Elektrik şebekeleri, iskeleti bir asır önce inşa edilmiş dünyanın en devasa makinaları..Gerisi ise tarihi geçmiş bir altyapı üzerine inşa edilen inovasyonlar. Geçtiğimiz yüzyılı düşündüğümüzde, belkide enerji kullanım alışkanlıklarımızın şebekeleri en çok zorladığı zamanları yaşıyoruz. Öyle ki, %99.9 güvenilirliğe sahip şebekelerimizde bile anlık elektrik kesintileri milyonlarca liraya mal oluyor.
Elektriğin depolamanın çok pahalı olduğunu, üretildiği anda kullanılması gerektiğini hatırlayalım. Giderek artan nüfus ve enerji ihtiyacını dengelemek için tek yol daha fazla enerji üretim istasyonu kurmak gibi görünmektedir. Peki bu yaklaşım ne kadar doğru? Yazının ilerleyen bölümlerinde buna açıklık getirmeye çalışacağım.
Geleceğin Enerji İnterneti : Akıllı şebekeler
Akıllı şebeke, elektrik şebekesindeki tüm noktaların uyanık, tepkili, adaptif, çevre ile dost, eş-zamanlı, esnek, kuvvetli ve yenilenebilir enerji kaynakları da dahil olmak üzere her sistemle bağlanabilen şekilde dizayn edilmesiyle elde edilen enterkonnekte enerji ağıdır. Buna enerjinin interneti de diyebiliriz. Akıllı bir iletim sistemi ile problemli bölgeler hızlı bir şekilde izole edilerek geniş çaplı enerji kesintilerinin önüne geçilebilmektedir. Akıllı şebekeler gerçek zamanlı haberleşme altyapısı ile aşırı yüklenmeleri hissedebilecek, enerji akış yönlerini düzenleyecek, yenilenebilir enerji kaynakları kullanımını optimize edecek ve kullanıcı maliyetlerini aşağı çekecek çevreci bir sistem oluşturacaktır.
Neden akıllı şebekelere ihtiyacımız var?
Akıllı şebekeler bir ihtiyaç mı? İşte 4 büyük gerekçe :
1) Güvenilirlik: Şu anki kompleks şebekelerimiz, enerji üretim hatlarını binalara bağlayan binlerce trafo istasyonu ve kesici içermektedir. Bilindiği gibi binaların enerji talebi zamana göre büyük değişiklikler göstermektedir. Şebekeler ise bu güç şiddet ve zamanlama değişikliklerine oldukça duyarlıdır. Lokal bir arıza, katlanarak büyük boyutlara ulaşabilmektedir. Bunu engellemek için insan müdahalesi olmadan kendi kendini onaran yani problemleri gerçek zamanlı olarak teşhis edip izole ederek çözen yapay zekalı sistemlere ihtiyaç vardır.
2) Çift taraflı Interaktivite: Halihazırda çalışan şebekelerimiz enerjinin tek taraflı akışına izin vermektedir. Kullanıcıların enerji tüketimi ve üretimi gerçek zamanlı olarak izlenememektedir. Bu bilinmezlik, enerji üretim şirketlerini ihtiyaca yetebilecek kadar enerji stoğunu garantilemek adına her zaman kapasitenin üstünde üretim yapmaya zorlamaktadır. Fazladan üretilen elektrik ise birkaç zirve kullanım zamanı dışında uzayı ısıtmaktadır. Akıllı şebekeler her bir bina ile hatta her bir cihaz ile ayrı ayrı haberleşerek enerji talebini anlık ayarlamalarla kontrol edebilecek, böylece arz garantisi sunarken aynı zamanda enerji verimliliğini maksimize edebilecektir.
