YENİLENEBİLİR ENERJİ İÇİN OTOMASYON ÇÖZÜMLERİ

ŞEBEKE OTOMASYONU, SAYAÇ OTOMASYONU, ENERJİ DEPOLAMA ÇÖZÜMLERİ, ENERJİ TİCARETİ VE BÜYÜK VERİ

Yenilenebilir enerji kaynaklarının en verimli kullanımı ve büyük güçlerdeki profesyonel lisanslı enerji üretim tesislerinde gerçekleşmektedir. Yaşam alanlarında kullanılan yenilenebilir enerji üretim tesislerinde teknik veya doğal birçok nedenden dolayı büyük kapasiteleri kurmak mümkün olmamaktadır. Bu nedenler arasında başı çeken konular konut veya işyeri gibi alanlarda kısıtlı alanların bulunması, rüzgâr gibi doğal kaynakların daha kısıtlı olabilmesi ve bu çalışmanın merkezini oluşturacak gün içinde yenilenebilir enerji kaynaklarında oluşan sürekli değişimler bulunmaktadır.

Gün içinde yenilenebilir enerji kaynakları (güneş ve rüzgâr gibi) dalgalandıkça üretim kapasitesi düşmektedir. Dalgalı güç değişikliklerine ek olarak, genellikle gerilim değişiklikleri ile karşılaşılır. Gerilim değişikliği evimizin ya da tesisimizin bağlı olduğu elektrik şebekesine bağlanırsa, bağlantı ekipmanlarında daha fazla dengesizlik ve arıza yaşayabilmektedir. Enerji depolama imkanlarının artması ile yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı tesislerin yarattığı şebeke dengesizliği etkisi en aza indirilerek kullanılması mümkün olacaktır. Enerji depolamanın diğer bir faydası da enerji üretiminin ilişkili oldukları evlerin veya tesislerin tüketim talebinden fazla olması durumunda bu miktarın farklı zamanlarda kullanılabilecek olmasıdır. Depolama kapasitesindeki artış arzı artıracak ve daha küçük yerlerde kurulan enerji üretim tesisleri de artacaktır. Enerji depolaması olmayan yerlerde fazla enerji üretimi olduğunda, bu talep fazlası enerjinin şebekeye geri satılması da şu anda enerji piyasasında yaygın kullanılan bir yöntemdir.

Yenilenebilir enerji kaynaklarında sürekli yaşanan değişimler enerji üretim kapasite kısıtlarına neden olabilmektedir. Ayrıca anlık güç kavramının teknik olarak bir parçası olan gerilim değeri açısından da değişimler oluşmakta, bunun sonucu olarak da hem tesislerin elektrik şebekesine bağlantısında sorunlar oluşturmakta hem de etkileşimde olduğu elektrik şebekesindeki cihazlara da arıza yaratması söz konusudur. Çalışma içeriğinde yenilenebilir enerji kaynaklı oluşan teknik sorunların çözülmesi için şebeke otomasyonu, sayaç otomasyonu, enerji depolama ile büyük veri ve enerji ticareti gibi akıllı şebeke çözümleri üzerinde durulacaktır. Teknik kısıtların aşılması için çözümlerin artması üretim miktarını artmasını sağlayacak ve böylece konutlar gibi profesyonel tesislere göre daha düşük kapasiteli alanlarda kurulan enerji üretim tesisleri de artacaktır.

YENİLENEBİLİR KAYNAKLARA DAYALI ENERJİ ÜRETİMİNİN TEKNİK KISITLARI

Yenilenebilir enerji kaynaklarında doğası gereği girdi miktarı gün içinde, ayın günleri arasında ve mevsimsel olarak çok değişir. Yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmayı ürünleri genelde bedelsiz oldukları için tercih ederiz fakat bu bedel bize işletme maliyetleri olarak sonraki aşamada yansır. Bazen de değişkenliğin etkisi daha büyük maliyetle karşılaşıp finansal olarak daha kötü koşullar ile karşılaşmaktan ötede arzın tamamen kullanılamaması anlamına da gelir. Arzın tamamen kullanılamaması üretim tesisinin bağlantılı olduğu tüketim cihazlarının, sistemlerin veya elektrik şebekesinin teknik sınırlarının aşılması noktasına geldiği zaman çalışmayı kendi koruma mekanizmaları ile durdurması ardından yaşanacaktır. Enerji üretiminde arzın tamamen durması ve bu işlemin özellikle plan dışı teknik ihtiyaçlar nedeniyle olması istenmeyen bir senaryo olduğu için bu konu için teknik olarak kullanılabilecek çözümler tartışılmaktadır. Halen günümüzde hiç önlem almadan tesisini plansızlığa iten birçok üretici bulunmaktadır.

