWh)

See https://www.tesla.com/en_GB/supercharger

Page 68: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

68 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Talep Tarafı Aksiyomları

Elektrikli Araçların Rolü ve Potansiyeli

• TÜİK Ocak 2017 raporuna göre İstanbul‟daki trafiğe kayıtlı toplam araç sayısı 3.875.145

şeklindedir. Bu araçların 2.669.296 tanesi binek araç sınıfındadır.

• Gelişmiş dünya ülkelerinde 10 yıllık periyotta %10‟luk elektrikli araç yaygınlaşma oranı

hedeflenmektedir. Bu orandaki bir araç yaygınlaşması İstanbul‟daki araç sayısına

uygulandığında yaklaşık 300 bin elektrikli araç sayısına ulaşılmaktadır.

• Bu araçların elektrik güç sistemi içerisine dahil olması en başta dağıtım sistemi

operatörlerini (BEDAŞ, AYEDAŞ) ilgilendiren büyük bir sorundur!

• Burada İstanbul için önemli planlama ve yatırım aksiyomları hayata geçirilmelidir.

Page 69: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

69

Akıllı Şebekeler

Talep Tarafı Aksiyomları

Elektrikli Araçların Rolü ve Potansiyeli Substation Center

Control Center

(SCADA)

* Load info

* Historical info about

transformer

* Available battery SOC

•Required time for

charging

DR. OZAN ERDİNÇ – SMART GRID CONCEPT: OVERVIEW OF TECHNOLOGIES OPPORTUNITIES AND CHALLENGES

Page 70: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

70 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Ara

çta

n Ş

eb

ekeye (

Veh

icle

-to

-Gri

d –

V2G

) çalışm

a m

od

u

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 21 22 23 00

Going to work

Recharging in day time when proper

Returning home

Recharging at home

Selling electricity to grid

0%

100%

Stat

e-o

f-C

har

ge

Selling electricity to grid

Page 71: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

71

Talep Tarafı Aksiyomları

Değerlendirme

• Yük tarafının da esnek hale getirilerek sistem işletiminde bu esnekliğin dikkate alınması

birçok ekonomik ve teknik avantajı beraberinde getirme potansiyeline sahiptir.

• Tüketicilerin zorunlu yük atma durumlarından asgari düzeyde mağdur olması oldukça

önemli bir husustur (10 MW‟lık bir tüketiciyi tamamen enerjisiz bırakmak yerine 10

MW‟lık tüketimi olan 10 adet tüketicinin tüketimlerini 1‟er MW azaltmalarını sağlamak

aynı katkıyı sağlayacaktır).

• İlgili talep tarafı aksiyomları için gerekli teknik altyapı (haberleşme, ölçme, vb.) için yatırım

gereksinimi önemli bir husustur.

• İlgili yüklerin belirli periyotlarda azaltımının beraberinde getireceği olası „load rebound‟ ya

da „load recovery‟ etkisi dikkate alınması gereken başka bir önemli husustur.

• Elektrikli araçlar gibi yeni nesil yükler ve hatta mobil enerji depolama imkanı sağlama

potansiyeli olan bileşenler talep tarafında sisteme planlı dahil edilmezler ise büyük

problemleri, eğer etkin bir planlama yapılır ise de önemli avantajları beraberinde

getirebilirler.

• Bütün bu değerlendirmeler ışığında global seviyede talep tarafı aksiyomlarının güç sistem

işletiminde rolünün her geçen artacağı aşikardır.

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Akıllı Şebekeler

Page 72: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

72 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Enerji Verimliliği

Tanım:

• Belirli bir hizmet (ısıtma, soğutma gibi) veya üretim için harcanan enerji miktarının, teknolojik

uygulamalar veya teknik olmayan (daha iyi organizasyon ve yönetim, davranış değişiklikleri gibi)

önlemlerle azaltılmasıdır.

• Burada ilgili enerji tüketimini azaltırken tüketici konforu, üretim kalitesi, vb. hususları olumsuz

yönde etkilememek en önemli noktadır.

• Enerji verimliliği harcanan her birim enerjinin daha çok hizmet ve ürüne dönüşmesidir.

• Enerji verimliliği, bir çok noktadan aynı anda hızla geri kazanılabilecek ve daha küçük boyutlu çok

sayıda yatırımcıya yayılmış yatırımlarla elde edilebilecek bir enerji kaynağıdır.

Neden?

• Mevcut çevresel kaygılar enerji kullanımı açısından hızlı ve etkin aksiyomlar gerektirmektedir.

• En az % 25 gibi bir enerji tasarrufu potansiyelimiz hazır kaynak olarak elimizin altında durmaktadır.

