Önsöz
Elektrik tesisat sektörünün deneyimli isimlerinden, mesleki birikimini “yaşanmışlıklar ve hatalardan ders çıkarma” düsturuyla bizlere aktaran, derneğimizin yönetiminde de uzun yıllardır aktif görev üstlenen Sn.Tahsin Armağan’ın kaleminden çıkan bu kapsamlı makale; afetlerin enerji altyapımız üzerindeki yıkıcı etkilerini ve arz güvenliğini teknik bir mercek altına alıyor. Cumhuriyet’in ilk yıllarından 1970’lere uzanan yerel üretim hafızamızı ve enterkonnekte sistemin tarihsel gelişimini irdelendiği yazımızda; iklim krizi, depremler ve zorlu meteorolojik şartlar karşısında merkezi şebekenin kısıtlarını somut örneklerle ortaya koyuyor. Modern dünyadaki gelişmeleri ülkemiz gerçekleriyle harmanlayarak dağıtık şebeke dönüşümünü ve bu ekosistemin otonom işletme kalbi olan mikro şebeke (microgrid) sistemlerini masaya yatıran bu yazı, sadece altyapısal problemleri tespit etmekle kalmıyor; dijitalleşme, SCADA entegrasyonu ve bataryalı depolama çözümleriyle afet anlarında kesintisiz enerjiyi nasıl sağlayabileceğimize dair sektörün “hafızasından” gelen çok kıymetli ve stratejik tavsiyeler sunuyor.
Giriş
Tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de afetlerde, elektrik enerjisi üretim
santralleri, enerji iletim hatları, trafo merkezleri, dağıtım sistemi ve bunların
ekipmanları yıkımlar ve tahribat nedeni ile işlevsiz hale gelmektedir
Şubat ayında (2023) 11 ilimizi kapsayan deprem olayında bunu yakından gözlemledik. Deprem bölgesinde çalışmaların yürütülmesi için gerekli elektrik enerjisini ancak günler sonra ve kısmen sağlayabildik.
Bu hallerde, alınacak en önemli tedbir bu tesislerin gerek projelendirilmesinde gerekse yapımında afet lere karşı dayanımlarının arttırılmasıdır. Bunun yanında, afetlerde bölgesel hatta kısmi elektrik enerjisinin kısa zamanda temin edilebilmesi için Dağıtık Enerji (decentralaized grid) veya mikro şebekelerin ( gridlerin) yapılandırılması fayda sağlayabilir mi? Neden olmasın?
ÖNCELİKLE; DAĞITIK ENERJİ SİSTEMLERİNDEN NE ANLIYORUZ? ONA BİR BAKALIM.
• Elektrikli otomobilleri şarj etmek için primer enerjisi (rüzgar, güneş, barajsız su kanalları, biogaz, biokütle vs gibi) yenilenebilir olan enerji üretim tesisi kurmak mıdır?
• Elektriği olmayan köye lokal enerji üretim tesisi kurmak mıdır?
• Yenilenebilir kaynaklardan elektrik enerjisi üretmek midir?
• Afetlerde ve kötü meteorolojik şartlar da kısıt lanan elektrik enerjisini temin etmek midir?
• Mikrogrid bir Dağıtık Enerji sistemi midir ? Ve buna benzer bugünlerde söylenen birçok soruyu buraya yazabiliriz.
Oysa ülkemizde başlangıcından 70 li yıllara kadar uzanan lokal enerji üretim ve dağıtımını biz unuttuk da uzun yıllar önce enterkonnekte üretim-iletim-dağıtım sistemini kuran batılı ülkelerin yeni mi aklına geldi.
Mikro Grid, Dağıtık Enerji Sistemi’ nin bir işletme adıdır. Enterkonnekte Sistemlerin planlamasında Dağıtık Enerji Sistemi’ni dikkate almışsanız Mikro Grid’i kolayca oluşturabilirsiniz. Bazen de elinizde
olmadan…
70 li yıllarda, enterkonnekte sisteme bağlı dağıtım sistemi ile küçük bir hidroelektrik santralı olan ilçede görevli elektrik mühendisi arkadaşımız Rıza Yıldırım mesleki konuşmalarında “Enterkonnekte sistemde
problem olduğunda bu sistemden ayrılıp, hastane, bankalar, resmi binalar gibi acil enerji ihtiyacı olan yerleri hidroelektrik santralından besliyoruz” der ve bundan gururlanırdı. Hatta bu konuda EMO’ nun Bursa Bültenine bir makale de yazmıştı.
