Akıllı Şebekelerde Örnek Uygulamalar Ürün Grup Yöneticisi Yiğit Özşahin

İçerik Entes Elektronik Akıllı Şebekeler ve Hedefleri Enerji kaynaklarının Dünya ve Türkiye’deki durumu Akıllı Şebekeler nasıl çalışır Akıllı Şebekelerde Enerji Yönetimi Uygulama Örneği: Elektrik Dağıtım Şebekesi

Güç Kalitesi ve Enerji Kompanzasyon Uzaktan İzleme Kuruluş 1980, İstanbul 1.000.000 Adet yıllık üretim 2002’den bu yana USD bazında yıllık ortalama büyüme oranı 21% 2013’den bu yana Turkcell İş Ortağı olarak hizmet vermektedir. Misyon Elektronik ölçme, izleme, koruma ve kontrol sistemleri alanında ileri teknoloji elektronik cihazlar ve yazılımlar tasarlayarak hizmet vermek ve çözümler geliştirmektir Güç Kalitesi ve Enerji Kompanzasyon genel Uzaktan İzleme

AKILLI ŞEBEKELER Akıllı Şebekeler teknolojisi elektriğin İletim ve Dağıtım sistemlerinde verimli şekilde kullanıcılara ulaştırılmasını hedeflemektedir. Kesintilerle, dağıtım sorunları ile karşılaşmamak ve verimli iletimi garanti etmek için kullanılan Enerji Yönetim Sistemi’dir Elektrik, modern toplumumuz ve ekonomimiz için vazgeçilmezdir. Günümüzün küresel taleplerini karşılayamamaktadır ve eksiktirler. Artan talebi karşılamak için yeni bir sisteme ihtiyaç bulunmaktadır. Kesintilerle, dağıtım sorunları ile karşılaşmamak ve güvenilir dağıtımı garanti etmek ve verimliliği arttırmak için bu şebekelerin güncellenmesi gerekmektedir. Şebekelerin daha güçlü, akıllı olmaya gereksinimleri vardır. Şu an üretmiş olduğumuz elektriği daha akıllı bir şekilde üretebiliriz ve buna ihtiyacımız var.

Enerji kaynaklarının verimli kullanımı arttırırmak HEDEFLER Enerji kaynaklarının verimli kullanımı arttırırmak Daha fazla yenilenebilir enerjiyi sisteme adapte etmek Elektrikli araçların yaygınlığını artırmak Kullanıcıların elektrik tüketimlerini optimize edebilmek Karbon salınımı azaltmak Kaynakları en efektif ve verimli şekilde kullanmaya sağlar. Sadece tasarruf değil potansiyelimizi tam olarak kullanmamızı sağlar.

ENERJİ KAYNAKLARI 22 126 TWh 239 497 GWh 2011 senesi için Dünya’da elektrik üretiminde kullanılan birincil kaynaklar **Diğer jeotermal, güneş, rüzgar, bioyakıt, çöp ve ısı gibi kaynakları içerir. Kaynak: IEA 2013 Statistics 22 126 TWh 2012 senesi için Türkiye’de elektrik üretiminde kullanılan birincil kaynaklar **Diğer jeotermal, güneş, rüzgar, bioyakıt, çöp ve ısı gibi kaynakları içerir. Kaynak: TEİAŞ 239 497 GWh Küresel olarak bakıldığında azalan fosil yakıtlar, artan enerji maliyetleri enerjiyi verimli kullanmak için göz ardı edilemeyecek nedenler olmuştur. Küresel ısınma ve çevreye yapılan zararları azaltmak için ülkeler karbon salımlarını kontrol altına almak üzere Kyoto protokolünü imzalamışlardır. 2011 senesi için dünyada elektriğin üretiminde kullanılan kaynaklar yüzde olarak aşağıdaki grafikte verilmiştir. Artık hepimiz, enerjinin üretim ve tüketim şeklini değiştirmeye başlamazsak geri dönüşü olmayan bir çevre kriziyle karşı karşıya kalacağımızı anlamış bulunmaktayız. Enerji üretim ve tüketim süreçlerinde ortaya çıkan sera gazı emisyonları küresel ısınma ve iklim değişikliğinin en önemli nedenleri arasındadır. Dünya'da enerji tüketiminin bu şekilde devam etmesi durumunda 2020 yılında fosil yakıt kaynaklarının yarısının tüketilmiş olacağı tahmin edilmektedir. Şu anki teknolojik gelişmeler doğrultusunda alternatif kaynaklarla artan talebi karşılamak çokta makul maliyetlerde değildir. Bu yüzden enerjiyi verimli kullanmak ve buna bağlı olarak üretimdeki birim maliyetlerin düşmesi akıllıca yatırımlar olarak görülmektedir