Elektrik Piyasası Düzenleme Kurumu tarafından yayınlanan (EPDK, 2020) raporda ay içinde değişen günlere ait değerler ve gün içinde saatlere göre değişen değerler gözükmektedir:

Yenilenebilir enerji kaynaklarına yaşanan gün içi değişimlerin yanında anlık olarak da birçok farklı neden ile anlık kesin değişimler de yaşanmaktadır. Örneğin bir güneş enerjisi üretim tesisinde günün en yüksek üretim kapasitesine ulaşılabilecek saatinde tesisin güneş ile arasına giren bir bulut güneşlenme miktarının düşmesini sağlamakta ve hiçbir şekilde tahmin imkânı olmayan bu lokal meteorolojik durumu engelleyecek bir imkân da bulunmadığı için etkileri üzerinde önlem almak gerekmektedir. Çok sık karşılaşılan bu durum; Eskişehir içinde bulunan 5 adet enerji izleme güneş enerjisi üretim tesislerinde 2019 yaz döneminde gün içinde aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi kaydedilmiştir. Bu şekilde özellikle dikkat edilmesi gereken yerler; saat 8 ile 12 arasında gerçekleşen ani çökme ile beklenen gerilim aralığı alt sınırına yaklaşan bir güneş enerji üretim santrali ve saat 12 ile 16 arasında beklenen gerilim aralığı üst sınırına yaklaşan 2 adet güneş enerji üretim santralinin değerleridir.

Bu güneş enerji üretim santralleri elektrik dağıtım şebekesine bağlantısının yapıldığı noktada beklenen gerilim aralığını aşması durumunda santrallerin bağlandığı şebeke kolunun enerji tedariki zorda kalmaktadır. Teknik olarak açıklamak gerekirse; dağıtım şebekelerinde hatların son noktalarında Türkiye’de cihazların kullanımında gerekli gerilim değerlerini tutturabilmek için daha yüksek değerler ile enerji sağlanmaktadır. Yani özetle hat başlarında orta değerin üstünde değerler verilerek hat sonunda orta değerin çok altında gerilim değerleri yaşanmaması amaçlanmaktadır. Değerler ile bahsetmek gerekirse Türkiye’de en çok kullanılan 34.500 Volt orta gerilim hatlarında orta değerin yüzde 10 fazlası olan 37.950 Volt hat başında, orta değerin yüzde 10 azı olan 31.050 Volt hat sonunda olması trafolarda ayarlanarak bu hatlar tesis edilmektedir. Dağıtım sistemi hattının sonunda işletme gerilimi olan yaklaşık 31.000 Volt ve 34.500 Volt arasında bir değerde olması gerekirken, güneş gibi çok değişken yenilenebilir enerji kaynağı tesisinin 37.000 Voltun üzerinde bir gerilim değeri ile enerji üretmesi durumunda hattın başına bu gerilimin yansıması enerji hattı için belirlenen değerin üstüne çıkmasına neden olmaktadır. Burada en önemli etkenlerden birisi de üretim tesislerinin güç kapasitesinin hattın kapasitesinde değişim yaratabilecek kadar büyük olmasıdır. Yenilenebilir enerji tesisinin sağladığı gerilim değeri çok yüksek olursa, bu yükün şebekeye yansıması durumunda nominal değerler aşılmakta ve hatta koruma elemanları aracılıyla hattın zarar görmemesi için tamamı enerjisiz kalmaktadır.

