Yeni Nesil Akıllı Teknolojiler
Alternatif Enerjili Elektrik Sistemleri ;
Sadece yenilenebilir enerji kaynaklarını değil geleneksel enerji kaynaklara alternatif olabilecek tüm enerji kaynaklarını kastetmektedir.
Dalga Enerjisi
Jeotermal Enerji
Güneş Enerjisi
bunlara sadece birer örnektir.
Bu örnekler ile birlikte alternatif enerjili elektrik sistemleri başlığımızda elektrik üretme yöntemleri ve doğal kaynaklardan enerji elde etme yöntemleri ile ilgili de içeriklerimize yer verdik.
Türkiye'de Biyogaz Enerjisi, Jeotermal Enerjisi Pazaları gibi sektörel araştırmalara da yer verdiğimiz bu bölümde, aynı zamanda da türlü istatistiklere de erişebilirsiniz.
Genel olarak başlıklarımız;
Oculus Insights Stratejik Pazar Araştırması Şirketi olarak bu hafta Türkiye’de Biyogaz Enerji Pazarı’nı ele aldık. Daha önce Türkiye’de Jeotermal Enerji Pazarı konulu araştırmamız paylaşmıştık.
Araştırmalarımıza göre; ülkemizde biyogaz enerjisi gelecek vaad etmekte.
Oculus Insights Stratejik Pazar Araştırması Şirketi olarak ülkemizde enerji pazarlarını incelemeye devam edeceğiz.
Dağıtık Üretim Nedir? Günümüzde gelişmiş ülkeler enerji ihtiyaçlarının büyük bir kısmını fosil yakıt kullanan; suyun potansiyel enerjisinden faydalanan veya nükleer enerjiden yararlanan büyük ölçekli ve merkezi enerji üretim tesisleri vasıtasıyla sağlamaktadır.
Bu tesisler her ne kadar üretim verimi açısından parlak rakamlar ortaya koysa da; genellikle üretilen enerjinin yerleşim birimlerine ve sanayi tesislerine iletimi için uzun enerji iletim hatlarına ihtiyaç duyarlar ve bu durum da iletim kayıplarına sebep olur.
Ayrıca elektrik enerjisi üretim tesislerinin kurulacakları yerlerin seçilmesinde ekonomik, tıbbi, coğrafi, politik ve güvenliğe dayalı endişelerden kaynaklanan pek çok faktör göz önünde bulundurulmaktadır.
Örneğin; bir hidroelektrik santralinin yapısı gereği kendisini taşıyabilecek özelliklere sahip bir akarsuyun üzerine kurulması gerekirken bölgenin jeolojik ve ekolojik yapısı ile bölgede yaşayan insanların hayatlarına sosyal boyutta etkileri de göz önünde bulundurulmalıdır.
Bu ve benzeri durumlar enerji üretiminin önünde birer doğal sınır olarak geçerliliğini korumaktadır. Üstelik günümüzde gittikçe artan çevresel duyarlılık nedeniyle; bu santrallerin salınımları ve hava kirliliğine olan etkileri de birer soru işareti olarak akıllarda yer bulmaktadır.
Tam da bu noktada uzun zamandır düşük üretim kapasiteleri nedeniyle; görmezden gelinen yerel enerji kaynaklarının efektif bir şekilde kullanılmasına yönelik fikirler canlanmıştır.
Geçmişte rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanmak için geniş alanlarda güneş tarlaları ya da rüzgar çiftlikleri kurmak gerekirken; artık bu tesislerin daha düşük kapasiteli ve dağınık bir şekilde kurulmuş bile olsalar etkin bir biçimde şebekeye entegre edilmesi söz konusudur.
Akıllı şebeke altyapısı ve onun getirdiği çift yönlü enerji aktarımı, etkin ve hızlı hata kontrolü gibi özellikler sayesinde; yerel enerji kaynakları (rüzgar, güneş, jeotermal vs) atıl olarak beklemekten kurtulmuştur. Bu şekilde dağınık halde kurulan ve yoğun çeşitlilik arz eden tesisler vasıtası ile enerji üretimi özelliklerinden de anlaşılabileceği gibi yaygın olarak “dağıtık üretim” şeklinde adlandırılmaktadır.
Fosil yakıtlarda görülen tükenme işaretleri bu yakıtlar geleneksel enerji üretme metotlarıyla yakından ilişkili olduğu için; enerji fiyatlarında beklenmedik artış ve dalgalanmalara yol açmaktadır.
Öte yandan ise bu fosil yakıtların kullanımından kaynaklanan sera gazı salınımı ciddi bir çevre sorunu olarak tehdit unsuru olma niteliğini korumakta ve her geçen gün daha ciddi bir hâl almakta, “küresel ısınma” ise gezegenimizin geleceğini tehdit etmekte.
Zaman zaman bu sorunlara alternatif çözüm olarak gösterilen ve bir zamanlar kendisine büyük umutlar bağlanan nükleer enerjinin ne kadar tehlikeli olduğu Japonya’nın Fukushima tesislerinde meydana gelen kaza ile bir kez daha ortaya çıkmış oldu.
Günümüzde işletmede bulunan merkezi elektrik güç santralleri oldukça ileri teknolojilere sahiptir. Ancak arıza olasılıklarının azalmış olması ve üretim veriminin yüksekliği ortaya çıkan enerji dar boğazını gizleyemez.
Daha önce riski minimize etmek için kurulmuş olan bu merkezi sistem bugün kendi başına ciddi riskler taşımaktadır. Nitekim günümüzde elektrik kesintilerinin çoğu, iletim hatları veya trafo merkezleri kökenli arızalardan kaynaklanmaktadır.[8] Ayrıca bu hatlarda yaşanan enerji kayıpları verimi düşürmektedir.
Dağıtık elektrik üretimi, sistem genelinde bakıldığına şu başlıklar altında sıralayabileceğimiz kimi avantajları sağlamaktadır;
“Liberal” market kavramında en önemli unsur değişen ekonomik gelişmelere en esnek biçimde uyum sağlayabilmektir.
Dağıtık Üretim Nedir? Dağıtık üretim teknolojileri nispeten küçük boyutları ve kısa kurulum süreleri sayesinde bu avantajı ellerinde tutmaktadır.
Bu nedenle mevcut marketteki açıkları kapatmak için üreticiler gittikçe artan bir ivmeyle dağıtık üretime yoğunlaşmakta ve bu alana ilgilerini yöneltmektedir. Bu aynı zamanda bir tüketicinin kendisine en “uygun” enerji kaynağını seçebilmesi anlamına da gelmektedir.
Mevcut tüketici alışkanlıkları nedeniyle rüzgar ve güneş gibi; nispeten yenilikçi enerji kaynaklarına yönelmekte bir toplumsal direnç söz konusu olsa da; dağıtık üretimin artan ekonomik avantajı bu direncin gittikçe zayıflamasına sebep olmakta, yakın gelecekte büyük oranda ortadan kalkacağının işaretlerini vermektedir.
Dağıtık üretim acil enerji ihtiyaçlarına hızlı ve esnek bir çözüm sunduğu için; bu tarz “pik” anlarında oluşabilecek potansiyel fiyat dalgalanmalarının da önüne geçerek doğal bir filitre görevi de görmektedir.
Elektrik şebekelerinde güvenilirlik problemleri denince genellikle akla ani voltaj düşümleri gelmektedir. Bu düşüşler kimi zaman uzun vadeli sorunlara yol açmakta ve bazı örneklerde kısmi veya genel “çökme” durumlarına neden olabilmektedir.