ENERJİYİ VERİMLİ KULLANMALIYIZ Önümüzdeki 11 yıl içerisinde Türkiye’de enerji talebinde %100’ lük bir artış 2011 yılında kullandığımız enerjinin %70’ini yurtdışı kaynaklı Bunun Türkiye’ye bedeli 54 milyar $ Yurt dışı kaynaklı enerji harcamaları: cari açığın %69’u 2035 yılına kadar dünyada enerji tüketiminin %40 büyümesi beklenmekte 2020 yılında fosil yakıt kaynaklarının %50’sinin tükenmiş olacağı tahmin edilmekte Enerji talebinin hızlıca arttığı Türkiye’de bu kaynaklar konusunda aynı zamanda büyük oranda dış ülkelere bağımlıdır. 2011 yılında kullandığımız enerjinin %70’ini yurtdışından satın alarak 54 milyar dolar döviz ödemekte olduğumuzu, bu rakamın da cari açığın yaklaşık %69’una denk gelmektedir. Aynı zamanda 2035 yılına kadar enerji tüketiminde dünyanın yüzde 40 büyüyeceğinin tahmin edilmekte, Türkiye’nin ise önümüzdeki 11 yıl içerisinde enerjide yüzde 100’ lük bir büyüyeceği öngörülmektedir.

AKILLI ŞEBEKELER NASIL ÇALIŞIR Güncel yazılımlar ve donanımlar, elektrik şebekelerinde üretilen ve tüketilen enerjiyi ölçme, izleme ve yönetme olanağı sağlamaktadır. Akıllı şebekeler teknolojisinde kullanıcı enerji tüketimini anlayabilecek ve ne kadar kullandıkları, ne zaman kullandıkları ve elektrik için ne kadar ödeyecekleri ile ilgili kararlar alabileceklerdir. Üretim, dağıtım ve iletim şebekeleri bu sistemler ile talep tahmini yaparak, depolanamayan elektrik enerjisini dengeli olarak kullanıcılara sağlar. Güncel yazılımlar ve donanımlar, elektrik şebekelerinde üretilen ve her evde tüketilen enerjiyi ölçme, izleme ve yönetme olanağı sağlamaktadır. Bu şekilde kullanıcılara daha fazla enerjiyi kontrol etmelerini ve tüketmiş oldukları enerjiyi tam olarak gözlemleyebilmelerine yardımcı olmaktadır Akıllı şebekeler teknolojisinde kullanıcı enerji tüketimini anlayabilecek ve ne kadar kullandıkları, ne zaman kullandıkları ve elektrik için ne kadar ödeyecekleri ile ilgili kararlar alabileceklerdir. Bir örnek olarak kullanıcı elektrik fiyatlarının yükseldiğini gözlemlediği zaman endüstriyel üretim için çalıştıracağı makinelerin tüketimlerini başka zaman dilimlerine kaydırabilecektir. Akıllı şebekeler ile kullanıcıların tüketimleri elektrik dağıtım şebekeleri tarafından gözlemlenebilecek. Bu sayede bölge, zaman ve kullanım bazlı filtrelendirmeler yapılarak elektrik üretimi için en doğru zaman bulunabilecek ve üretimdeki kayıplar en aza indirilecektir.

ENERJİ YÖNETİMİ SİSTEMİ Haberleşme Ölçme Enerji Yönetim Sistemi bileşenleri: Enerji İzleme Yazılımı: Şebekedeki elektriksel parametrelerin anlık izlenmesini sağlar. Özelleştirilmiş raporları ile talep tahmini, yük profili, kompanzasyon takibini kolaylaştırır.Web tabanlı erişim ile kolay kullanım sağlar ve güvenlik açıklarına karşı sertifikalandırılmıştır. (OWASTOP 10) Haberleşme modülleri: Ethernet ve GSM şebekesi üzerinden sahadan ölçülen verilerin güvenli olarak çift taraflı taşınmasını sağlar. Modbus protoklünü kullanmaktadırlar. Pulse Toplayıcı: Elektrik, su, gaz sayaçlarının pulse çıkışlarını kullanarak veri toplama özelliği Şebeke Analizörleri: Şebekenin Enerji Kalitesini, verimini analiz etmek için gerekli elektriksel büyüklükleri ölçmektedir. Reaktif Güç Kontrol Röleleri: Sistemin reaktif ve aktif tüketimleri kontrol ederek gerekli kondansatörleri ve şönt reaktörleri otomatik olarak devreye alır, kullanıcıların enerjiyi verimli kullanmasını sağlar ve reaktif bedel ödemekten kurtarır. Bunlara ek olarak şebekenin elektriksel parametrelerini de ölçer ve enerjileri kayıt eder.