• Enerji verimliliği çözümleri, yeni bir enerji yatırımına göre göre daha etkin, teknolojisi hazır ve

ucuzdur.

Page 73: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

73 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Enerji Verimliliği

Enerji Verimliği Kavramını Ġçeren Yerel Çalışmalar

• Bina Enerji Yöneticisi Eğitimi ve Sertifikası

• Sanayi Enerji Yöneticisi Eğitimi ve Sertifikası

• Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği ve Enerji Kimlik Belgesi (EKB) düzenlemesi

Yönetmelik kapsamında Enerji Kimlik Belgesi (EKB)’nin hazırlanmasında kullanılacak ulusal hesaplama yönteminin yazılımı olan Bina Enerji Performansı Yazılımı (BEP-TR) 2010 yılı sonunda tamamlanmıştır.

Enerji Verimliliği Kanunu gereğince, tüm binaların 2 Mayıs 2017 tarihine kadar Enerji Kimlik Belgesi almaları zorunludur. Ancak ülkemizdeki mevcut binaların 2017 yılına kadar Enerji Kimlik Belgesi almalarının teşviki için Yönetmelikte bina alım satım ve kiralama aşamasında mal sahibi tarafından yeni kullanıcısına verilmesi öngörülmüştür.

Ġstanbul’da sayısı yaklaşık 100 bini bulan riskli binadan bahsedilmektedir. Bu hususta kentsel dönüşüm çalışmaları son birkaç sene içerisinde birçok ilçede büyük bir ivme kazanmıştır. Ayrıca birçok yeni bina projesi (konut, iş merkezi, vb.) de büyük bir hızla devam etmektedir.

Bu kadar binanın daha tasarım ve inşaat aşamalarında enerji verimliliği açısından ele alınması ve uygun aksiyomların planlanarak hayata geçirilmesi gelecekteki enerji talebi açısından büyük bir azalmayı beraberinde getirecektir.

Bu durum ülkemize ekonomik açıdan büyük bir katkı sağlayacaktır. Burada belediyeler, vb. denetleyici kurumlara da büyük görev düşmektedir!

Page 74: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

74 Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji Verimliliği – Doç. Dr. Ozan ERDİNÇ

Genel Değerlendirme

• Yenilenebilir enerji sistemleri açısından: Ülkemizde regülasyonların daha etkin hale gelmesi

ile bu alanda son yıllardaki ivmemizi arttırarak devam ettirmek için büyük

potansiyelimiz mevcuttur. Ancak tüketici tarafındaki küçük çaplı kurulumların ileride

dağıtım sistemine yapacağı etki iyi irdelenmeli ve etkin bir planlama

gerçekleştirilmelidir.

• Akıllı şebekeler açısından: Günümüz vizyonundan akıllı şebeke vizyonuna geçiş uzun

zamanlı bir değişim sürecidir ve bu değişim süreci birçok sosyal, teknik ve ekonomik

zorluğu beraberinde getirmektedir. Akıllı şebekelerin geleceğini kesin bir şekilde

kestirmek güç olsa da her aşamada dünyaya birçok açıdan faydalar katacağı aşikardır. Bu

açıdan akıllı şebeke olgusunu destekleyen herkesin amacı; en kısa zaman dilimi

içerisinde Edison'un yaşasaydı tanıyamayacağı kadar değişmiş, yepyeni bir elektrik güç

sistemine kavuşmak olmalıdır.

• Enerji verimliliği açısından: Kentsel dönüşüm özellikle binalardaki enerji verimliliği

açısından İstanbul için büyük bir fırsattır. Ancak özellikle Enerji Kimlik Belgesi sadece

kağıt üzerinde bir zorunluluk değil, etkin olarak denetlenen bir uygulama şekline

dönüştürülmelidir. Burada ise en büyük rol belediyelerindir. Sanayide bu alandaki

gelişmeler zaten teknoloji ile paralellik arz etmekte ve özel yatırımcı zaten bu alana

kendi tesisinde çoğu zaman önem göstermektedir.

Page 75: Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji...Yenilenebilir Enerji Sistemleri Günümüzde dünya enerji talebinin %85‟e yakın bir kısmı petrol, kömür ve doğal gaz

Yenilenebilir Enerji, Akıllı Şebekeler ve Enerji

Verimliliği

Doç. Dr. Ozan Erdinç Yıldız Teknik Üniversitesi – Elektrik Mühendisliği Bölümü

[email protected]

Sürdürülebilir Şehirler Eğitimi

İstanbul | 1-2 Ağustos, 2017

İLGİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİM