Akıllı şebekeler kapsamında meskenlerde talep tarafı yönetimi ve enerji verimliliği

Güç sistemlerinde puant talep; nüfus artışı, yeni teknolojiler ve bunların sisteme entegre edilmesi, verimsiz elektrikli cihazların kullanımı, kullanıcı tercihleri ve gereksiz enerji israfları nedeniyle son yıllarda artış göstermiştir. Ayrıca elektrik enerjisine olan talepte bu nedenlerden dolayı dalgalanmalar yaşanmaktadır. Üretilen elektrik enerjisi depolanamadığından dolayı son kullanıcıya elektriğin hemen ulaştırılması gerekmektedir. Bu sebepten ötürü üretimin ve tüketimin her an belirli bir dengede tutulması gerekmektedir. Elektrik enerjisine olan tüketim miktarının ve talebin mevsimlere, bölgelere ve günün belirli saatlerine göre büyük değişiklikler göstermesi dalgalanmaların yaşandığının en büyük göstergesidir. Artan elektrik enerjisi talepleri, şebekenin dengesiz yüklenmesine, düşük yük faktörünün oluşmasına ve şebekede oluşan kayıpların artmasına neden olmaktadır. Enerji çeşitlerinden biri olan elektrik enerjisinin üretimi, iletimi, dağıtımı ve tüketimi sonunda elektrik enerjisinin yanlış kullanımı sonucunda kayıplar oluşmaktadır. Bu kayıpların oluşmasında en büyük paya sahip olan da tüketicilerdir. Bu sebepten ötürü üretimin yönetilmesi yerine meydana gelen bu talep gücünün puant talebi azaltacak yönde yönetilmesi yani kontrol mekanizmasının üretim tarafından tüketim tarafına kaydırılması hem elektrik şirketleri açısından hem de tüketiciler açısından büyük bir önem taşımaktadır. Tüketicilerin teşvik ve/veya talimat üzerine tüketimlerini değiştirebilme yeteneklerine Talep Yönetimi denmekte ve bunun elektrik piyasalarında yer bulmuş haline ise Talep Tarafı Katılımı denmektedir. Puant zaman dilimlerinde yani elektrik tüketiminin en fazla olduğu saat dilimlerinde (17:00-22:00) tüketici taleplerine göre üretim profili oluşturmak yerine tüketici taleplerini azaltmaya yönelik uygulamalar Talep Tarafı Yönetimi kapsamında değerlendirilmektedir. Elektrik enerjisi tüketimlerinin azaltılması veya tüketiciler tarafından elektrik tüketim alışkanlıklarının değiştirilmesi hem elektrik şirketleri açısından hem de tüketiciler açısından çok önemlidir. Tüketiciler, enerji tüketimlerini enerji birim fiyatının daha düşük olduğu zaman dilimlerine ötelemesiyle fatura bedellerini azaltmış olacak; enerji şirketleri ise bu sayede işletim maliyetlerini azaltabilecektir. Yük öteleme, enerji talebinin daha az olduğu zaman dilimlerine kaydırılmasını amaçlayan Talep Tarafı Yönetimi programlarından birisidir. 2016 yılındaki EMO verilerine göre mesken grubu içerisindeki elektrik tüketimi toplam Türkiye elektrik tüketiminin % 22'si kadardır ve tüketimin en çok 17:00-22:00 saatleri arasında olduğu görülmektedir. Bu tez çalışması ile puant zaman dilimlerinden puant olmayan zaman dilimlerine yapılacak olan yük ötelemesi ile hem şebekenin rahatlaması sağlanmış olacak hem de Talep Tarafı Yönetimi programlarından biri olan enerji verimliliği sayesinde meskenlere ait elektrik tüketiminin azaltılması sağlanacaktır. Yüksek lisans tezi kapsamında; kent merkezinde yaşayan dört kişilik bir ailenin aralık ayı boyunca elektrik tüketimleri incelenmiştir. Eş zamanlı