Pratik yapmak mükemmelleştirir: İtalya'daki akıllı şebekeler

Mavi gökyüzüne bakan parabolik yansıtıcı, tıpkı devasa bir çanak antene benziyor. Oysa bu çanak anten, dünyanın dört bir yanındaki televizyon kanallarının sinyallerini almak yerine, güneşten gelen çevre dostu enerjiyi yakalıyor ve sonra onu devridaim yapan bir sıvının ısıtıldığı belirli bir bölmeye odaklıyor. Bu konsantre güneş enerjisi sistemi (CSP), karbondioksitsiz ısının yanı sıra aynı zamanda sürdürülebilir bir yoldan elektrik de üretiyor. Yüksek megavat çıktılı büyük CSP tesisleri, daha şimdiden İspanya ve Kaliforniya gibi güneşin bol olduğu yerlerde faaliyet göstermeye başladı bile. Ancak kuzey İtalya’daki Cenova’nın yaklaşık 45 kilometre uzağındaki Savona gibi şehirlerin merkezinde küçük ölçekte de faydalanılabiliyor. Orada 3 kilovat gücünde elektrik enerjisi ve 9 kilovat hacminde termal enerji üretmek için 3 adet parabolik yansıtıcı kurulmuş durumda. Onlar aslında İtalya’da 2014 başlarında faaliyete geçen, artık bütün şehirlere ve bölgelere örnek temsil eden dünyanın ilk mikro şebekesini yaratan eşsiz bir projenin birer parçası. Gelecekte bu gibi akıllı dağıtım ağları, çeşitli geleneksel ve yenilenebilir enerji kaynaklarının yanı sıra hem çevreci hem güvenilir bir enerji tedarik sistemi yaratmak için elektrik depolama cihazlarına ve denetlenebilir enerji tüketicilerine de bağlanacak. Enerjiyi son kullanıcıya yakın bir yerde üreten mikro şebekeler, geleceğin dağınık enerji sistemlerini geliştirmenin vazgeçilmez bir parçası. 
Mikro şebeke sayesinde Cenova Üniversitesi’nin yıllık enerji gereksiniminin (1 gigavat/saat) yaklaşık yarısını kendi kendine üretmesi sağlanıyor Siemens gelecek yıllarda toplulukların, belediyelerin ve şirketlerin enerji ihtiyacını karşılayacak mikro şebekeler gibi yeni çözümler geliştirmek için dünyanın dört bir köşesinde Cenova Üniversitesi gibi araştırma ortaklarıyla birlikte çalışıyor. Akıllı Çoklu-Üretim Mikro Şebeke (SPM) projesi de Cenova Üniversitesi ve bu proje için gerekli olan 2,4 milyon Euro’luk desteği sunan İtalyan Araştırma Bakanlığı ile birlikte yürütülen bir ortaklık. Bu projenin anahtar teslimi yapılması görevi Siemens’e verilmiş durumda. Eskiden Savona yerleşkesi, kendi elektriğini kamuya ait bir şebekeden alırdı ve ayrıca 2 adet su ısıtıcısı kazanıyla donatılıncaya kadar büyük bir doğalgazlı ısıtma birimini de kullanmak zorundaydı. Mikro şebekenin devreye alındığı günden bu yana bu yerleşke yıllık 1 gigavat/saatlik enerji gereksiniminin yaklaşık yarısını kendisi temin ediyor. Burada maksimum çıktısı 80 kilovat olan bir fotovoltaj tesisiyle ve ayrıca 250 kilovat elektrik çıktısıyla 300 kilovat termal çıktısı olan 3 adet mikro gaz türbinle desteklenen üç adet CSP parabolik ayna var. Bu sistemin içinde ayrıca ısıtma ve soğutma için soğutucular, elektrikli araçlar için iki adet akülü şarj istasyonu, iki adet ısı depolama cihazı ve100 kilovat/saat kapasiteleriyle rüzgarın esmediği, havanın güneşsiz olduğu ve doğalgaz fiyatlarının bir hayli yüksek gezindiği zamanlar bu yerleşkenin 3 saat boyunca elektriksiz kalmamasını sağlayacak sodyum nikel aküler var.