Pek çok gelişmiş Avrupa ülkesinde güvenilirlik seviyeleri ileri mühendislik standartları nedeniyle oldukça yüksektir ve tüketiciler bu gerilim düşümlerinden pek etkilenmez. Onu bir sorun olarak görmelerine gerek kalmaz.
Ancak enerji marketinin yapısındaki değişiklikler ve artan “liberalleşme” kaliteyi ön plana çıkaran bu yaklaşımı değiştirerek fiyat bazlı bir yaklaşıma kaymaya neden olduğu için gelecekte düşecek standartlar tüketicilerin bu sorunları daha ciddi biçimde hissetmesine neden olabilir.[9]
Öte yandan endüstri üretimi için güvenilir ve sürekli enerjinin önemi oldukça açıktır. Haberleşmeden kimya endüstrisine kadar pek çok alanda aksi durumda ortaya çıkacak hasarların maddi karşılığı oldukça yüksek olabilir.
Bu endüstrilerde yer alan firmaların şebeke kaynaklı enerjide yaşanabilecek güvenilirlik sorunlarını ortadan kaldırmak için kendi yüksek standartlarını oluşturma yoluna gitmeleri ve bunun için kendi dağıtık üretim tesislerini kurup bu alana yatırım yapmaları oldukça olasıdır.
Bahsi geçen yüksek dereceli voltaj düşümlerinin yanı sıra şebeke yapısındaki sorunlar ve açma kapama hataları kaynaklı daha düşük etkili voltaj düzensizlikleri ve ideal dalga formundan sapmalar yaşanabilir, şebeke üzerinde harmonikler ve faz dengesizlikleri oluşabilir. Bu durum ise mevcut güç kalitesinin düşmesine sebep olmaktadır.
Güç kalitesi üzerinde dağıtık üretimin etkilerine dair çelişkili görüşler kendi savlarını ortaya koymaktadır.
Bir yandan güç iletiminin zor olduğu ve güç ihtiyacının yüksek bulunduğu yerlerde mevcut şebeke ile senkronize çalışabilecek ek tesisler ihtiyacın karşılanmasını sağlayabileceği gibi öte yandan dağıtık üretimin doğasında yer alan iki yönlü enerji iletimi şebeke dengesini bozucu rol de oynayabilir.
Oyster Dalga Enerjisi Dönüştürücüsü; Rüzgar,güneş ve biyokütleden enerji üretilmesi bir rüya olmaktan çıktı. Gerçek hayatta karşılaşılan enerji üretim sistemleri haline geldi fakat dalga enerjisi teorik olarak desteklense bile gerçek hayatta tam anlamıyla kullanıma başlanamayan sistemlerden biri.
Fakat şuan İspanya’da bir köy dalga enerjisini kullanmaya başladı bile.
17-19 Ekim 2012 tarihlerinde İrlanda’nın başkenti Dublin’de düzenlenen Okyanus Enerjileri Konferansı’nda uzmanlar tartıştı, yenilikler tanıtıldı.
Konferansta öne çıkan projelerden biri de “Oyster” idi. İstiridye anlamına gelen Oyster, bir hidroelektrik dalga enerji jeneratörü.
Oyster’i geliştiren İskoç şirketi Aquamarine Power’ın genel müdürü Martin McAdam, İskoçya’nın kuzeyindeki Orkney Adaları açıklarında bir ‘İstiridye’nin deneme amaçlı enerji üretimine başladığını belirtiyor: “15 metre derinliğindeki deniz yatağına yerleştirilen makine, mekanik aksamlı bir kanada sahip.
Kanadın dalga gücüyle hidrolik pistonları itmesi sonucunda pistonlardan güç alan türbin enerji üretiyor.
Tıpkı bir istiridyenin açıp kapanması gibi…”
Dalgalar her yükselişinde Oyster’in kanadını aşağıya doğru itiyor. Hidrolik pistonlar dalganın gücünü türbine ilettikten sonra kanadı yeniden doğrultuyor. Deutschlandradio’nun sorularını yanıtlayan Aquamarine Power genel müdürü Martin McAdam, ayrıntılara şöyle açıklık getiriyor: “Elektrik denizde değil karada üretiliyor.
Kapak iki hidrolik pistonu harekete geçiriyor. Bunlar da bir boru hattı aracılığıyla karaya su pompalıyor.
Karaya pompalanan su buradaki türbinde enerji üretilmesini sağlıyor.”
Enerji üretiminin ve türbinin karada bulunması, Oyster’i dalga gücünden elektrik üreten diğer teknolojilerden ayırıyor.
Orkney Adaları açıklarına üç ay önce kurulan Oyster tesisi, 800 kilovata kadar enerji üretiyor. McAdam, “Bu prototip 26 metre genişliğinde. Yüksekliği ise 15 metreye ulaşıyor.
Satışa sunacağımız tesisler aşağı yukarı bu büyüklükte olacak” diyor.
Aquamarine Power genel müdürü McAdam,
Oyster hidroelektrik dalga enerji jeneratörünü 2015’te piyasaya sürmeyi planladıklarını belirtiyor.
En büyük sorunlardan biri, Oyster’in dalga gücünü elektriğe dönüştüren diğer teknolojilerle maliyet açısından rekabet edebilir hale getirilmesi… McAdam, “Oyster’lerle enerji tarlaları kurmayı hedefliyoruz. Konseptimiz her kanat için bir türbin kurulumunu gerektirmiyor.
Tek ve büyük bir türbine 10 ila 20 dolayında kanat bağlayacağız.
Böylece, maliyetlerin ciddi ölçüde düşmesini sağlayacağız” diye konuşuyor.
Dalgaların gücü adına!
Yeşil Enerji Üretiminde Engeller!Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı tüm dünya tarafından desteklenen, projelere hibelerin verildiği ve temiz enerji politikasının getirisi olarak popülerliğini uzun bir süre kaybetmeyecek bir atılımdır. Fakat Avrupa ülkelerinin başı çektiği bu desteklerde bazı problemler oluşmaya başladı. Bu problemler yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını ve imajını zedeleyebilecek sevidedir.
Özellikle Almanya bu konuda büyük atılımlar attı ve teşviklerle beraber yenilenebilir enerjide yüksek kapasitelere ulaştı. Fakat bazı problemlerin oluşabileceği düşünülmedi.
Bu problemlerin ana teması yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen enerjinin düzensizliğidir. Bunu açıklamak istersek, rüzgar enerjisinin elde edilmesinde rüzgar hızı önemlidir.
Rüzgar hızı sizin de düşündüğünüz gibi, her koşulda hesaplandığı ve istendiği gibi olmayacak ve farklılıklar gösterecektir. Bunun sonucunda az enerji üretimi olacağı gibi aşırı üretim de olabilmektedir.
Az üretim olduğunda yedek olarak şebekeye destek verebilen sistemler mevcuttur. Bu sistemlerin maliyetleri ve verimleri düşüktür. Bir araştırmaya göre bu yedek kapasiteden ortaya çıkan CO2 miktarı, rüzgar enerjisinden sağladığı düşünülen karbondioksitleri geçiyor.
