Akıllı soğutucular

Yaz aylarında havalar ısındığında, klimaların yalnızca havayı soğutmakla kalmadığını, aynı zamanda çok fazla enerji tükettiğini çoğunlukla unuturuz. Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) tarafından yapılan yakın tarihli bir çalışmanın sonuçlarına göre, klimalar bugün dünyanın enerji tüketiminin yüzde 10’unu oluşturuyor. Yapılan tahminlere göre, klima sayısı 2050 yılında bugünkü rakamın üç katına çıkabilir. Bu nedenle, klimaların bir bileşeni olan soğutucu cihazların optimum seviyede çalışması büyük önem taşıyor. Yenilenebilir enerji sistemlerine giderek daha fazla bağımlı hale gelen dünyamızda, bu cihazların optimum şekilde çalışması daha da önemli. Rüzgar ve güneş enerjisi dalgalı bir seyir izlediği için, yani üretimleri düzenli olmadığı için esnek bir enerji sistemine ihtiyaç duyar. Bu, tam da elektrikle çalışan soğutucu cihazların, termal enerji depolama sistemleriyle birlikte işletildikleri zaman işe yarayabilecekleri bir durumdur. 

Berlin Adlershof’taki proje Siemens’in Berlin’deki merkezi araştırma ve geliştirme birimi olan Kurumsal Teknoloji’de çalışan araştırmacılar, 2018 ilkbaharından bu yana bu durumun nasıl işe yaradığını gösteriyor. Araştırmacılar, bir BMWi (Almanya Federal Ekonomi ve Teknoloji Bakanlığı) araştırma projesi kapsamında, Almanya’nın en büyük bilim merkezi olan Berlin-Adlershof Teknoloji Parkı’nın soğutma arzını optimize etmek amacıyla Berlin Teknik Üniversitesi, RWTH Aachen Üniversitesi ve Zuse Institute Berlin’e mensup meslektaşlarıyla birlikte çalışmalar yürütüyor. Söz konusu proje, park alanının birincil enerji ihtiyacını 2020 yılına kadar toplamda yüzde 30 oranında azaltmayı hedefleyen “Enerji Stratejisi Berlin Adlershof 2020” girişiminin bir parçasını oluşturuyor. Projenin odak noktası, altı adet soğutucu cihaz ile buz depolama sistemi olarak bilinen bir adet termal enerji depolama sisteminden oluşuyor. Bunlar yaklaşık 20 bin metrekarelik bir alana sahip ofis ve laboratuvar kompleksinin soğutulmasını sağlıyor. Sağlanan soğutmanın üç amacı var: Oda havasını düzenliyor, makineleri soğutuyor ve park alanındaki yarı iletkenlerin üretim süreçleri için soğutma sağlıyor. 

Güvenilir, düşük karbonlu ve optimum maliyetli Kurumsal Teknoloji’den proje yöneticisi Stefan Langemeyer, “Mekanda bulunan soğutucu cihazlar halihazırda son derece verimsiz çalışıyor” diyor. Her birinin gücü 600 ila 800 kilovat arasında değişen altı sistem, genel olarak mevcut yük gereksinimlerine göre çalıştırılıyor. Bu nedenle soğutucu üniteleri genellikle düşük ve verimsiz bir yük aralığında çalıştırılıyor. “Soğutucu cihazları daha verimli bir biçimde kontrol edebilmek için tam otomatik bir enerji yönetimi sistemi geliştiriyoruz” diye açıklıyor Langemeyer. Amaç, gerekli soğutmayı mümkün olan en düşük maliyetle ve mümkün olan en küçük karbon ayak iziyle güvenilir bir şekilde temin etmek. Langemeyer, “Enerji yönetim sistemi söz konusu olduğunda karmaşık bağımlılıkları ve etkileşimleri dikkate almak zorundayız” diyor. Soğutucu cihazların ideal çalışma düzeni dışarıdaki hava sıcaklığına bağlıdır, çünkü dışarıdaki hava ne kadar soğuk olursa enerji gereksinimi de o oranda azalır. Elbette en ideali, bunların enerji fiyatlarının düşük olduğu zamanda devreye alınmasıdır. Bu nedenle uzmanların hazırladığı enerji yönetimi sistemi, gün içinde ve yıl içinde soğutma işleminin gerçekleştirileceği en uygun zamanların hangileri olacağını da dikkate alıyor ve bunları park alanının gereksinimleriyle koordine ediyor. Ancak talebin yoğun olduğu zamanlarla, enerji fiyatlarının ve dışardaki sıcaklığın düşük olduğu zamanlar her zaman aynı olmayabilir. Yükün dağılımını sağlamak için buz depolama sisteminin devreye girdiği yer tam da burasıdır. Soğutma gerekli olmadığında soğuğu, talebin arttığı dönemlerde tüketilmek üzere, buz formunda depolar ve bu da son derece verimli bir şekilde yapılır: Bekleme sırasındaki kayıp miktarı saatte yaklaşık yüzde 0,02’dir.

Kapsamlı bir veri ölçümü 

Mevcut araştırmalar, uzmanların 2018 yılında tamamladıkları “EnEff: Stadt Energienetz Berlin Adlershof” araştırma projesinin sonuçlarına dayanıyor. O dönemde odak noktası, soğutma şebekesini daha esnek hale getirmek ve her bir soğutma devresinin işleyişini takip edebilen enerji sayaçları ve soğutulmuş su ısı sayaçlarının oluşturduğu ölçüm altyapısını genişletmek üzerineydi. Merkezinde ise Bina Teknolojileri’ndeki Siemens çalışanları tarafından temin edilen ve bulut-tabanlı bir veri toplama aracı olan “Navigator” yer alıyordu. Bu cihaz çeşitli sıcaklıkları, elektrik kullanımını ve tüm sistemin soğutma kapasitesini ölçmekte kullanılıyor. Langemeyer, “Bu veriler soğutma şebekesini optimal seviyede çalıştırmak için almamız gereken önlemleri belirlememize yardımcı oluyor” diyor.Sonuçlar, Bina Teknolojileri’ndeki çalışanlar açısından son derece ilginç. Building Technologies’den Bruno Illi ‘’Sonuçlar, bu teknoloji bina otomasyonu portföyümüze nasıl entegre edebileceğimiz konusunda bize önemli ipuçları veriyor’’ diyor. 

Adlershof parkının avantajları Araştırmacılar niçin özellikle Adlershof parkını seçtiler? Langemeyer, “Parkın geneli araştırmalarımız açısından uygun bir ortam sağlıyor” diyor. Kampüs yeterince büyük, çeşitli amaçlar için gereken soğutma sağlanıyor ve yük dağılımı için gereken bir buz depolama sistemi mevcut. “Bu koşullar altında, akıllı enerji yönetimi özellikle dikkat çekici.” Bu şekilde, yüzde 15’e varan bir enerji tasarrufu sağlamak gerçekçi görünüyor. Adlershof park alanı pilot proje olarak devreye alındı. Gelecekte bilim adamları araştırma bulgularını diğer binalara da uygulamak isteyecek. Böylece bilim ve teknoloji merkezinin aynı zamanda enerji geçişi için gerçek hayatta faaliyet gösteren bir laboratuvar işlevi olacak. İlk bulgular 2019 yılında temin edilecek.