UYGULAMA ÖRNEĞİ Elektrik Dağıtım Şebekesi Projenin Amacı: 49 farklı trafo merkezinde, trafo çıkış baraları ve fider baralarında toplam 711 noktayı GSM şebekesi ile internet üzerinden anlık izlemek.   Elektriksel yüklerin kompanzasyonu için sahada bulunan 130 adet kondansatör bankının merkezden “Enerji İzleme Yazılımı” ile devreye alınmasını sağlamak. Alçak Gerilimde oluşabilecek elektrik kesintilerinden dolayı cihazlar ile izleme merkezi arasındaki haberleşme kopukluklarını önlemek. PROJENİN AMACI 49 farklı trafo merkezinde, trafo çıkış baraları ve fider baralarında toplam 711 noktayı internet üzerinden anlık izlemek.   Elektriksel yüklerin kompanzasyonu için sahada bulunan 130 adet kondansatör bankının merkezden “Enerji İzleme Yazılımı” ile devreye alınmasını sağlamak. Alçak Gerilimde oluşabilecek elektrik kesintilerinden dolayı cihazlar ile izleme merkezi arasındaki haberleşme kopukluklarını önlemek.

UYGULAMA ÖRNEĞİ Elektrik Dağıtım Şebekesi Problemler: Birbirlerinden yüzlerce km uzaklıktaki trafo merkezlerinde yapılan kompanzasyon uygulamalarını tek merkezden anlık izlemek ve yönetmek klasik metotlarla mümkün olmuyordu. Yanlış ölçümler, değer aşımları dolayısıyla fider açma cezaları ve demand aşımı cezaları oluşmaktaydı. Fider çıkışlarından, dağıtım merkezi girişlerine kadar olan hattaki kayıp / kaçak oranından dolayı dağıtım şirketi zarara uğramaktaydı. PROBLEMLER Birbirlerinden yüzlerce km uzaklıktaki trafo merkezlerinde yapılan kompanzasyon uygulamalarını tek merkezden anlık izlemek ve yönetmek klasik metotlarla mümkün olmuyordu. Yanlış ölçümler, değer aşımları dolayısıyla fider açma cezaları ve demand aşımı cezaları oluşmaktaydı. Fider çıkışlarından, dağıtım merkezi girişlerine kadar olan hattaki kayıp / kaçak oranından dolayı dağıtım şirketi zarara uğramaktaydı.

UYGULAMA ÖRNEĞİ Elektrik Dağıtım Şebekesi Çözüm: 49 farklı trafo merkezine Enerji Yönetim Sistemi’ne uygun Şebeke Analizörleri takıldı.   Cihazlar haberleşme modülleri ile bağlantıları yapılarak internet üzerinden izlemeye olanak sağlandı.   Toplam 711 nokta, Enerji Yönetimi yazılımı ile anlık olarak izlenmeye başlandı. Sistemdeki cihazların kompanzasyon, enerji kalitesi ve demand takibi için gerekli SMS ve e-posta alarmları oluşturuldu. Görsel raporlar sonucunda ölçüm hataları, kademe yanlışlıkları ve kompanzasyon problemleri ortaya çıkartıldı. Fider çıkışlarından sonra ve dağıtım merkezleri girişine konulan şebeke analizörleri ile hattaki kayıp / kaçak oranını anlık takip edildi. Dağıtım şebekesi bünyesindeki 49 farklı trafo merkezine Enerji Yönetim Sistemi’ne uygun Şebeke Analizörleri takıldı.   Cihazların haberleşme modülleri ile bağlantıları yapılarak internet üzerinden izlemeye olanak sağlandı. haberleşme modülünün Ethernet ve SIM kart üzerinden GPRS bağlantısını aynı anda sağlaması ile haberleşme için kablolamaya ihtiyaç duyulmadı. Elektrik kesintilerine karşı, kurulan sistemde yer alan cihazların beslemeleri UPS üzerinden PS-362 Güç Ünitelerine bağlandı. Böylece elektrik kesintisinde devreye giren UPS, PS-362 güç ünitelerini besleyerek cihazların sorunsuz çalışmasını sağladı. Toplam 711 nokta, Entbus Pro yazılımı ile anlık olarak izlenmeye başlandı. Sistemdeki cihazların kompanzasyon, enerji kalitesi ve demand takibi için gerekli SMS ve e-posta alarmları oluşturuldu. Görsel raporlar sonucunda ölçüm hataları, kademe yanlışlıkları ve kompanzasyon problemleri ortaya çıkartıldı. Fider çıkışlarından sonra ve dağıtım merkezleri girişine konulan şebeke analizörleri ile hattaki kayıp / kaçak oranını anlık izlemek için ENTBUS Pro yazılımında sanal cihaz oluşturuldu.