Elektik dağıtım şebekesi çok eski bölümleri de bulunan kamusal ortak ve hayati önemi yüksek olan varlıklardır. Bazı yerleşim yerlerinde hatların uzunlukları teknik sınırları zorlamakta fakat mevcut yerleşim yerlerine uzak tüketim noktalarına enerji sağlayabilmek için en ekonomik yol olarak bu hatlar ile çözüm yaratılabilmiştir. Bu şekilde yerleşim yerlerine uzak yerler yenilenebilir enerji üretim tesisleri için yerleşim yerlerine oranla daha fazla potansiyel taşımaktadır. Özellikle tarla ve boş alanların çok olduğu kırsal bölgelerde az miktarda tüketim varken, bu tüketim kapasitesinin kat kat daha fazlası üretim imkânı oluşmaktadır. Yenilenebilir enerji üretim tesisinin bağlantı noktasına yakınlığı bu tesisin maliyeti açısından büyük değişiklik yaratmaktadır. Uzaklık arttıkça hat mesafesi artmakta ve burada kullanılan malzemelerin miktarı artmasının yanında uzaklığı yönetmek için de ayrıca önlem almak gerekmektedir.

TEKNİK KISITLARIN AŞILMASI İÇİN AKILLI ŞEBEKE ÇÖZÜMLERİ

A. Şebeke Otomasyonu

Yenilenebilir kaynaklara dayalı enerji üretiminin teknik kısıtları bölümünde incelenen sorunların çözümlerinin uzaktan yönetilebilmesinde, büyük ölçekli sistemlerde işlemlerin insan eli değmeden gerçekleştirilmesinde ve şebeke üzerindeki çok noktadan ölçüm verilerinin toplanmasında şebeke otomasyon çözümleri kullanılmaktadır.

Yenilenebilir enerji kaynaklarına özgü sorunların şebeke otomasyonu ile yönetilmesinin pratik uygulamalarını incelediğimizde; bağlantı noktalarında güç ve gerilim değerlerinin elektrik şebekesindeki teknik sınır değerlerinin izlenip, bu değerlerin alt ve üst limitlere ulaşması durumunda bağlandığı elektrik şebekesine zarar vermemesi için üretimi sınırlandırılması veya durdurulması işlemlerinin yapılması gerekmektedir. Bazı günlerde enerji kaynağı çok artmakta ve bu kaynak artışı beklenenin çok üstünde olabilmektedir. Örneğin güneş miktarının çok fazla artması üretimdeki güç ve bileşimi olan gerilim değerinde aşırı yükselmeye neden olabilmektedir. Böyle bir durumda yüksek üretimin tamamen kaybedilmemesi için kısıtlanması akıllı şebekenin sistem otomasyonu kullanılarak mümkün olacaktır.

Şebeke otomasyonu; SCADA DMS OMS sistemi, enerji analizörleri, kalite kaydediciler ve TEİAŞ entegrasyonu bileşenleri ile çalışır. Bu bileşenler aracılığıyla toplanan veriler teknik yeterlilik kriterlerini sağlayıp sağlamadığı kontrol edilir ve bu veriler analiz sürecine iletilir. Kalite kontrolü yapılmış ve ilişkisel yapılarına göre birleştirilmiş veriler üzerinde şebeke analizleri yapılır. Yapılan analiz çalışmaları neticesinde ortaya çıkan sonuçlar kök neden açısından değerlendirilir. SCADA Sistemi elektrik şebekesindeki istasyonların anlık izlenmesine olanak sağlar. Bu izleme süresince oluşan tüm veriler DMS dağıtım yönetim sistemi içinde depolanır. Geçmişte edinilmiş veriler saha operasyonlarının iyileştirilmesi ve karar destek mekanizmalarının oluşturulması gibi süreçlerde faydalanılır.