~
Siemens’in DEMS sistemi sayesinde tüm bu enerji akışları canlı olarak takip edilebilecek SPM, şimdilik sadece Cenova Üniversitesi’nin Savona’daki yerleşkesinin enerji ihtiyacını karşılıyor. SPM Proje Direktörü Profesör Federico Delfino, “Ancak bizim yerleşkemiz, eksiksiz bir kentsel muhite çok benziyor. Çünkü içinde apartmanlardan ve şirket binalarından tutun da kafeteryalara ve tamir atölyelerine kadar her şey var. Yerleşkemizin 60 bin metrekarelik bir alanı var ve her gün 1.700 öğrencimize toplam 10 binayla hizmet veriliyor” diyor. SPM’nin merkezinde Siemens’in akıllı enerji yönetim sistemi (Dağınık Enerji Yönetim Sistemi, DEMS) ile SICAM PAS SCADA çözümünü birbirine bağlayan SICAM Mikro Şebeke Yöneticisi var. DEMS, tüm enerji akışlarını gerçek zamanlı olarak takip etmek ve tüm enerji üretimi birimleri ve cihazlarının optimum seviyede çalışmalarını sağlamak için akıllı sayaçlardan faydalanıyor. Bunun dışında tarihsel verilerin ve örneğin bir laboratuvarda gerçekleştirilecek enerji yoğun bir deney hakkındaki gibi mevcut bilgilerin yardımıyla enerji tüketimi tahminlerinde de bulunabiliyor. Bu tahminler, genellikle yüzde 80 oranında doğru çıktığından bu sistemin gaz türbin faaliyetlerini önceden Gelecek&Trendler 4 l Nisan 2015 planlamasına olanak sağlıyor. Arz miktarı bir hayli yüksek olduğunda, DEMS enerji tüketimini ve maliyetlerini daha da düşürmek için bu fazla enerjiden SPM’nin enerji depolama cihazlarını yeniden şarj etmekte faydalanılıyor. Delfino, “Bu işin bilhassa kontrolü ve yönetimi çok zahmetli, çünkü bizim elektrikli ve termal iki sistemi aynı anda optimum şekilde kullanmamız gerekiyor. Bu bakımdan bizim SPM’mizin uluslararası planda çığır açıcı bir proje olma özelliği de var” diyor. Bütün tesislerin izlenmesini, görselleştirilmesini ve kontrolünü SCADA sistemi yapıyor Bu projenin en büyük meydan okumalarından biri de sistem bileşenlerinden gelen tüm verilerin merkezi olarak toplanmasını ve saklanmasını sağlamakta yatıyordu. Her ne kadar IEC 61850-7-420 standardı bir akıllı şebekenin bileşenleri için gerekli iletişim protokolünü sağlıyor olsa da düşük voltajlı cihaz üreticileri daha basit standartlar kullanmayı tercih ettiklerinden söz konusu cihazlar, sensörler ve devindiriciler başlangıçta “ortak bir lisanı” kullanamıyor. Bir diğer sorun da tüm bu bileşenlerin tescilli izleme programlarıyla kullanılmak üzere tasarlanmış olması ve kolay kolay merkezi bir SCADA programıyla çalışır hale getirilememeleri. Yönetsel kontrolle veri toplama işlevleri gören SCADA, aslında tesislerin tamamını takip eden, onları görsel şekilde betimleyen ve kontrol eden bilgisayar sistemlerinden ibaret bir mekanizma. Savona’da Siemens’in SIMATIC WinCC platformu üzerine kurulu SICAM PAS sistemi kullanılıyor. Bu sistem, bütün bileşenlerin takibini ve kontrolünü yapıyor ve ayrıca son durumlarını ve koşullarını görsel bir biçimde anlatıyor. Delfino, “Biz bu iletişim sorununu çözebilmek için tek tek cihazların çeşitli protokollerini tercüme edebilecek elektronik devreler geliştirdik ve sonra yerleşkenin dört bir yanına bu devrelerin montajını yaptık. Yani artık cihazların birbirlerini ‘anlamama’ gibi bir sorunları yok” diyor. 