Aşırı üretimde ortaya çıkan problem ise enerjiyi dengeleyerek sisteme verilmesidir. Yenilenebilir enerjideki az ve çok üretimi dengeleyen santraller bazı ciddi problemlerle karşılaşmaktadırlar. Bu problemlerin oluşumu yenilenebilir enerji hakkında soru işaretlerini gündeme getirmeye başlamıştır.
Teorik açıdan düşünüldüğünde Almanya’da herşey düzgün gözüküyor ama rüzgar ve güneş enerjisine sağlanan yüz milyarlarca avro teşvik yüzünden ülkede elektrik faturaları Avrupa’nın en yükseğine ulaştı.
Angela Merkel hükümetinin sağladığı teşvik paketleri ile yenilenebilir enerji kapasitesi daha da artıyor, şebeke dengesini sağlamak ve elektrik kesintisini engellemek daha zorlaşıyor.
Elektrik kesintilerinin yol açtığı üretim kayıpları şirketleri zorluyor hatta fabrikaların kapatılmasına kadar giden bazı problemler yaratmaktadırlar. Bu gibi sorunlarla karşılaşmamak için enerjiyi yoğun olarak kullanan endüstriler kendi enerji üretim ve jeneratör sistemlerini kurmaya yöneldiler.
Tamamen yenilenebilir enerjiden elde edilen temiz enerjinin kullanılmasında problemlerin aşılması için şebekelerde değişim ve yenilenme olması şart gibi gözükmektedir. Bunu önümüzdeki yıllarda görmemiz mümkün olacak.
Güneş Potansiyelimizi Kullanabilecek miyiz? Kisaca kendimi tanitacak olursam, 26 yasinda ve elektrik muhendisiyim. New York’ta Columbia Universitesi’ndeki egitim suresi ve sonrasinda enerji altyapi planlamasi alaninda akademik arastirmalarda bulunmus. Bunun akabinde bir sure Amerika’nin onde gelen danismanlik firmalarindan Tetra Tech firmasinin New York ofisinde enerji alaninda calistiktan sonra; yaklasik 7 ay once Turkiye’ye kesin donus karari verdim. O donemden beri, yaklasik son 6 aydir; ulkemizde gunes enerjisi potansiyeli ile ilgili ettigim tecrubeleri ve gordugum sorunlari sizlerle paylasmaya calisacagim.
Elektrik enerjisi, surdurulebilir buyume ve kalkinma icin en onemli gereksinimlerden biridir. Buyuyen ve dinamik bir ekonomiye sahip olan ulkemizin elektrik enerjisi ihtiyaci surekli olarak atarken yenilenebilir enerjiye olan ihtiyac ciddi bir sekilde fark edilmeye baslanmistir.
Ulkemiz gibi elektrik enerjisinin yaklasik yuzde 60’ini yuzde 90’inin uzerinde ithal ettigi petrol ve dogalgazdan ureten bir ulke icin yenilenebilir enerji uretimi bir bagimsizlik mucadelesine donusmustur.
Bu baglamda Turkiye 2000’li yillarin baslarindan itibaren hidro ve ruzgar enerjisine dayali enerji uretimine belli oranda mesafe almis,son birkac yildir ise gunes enerjisine odaklanmistir.
Buna bagli olarak bircok Turk ve yabanci firma Turkiye’de gunesten elektrik uretmek icin coktan calismalara baslamis bulunuyor. Dolayisiyla, akla ilk gelen soru su oluyor: Acaba bu potansiyeli gerektigi gibi ulke ekonomimize kazandirabilecekmiyiz?
Turkiye’de yuksek gunes potansiyelli illere bakildiginda basta Konya, Antalya, Burdur gelirken; ulkemizin guney kiyilarindaki tum iller ve guneydogu anadolu bolgesi yine yuksek solar radyasyon degerleriyle one cikiyor.
Su ana kadar edindigimiz izlenime bakarsak Konya’nin cok ciddi bir potansiyele sahip oldugunu gormek mumkun. Gerek guneslenme degerleri ve sureleri gerekse sahip oldugu genis,engebesiz ve ekonomik arazileriyle Konya’nin gunes enerjisi potansiyeli, mevcut hatlarin guclendirilmesi ile yeni trafo merkezleri ve iletim hatlarinin yapilmasiyla desteklenebilirse, Konya bu alanda avrupa’nin onde gelen solar enerji merkezlerinden birisi olabilir.
Antalya ise guneslenme degerleri Konya’dan bile daha iyi gorunurken, yaz aylarinda sicaklik degerlerinin cok artmasi panel verimlerini dusuren bir etken olarak ortaya cikiyor.
Buna ragmen, yuksek tuketimi ve ozellikle yaz aylarinda sayica fazla olan otellerin klima yukleriyle cok ciddi tuketim seviyelerini ulasilan Antalya’da, gunesten kaynaklanan tuketim artisi yine gunesten uretilen elektrikle karsilanabilir.
Burdur, Isparta ve cevresi ise, iyi derecede gunes potansiyeli barindirirken; bolgenin asiri daglik olmasi golge kayiplarini ve insaat maliyetlerini artiran bir etken gibi gorunuyor.
Amerika’dan getirtigimiz golge analiz cihaziyla yaptigimiz calismalar gosteriyorki, bu bolgede saha seciminde golge analizinin mutlaka dikkatli bir sekilde yapilmasi gerekiyor.
Ulkemizin bu potasiyeli iyi kullanabilmesi icin, enerji bakanligina, EPDK’ya, enerji profosyenellerine ve vatandaslara bir cok gorevler dusmektedir.
Yenilenebilir Enerjide İlk Adım…
Ilk adimda, ulkemizde gunes potansiyelinin en dogru haritasi; devlet ve ozel sektorun kuracagi piranometrelerin olcum sonuclari kullanimiyla hesaplanarak ortaya cikarilmali ve surekli guncellenmelidir. Mevcut uydularin urettigi sonuclar uydu hassasiyetlerinden dolayi cok guvenilir olmamaktadir.
Buna ek olarak, gunes enerjisi icin iletim hatlari revizyonu programi gelistirilmeli ve bu baglamda potansiyelin yuksek oldugu yerlerde hat revizyonlari ve yeni hat insaalari baslatilmalidir.
Bunlarin sonucunda, EPDK basvuru inceleme sureclerini azaltarak en az her yil gunes lisans basvurularini kapasitelerini artirarak kabul etmesi faydali olacaktir. Ayrica unutulmamalidir ki; gunes enerji santralleri kisa surede insa edilebilmekte, dahasi ayni kapasitede her tip enerji tesisinden cok daha kisa surede kurulabilmektedir.
Dolayisla, ulkemizin baslica enerjiden kaynaklanan cari acigini azaltma yonunde, desteklendigi takdirde gunes enerjisinin cok etkili olacagi asikardir. Bir sure once faaliyete gecen 500 KW kurulu guce kadar kendi enerjisini uretme izni veren yasa ile ozel sektor ve devletin kuracagi off-grid olarak adlandirilan sebekeden bagimsiz enerji uretim tesisleri de cari acigimizi azaltma yonunde ulkemize faydasi olacagi kesindir.
Selçuk KOÇAL
Solar Enerji Uzm.