Enerji şebekelerine ait otomasyon teknolojileri olan SCADA, Dağıtım yönetim sistemi ve Enerji kesinti yönetimi gibi enerji üretimini ve dağıtımını yönetmek için kullanılan sistemler olduğu için kritik altyapılardır bu nedenle siber saldırı ve saldırılardan korunmalıdır. Bu teknolojilerin kullanımının artması ile konuya ilişkin farkındalık artmakta, büyük ölçekli dağıtım şebeke işleticileri, ulusal veya uluslararası entegre iletim şebekeleri ve büyük üretim tesisleri işleticileri siber saldırılara karşı teknoloji daha fazla geliştirilmesini sağlamaktadır. Günümüzde enerji tesislerinin ağırlıklı yönetimi haberleşme ile yapıldığı için, bu şebekelerin kötü niyetli ele geçirilmeleri durumunda elde edilen şebekenin olduğu bölgede sadece elektrik kontrolü değil diğer sosyal hayatta kullandığımız kaynakları da yönetebilecek duruma gelinmesi mümkün olabilecektir. Tüm sektörlerin elektriğe hayati bağımlılığı bulunmakta, elektriksiz hayat kısa sürelerde bile zorluklar yaşamaktadır.

Şebeke otomasyonu aracılığı ile izlemesini yapılan tüm ölçülebilen değerlerin istediğimiz sınırlar içinde hareket etmesini istenmektedir. Bir önceki bölümde detaylı aktarılan gerilim değerlerinin şebeke nominal değerleri dışına çıkmasını engelleme senaryosunu düşünürsek; Gerilimin değerinin 34500 Voltun çok altında ya da üstünde bir değer olması istenmemektedir. Bu durumda gerilim dalgalanması durumunda sistemde kabul edilebilir dalgalanma boyutu ne olmalıdır konusu teknik olarak değerlendirilir ve sisteme o gerilim tanımlanırken bu limitlerde tanımlanır. Örnek olarak otomasyonu sisteminde 34.500 Volt değeri 32.000 Volt olması durumunda bir bildirim oluşması için anlamında bir limit konulması ile gerilim değeri 32.000 Volt ve altına düşerse bildirimin yanı sıra sistem kullanıcıların bir şey yapmasına gerek kalmadan elektrik şebekesi üzerinde manevralar da yaparak fiziksel işlemlerin de gerçekleşmesini sağlayabilmektedir.

Elektrik şebekesinin bağlantı noktalarına kontrol ve ölçüm cihazları montaj edilerek şebeke ekipmanlarına görevlerin gönderilmesi, sistemde eksik parametre varsa bunların anlık sağlanması ve sürekli ölçüm değerlerinin alınması sağlanır. Enerji piyasasında hizmet kalitesinin sağlanması ve sistem sürekli sağlanması için çeşitli ölçüm periyotlarında veriler toplanır. Elektrik enerjisinin hızını yakalayabilmek için şebeke analiz cihazlarında değerler mili saniyeler düzeyindeyken, şebeke kalite ölçüm cihazlarında bu periyotlar daha da kısa olabilmektedir. Toplanan bu veriler ışığında, ilgili şebeke noktasında herhangi bir problemin olup olmadığı doğrulanır. Eğer herhangi bir teknik bozunum etkisi varsa buna ait teknik problem tipi belirlenir. Çift yönlü çalışan otomasyon sistemleri problemleri belirlediği gibi önceden tanımlanmış manevraları da kendisi gerçekleştirebilir.

Gün geçtikçe kapsamı genişleyen şebeke otomasyonu yatırımları ilk aşamada elektrik dağıtım şirketlerinin iletim ile bağlantı noktalarına, dağıtım merkezlerinin gruplanarak oluşan enerji dağıtım ana merkezlerine, büyük müşterilere ve çalışmamızın odak konusu olan üretim tesisleri bağlantı noktalarına yapılmıştır. Bu açıdan bakıldığında üretim kaynaklarının önemi ve bulunduğu lig anlaşılmaktadır. Bazı durumlarda devasa yüklerin olduğu şebekelerin bir kısmına bağlı küçük bir üretim tesisi bile teknik kalitede önemli değişimler yaratmakta ve ticari boyutu da çok öne çıkan arz talep dengesinin tutturulmasında zorluklar yaşatmaktadır. Eğer güneş ve rüzgâr gibi enerji kaynaklarının bağlantısı olan bir nokta söz konusu ise buradaki şebeke otomasyonu ile izleme ve müdahale daha kritik hale gelmektedir.