Ülkemizde ikinci dönem kojenerasyonlarının başla dığı 1990 yıllarında Çorlu bölgesinde TEIAŞ Çorlu TM ne aynı fider üzerinden bağlı Modern Karton, Can Tekstil, Bey Tekstil santralları fiderin açmasına rağmen devreden çıkmamış ve kendi fabrikaları ile birlikte fider üzerindeki diğer tüketim tesislerini (her ne kadar sakıncalı olsa da ) de beslemeye devam etmişlerdir.
Bu örnekler bize dağıtık enerji sistemi ya da mikrogrid ifadelerini çağrıştırmıyor mu?
Ülkemizde, büyük şehirlerde 1950’li yıllara, küçük şehir ve ilçelerimizde ise 1970’li yıllara kadar dağıtık enerji sistemleri kullanılmıştır. Bu sistemlerde ge nellikle motorin yakıtlı dizel motor jeneratör ünite leri ile küçük tip hidroelektrik santrallarından enerji temin edilmiştir.
1960 lı yıllardan itibaren ülkemizde yapımına hız verilen hidroelektrik ve büyük kömür yakıtlı santrallar ile iller arası bağlantılar yapılmış , bu bağlantılar, küçük il ve ilçelere de bağlanarak enterkonnekte sistem kurulmuştur.
Enterkonnekte sisteme dahil edilen şehirlerde o zamana kadar kullanılan lokal üretim tesisleri sistem dışı bırakılmıştır. Böylece tüm il ve ilçelerin enerji güvenliği enterkonnekte sisteme bağlı olan enerji üretim santrallarından sağlanmıştır. Ilk zamanlar enter konnekte sistem ülkemiz için daha uygun olmuştur.
Bunun nedenleri; merkezi yönetim kolaylığı, daha düzenli, kaliteli enerji temini ve daha düşük maliyetlerdir. Ayrıca küçük il ve tüm ilçelerde enerji üretimi tesisleri için gerekli uzman personel ihtiyacından da tasarruf edileceği düşünülmüştür.
Ülkemizde elektrik enerjisinin ağırlıklı olarak doğuda üretilip batıda tüketilmesinin yanında, ilerleyen zaman içinde, meteorolojik şartlar, sistemlerin artan talep karşısında kapasite açısından yetersiz kalması ve iletim sistemlerinin rehabilitasyonlarının zamanında yapılamaması zaman zaman enerji kısıtlamalarına ve kesintilerine sebep olmuştur. 2007 ve 2015 yıllarında meydana gelen, tüm ülkeyi etkileyen arızalar bunların sonucudur.
Avrupa ve özellikle Amerika’da meydana gelen büyük fırtınaların iletim hatlarına zarar vermesi ve şehirlerin uzun sürelerle enerjisiz kalmasından dolayı bu coğrafyalarda direkt ve hızlı çözümler üretilmesi
gerekmiştir. Öncelikle mikro şebekeler (mikrogrid) ve dağıtık şebekeler (decentralized grid) kritik yedek güç beslemeleri için çözüm olarak düşünülmüştür.
Öyle ise Mikrogrid için “Kontrol yetkinliği olan lokal bir enerji şebekesidir ve ana şebekeden ayrılarak kendi içinde otonom olarak çalışabilir” ifadesi doğru olacaktır. Mikrogridin önemi bağımsız olarak çalışabilmesinin yanında ana şebekeyi yedekleyebilmesidir.
Ayrıca belli bir bölge içerisindeki, tüketim yerindeelektrik enerjisi üretimi yapan acil ihtiyaç dizel jeneratörleri, doğalgaz kojenerasyon üniteleri ile yenilenebilir enerji kaynakları olan güneş, biyogaz/biyokütle, rüzgâr, ileride hidrojen ve fuel-cell tesisleri ve bunlarla birlikte işletilecek batarya depolama sistemleri mikrogridi besleyecek sistemler olarak değerlendirilir.