Columbia Universitesi
Enerji ve Enerji Üretme Yöntemleri Nedir? Sorularını sizler için cevaplayacağım. En basit deyimiyle enerji iş yapabilme yeteneğidir. Yaşamımızın her alanında , yaptığımız en basit işlerde dahi enerjiye ihtiyaç duyarız. Günlük gerçekleştirdiğimiz her faaliyette boy gösteren ve ihtiyaç duyulan enerjinin endüstri ve sanayideki yeri; yaşamak için ihtiyaç duyduğumuz yemek , su , hava ve topraktan farksızdır. Makinelere can veren , fabrikalarda bacaları tüttüren , gecemizi aydınlatan enerjiye ihtiyacımız UEA (Uluslararası Enerji Ajansı ) nın yaptığı araştırmaya göre; küreselliğin ,sanayi ve nüfus artışının aynı hızda devam etmesi halinde 2030 senesinde bugünkünün iki katı olacaktır.
Peki dünya ;biz üstünde yaşayan milyarlarca insana bu enerjisini nasıl sunuyor? Biz onun açığa vurduğu tüm enerjinin farkında mıyız? Farkına varamadıklarımız neler , ve daha fazlasını ondan nasıl alırız ,aldığımızı daha verimli nasıl kullanırız ? Bütün bunların soruları cevaplayabilmek için girdiğimiz büyük çalışmalar ,araştırmalar yavaş yavaş sonuçlarını gösterse de; 20 yıl sonraki enerji açığını kapatabilecek düzeyde olmadığı gibi , yeni enerji kaynakları bulma ve enerjiyi verimli kullanma konusunda gelişen teknoloji de yeterli seviyede değildir.
Bununla birlikte son yıllarda ortaya çıkan yeni yollar ve gelişimine devam eden teknoloji insanlığı şaşırtmakla beraber kendine hayran bırakacak cinsten farklı enerji üretim yollarıyla dünyaya katkı sağlamakta. Bunlardan en yenisi ise çöpten elektrik enerjisi üretimi projesi . Henüz faaliyete geçmiş birkaç bölgede alışı yapılan bu tesisleri gelin detaylı bir şekilde inceleyelim .
Çöpten elektrik enerjisi üretim fikri ilk olarak; Türkiye’de geçmişte oluşturulan çöp depolama alanlarında meydana gelen metan gazı patlamaları sonucu ortaya çıkmıştır.
Bu alanda yapılan çalışmalar sonrasında çöplükler üreticiler tarafından satın alınmış ,çoğunluğunu organik atıkların oluşturduğu çöpler sınıflarına ayrılarak kombost ,biyogaz ve enerji üretimi sağlanıyor. Üretiminin esası ve en önemli kısmını bu depolama ve ayrıştırma işlemleri oluşturuyor.
Düzgün bir depolama sonucu ortaya çıkan gazların yüzde 60 ını metan gazı oluştururken ,enerji üretiminde etkili olan kısmını da bu gaz oluşturuyor. Açığa çıkan diğer bir gaz olan karbondioksitin ise; doğada yaşayan tek hücreli canlı olan alglerin bu gazı yoğun kullanarak oksijen üretmesi ile ilgili çalışmalarda kullanılmak üzere alınabileceği konusunda yapılan çalışmalar devam eden projeler kapsamında yer almakta.
Metan kokusuz ,renksiz ve yanıcı bir gaz olmakla beraber birim ağırlığı havadan daha azdır. Bu metan konsantrasyonu yeterli oksijenle birleşip (hava ile ) üst limite ulaştığında alev verildiğinde yanmakta fakat patlayıcı niteliği taşımamaktadır. Bu depo gazlarından enerji üretimi farklı şekillerde olabilmektedir.
Bu uygulama ortaya çıkan gazın en basit yolla yakılarak ısı enerjisine dönüştürülmesidir. Bu ısı enerjisi endüstriyel kazanlarda, tuğla fırınlarında ve seralarda ısıtma için kullanılabilmektedir.
Direk yakmanın uygun olmadığı durumlarda ise en ucuz enerji üretimi bu gazlardan elektrik enerjisi üretimiyle mümkündür. Elektrik üretimini gaz motorları ,buhar türbinleri ve yakıt pilleri ile yapabiliriz.
Elektrik üretimi ayrıca depo gazının yakıt olarak kullanıldığı motorlarda ,bu gazın yanması sonucu motora gelen enerjisinin elektrik enerjisi olarak kullanılmasıdır. Bu gazlar motorlarda yakıt kaynağı olarak kullanılabileceği gibi gaz türbinlerinde de yakıt olarak kullanılıp çıkan enerjinini yine aynı şekilde kullanılabilmesidir.
Endüstriyel tesislerde kullanılan kojenerasyon yöntemi ise enerji verimliliği açısından çok önemli olmakla birlikte elektrik ve ısı enerjisinin aynı anda üretilip ayrı ayrı kullanılması sayesinde, ayrı ayrı üretilmelerine oranla daha fazla enerji verimi ortaya çıktığı gözlenmiştir. Bu uygulama yöntemi dünyada oldukça yaygındır.
Bu yöntemlerin dışında bu gazlar ayrıca işlenip boru hattı kalitesinde gaza saflaştırılıp çeşitli taşıtlarda ve hatta doğal gaz tesislerinde bile kullanılabilmektedir.
İşte bu son yıllarda çıkan teknoloji sayesinde ortaya çıkartılabilen enerjinin nasıl elde edilebildiğine dair birkaç yöntem bile dünyanın gelişimine bir katkı sağlamakta , aklımıza gelmeyen ,henüz bulunamamış çok çeşitli yöntemin olabileceği fikrini de bir kez daha aklımıza getirmektedir. Dünyamızı daha güzel yapmak için enerjinizin hiç bitmemesi dileğiyle….
Feride Ünlü
Bitkilerin Ürettiği Elektrik Gücü – Ağaçların Ürettiği Elektrik Gücü;
Hollanda’da bir grup araştırmacı,bitkilerin köklerinin etrafında yaşayan birtakım mikroorganizmaların; özel bir yakıt hücresi içinde elektrik üretme kapasitesi olup olmadığını araştırmaya başlar.
Klasik yakıt hücreleri,örneğin hidrojen,yakıtını oksijen ile birleştirerek su ve elektrik üretir.
Bu tür sistemler elektronları yakıttan çekip alabilmek için pahalı metallerden,örneğin platinden yapılmış elektronlara ihtiyaç duyar.
Hollanda’daki Wageningen Üniversitesi’nden Bert Hamelers ve ekibi bu pahalı metallerle ayni işi görmesi için toprakta; bitkilerin kökleri arasında yaşayan bakterilerin oluşturduğu enzimleri kullanmaya karar verir.
Ekibin ihtiyacı olan şeyler: Kökleri çok derinlere gitmeyen yeşil bitkiler(Çim,su kamışı,vb.), güneş ışığı ve suya doymuş ıslak toprak.
Islak topraklarda gelişebilen; kısa köklü bitkilerle çalışabilmek, kabloların ve elektronların yerleştirilmesinde kolaylık sağlıyor.
Ayrıca ıslak toprakta oksijen elementi sınırlı seviyelerde bulunuyor.
Bu önemli bir husus, çünkü normalde oksijeni bol olan toprakta bakteriler; karbonhidratları parçaladığı zaman açığa çıkan elektronlar oksijenle birleşerek su ve karbondioksit oluşturur.
Fakat suya fazlasıyla doymuş ıslak topraklarda oksijen ya hiç yoktur ya da çok kısıtlıdır.
Bu koşullarda anaerobik bakteriler karbondioksitin yanı sıra; serbest elektronlar ve protonların açığa çıkmasını sağlarlar.
