Alçak gerilim hatlarında enerji depolama sistemlerinin kullanımının PV sistem entegresinden kaynaklı gerilim artışına etkilerinin araştırılması

Yenilenebilir enerjinin bir türü olan güneş enerjisinden yararlanma eğilimi gün geçtikçe artmakta ve buna paralel olarak çatı üstü Fotovoltaik (PV) sistemlerin kurulumu da yaygınlaşmaktadır. Ürettiği enerjiyi satmak isteyen konut müşterilerinin sayısı arttıkça Alçak Gerilim (AG) hattı üzerinde ters yönde güç akışlarının (tüketici bağlantı noktalarından dağıtım transformatörüne doğru) meydana gelme olasılığı da artmaktadır. Bu ters güç akışlarının neden olduğu temel problemlerden biri AG hattı üzerinde gerçekleşen gerilim artışlarıdır. Yoğun güneş ışınımına bağlı olarak gerçekleşen yüksek enerji üretimi ile düşük enerji talebinin çakıştığı zaman dilimlerinde AG hattına yüksek miktarda enerji enjekte edileceğinden tüketici bağlantı noktalarında gerilim artışları gerçekleşecektir. Diğer bir ifade ile AG hattı üzerinde meydana gelen gerilim artışlarının asıl nedeni ters yönde akan PV kaynaklı yüksek hat akımları ve hat direnci (R)'dir. Dolayısıyla bu tez çalışmasında Pil Enerji Depolama Sistemleri (PEDS)'nin ağ üzerinde gerçekleşen bu gerilim artışlarına karşı nasıl yarar sağlayabileceği test edilmiştir. 12 farklı senaryo üretilerek (her bir senaryoda pil kapasitesi veya pil gücü değiştirilerek) ve iki farklı depolama kontrol yöntemi kullanılarak (yerel ve merkezi kontrol) yapılan test işleminde, PEDS'in ne derece etkili olabileceği gözlemlenmiştir. Test işlemi, gerçek verileri dikkate alan bir güç akışı analiz programı olan OpenDSS üzerinden gerçekleştirilmiştir. Ayrıca PEDS için, gerçek hayatta kullanılan ve Lityum-İyon teknolojisine sahip Tesla Powerwall 2'nin özellikleri baz alınmıştır. Sonuçlar, PEDS'in gerilim artışlarını önlemede başarılı olduğunu göstermektedir. Pil kapasitesinin (kWh) artırılmasıyla (1 adet Tesla Powerwall 2'nin kullanılmasına karşılık 2 adet kullanılması sonucu) gerilim artışlarının önemli ölçüde önlenebildiği görülmüştür. Bununla beraber, depolama gücünün (kW) kısıtlanması, yüksek enerji üretim zaman dilimlerinde AG ağına daha fazla enerji enjekte edilmesine neden olmaktadır. Öte yandan, yüksek depolama gücü ise pilin erken şarj olmasına ve erkenden pasif duruma geçmesine neden olmaktadır. Dahası, bu tezde kullanılan yük ve PV modeli dikkate alındığında, kontrol yöntemi değiştirilerek (merkezi kontrol yaklaşımı kullanılarak) 1 adet Tesla Powerwall 2'nin kullanılmasıyla da gerilim artışlarının büyük oranda önlenebildiği görülmüştür. Diğer çalışmalardan farklı olarak bu çalışmada; gelecekte yaşanabilecek gerilim problemlerinin ve müşterilerin maruz kalabileceği bazı mağduriyetlerin (PV kısıtlaması gibi durumlar yatırımcıyı mağdur edebilir) şimdiden önlenmesi adına mevzuatta izin verilen çatı üstü lisanssız enerji üretimi için belirlenen üst sınır gücünün yeniden gözden geçirilmesi gerektiği, PV sistemle beraber konumlandırılacak PEDS'in güç değerinin PV sistem gücünü geçmemesi gerektiği, PEDS kapasitesiyle beraber PEDS şarj/deşarj gücünün de doğru seçilmesi gerektiği, çatı üstü PV sistemlerin ve sayaç arkası PEDS'lerin şebeke bağlantı koşullarının dikkate alınması gerektiği belirtilmektedir.