Yukarıda bahsettiğimiz örneklerde ağırlıklı olarak enerji şebekesine bağlantı durumunda bağlanılan şebekedeki teknik kalite koşullarını sağlayabilmek için ağırlıklı olarak önlem alınması gerekmekteydi. Yenilenebilir enerji tesislerinde alternatif olarak mikro şebekeler ve şebekeden bağımsız çözümler de bulunmaktadır. Şebekeden bağımsız çözümlerde depolama neredeyse zorunlu olarak bulunması gereken bir bileşendir. Alternatifli kaynakların olması durumunda bile hem kaynakların dengesizliği hem de bazı zamanlarda hiç bulunmaması nedeniyle şebeke bağlantısı olmadığı için depolama gerekmektedir. Mikro şebekelerde de durum benzer olmakla birlikte bu mikro şebekenin enerji tedarik için bir şebekeden bağlantısı durumunda dengeleme için şebekeden de beslenmesi mümkün olacaktır. Mikro şebekenin de ağırlıklı olarak değişken yenilenebilir enerji kaynaklı arzı olması durumunda da mikro şebekenin bağlandığı büyük şebekeye olumsuz etki yaratmaması içinde akıllı şebeke çözümlerinin kullanılması gerekmektedir.

B. Sayaç Otomasyonu

Akıllı şebekenin önemli bir bacağı olan sayaç otomasyonunda sayaçların akıllı olması, sistem ve sayaçlar arasında çift taraflı online haberleşme kullanması ile mümkün olmaktadır. Enerji piyasasında dönüşüm, en büyük amacı enerji piyasasının tüketim olarak büyük kısmını kapsayan sayaçların anlık izlemesini sağlamak olan belli bir miktarın üzerinde tüketimi olan sayaçların regülasyonlar ile uzaktan sayaç yönetimi uygulamaları kapsamına alınması ile hedeflendi. En büyük tüketimli müşteriler ve önemli bağlantı noktalarının izlenmesi için öncelik bu noktalara verilip, kısa zamanda tüm enerji tüketiminin ciddi bir miktarının izlenir hale getirilmesi sağlandı. Seçilen bu sayaçların coğrafi olarak dağınık olması ve genellikle tesislerin ölçüm noktalarının birbirinden ayrık olması ve ülkemizde hazırda kolay ulaşılabilmesi nedeniyle GSM teknolojisi tercih edildi. 2010 yılından itibaren akıllı sayaç yatırımları hız kazanmakla birlikte farklı teknoloji ihtiyaçları da çıkmıştır. Dünya genelinde çok sayıda farklı haberleşme teknolojileri projeleri yapıldı ve aynı hızda yenileri de yapılmaktadır. Örneğin; İtalya 35 milyon sayacını enerji hattından haberleşen PLC teknolojisine geçilmiştir. Türkiye enerji piyasası bu teknolojilerde ne durumda diye bakarsak, 2021 yılına geldiğimizde Türkiye genelinde 2 milyon civarında akıllı sayaç elektrik şebekelerinde kullanılır durumdadır. Bundan birkaç yıl önce PLC ve RF teknolojileri ile yönetilen sayaç sayısı o zamanki toplam adet içinde yüzde 10’undan fazlası olmamasına rağmen, bugüne gelindiğinde kayıp kacak ve şebeke iyileşme hedefleri baskısı ile çoğunluğu bu tür teknolojilerden oluşmaktadır. Bu kısa zaman periyodunun başında yapılması zor tahmin edilen bu yatırımlar, yatırımın karşılığı alındığı görüldüğünde ivme kazanmıştır. Karşılıkların alınması ağırlıklı olarak kayıp kaçak ve enerji ticareti odaklı olsa da yenilenebilir enerji tesislerin izlenmesi de bu kapsamdadır. Çünkü yenilenebilir enerji tesislerinin izlenmesi diğer tesis türlerine göre çift taraflı enerji akışı olduğu için daha zordur. Bu tesislerde çift yönlü hem üretim hem de tüketimin aynı yerde ölçüldüğü 4 bölgeli olarak adlandırılan sayaçların kullanımı zorunludur.