Elektronlar normalde topraktaki sulfat ve nitratla etkileşir; ancak araştırmacılar bakterilerin oluşturduğu elektronları çekecek uygun elektrotları toprağa yerleştirerek bu sorunu çözdü.
Katot ve anot için grafitten yapılmış malzemeler kullanıldı.
Olayı kısaca özetlemek gerekirse;herşey güneş enerjisi ve fotosentez ile başlar.
Bitkiler güneşten aldıkları enerjiyi organik maddeye dönüştürür. Oluşan organik maddenin neredeyse yarısı da bitki kökleri vasıtasıyla toprağa iletilir.
Toprakta bakteriler organik maddeyi parçalayınca; protonlar ve elektronlar atık madde olarak açığa çıkar.
İşte bu elektronlar uygun elektrotlar vasıtasıyla toplanarak yan ürün olarak hem su hem de elektrik akımı elde edilir.
Yapılan çalışmalar şimdilik bitkilerin gelişmesinde; herhangi bir gerileme olmadığını gösteriyor.
Hatta kablolu bitkilerin diğer bitkilere göre; daha iyi geliştiği bile gözlenmiş.
Ama aksini savunanlar da var. Bitkilerin fotosentez yapabilmek amacıyla ürettiği elektriğin bir kısmının uzaklaştırıması ile fotosentezin etkisinin azalacağı,bunun sonucunda da daha az gıda üretileceği düşünülüyor.
Holanda’da bitki kullanılarak üetilen elektrik enerjisi şu an için 500 miliwatt/m2 civarında,yani şimdilik ancak bir cep telefonunu şarj etmeye yeterli.
Bu elektriği üretebilmek için araştırmanın yapıldığı binanın çatısında 16 m2’lik bir çim alan kurulmuş.
Çalışma başladığından beri geçen 5 yılda,üretilen enerji 5 kat arttırılmış.
Elde edilen enerjinin miktarı şimdilik bir evi çekip çevirmeye yetecek kadar yeterli değil,ama çalışmalar hızla devam ediyor.
Araştırma ekibinde fizikçi,çevre biyoteknoloğu,çevre teknolojisi uzmanı,elektrik mühendisi,botanik uzmanı ve mikrobiyologlar yer alıyor.
“Plant Power” isimli Avrupa Birliği projesinden 4 milyon avroluk destek alan ayni ekip; bitki yakıt hücrelerini ticari ürün haline getirmek için “Plant-e” adında bir de firma kurmuş.
Hedefleri ise çok yakın bir gelecekte 3.2 W/m2 bitkisel elektrik üretebilmek.Bu hedefi tutturabilmek o kadar kolay değil.
Üzerinde durulması gereken birkaç önemli husus var. Öncelikle toprağa daha fazla organik madde veren bitki türlerinin kullanılması gerekiyor.
Örneğin şeker pancarı bu konuda çok etkin.
Topraktaki organik maddeyi en iyi şekilde parçalayan ve elektronları açığa çıkaran bakteri karışımının çok iyi ayarlanması gerekiyor ki üretilen enerjinin miktarı artsın.
Yakıt hücresinin ve özellikle elektronları yakalayacak elektrotların çok iyi tasarlanması gerekiyor.
Hollandalı ekip bitkilerin köklerinin geliştiği kısımda pozitif anot olarak grafit granülleri kullanmış.
Ancak kullanılan bu anot,elektronları katoda çok hızlı bir şekilde iletiyor,bu da verim kaybına neden oluyor.
Uzmanlar,bu sorunun etkili bir bakteri kültürü karışımının toprağa eklenmesi ile çözülebileceğini düşünüyor.
Bu şekilde elektronlar,protonlar ve oksijen daha hızlı birleşerek su moleküllerini oluşturabilir.
Son olarak da bu teknolojinin büyütülmesi ve uygulamaya konulması gerekiyor.
Şu anda kullanılan ve deneme aşamasındaki sistem,pratikte kullanılmaya başlandığında hedeflenen üretimin ancak yarısına(1.6 W/m2) ulaşılabilecek.
Bu miktar günümüzde rüzgar türbinleri ya da güneş panelleri ile elde edilen elektrik enerjisinin yaklaşık olarak 1/5’i kadar.
Ancak bitkilerin elektrik gücünün biyo-yakıtlardan üretilen güçten daha etkili olduğu bulunmuş.
Ayrıca bitki merkezli jeneratörler inşa etmek için güneş panelleri ya da rüzgar türbinleri için gereken yüksek teknoloji ürünlerine ve karmaşık mühendislik bilgisine de ihtiyaç duyulmuyor.
Bu sistemin en dikkat çekici yanlarından biri de güneş panellerinin aksine karanlıkta da elektrik üretmeye devam etmesi.
atıya kurulan bitki jenaratörlerinin bir yılda 14 kilowatt saat/m2 elektrik üretebileceği düşünülüyor.
Holanda’da ortalama bir evin bir yılda kullandığı elektrik yaklaşık 3500 kW saat,yani 50 m2’lik çim alanla kaplanmış bir çatı bu ihtiyacın neredeyse yüzde yirmisini karşılayabilir.
Sistemin yaratıcıları çatıdaki bitki jenaratörlerinden sadece elektrik üretmekle kalmayıp başka faydalar da sağlayacağını düşünüyor.
Yeşil çatıya sahip bir evin başka ne tür avantajları olabilir?
İlk aklımıza gelenleri hemen söyleyelim:
En başta gözü yormayan aksine dinlendiren güzel bir görüntü,fazladan izolasyon,yağmur suyunu depolama sistemi ve yabani hayat için doğal bir yaşam alanı.
İlerde bu sistem çayırlık alanların bulunduğu nehir kıyılarına,pirinç ve su kamışı dikili tarım arazilerine taşınabilir.
Bu tür araziler üzerinde bitlilerin elektrik üretilmesine uygun altyapı hazırlandığı takdirde üretim kapasitesinin çok daha fazla olacağı düşünülüyor.
Özellikle pirinç ve su kamışı gibi sulak ortamlarda gelişen bitkiler anaerobik bakterilerin faaliyetleri neticesinde ortama fazlaca metan gazı salınmasına neden oluyor.
Bu da atmosferdeki sera gazlarının oranını arttırıyor. Dünyadaki metan salımının yaklaşık yüzde 20’si pirinç tarlalarından oluyor.
Uygun anotların toprağa yerleştirilmesi ile elektronlar metan gazı üretmek yerine elektrik üretmeye başlayarak dünyamıza faydalı bir hizmet sunmuş olacak.
Ama gene de elektriğin bitkilerden üretildiği bu sistemin,küresel elektrik enerjisi ihtiyacını karşılama yolunda diğer yenilenebilir yeşil enerji kaynakları ile rekabet edebilmesi için bir hayli yol alınması gerekiyor.
[Alıntıdır]
Kaynak:
Bilim ve Teknik Dergisi,Temmuz 2012 Yıl 45 Sayı 536 Sayfa 44 Yeşil Elektrik,Elektrik Üreten Bitkiler
Dalga Enerjisi ile Elektrik Üretimi! Denizler , gün batımında insanı düşüncelere ve huzura boğan, yeri geldiğinde hırçın yeri geldiğinde sakin uçsuz bucaksız renkli ortam.
İnsan yeri geldiğinde hayatının devamı için avlanabilir yeri geldiğinde tüm senenin yorgunluğunu atabilir ve artık yeri geldiğinde enerjisini bu ortamdan üretebilir.