3) Esnek İletim-dağıtım hattı: Enerji ağımız talebi karşılamak adına sürekli devrede olması gereken büyük ölçekli termik santrallere göre inşa edilmiştir. 1900’lerin ortalarında baz alınan temel gerçek enerji kaynaklarımızın sınırsız olduğu ve enerji verimsizliğinin kabul edilebilir olduğudur. Günümüzde bu yargının kabul edilmesi mümkün değildir. Küresel ısınma kaygıları yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimi tetiklemiş, bu ise şebekenin merkeziden ziyade coğrafi olarak dağıtılmış enerji üretim santrallerine uyumlu olarak operasyon göstermesini zorunlu kılmıştır. Uzun mesafelerde elektrik iletim kayıplarını engellemek için enerji üretildiği yerde tüketilmeli, fazla üretim durumunda gelecekte kullanılmak üzere depolanabilmelidir.
4) Enerji Otobanı: Artık devletlerin enerji ağını komşularından ayrı düşünmek imkansızdır. Enterkonnekte şebekeler, her bir enerji ağının hem kendi içinde hem de diğer şebekelerle stabil olarak çalışmasını zorunlu kılmıştır. Öyle ki, bir ilçede meydana gelen bir arıza, komşu ülkede elektrik kesintisine yol açabilmektedir. Türkiye’nin konumunu düşündüğümüzde, doğu-batı, kuzey-güney arasında bir enerji otobanı görevi görmesi, şebekesini güçlendirmesini gerektirmektedir.
Geleceğin trendleri
Şebekeler için dönemin ihtiyaçlarına göre kabuk atmak, kendini yenilemek kaçınılmazdır. Tesla’dan bu yana elektromanyetizmadan yüksek gerilim hatlarına, kablosuz enerji transferine uzanan yolculuk buna işaret etmektedir. İnsanlar da teknolojiye paralel olarak analog, bazen de keskin çizgilerle ayrılmış değişiklikler göstermektedir. Sosyal bilimciler, belli bir yıl aralığında doğmuş olup aynı kültürel özellikleri paylaşan, kendilerinden önceki ve sonraki jenerasyondan belirgin şekilde ayrılan nüfus dilimlerine farklı kuşaklar olarak tanımlarlar. Bu kuşaklar genelde demografik yapıda büyük değişikliklerin olduğu dönemlere denk gelir. Örneğin, ABD ve Avrupa’da 2. Dünya Savaşı sonrasındaki sosyal rahatlama ve ekonomik refah sonrası yoğun bir nüfus artışıyla gelen kuşağa “bebek patlaması” (baby boomer) kuşağı denir. Bunu takip eden ve 1960’ların ortasından itibaren doğan kuşağa ise “X” kuşağı veya “13 kuşağı” denir. Genellikle bu kuşağın pasifize ve reaktif özellikleri paylaştığı belirtilir. Teknoloji kullanımının sosyal ve ekonomik hayatın önemli bir parçası olduğu günümüzde yeni bir kuşak tanımı göze çarpıyor : “C Kuşağı”..
Şu an 18-34 yaşları arasında olan kitleye “C” kuşağı tanımlaması yakıştırılıyor. Peki “C” neyi simgeliyor? Tüketici (Consumer), bağlantıda (Connected), içerik (Content), iletişim kuran (communicating), bilgisayarlı (computerized)…Geleceğin teknoloji trendleri ise bu kuşağı daha da evirecek gibi gözüküyor. Adaptif ortamlar, bulut zekası, işbirliği ekonomisi, internet füzyonu, makinalar arası internet, heryerde herşekilde arayüzler, kablosuz sistemlerin hakimiyeti, sosyal ağ tabanlı sistemler… Akıllı şebeke kavramını hatırlayalım. Akıllı iletim-dağıtım hatları, akıllı üretim ve en önemlisi akıllı tüketiciler. Teknolojik gelişmeleri bir kenara bırakırsak, enerji sorunumuzu çözmemiz için olmazsa olmaz olan tüketicilerde olması gereken zihniyet değişikliğidir. Tüketim toplumundan, ne kullandığını bilen ve yöneten, farkındalık sahibi ve çevreye duyarlı topluma geçişte yukarıda bahsettiğimiz trendler bizi nasıl etkileyecek?