~
Cenova Üniversitesi yıllık 300 bin Euro olan enerji maliyetlerini 200 bin Euro’ya düşürdü. Araştırmacılar, neredeyse bir yıldır kesintisiz çalışan bu projeden aldıkları sonuçlardan, bir hayli mutlu. Bu üniversite aynı zamanda bu işten kesinlikle kârlı çıkmış durumda. Delfino, “Biz daha şimdiden ihtiyaç duyduğumuz enerjinin yarısını kendimiz üretiyoruz. Üstelik SPM’nin tasarımı bize daha fazla yenilenebilirlere bağlanma imkanı da tanıdığından, gelecekte bu sayede bu yerleşkenin gereksinim duyacağı tüm enerjiyi kendi kendimize üretebileceğiz. Böylesi bir kendi kendine yeterlik, özellikle de kamu şebekesinin hiç olmadığı veya zayıf kaldığı bölgelerde çok önemli. Bizim artık yıllık enerji faturamız 300 bin Euro’dan 200 bin Euro’ya düşmüş durumda. Ayrıca karbondioksit salımımız da yılda 820 tondan 700 ton civarına indi” diyor. Delfino, elde edilen tüm bu başarıların mikro şebekelerin ne kadar uygun ve verimli olduğunun birer ispatı olduğuna inanıyor ve şu anda önemli olanın daha büyük ölçekte yeni projeler uygulamak olduğunu düşünüyor. Bu yüzden daha şimdiden diğer İtalyan şehirleriyle iletişime geçti bile ve içinde Çin, Suudi Arabistan ve Güney Kore’nin de olduğu dünyanın dört bir köşesinden gelen ziyaretçileri ağırlamakla meşgul. Siemens’te mikro şebeke faaliyetlerinin genişletilmesinden sorumlu Bernd Koch da bu gibi akıllı şebekelerin ticari kullanımının önünde artık hiçbir engel kalmadığına inanıyor. Koch, “Biz Savona’da bugün Gelecek&Trendler l Nisan 2015 5 her yerde satın alabileceğiniz bileşenleri kullandık. Bu sistemi çalıştırmak için kullanılan algoritmalar ise oldukça güvenilir ve SPM bizim tüm beklentilerimizi karşıladığı gibi bazı durumlarda onları aşan bir performans bile gösterdi” diyor. Siemens, bu yeni teknolojiyi piyasaya mümkün olduğunca çabuk sürmek için örneğin Vancouver’deki British Columbia Teknoloji Enstitüsü ve İngiltere’deki Newcastle Üniversitesi’ndeki diğer referans projelere de katılıyor. Kanada’daki şebeke sadece güneş pilleri ile aküler ve elektrikli araçlar gibi enerji depolama cihazlarından ibaret; burada hiç fosil yakıt kullanılmıyor. Newcastle projesi ise ölçüm verileri toplamaya ve dağıtım ağlarındaki şebeke kontrolüne odaklanıyor, çünkü bu sayede orada optimum şebeke faaliyeti için gerekli yeni algoritmalara yönelik bir zemin hazırlanıyor. 
~
Expo Milano’da geleceğin akıllı şebekeleri teşhir ediliyor Milano’da 1 Mayıs ila 31 Ekim tarihleri arasında açık olacak Expo 2015 fuarı boyunca insanlar yarınların akıllı şebekelerini kendi gözleriyle görme imkanı bulacak. İtalyan enerji şirketi Enel, Expo’da kendine ayrılan yerde tüm pavyonların, nakil ağlarının ve elektrikli araçlar için şarj istasyonlarının elektrik ihtiyacını karşılayacak ve Siemens ürünü teknolojilerle üretilmiş akıllı bir şebekenin tanıtımını yapacak. Burada akıllı sayaçlar, gerçek zamanlı olarak enerji tüketimiyle ilgili veriler sunacak, bir SCADA sistemi şebekenin tamamını kontrol edecek görsel olarak anlatacak ve Siemens’in DESIGO bina yönetim sistemi de tüm pavyonlardaki enerji tüketimini optimumlaştıracak. Ayrıca ziyaretçiler, belirli bir anda Expo’da hangi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmakta olduğunu ve enerji tüketicilerinin genel sistem verimliliğini artırmak için nasıl akıllıca kontrol edildiklerini de görebilecek. Burada aynı zamanda gelecekte tüm şehirlerdeki enerji dağıtımının nasıl optimum bir şekilde yönetilebileceğini gösteren bir Akıllı Şehir Kontrol Merkezi’nin de tanıtımı yapılacak. Siemens ve Cenova Üniversitesi’nden araştırmacılar, daha şimdiden burada gerekli zemini kurmuş durumda. Delfino, “Artık bizim için küçük şehirlerde ve büyük kentsel muhitlerde kendi mikro şebekemizi kurmak ve kullanmak çok kolay” diyor.