Dalgalar yenilenebilir,çevreci enerji kaynaklarından birisidir. Hareketleri sayesinde bazı mekanizmaların çalışımasıyla birlikte günlük enerjimizin bir kısmı dalgalar ve dolayısıyla denizden elde edilebilinir. Yapılan araştırmalar neticesinde dünya enerjisinin % 10’luk bir kısmının dalga enerjisi yardımıyla karşılanabileceği tahmin edilmektedir.
Okyanuslar düşünüldüğünde ve yeni teknolojilerle desteklendiğinde belki de enerji sorununun çözümü dalgalarda gizlidir.
Dalga enerjisi üretebilmenin farklı yolları bulunmaktadır.
Dalga enerjisi üreten sistemlerden seyrelticilerin en iyi bilinen örneklerinden biri, Portekiz’deki Pelamis adlı aygıttır. Bu yöntemde, birbirlerine menteşe ile tutturulmuş ve deniz dibine de demirle sabitlenmiş bir dizi uzun silindirik yüzer aygıttan yararlanılmaktadır.
Silindirik parçalar, dalganın salınışıyla oynadıkça eklem yerlerindeki hidrolik serenleri hareket ettirmekte, bu hareket de elektrik jenaratörünü çalıştırmaktadır. Aygıtın ürettiği elektrik, kablolarla deniz dibinden kıyıya taşınmaktadır.
Dalga enerjisinin karşılaştığı ve aşılması gereken bazı sorunlar bunun yanında bazı farklı sistemler de söz konusudur. Bunlar ilerleyen zamanlarda sizlerle paylaşılacaktır. Ömür boyu susuz kalmayasınız…
Akıllı Enerji Teknolojilerinin Geleceği ile Akıllı Şebekeler,Rüzgar Enerjisi ve Elektrikli Araçlar Hakkında Düşünmediklerimiz
Mevcut şebekelerden olan şikayetlerimiz , küresel anlamdaki çevre kirliliğine olan duyarlılığımız ve daha güvenilir daha esnek daha yeşilci bir güç sistemi arayışımız içerisinde tanımı bir çok tanımcı tarafından farklı yapılabilen ve çoğu kişiler için hala soyut bir kavramın ötesine geçemeyen; smart grid (akıllı şebekeler) için bugüne kadar enerji ihtiyacının kurtarıcısı olarak bahsettik ancak bir internet sitesinde okuduğum bir makale aşağıdaki yazıma kaynak olmuştur.
Bir çok ülke ve neredeyse tüm bilim insanları; yeryüzüne zarar vermeyecek artan enerji talebini karşılayacak bir güç sistemi arayışı içinde çalışmalar yapmaktadırlar.
Bu amaçla yenilenebilir güneş,rüzgar, yağmur,gelgit,jeotermal ısı gibi doğal enerji kaynaklarına yönelmişlerdir. Geliştirilen teknolojiler; rüzgar, dalga, kaya gazı, hidroelektrik,solar, biyokütle ve biyoyakıtlar gibi kaynakları kapsayan çeşitliliktedir.
Ancak hemen hepsi doğada var olan ve kendini yenileyebilen enerji kaynakları doğayı doğrudan kirletmemesine rağmen; endüstriyel süreçte kullanılacak malzemeler ve inşaat makinalarının kullanımı sırasında beklenenden fazla israfa, kirliliğe yol açabilir.
Bununla beraber işgal edilecek büyük arazilerden arazinin tarımsal karından düşük miktarlarda enerji elde edilmesi durumunda; ekonomik ve zirai zararlara sebep olabileceği ihtimali göz önüne alınmalıdır.
Yenilenebilir enerji teknolojilerine artan yatırımlar ışığında; bu alanda çoğalan kurgular ile gerçeklik arasındaki ayrımı dikkate almak son derece önem arz etmektedir.
Bu makalemde bugüne kadar kurguladığımız akıllı şebekelere ve mit haline gelmiş en yaygın yanlışlara; çok daha farklı bir gözden bakmaya çalışacağım.
Örneğin hibrid elektrikli araçlara beklenen yöneliş ABD’de fosil yakıt kullanımını bitirebilir. Ancak bu bazı bölgelerde ölümcül bir hava kirliliğine yol açabilir.
Bunun sebebi; fosil yakıt kullanımına geçmeden sadece 40 mil gidebilen hibrid elektrkli araçların büyük bataryalarının şarj edilebilmesi için sıklıkla kurulacak şarj istasyonlarının karbondioksit emisyonu.
ABD elektrik üretiminin % 49’unu kömür kullanılarak üretir. Bununla beraber bazı bölgelerde hibrid elektrikli araçların batarya şarj istasyonlarının; tüketeceği kömür miktarı ile içten yanmalı dizel araçların tüketeceği fosil yakıt miktarı hemen hemen aynı olacaktır.
Bu takas elbetteki kabul edilebilir ; çünkü şehir içindeki araçlarda hiç fosil yakıt kullanılmaması ABD ekonomisine 50 ila 100 mpg yakıt tasarrufu sağlayacaktır.
Yukarıdaki örneğe paralel olarak kendi ülkemizde bu tür sorunlarla karşılaşmamak adına; artan enerji talebimizi karşılamak adına yenilenebilir enerji kaynaklarına olan desteğin giderek artması ve yasal düzenlemeler ile son kullanıcıya dahi indirgenmesi atılacak en doğru adım olacaktır.
ABD hükümeti bilim insanları hibrid elektrikli araçlarının kullanımının artması sonucunda mevcut güç sisteminin bu talebi karşılayamayacağından hem fikirler.
ORNL(Oak Ridge National Laboratory) araştırmaları hibrit elektrikli araç sayısının artmasının günlük ve gecelik enerji talebinin artıracağını göstermektedir.
Yapılan incelemeler sonucunda hibrit elektrikli araçların 2020 ila 2030 seneleri arasında 13 ABD bölgesinde oluşacak muhtemel etkilerinin her bir bölge için; 17:00 ila 22:00 saatleri arasında zaten yüksek olan enerji talebinin daha da yükseleceğini göstermiştir.
En kötü durum senaryosunda ise tüm hibrit elektrikli araç kullanıcılarının araçlarını 17:00 ‘ de 6 kW’lık bir güç çekimi ile şarj ettiği düşünülüyor ki bu incelenen bölgeler için
160 büyük kapasiteli elektrik üretim istasyonunun(power plants) kurulması gerektiğini ve buna rağmen bu talebinin karşılanması esnasında hizmete sunulan enerjide dalgalanmaların olacağı öngörülmektedir.
Kendi şebekelerimiz göz önüne aldığımızda bu doruk(peak) durumlarında kesintisiz kaliteli enerji hizmeti için edaşların üretimlerini artırması ve dengeli tüketim için çözümler aranması gerekmektedir ki; bu da akıllı sayaçların yaygınlaşması ile elektrik ihtiyacı az olan ya da hiç olmayan bölgelere gönderilen gereksiz enerjinin kesilmesi ya da azaltılması ile mümkün olabileceğini düşünmekteyim.
Amerika’da özellikle Teksas, Midwest ve California ‘nın kırsal kesimlerinde rüzgar enerjisine gösterilen büyük ilgi ve yatırımlar sayesinde elede edilen enerjinin nufüsun dolayısıyla talebin yoğun olduğu kilometrelerce uzaklıktaki Dallas, Chicago ve Los Angeles gibi şehir merkezlerine taşınması şu anki çözüm aranan ve tartışılan en önemli konulardan biridir.