Bugün dünyada mikrogridlerin önemli bir sorunu yenilenebilir kaynaklardan üretilen enerjinin stabil olmamasıdır. Batarya depolama sistemleri yenilenebilir kaynaklardan sağlanan enerjinin stabil olmasını sağlayarak şebekeye kaliteli enerji beslenmesinde rol oynar.
Sıcak su, buhar ve soğutma gibi ısı enerjisi ihtiyacı olan otel, hastane, iş merkezi, site ve alışveriş merkezlerine tesis edilecek kojenerasyon sistemleri mikrogridler için kaliteli ve ekonomik enerji temini sağlar.
Kojenerasyon olarak çalışan bölgesel ısıtma sistemleri de bunlara dahildir. Kojenerasyon tesisleri kolay devreye alınabilmesi, kontrol edilebilmesi, esnek üretim yapabilmesi ve diğer yerinde üretim sistemleri ile birlikte çalışabilmesi sebebiyle mikrogrid oluşturulmasında etkindirler. Bu tesisler günümüzde enerjinin üretildiği yerde tüketimini en verimli şekilde ve stabil olarak gerçekleştiren sistemlerdir.
Şehirlerde bölgesel ısıtmanın kojenerasyon olarak dağıtık sistemde tesis edilmesi de mikrogrid oluşturulmasında etkin rol oynayacaktır.
Mikrogridlerin gerçekleştirilmesi için üretim tesislerinin ve dağıtım şebekelerinin mikrogridlere bölünebilir şekilde tesisi ve dijitalleşme ile programlanabilir otomasyon (SCADA) üzerinden kontrol edilmesi gereklidir.
BATILI ÜLKELERİN BU KONUDA NE DÜŞÜNDÜKLERİNE VE NE YAPTIKLARINA BAKARSAK;
Avrupa Parlamentosu (Ekonomi ve Bilim ) departmanı, Endüstri, Araştırma ve Enerji Politikaları Kurulu; Dağıtık (Decentralized ) enerji sistemlerinin ana felsefesini; bölgesel büyük fosil yakıtlı ve nükleer bazlı santrallar ile yenilebilir enerji ve kojenerasyon santrallarının birlikte çalışıp ürettikleri enerjiyi bölgesel dağıtık sisteme verecek şekilde planlayarak dağıtık sisteme geçiş çalışmalarına başlamıştır.
PEKİ AMERİKA NE DİYOR BU KONUDA?
Amerika Enerji Bakanlığı (US Department of Energy DOE); Mikrogridi “enterkonnekte sistemden ayrılabilen lokal enerji üretim sistemlerinin ada modun da bağlı olduğu bölgeyi besleyen şebekenin tesis edilmesidir” olarak tarif etmektedir.
Ayrıca, Dağıtık sistemle ile arz güvenliği için kojenerasyonlar, emergency jeneratörler, küçük hidroelektrik santralları ve biogaz, biokütle, güneş, rüzgâr santralları ile depolama sistemlerinin mikro gridi oluşturup işletilebileceğini belirtmektedir.
Bu görüşleri ile çalışmalara başlamışlardır.
PEKİ ÜLKEMİZDE DAĞITIK ENERJİ SİSTEMLE
RİNİ YA DA MİKRO GRİD LERİ TESİS EDEBİLİR
MİYİZ?
Ülkemizde mevcut durumda, şehirlerdeki dağıtım sistemlerinin bünyesinde yenilenebilir kaynaklardan enerji üretimi yapan tesislerin neredeyse olmaması,
kojenerasyon tesislerinin yeterli kapasitede kurulamamış olması, bölgesel ısıtma sistemlerinin yaygın olmaması nedeni ile dağıtık üretimin yetersizliği mikrogrid oluşturulmasındaki en önemli engeldir.
Belki emergency için tesis edilmiş dizel motorlu üniteler destek olarak kullanılabilir.