verilerin toplanabilmesi için aynı anda 12 tane akıllı priz ve 1 tane akıllı termostat kullanılmıştır. Elektrikli cihazların uzaktan kontrol edilebilmesi ve yüklerin ötelenebilmesi için akıllı prizler tercih edilmiştir. Akıllı prizler sayesinde hem mesken içerisindeki en çok elektrik tüketen cihazların ne kadar elektrik tükettiği belirlenmiş olacak hem de puant zaman dilimlerinde çalışan çamaşır makinesi, bulaşık makinesi gibi yönetilebilir yüklerin uzaktan kontrolü sağlanarak puant olmayan zaman dilimlerine ötelenmesi sağlanacaktır. Akıllı prizler yüklerin ötelenebilmesini sağlaması dışında ayrıca tüketicilere evlerindeki cihazların ne kadar verimli çalışıp çalışmadığı hakkında da farkındalık sağlayacaktır. Aralık ayı boyunca akıllı prizlerle yapılan ölçümler sonucunda en fazla elektrik tüketimine sahip olan yükün %22 payla aydınlatma olduğu gözlemlenmiştir. Örnek evin 3 odasında 20W gücünde 18 adet kapsül halojen lambanın kullanılması sonucunda aydınlatma payı bu denli yüksek çıkmıştır. 18 adet kapsül halojen lambanın aynı ışık renginde ve lümen değerinde 22 adet 3W gücünde LED lamba ile değiştirilmesiyle aydınlatma payı %22'tan %7'ye düşmesi sağlanmıştır. Aralık ayı süresince manuel kontrollü yönetilebilir yüklerin puant zaman dilimlerinden puant olmayan zaman dilimlerine ötelenmesi sağlanmıştır. Analiz sonucunda yönetilebilir yüklerin %33.24'lük kısmı elektrik birim fiyatının daha ucuz olduğu puant olmayan zaman dilimlerine ötelenmiştir. Aydınlatma tarafından yapılan enerji verimliliği ve manuel kontrollü yönetilebilir yüklerin puant olmayan zamanlara ötelenmesi tüketici bütçesinin iyileşmesini sağlamıştır. 1 mesken için yapılan bu çalışmanın bütün meskenlerde yapılabildiği düşünülürse hem şebekelerde meydana gelen puant yüklenmeler azalmış olacak hem de ülke ekonomisine katkısının büyüklüğü fazla olacaktır. Kombi testleri için hem akıllı termostat hem de akıllı priz kullanılmıştır. Akıllı priz sayesinde elektrik tüketimi ölçülürken akıllı termostat sayesinde de uzaktan ısı kontrolü sağlanmıştır. Bu testler sayesinde kombinin en ekonomik hangi şartlarda yakılması gerektiği araştırılmıştır. Özellikle evde yaşayan bireyler 09:00-17:00 evlerinde değillerse kombinin bu süreler içinde kapatılması tüketici bütçesinin iyileşmesini sağlayacağı gözlemlenmiştir. Tüketicilere enerji konusunda farkındalık yaratabilmek adına Excel tabanlı Visual Basic Application kullanılarak grafiksel bir ara yüz oluşturulmuştur. Bu ara yüz sayesinde tüketiciler evlerinde kullandıkları tüm elektrikli cihazları programda markalarını ve modellerini seçerek cihazların ne kadar elektrik tükettiklerini program içerisinde gömülü olan veritabanından görebileceklerdir. Cihaz seçimlerinden sonra cihazların hangi saatler arasında çalıştığı bilgilerini de girerek istedikleri tarihler arasındaki toplam elektrik tüketimini, toplam maliyeti ve elektrik tüketiminin saatlik tüketimini grafiksel olarak görebileceklerdir. Ayrıca Türkiye'de elektrik enerjisinin fiyatlandırılmasında 1 zamanlı tarife ve 3 zamanlı tarife uygulanmaktadır. Bu program sayesinde kullanıcılar bulundukları tarifenin onlar için avantaj sağlayıp sağlamadığını da öğrenebileceklerdir.