Akıllı şebekeler yolunda emeklemeler:
Akıllı sayaçlar ve akıllı termostatlar: Son noktalara ne kadar fazla ölçüm ve kontrol cihazı koyarsak, enerjimizi yönetebilmemiz o kadar kolaylaşacaktır. Yönetim gurusu Peter Drucker’ın sözü bunu çok güzel açıklar : “Ölçemediğini yönetemezsin. ”(If you can’t measure it, you can’t manage it). Detaylı enerji kullanım trendlerimizi takip eden, bu bilgiyi elektrik dağıtım şirketleri ile paylaşarak arz-talep dengesine hizmet eden akıllı sayaçlar, akıllı şebekelerin kalbidir. Evsel enerji tüketimimizin yaklaşık % 70’ini ısıtma-soğutmaya harcadığımızı göz önünde bulundurursak da programlanabilen, kullanım alışkanlıklarımızı öğrenebilen ve dinamik olarak adapte olabilen akıllı termostatların gerekliliği su götürmez bir gerçektir.
Enerji-Farkında Tüketiciler: Konu enerji tasarrufu, yenilenebilir enerji ya da enerji verimliliği olabilir, değişmeyen tek şey son sözü kullanıcların söylediğidir. Kullanıcılarda doğru enerji kullanım bilincini oturtamazsak, akıllı şebekeler sadece aklımızı kullanarak daha fazla enerji harcadığımız bir platforma dönüşür. Bu noktada enerji kavramının öneminin ve enerji tasarrufu bilincinin daha ilk okuldayken öğrenciler tarafından sindirilmesi gerekmektedir. Enerjinin sosyalleştirilmesi, geribildirim mekanizmalarıyla insanları dahil ederek, somutlaştırılarak, tüketim farkındalığı yaratılarak kullandırılması bu yolda atılması gereken bir adımdır. Dünyadaki trend ise enerji görüntülemesi ve oyunlaştırılması (energy visualization-gamification) yoluyla insanlarda psikolojik etki yaratmak, bunun getirdiği geribildirim mekanizmasını tasarrufa yönelik kullanma yolundadır.
Yenilenebilir enerji kullanımı: Enerjinin merkeziden parçalı üretime geçmesi, enerji arz güvenliği için çok önemli bir adımdır. Enerji depolamanın maliyeti, uzun mesafeler taşımanın getirdiği kayıplar da bunu gerektirmektedir. Yenilenebilir enerji kullanımının artması için çevre farkındalığının yanında ekonomik teşvik büyük önem taşımaktadır. Bu kapsamda Almanya örneği incelenmeye değerdir. Son yıllarda Almanya enerji politikası ve stratejisi büyük değişime uğramaktadır. Bir noktada Almanya, yenilenebilir enerji kaynakları kapsamında temiz enerji kaynaklarına dayalı çevre ve doğa dostu yeşil enerji devrimi gerçekleştirmek üzeredir. Almanya enerji projeksiyonları içeriğinde yenilenebilir enerji kaynakları yoluyla karbon salınımlarının sınırlandırılması ve azaltılması enerji politikaları arasında kabul edilmiştir. Devletin desteği, rüzgar, solar fotovoltaik, solar termal gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının yanında toprak kaynaklı ısı pompası, kojenerasyon gibi yerel enerji üretim çözümlerinin de yaygınlaşmasını sağlamıştır. Önümüzdeki yıllarda şebekelerin vazgeçilmez parçası olacak elektrikli arabaların yaygınlaşması da bu doğrultuda hızlanmıştır. Aşağıdaki yenilenebilir enerji kullanım oranı grafik, Almanya’nın topyekün devlet ve millet olarak temiz enerjide gösterdiği atılımı çok güzel anlatmaktadır.