Sayaç otomasyonu için ülkemizde devlet destekli AR-GE pilot projeleri yapılmış, dünyanın birçok yerinde kullanılan teknolojiler farklı coğrafya koşullarına sahip bölgelerde sonuçlar görülmüştür. Çalışmadan beklendiği gibi sonuçlar dağıtım bölgelerine göre değişiklikler göstermektedir. Şebeke ihtiyaçları ve kaçak elektrik kullanım açısından sorunlu olan yerlerde daha fazla kazanım sağlanmıştır. Tamamlanan pilot denemeler bundan sonra yapılacak büyük dönüşüm projelerine ışık tutacak ve doğru teknoloji için yol gösterecektir. Ayrıca projelerin, ülke ekonomisine de katkıya dönüştüğü ispatlandıkça, proje finansmanını sağlamak için düzenleyici kurumların destek vermesi, yeniliklerin önünü açacaktır.

Yeni teknolojilere geçiş ile otomasyon ile yapılabilen sayaç okuma, faturalama ve uzaktan kesme ve enerjilendirme operasyonlarının yanında, sayaçların bir şebeke şeklinde ve eş zamanlı takip edilebilmesi amaçlanmaktadır. Operasyonel getirilerden daha fazla olan şebeke kazanımları tüm şebekenin anlık izlenmesi ile sağlanacaktır. Şebeke kazanımlarında (kayıpların izlenebilmesi, yük kontrolü ve faz dengelemesi vb.) kesinti yönetimi ve kalite takibi, elektrik enerjisi sektörü için gittikçe daha da kritik hale gelmektedir. Tüketim noktalarının ihtiyaçları günden güne değişiklik göstermekte ve bu değişimler dağıtım şebekesi işletmecilerine her geçen gün yeni bir talep olarak dönmektedir. Canlı olarak takip edilen bir ortamda dağıtım şebekesi işletmecilerinin eli güçlenmekte ve karşılaşacağı durumları önceden öngörebilmektedir. Kesinti/arızaların tespitinin daha kolay yapılabilmesi ile kesinti süreleri azaltılabilmekte, müşteriye anlık gerçek durumun cevabının otomatik verilebilmesi ile müşteri hizmet memnuniyeti artırılmakta ve tüm noktaların bir ağaç yapısında izlenmesi ile dengesizlikler ile kayıplar azaltılabilmektedir. Dağıtım şebekesinin teknik anlık durumunun bilinmesi nedeniyle arz ve talebin sürekli izlenerek daha kontrol altında tutulması imkânı oluşmaktadır.

Sayaç otomasyonu sistemleri ile hatalı üretim ve tüketim verilerinin otomatik tespiti ve istenirse düzeltimi, arıza, kaçak, enerji kesintisi gibi şüpheli durumların analiz edilerek bulunması ve ilgili operasyon birimine otomatik gönderilmesi, ihtiyaç duyulan uzunluktaki periyotlarda tarihsel sayaç tüketim verisinin sonraki tahmin çalışmalarında kullanılmak üzere kayıt edilebilmesi, Donanım üreticilerinin yazılımlarına bağımlı kalmadan birden fazla otomatik sayaç okuma yazılımlarının aynı yerden kontrolü, PLC, RF, GSM gibi farklı teknolojilere ait sistemler aynı yerden işletilmesi, istenildiği kadar analiz uygulamasının entegrasyonun sağlanması, karar destek analizlerinin hazırlanabilmesi, dış sistemlere ihtiyaç duyulan sıklık ve formatta veriler yollanabilmesi, şebekenin sayaç verileri ile birlikte analiz edilebilmesi, şebekenin besleme noktasından uç noktası olan sayaca kadar dağıtım şebekesi boyunca enerji ve gelir kayıplarının tanımlanması, sisteme saldırı verilerinin ve bilgilerinin deşifre edilmesi sağlanabilmektedir.

C. Enerji Depolama Çözümleri

Enerji depolama ile elektrik arzında süreklilik ve elektrik şebekesinde kaliteli enerji sağlanması daha kolay hale gelmektedir. Enerji depolaması olmayan yerlerde daha fazla enerji üretimi varsa, enerjinin şebekeye geri satılması için destekleme mekanizması mevcuttur. Yine de güç ve gerilim değerlerinin teknik olarak sorun yaratmayacak sınırları aşması durumunda şebekedeki arz ve talebi dengelemek için üretimi sınırlandırılması veya durdurulması dışında çözüm kalmamaktadır. Üretimin kısıtlanması veya bilinçli durdurulması yerine enerjinin depolanması hem ticari fayda sağlayacak hem de sistem güvenliğinin sürdürülmesini mümkün kılacaktır.

