Elektrik enerji şebekelerinde esnek güç yönetimi ve bir uygulama örneği

Enerji insanların yaşam kalitesinin arttırılmasında ve dolayısıyla endüstrinin gelişmesindeki en önemli unsurlardan birisidir. Enerjinin elde edilmesi, iletilmesi ve kullanılması sırasında, enerji verimliliğine ayrı bir özen göstermeliyiz. Enerji verimliliği konusunda en etkili yöntemlerden birisi de enerji yönetim sistemidir. Enerji yönetim sistemi, elektriğin üretiminden tüketimine kadar bütün aşamaları kapsayan bir sistemdir. Bu sistemin önemli bir parçası olan talep taraflı yönetim ise elektrik tüketicilerinin tüketim alışkanlıkları ile orantılıdır. Talep taraflı yönetimin sağlıklı işletilebilmesi için tüketicilerin elektrik taleplerinin gerçek zamanlı olarak izlenmesi önemlidir. Ülkelerin teknolojik ve sosyo-ekonomik gelişim verilerine dayanılarak hazırlanan elektrik enerjisi talep tahminleri esas alınarak belirlenen üretim kapasite kestirimi ve uzun dönem üretim planlamalarının yapılması enerji arz güvenirliği açısından oldukça önemlidir. Ayrıca, enerjinin üretimi, iletimi, dağıtımı ve tüketiminde de teknoloji odaklı planlamalar tasarlanmalıdır. Yeni enerji sistemlerinin uyarlanabilir, tüketici ile etkileşimli ve gerçek zamanlı olarak izlenip kontrol edilebilen bir yapıda olması istenmektedir. Bu kapsamda ?akıllı şebekeler (smart grids)? kavramı gündeme gelmiş ve daha verimli ve daha etkin bir enerji yönetim sistemi olarak önem kazanmıştır. Akıllı şebeke, tüketicinin talebi ile üreticinin arzı arasındaki dengeyi çift yönlü haberleşerek sürekli izleyen ve kontrol edebilen bir enerji yönetim sistemi olarak tanımlanmaktadır. Akıllı şebeke sistemi; elektrik enerjisi üretimi, iletimi-dağıtımı ve tüketiciler olmak üzere üç temel bileşenden oluşmaktadır. Akıllı şebeke sistemleri, akıllı ev uygulamaları için de önemli bir basamak oluşturacaktır. Tüketiciler, bazı elektrikli ev aletlerini çeşitli uygulamalar sayesinde kontrol edebilecek ve böylece anlık olarak ihtiyaç duyulmayan enerji taleplerinin birim fiyatlandırmanın daha ekonomik olduğu saatlerde karşılanması için programlayabileceklerdir. Bu sayede dağıtıcı firmalar kullanıcı taleplerine en uygun gerçek zamanlı tarifeler hazırlayarak enerjinin daha verimli kullanılmasını teşvik edebilecektir. Böylelikle gerçek zamanlı olarak yük talebi dengelenebilecek ve puant dilim zamanı da şebeke üzerinde daha geniş bir zamana yayılabilecektir. Bu tez çalışmasında, elektrik şebekelerinde esnek güç yönetimi uygulanabilirliği açısından yeni bir uygulama fikri sunulmuştur. Bu kapsamda, çalışma zamanı ötelenebilir elektrikli ev aletlerinin mevcut sistemlerine yeni bir donanım eklenmiştir. Tasarlanan ve uygulama örneği burada sunulan bu sistem sayesinde puant zaman dilimindeki şebeke yükünü azaltmak hedeflenmiş ve dolayısıyla şebekedeki yükün dengeli bir dağılım göstermesinin sağlanması konusuna önem verilmiştir. Puant zaman dilimindeki enerji talebinin, geliştirilen Android tabanlı bir yazılım sayesinde tüketici ile etkileşimi sağlanarak yükün enerji birim fiyatının daha ekonomik olduğu zaman dilimine ötelenmesi gerçekleştirilmiştir. Uygulama örneği olarak, akıllı şebeke işleyişine uygun yapıda ve tüketiciyi yönlendiren bir esnek güç yönetim sistemi gerçekleştirilmiştir. Günümüzde neredeyse tüm evlerde bulunan ve kullanma sıklığına bağlı olarak enerji sarfiyatı da yoğun olan çamaşır/bulaşık makinesi gibi yüklerin puant zaman dilimindeki (17:00-22:00) kontrolü örnek bir uygulama olarak verilmiştir. Kontrol edilecek sistem üzerine entegre edilen mikro kontrolör tabanlı bir uygulama, puant zaman dilimine denk gelen saatler arasında bu yüklerin devreye alınmak istenmesi durumunda LCD ekran üzerinden kullanıcıya ?pahalı enerji tarife diliminde? olduğuna dair uyarı mesajı vermektedir. Kontrolör, kullanıcının onaylaması durumunda bu yükün otomatik devreye alınması işlemini puant zaman dilimi bitiminde başlatmaktadır. Süreç tamamlandığında ise kullanıcıya bilgi mesajı iletilmektedir.