Kaynak: Organisation for Economic Co-operation and Development – OECD
Akıllı binalardan akıllı tasarıma:
Akıllı şebekeler akıllı binalardan başlar. Binaların enerji performansı, makro ölçekte şebekeyi etkiler. Peki dışı giydirme cam cepheli, en az 10-15 katlı, girişinde kartlı geçiş turnikeleri bulunan, resepsiyona kimlik bırakarak girdiğiniz; merkezi klima sistemiyle sıcaklığı kontrol edilen, kapısında son zamanlardaki moda deyimleriyle "iş merkezi", "plaza" ya da "center" yazan her bina akıllı bina mıdır? Binanın enerji performansı ile binadaki mekanik ve elektrik-elektronik sistemlerin enerji verimliliği, binaya iliskin mimari tasarım parametreleriyle doğrudan iliskilidir. Bu parametreler içerisinde en önemlileri olarak, binanın yeri, diğer binalara göre konumu, yönü, formu ve bina kabuğu sayılabilir. Bu parametrelerin her biri enerji etkin bina tasarımında, dolayısıyla akıllı bina tasarımında önemli rol oynayan ve binanın enerji performansına etkileri birbirleriyle bağlantılı parametrelerdir. Akıllı binaların en önemli hedefi binaların enerji etkin olmasını sağlamak olduğuna göre; akıllı binaların tasarımında bu mimari tasarım parametrelerinin önemi yadsınamaz. Aksi takdirde bina sadece otomasyon ile mekanik ve elektrik-elektronik sistemlerin kontrolü sağlanmıs, klasik bir bina olmaktan öteye geçemez.
Son yıllarda küresel ısınma, susuzluk, çevre kirliliği ve doğal kaynakların hızla tüketilmesi yapı sektöründe çevre dostu binaların yapılmasını gündeme getirmiştir. Belli standartlar getirilerek sertifikalanmakta olan yeşil binalar yapı sektöründe daha değerli, doğaya saygılı, ekolojik, konforlu ve enerji tüketimini azaltan binalar olarak yeni bir yönelim ve sektör ortaya çıkarmıştır. LEED, BREEAM, DGNB gibi yeşil bina sertifikalandırmalarında amaç, çevreyi daha az kirleten, küresel ısınmayı önlemeye çalışan, daha az enerji sarfiyatı yapan binaların artırılmasıdır. Çevre Dostu Yeşil Binalar Derneği (ÇEDBİK) tarafından, Türk Yeşil Bina Sertifikası'nın (4 Yapraklı Yonca) hazırlıkları tamamlanmıştır. Akıllı binalardan içine akıl konmuş binalara yönelim akıllı şebekeler yolunda önemli bir adımdır.
Akıllı sistemlere geçişe karar verildiğinde hemen ertesi gün böyle bir yapıya geçilmesi mümkün olmamaktadır. Tam olarak geçiş 20-30 yıllık bir süreç alabileceği öngörüldüğünde, ancak bazı önlemler ile bu sürecin kısaltılması mümkün kılınabilir. Akıllı sistemler için yasal düzenlemeler, standart yapılar belirlenmeli ve çerçevede tüm insanların olduğu bilinci verilmelidir. İnsanlar konu ile ilgili bilinçlendirilmelidir. Kısa, orta ve uzun vadeli planlar yapılmalıdır. Mevcut sistemi tümden atamayacağımız için, burada önemli olan ve yapılması gereken bundan sonra sisteme entegre edilmesi planlanan yapıların akıllı sisteme uygun inşa edilmesi olmuştur. Yeni nesillerde de gerekli bilincin inşası aynı öneme sahiptir. Teknoloji trendleri göstermektedir ki, akıllı şebekeler, akıllı kullanıcılar olmadan çok büyük etkiler yaratamayacaktır.Çünkü akıllı şebeke kavramı teknoloji marketlerinden alabileceğiniz tak-kullan şeklide bir cihazdan çok öte; insanlarda farkındalık uyandırarak, enerji tüketimlerinin farkında olan dolayısıyla yönetebilen insanları gerektirmektedir. Gerçek sürüdürülebilirlik, sürdürülebilir üretim ve tüketiminin birlikteliği ile sağlanır. Aklı başında bir şebeke ve şebeke kullanıcısı dileklerimizle.
Referanslar:
http://www.need4b.eu/
http://www.gsma.com/connectedliving/wp-content/uploads/2012/03/vision20of20smart20home20report.pdf
http://www.businessinsider.com/three-ways-to-get-the-smart-grid-to-work-2009-5
http://www.popsci.com/node/32597
http://www.prnewswire.com/news-releases/impact-of-the-smart-grid-on-the-connected-home-150744955.html
Yorumlar
Yorum Gönder