UYGULAMA ÖRNEĞİ Elektrik Dağıtım Şebekesi Sağlanan Faydalar: Maksimum demand sözleşmelerinde ceza ödenmesini önlemek için sözleşme gücü gerekenden 5, 10 MW daha yüksek seçilmekteydi. Demandlar doğru olarak belirlendi ve bütün trafo merkezlerinde yıllık 500 bin TL tasarruf yapıldı. Aylık olarak ödenen 250 bin TL reaktif bedel Enerji Yönetim Sistemi ile 50 bin TL’ye indirildi Sayaçlarda ölçüm doğruluğu problemleri hataları düzeltilerek 300 bin TL yıllık tasarruf sağlandı. Önceki ölçümlere göre yapılan gereksiz trafo kademesi yükseltilmesinden dolayı oluşan yaklaşık 10 bin TL yıllık masraf ortadan kaldırıldı. Fider açma cezalarından dolayı yılda 384 bin TL (aylık ortalama 32 bin TL) ödenmekteydi. “Enerji Yönetim Sistemi” kurulmasını takiben 2 ay içerisinde cezalar aylık 10 bin TL’nin altına indirildi. Aylık olarak ödenen 250 bin TL reaktif bedel Enerji Yönetim Sistemi ile 50 bin TL’ye indirildi. Sayaçlarda ölçüm doğruluğu problemleri tespit edildi. Bu hatalar düzeltilerek maliyetlerde yıllık ek 300 bin TL yıllık tasarruf sağlandı.   Analog ölçü aletleri, şebeke analizörleri ile kıyaslanınca yanlış ölçüm yaptıkları tespit edildi. Bu yanlış ölçümlere göre yapılan gereksiz trafo kademe yükseltilmesinden dolayı oluşan yaklaşık 10 bin TL yıllık masraf ortadan kaldırıldı. Fider açma cezalarından dolayı yılda 384 bin TL (aylık ortalama 32 bin TL) ödenmekteydi. “Enerji Yönetim Sistemi” kurulmasını takiben 2 ay içerisinde cezalar aylık 10 bin TL’nin altına indirildi. Fider açma cezalarının azaltılması ile yıllık 264 bin TL tasarruf sağlandı. Maksimum demand sözleşmelerinde ceza ödenmesini önlemek için sözleşme gücü gerekenden 5, 10 MW daha yüksek seçilmekteydi. Çünkü demand analizi yapabilmek için gerekli olan ölçümleri kayıt ve raporlama sistemi kurulmamıştı. Sistem kullanım bedeli olarak tek bir trafo merkezinde yıllık 50 bin TL fazla ödeme yapılmaktaydı. Enerji Yönetim Sistemi ile demandlar doğru olarak belirlendi ve bütün trafo merkezlerinde yıllık 500 bin TL tasarruf yapıldı.

Uygulama Örneği Elektrik Dağıtım Şebekesi Kalıcı Kazançlar: Reaktif bedel azaltılması: 200 bin TL / yıllık Fider açma cezasının azaltılması: 264 bin TL / yıllık Doğru Demand sözleşmesi: 500 bin TL / yıllık Sayaç ölçüm doğruluğu: 300 bin TL / yıllık Kademe yükseltilmesi: 10 bin TL/ yıllık Toplam 1,274 milyon TL / yıllık* * Yatırım kendisini 5 ay içerisinde amorti etmiştir. Aylık olarak ödenen 250 bin TL reaktif bedel Enerji Yönetim Sistemi ile 50 bin TL’ye indirildi. Sayaçlarda ölçüm doğruluğu problemleri tespit edildi. Bu hatalar düzeltilerek maliyetlerde yıllık ek 300 bin TL yıllık tasarruf sağlandı.   Analog ölçü aletleri, şebeke analizörleri ile kıyaslanınca yanlış ölçüm yaptıkları tespit edildi. Bu yanlış ölçümlere göre yapılan gereksiz trafo kademe yükseltilmesinden dolayı oluşan yaklaşık 10 bin TL yıllık masraf ortadan kaldırıldı. Fider açma cezalarından dolayı yılda 384 bin TL (aylık ortalama 32 bin TL) ödenmekteydi. “Enerji Yönetim Sistemi” kurulmasını takiben 2 ay içerisinde cezalar aylık 10 bin TL’nin altına indirildi. Fider açma cezalarının azaltılması ile yıllık 264 bin TL tasarruf sağlandı. Maksimum demand sözleşmelerinde ceza ödenmesini önlemek için sözleşme gücü gerekenden 5, 10 MW daha yüksek seçilmekteydi. Çünkü demand analizi yapabilmek için gerekli olan ölçümleri kayıt ve raporlama sistemi kurulmamıştı. Sistem kullanım bedeli olarak tek bir trafo merkezinde yıllık 50 bin TL fazla ödeme yapılmaktaydı. Enerji Yönetim Sistemi ile demandlar doğru olarak belirlendi ve bütün trafo merkezlerinde yıllık 500 bin TL tasarruf yapıldı.