İletim hatlarının taşıma kapasitelerinin düşük oluşu rüzgar enerjisinin bu bölgelere taşınmasında engel ve tehlike teşkil etmektedir.
Rüzgar enerjisinin daha yaygın ve verimli kullanılabilmesi sağlam ve sağlıklı bir iletim şebekesine bağlıdır.
Rüzgar çiftliklerinin merkezden uzak kurulması kötü hava koşullarında enerjinin tüketici ulaşıtırılmasını bir hayli zorlaştırmakla beraber talebi karşılamada rüzgar enerjisine olan güveni de sarsmaktadır.
Şimdiye kadar rüzgar geliştiricileri ve üreticileri mevcut iletim şebekelerini kullandılar ancak rüzgar enerjisi üretimi geçen seneye oranla % 45 arttı ve mevcut iletim şebekelerinin taşıyabilieceği kapasitenin çok üzerinde bir değere ulaştığı anlamına gelmektedir.
Rüzgar enerjisinin gelişmesi ve daha yaygın bir şekilde kullanılabilmesi artık tamamen iletim şebekelerinin geliştirilmesine bağlıdır.
ABD’nin rüzgar enerjisinin yaklaşık % 25’ine sahip olan Teksas, 2008 yılında göz kamaştırıcı büyüme gördük.
Aynı şekilde Minnesota’nın güneybatısındaki onlarca rüzgar enerjisi projeleri şehirlere hizmet için başlamıştır.
Bu projelerin sadece %30 ‘unun 7.500 MW kurulu güce sahip olması durumunda planan iletim kapasitesini 2.000 MW aşmış olacaktır.
Bu durum Midwest güneybatı ve California ‘daki rüzgar çiftliklerinin kurulmasını durdurmaktadır.
Ülkemizde rüzgar enerjisine yapılan yatırımların her geçen gün artması haklı olarak akla bizimde aynı sorunlarla karşılaşıp karşılaşmayacağımızı getiriyor.
Bu sebeple yatırımcıların işin başında iken bu durumu göz önüne almalı ve kurulan her yeni rüzgar çiftliği için şehir merkezlerine enerji taşımak adına ya yeni bir iletim şebekesi de kurulmalı ya da mevcut iletim şebekesi geliştirilerek taşıma kapasitesi doğru, kesin öngörüler ile artırılmalıdır.
Yenilenebilir enerji kaynaklarının yerel olmaktan kurtulduğu zaman ülke ekonomisine ve enerji talebine fayda sağlayacağı kanısındayım.
Rüzgar çiftliği 18 ay gibi bir süreçte kurulabilirken iletim hatlarının kurulması 5 ila 10 yıl arasında kurulum süresine ihtiyaç duyar.
Bu akıllı iletim hatlarının öncelik kazanması gerektiği anlamına geliyor ki bu şekilde kesintilerin, dalgalanmaların ve ileride yaşanabiliecek sorunların önüne geçilebilir.
Teksas güç sistemi işletmecileri 2008 ilkbaharında Batı Teksas rüzgar çiftliklerinde yaşadıkları ani düşüş sebebi ile şehrin şebekesinde dalgalanmalar ve bayılmalar meydana geldi ki ışıkları dahi açık tutuabilmek için büyük çaba sarfettiler.
Elektrik enerjisi tüketimindeki ani artış ve diğer faktörlerinde bir biraraya gelmesi durumunda rüzgar enerijisinde beklenmedik bir çöküşe sebep oldu. Sonuç olarak, şebeke işletme yetkilileri derhal acil kesinti önleme planının, ikinci aşamasına geçti.
Rüzgar enerjisi ile beslenen şehrin batı ve kuzey bölgesi arasındaki sistem üzerinde kısıtlamalara yol açtı.
Temiz bir enerji kaynağı olmasına rağmen rüzgar beraberinde çeşitli gizli maliyetler ve teknik zorluklar getirir.
Pahalı iletim hatlarının kurulmasının yanı sıra rüzgar enerjisinin kararsızlığı sadece bu enerji ile tüketicilere enerji sağlanmaması anlamına gelir ki çözüm ya ayrı ayrı jeneratörlerde ya da enterkonnekte sistemlerdedir.
Yenilenebilir enerji kaynakları artan enerji talebi için tek çözüm olmamalı, tüm enerji ihtiyaçları için stabil çalışan enerji santrallerine de olan ihtiyacımız elbette var olacaktır.
Her geçen gün yenilenebilir enerji kaynaklarına, elektrikli araçlara artan yatırımların ekonomik ve kaliteli hizmet faydaları sağlayabilmesi için bir zincir halkası gibi elektrik güç sistemimizin her halkası güçlendirilmesi ve yedekli çalışmaya müsait hale getirilmelidir.
Bu durumda şebekenin her bölümü tümevarım yönetimi ile güçlendirilmelidir.
Sertaç Şamioğlu
Kaynaklar
1) Smart Grid: Myths and Realities of Renewable Energy – Smart Grid News – Grid Modernization and the Smart Grid
Avrupa Birliğinin belirlemiş olduğu 20-20-20 hedefine (2020 yılında enerjinin %20 si yenilenebilir kaynaklardan üretilecek, % 20 CO2 emisyonu azalacak ve enerji tüketimi %20 azaltılacak) bağlı olarak ; AB üye ülkeleri ve aday ülkeler geleceğin akıllı şebekelerine ulaşmak için gerekli altyapı çalışmalarına başlamışlardır. Akılı şebeke trendi sadece Avrupa da olmayıp birçok ülkede başlatılmış durumdadır. Bu yazımda yenilenebilir enerji kaynaklarının akıllı şebekelere bağlanmasını ele almaya çalışacağım.
Akıllı şebekelerin tanımına baktığımızda;“Verimli, güvenilir ve dağıtık üretim merkezlerinin senkronize çalışabildiği her biri scada ve otomasyona tabi bir çok iletim ve dağıtım sisteminden oluşan yeşilci bir güç sistemidir.”
“Arıza tespiti ve acil durumlarda; kendi kendini iyileştirme özellikleri olan ve üretim/iletim/dağıtım özel şirketleri ile enerji pazarının ihtiyaçlarına cevap vereceği öngörülen bir güç sistemidir.”
“Hizmet alan milyonlarca müşterinin aktif hale gelebileceği ve gelişmeye hızla devam eden elektronik teknolojilerinin ihtiyacı olan zamanında; gerçek zamanlı güvenilir ve uyarlanabilir bilgi akışını sağlayan bilişim teknolojileri altyapısına sahip çevre dostu bir güç sistemidir.” Tanımları ile karşılaşmaktayız.
Elbette yukarıda bahsedilen tüm tanımlar akıllı şebekeler için geçerlidir ; ancak bu tüm tanımların ortak noktası çevreyi daha az kirleten ve daha verimli bir güç sistemi olmasıdır. Bununla birlikte kimi tanımcılar; akıllı şebekeler (smart grid)’i, enernet( enerji interneti) olarak tanımlamaktadır.
Bu elbette smart grid’ten beklenen özelliklerden bir tanesidir ; ancak bütünü değildir.
beklenmektedir.