Depolama sistemlerinin en yüksek verim ile çalışması için yapılan birçok çalışma da görülmüştür ki lisansız üretimin dengesizliğini şebekeye yansıtmamak için üretimi kısıtlamaya en büyük alternatif depolama çözümleridir. Mekanik çözümlerin bazıları insanlığın yerleşik düzene geçtiği zamanlardan beri kullanılmakla beraber yakın zamanlarda geliştirilmiş çok etkili çözümlerde bulunmaktadır.

Günümüz dünyasının en çok üzerinde çalıştığı konulardan biri olan bataryalar, ağırlıklı olarak elektronik malzemelerde kullanılmış ve taşınabilir bilgisayarlar, cep telefonları gibi hayatımızın vazgeçilmez ürünleri ile ilgi odağımıza girmiştir. Batarya konusunda adet olarak da kapasite olarak da kat kat daha fazla kapasiteye ihtiyaç duyan elektrikli araçlar yeni bir devrim yaratacaktır. Yüksek kapasite ile kullanımın batarya teknolojilerinde kapladıkları alanın azaltılmasından ile ısınma sorunlarına kadar birçok konuda gelişme olması kaçınılmazdır. Bataryaların kapasitesinin artması ile de elektrik şebekesinde yedek enerji imkânı sağlayacak ve arzda yaşanan değişiklikleri daha kolay karşılayabilir hale gelecektir.

Yenilenebilir enerji yatırımları arttıkça ve yaşam alanlarımızda daha fazla kullanılmaya başlanması ile yakınımızda yüksek kapasiteli depolama tesisleri bulunması kaçınılmaz olacaktır. Bu depolama tesislerinin yerleşimi açısından da evdeki alanların yetersiz olacağı öngörülmektedir. Şu anda yeni inşa edilen yapılarda sosyal alanlar için bile yer imkânı az iken depolama gibi faaliyetler için yer ayırılması da başka bir problem olarak önümüze çıkacaktır. Yaşam alanlarımızdaki ortak alanlarda depolama tesislerinin bulunmasının da dezavantajları bulunmaktadır. Örneğin batarya içerikli enerji depolama sistemlerinde gürültü ve ısı sorunlarına neden olabileceği yapılan çalışmalar ile birlikte ortaya çıkmaktadır.

D. Büyük Veri ve Enerji Ticareti

Çift taraflı enerji ölçümünün yenilenebilir enerji tesisleri için zorunlu olduğunu Sayaç otomasyonu bölümünde aktarılmıştı. Türkiye enerji piyasasında yenilenebilir enerji tesislerinin üretim ve tüketim verilerinin ölçülmesi ağırlıklı olarak kendi enerjisini üretip kendi tesisinde tüketmeyi amaçlayan ve fazla ürettiği kısmı da bağlandığı şebeke üzerinden satmasını sağlayan süreçlerinde kullanılmaktadır. Bu süreçlerin içeriğinde üretim noktasına fiziksel olarak bağlı olmasa da ticari olarak bağlı yerlerin enerji alış ve veriş değerleri beraber değerlendirmektedir. Ayrıca bu değerlendirmenin içinde 15 dakikalık periyotlarda ölçülmüş değerlerin yine bu kısa zaman aralıklarındaki üretim ile birden fazla tesise de ait olabilen toplam tüketimin netleştirilmesi yapılmaktadır. Ayrıca bu kadar kısa zaman periyodunda ve haberleşme ile alınması gereken veriler de boşluklar olabilmekte, bu kayıp verilerin doldurulması için de algoritmalar çalışarak tahmin yapması gerekmektedir.