Genelde Enterkonnekte olan üretim-iletim-dağıtım sistemin herhangi bir sebeple bir bölgede lokalize olarak kesintiye uğraması halinde o bölgenin enerjisiz kalmaması için önceden planlanmış şekilde
o bölgeyi otomasyon ile Enterkonnekte sistemden izole ederek bağımsız hale getirir ve enerji teminine devam için Mikro Gridi oluşturur.
Ancak Mikro Gridin ana şebekeden otomatik olarak ayrılmasını ve otonom çalışmasını sağlayacak ve ilgili bölgedeki üretimi -tüketimi dengeleyecek programlanabilir dijital kontrollu SCADA sistemleri de dağıtım şebekelerinde aktif olarak çalışmamaktadır.
Mikro Gridlerin oluşması ve yaygınlaşması uygun altyapı tesislerinin gerçekleştirilmesine ve dağıtık enerji yatırımlarının artmasına bağlıdır. Ülkemizde dağıtım şirketleri bu konuda hem SCADA altyapısı hem de dağıtık enerji üretiminin yaygınlaşması konusunda aktif olarak çalışmaktadırlar.
Sonuç olarak, dağıtık enerji tesislerinin artması ve mikrogridlerin oluşturulması enerjinin üretildiği yerde tüketimini destekleyecek, kesintisiz ve kaliteli enerjiyi tüketicilerin hizmetine sunacak, enerji iletim
ve dağıtımındaki kayıplar ve enterkonnekte şebeke kaynaklı kesintiler azalabilecektir.
Mikro Gridi oluşturmak için bölgesel olarak üretim-dağıtım ve bölgenin büyüklüğüne göre, iletim sisteminin bölge bazında incelenmesi, üretim kaynaklarının envanterinin çıkarılması , bu üretim kaynakların bölgenin ihtiyacına yetecek kapasitede olup olmadığı araştırılması ve planlanması gerekir.
Dağıtık Enerji Sistemlerinde Micro Gridi oluştur
mak için, özetle;
1. Öncelikle dağıtık sistemi oluşturmak gerekmektedir.
2. Micro Gridin oluşturulacağı bölge mevcut
elektrik enerjisi üretim tesisleri açısından etüd edilmelidir.
3. Enerji kısıtlamalarında bu bölge tam mı yoksa kısmi olarak mı beslenecektir? Bu tercih yapılmalıdır.
4. Tercihlere göre hangi büyüklükte ek üretim sistemleri kurulacaktır.
5. Bugün için imkansız gözüken emergency dizel-motor jeneratör ünitelerinin de bu sisteme dahil edilmesi planlanmalıdır.
6. Yenilenebilir kaynaklardan stabil enerji elde edebilmek için “Bataryalı enerji depolama sistemleri” ya da yeşil hidrojen üretimi gerçek
leştirilmelidir.
7. Kurulacak ek sistemler ve işletme filozofisi için yapılacak yatırımların araştırılması ve planlanması yapılmalıdır.
8. Bu bilgilere göre fizibilite hazırlanarak ekonomik çözümler üretilmelidir.
Sonuç olarak, dağıtık enerji tesislerinin artması ve mikro gridlerin oluşturulması enerjinin üretildiği yerde tüketimini destekleyecek, kesintisiz ve kaliteli enerjiyi tüketicilerin hizmetine sunacak, dolayısı ile enterkonnekte şebeke kaynaklı kesintiler ile gerek afetler gerekse kötü meteorolojik şartlarda enerji temin ve dağıtımında meydana gelen olumsuzluklar
azaltılabilecektir.
Enerji İletim ve Dağıtım ile ilgili ilginizi çekebilecek diğer yazılarımız:
1. Elektrik Direklerinin Çeşitleri ve Özellikleri
2. Elektrik Tellerindeki Kırmızı-Beyaz Küreler | İkaz Küreleri
3. Yüksek Gerilim Şalt Sahalarında Kullanılan Kesiciler ve Görevleri
4. Ülkemizde Enerji Dağıtım ve İletim Hatlarındaki Problemler ve Bunların Orman Yangınlarına Etkisi