Akıllı şebekelere elektrik enerjisi üretebilen; (rüzgar türbinleri, dalga türbinler, gelgit türbinleri, akıntı türbinleri,güneş pilleri,mevcut santraller vs.) tüm üretimleri birimleri bütünleşik sisteme sorunsuzca entegre olacak ve ileri düzey kontrol ekipmanları çok daha verimli ve çevreci bir güç sistemi oluşturulacaktır. Yakın gelecekte yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı çok hızlı gerçekleşmeyecektir; ancak iletim ve dağıtım sistemlerinin bunlara hazır olması akıllı şebekeler yoluyla olacaktır [1].
Almanya; devlet politikası, yerel halkın isteği ve desteği ile AB meclisinin belirlemiş olduğu hedeflere bağlı olarak yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve şebekeye bağlanmasında diğer birçok ülkeye göre önde gitmektedir. 2010 yılında Almanya’nın enerji üretim kaynaklarına dağılımı; % 42 kömür, % 23 nükleer, %13 doğal gaz, % 17 yenilenebilir kaynaklar, % 5’lik kısım ise küçük güçlü yakıt kaynaklarını içermektedir.
Yeşilcilerin baskısı, dünya üzerinde Çernobil, Fukuşima nükleer santrallerinden kaynaklanan kazalardan dolayı Almanya hükümeti nükleer santrallerden yavaş yavaş vazgeçme kararı almıştır; ancak bunu yaparken artan enerji ihtiyacını karşılamak için yeni büyük güçlü santrallerden üretim yapmak yerine küçük güçlü santrallerin şebekeye bağlantısına imkan verecek bir şebeke yapısı üzerine çalışmalarını yoğunlaştırmıştır.
Hedefler 2020 yılında enerji üretiminin % 20 sini yenilenebilir kaynaklardan sağlamak, % 20 CO2 emisyonunu azaltmak, % 20 daha az enerji tüketmek.
Bu hedefler incelendiğinde % 20 CO2 azaltımı sadece elektrik üretim payında olmayıp elektrikli araçlara yönelerek ülke genelinde trafikten kaynaklanan emisyonu azaltmak, % 20 daha az enerji tüketmekle enerji verimliliğini, yük yönetim sistemlerini kullanarak ilave santral yapımına gerek kalmadan mevcut santralleri etkin kullanmak, % 20 yenilenebilir kaynakların sisteme entegrasyonu ile hem kaynak çeşitliliğini artırmak, hem de elektriğin üretildiği noktada tüketilmesini sağlayarak iletim ve dağıtım kayıplarını azaltmak olarak tanımlanabilir.
Ülkemizde teknik kayıpların oranına iletim ve dağıtım toplamı olarak bakıldığında %14 olarak görülmektedir. Ülkemizde 2010 yılında üretilen toplam elektrik enerjisine bakıldığında 210.181 GWh elektrik enerjisi üretilmiştir. Üretilen bu enerjinin 29.425 GWh lik kısmı kayıplar için harcanmıştır.
Keban’ın yıllık elektrik üretiminin 6.000 GWh olduğu göz önüne alınırsa ülkemizde yaklaşık 5 adet Keban santrali sadece iletim ve dağıtımdaki kayıpları karşılamak amacıyla çalışmaktadır. İşte bu nedenle elektriğin tüketildiği yerde üretilmesi durumunda hatlardaki teknik kaybın azalacağı öngörülmektedir.
Öte yandan yenilenebilir enerji kaynaklarının küresel elektrik ihtiyacının sadece % 4 ‘üne cevap verebileceği öngörülmektedir; ancak bu % 4 ‘lük yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilecek enerji, gün içerisinde elektrik enerjisi tüketimiminin doruğa( peak) ulaştığı noktalarda kullanılacak olması şebekelerin daha verimli, talep artışına karşın daha esnek ve güvenilir olacağı da kabul gören görüşler arasındadır[3].
Bir çok enerji üreticisi firma yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilecek enerji, gün,saat,dakika netliğinde, haftalar öncesinden doğru tahminlerde bulunabilmenin yollarını aramaya başlamıştır.
Dr. Bruce Bailey, AWS Truepower şirketinin başkanı ve CEO’su, “Elde edilebiliecek enerji miktarı tahmincilerinin izleyeceği ve geliştireceği tahmin metodları akıllı şebekelerde bir gelişmenin daha olacağı anlamını taşımaktadır.” Eylül 2010’nda AWS Truepower şiketi, Amerika Enerji Bakanlığı(DOE) tarafından $2.15 milyon dolar ile finanse edildi. Bu finasman ile şirket Teksas Eyaleti Elektrik Güven Konseyi, Electric Reliability Council of Texas (ERCOT),’nde kullanılacak ileri düzey tahmin metodlarının geliştirilmesi, dağıtılması ve gözlem kampanyasının yönetilmesinde harcanacak.
Ayrıca bu finansman ve kampanyalar sayesinde doğru rüzgar enerjisinden nerede ve ne kadar elektrik enerjisi üretileceği tahminlerini gerçekleştirmesine olanak sağlayacak araçlar geliştirilecek ve bu verileri yorumlayabilecek operatörler yetiştirilecektir.
Bailey; AWS Truepower şirketinin yaptığı Ar-Ge çalışmaları sonucu; rüzgar santrallerinin daha istikrarlı kullanıma sunulabileceği ve bu proje ile alçak gerilim sistemini yeniden şekillendirebileceklerini ifade etti.
Son söz olarak Bailey; “Aslında yenilenebilir enerji kaynaklarının akıllı şebekelere entegrasyon çalışmalarının “tahmin” geleceği için kritik olduğunu göstermiştir. Yenilebilir kaynaklardan üretim tahminlerinin kesinliği sırayla, uygulama maliyetlerini ve enerji maliyetini azaltacaktır.”[3][4].
Tüm bu çalışmalar yenilenebilir enerji kaynaklarının verimli kullanılması; şebeke altyapısının hazırlanmasına ve üretim tahmin metodlarının kesin sonuçlar verecek hale getirilmesine bağlıdır.
Hava tahrikli, tarifesiz, yenilenebilir enerji kaynakları yeni operasyonel prosedürleri gerektirir. Konvansiyonel fosil yakıt santrallerin ihtiyaçları doğrultusunda çalıştırılabilir güç sistemi, mevcut güç sistemi işletim prosedürleri bu düşünceyle tasarlanmıştır.
Aslında, yenilenebilir kaynakların aktif kullanılabilmesinin en kuvvetli çözümü tümevarım yönetimi ile hava tahmini modellemesi yapılabilmesidir. Bunun için uzun süreli kayıtlar elde edilebilir.
Bu detaylandırma örneğin yerel bölgenin 40 yıllık iklim değişikliği gün ve gün, saat ve saat olarak analiz edilerek metoroloji profili çıkarılabilir ve bölgenin saatlik rüzgar ve güneş gibi kaynaklarının kapasitesi elde edilebilir[5].
Bu düzeyde detay küçük enerji sistemleri için kesinlik kazanabilirken büyük üretim tesisler (ya da yerel şebekeye bağlı çok fazla küçük üretim tesisler)de kesinlik kazanamayabilir; ancak bu bilgiler eksik kalan durumların geliştirilmesi ve giderilmesinde akıllı şebeke sistem tasarımında izlenecek yol haritası, küçük üretim tesislerinin işletme izin ve prosedürleri etkili olacaktır.
NOT; Bu yazının özeti “energyworld” dergisi Nisan sayısında yayımlanmıştır.
Sertaç ŞAMİOĞLU
Kaynaklar;