15 dakikalık periyotlarda ölçülmüş değerlerin enerji piyasasında kullanımı sadece üretim tüketim netlemesi için değil enerji ticaretinin ana çalışma alanı olan enerji arz ve talebini tahmin etmek için de kullanılır. Bu tüm enerji türleri için olduğu gibi tüm çalışma boyunca arz belirsizliğini vurguladığımız yenilenebilir enerji tesisleri için daha kritiktir. Enerji piyasası talep ve tedarik işlemleri için geçmişte toplanmış büyük veri kullanılarak sonraki zamanlar tahmin edilmeye çalışır. Özel sektörde enerji tedariki ve elektrik perakende şirketlerinde bulunan uygulamalar ile yoğun veri inleme ve ardından eksik doldurma, yanlış düzeltme ve analizler yapılmaktadır. Çalışılan verilerin kullanıldığı yerler; müşterilerin faturalama işlemleri, müşteri teklif hazırlanması için karlılık analizi çalışmaları, kaçak kayıp gibi ticari faaliyetleri çok etkileyen operasyonel işlemler ve enerji piyasası işlemleridir.

Ülkemizde önce elektrik ve ardından da gaz sektörü için enerji borsası oluşturulmuştur. Bu Borsa 2013 yılında kurulan Enerji Piyasaları İşletme A.Ş. (EPİAŞ) içinde yer almaktadır. EPİAŞ Gün Öncesi Piyasası, Gün İçi Piyasası ve Dengeleme güç piyasası mekanizmalarından oluşmaktadır. Gün öncesi piyasası, saatlik işlemlerin günlük olarak işletildiği gerçekleşen işlemler ilgili zaman dilimi boyunca sabit seviyeli arz ya da talebe karşılık bulmasını sağlayan piyasadır. Gün içi piyasası saatlik bazda işlemlerin sürekli olarak işletildiği sadece ilgili günden çalışan yirmi dört saatlik bir piyasadır. Gün içi piyasasına verilen tekliflerin ardından yapılan teklife ait elektrik arzı ya da talebi sağlamak zorunlu hale gelmektedir. Yan hizmetler ve dengeleme güç piyasası Enerji piyasasındaki Gerçek zamanlı dengelemeyi oluşturur. Bu mekanizmaların fiziksel kısmı da Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (TEİAŞ) tarafından sağlanmaktadır. Ülke genelinde tüm yükün dengelenmesi için arz ve talep anlık olarak Milli Yük Tevzi Merkezi aracılıyla gerçekleştirilmektedir. Bunu yapabilmek için Milli Yük Tevzi Merkezi insan vücudundaki kalp gibi çalışmaktadır. Arz ve talepteki büyük kapasiteler takip edilmekte ve bir tarafın eksik kalması durumunda dengelemek için aksiyon alınmaktadır. Örneğin talebin çok yüksek olduğu bir zamanda, Milli Yük Tevzi Merkezi EPİAŞ mekanizmaları aracılığı ile yeni arz talep eder fiyat yükselerek kapasiteler sağlanır. Yine de bazı günler tüm fiziki kapasitenin kullanıldığı ve halen talebin olduğu görülür böyle zamanlarda Milli Yük Tevzi Merkezinin talebi azaltmaktan başka çaresi kalmaz ve alt kademedeki sistem işletmecilerinden yük azaltmasını ister. Milli Yük Tevzi Merkezi gerçek zamanlı dengeleme yapabilmek için emre amade bekleyip çok hızlı devreye alınabilecek kapasite sağlanması Dengeleme güç piyasası ile mümkün olur.

Ülke içinde talebin karşılanamaması durumunda imkân varsa uluslararası piyasadan enerji sağlanması bir alternatif olarak ortaya çıkmaktadır. Yukarıda incelediğimiz ulusal enerji borsamızın, uluslararası olanı da uzun zamandır sektörün kullanımına açık durumdadır. Uluslararası enerji ticaretinin en olmazsa olmaz noktası ulusların enerji iletim hatlarının birbirine bağlı olmasıdır. Katılımcı ülkelerin elektrik sistemlerinin güvenilirliğini artırmak amacıyla birleşen bu şebekeler son yıllarda yaygınlaşmaktadır. Bu çok uluslu süper şebekelerde, yenilenebilir doğal kaynaklara sahip olmayan ülkeler enerji ithal etmekte ve kaynak zengini ülkeler, elektrik fiyatları yüksek ülkelere enerji ihraç etmektedir. Bu şekilde yenilenebilir enerjide oluşabilen arz fazlaları, farklı zaman diliminde enerji ihtiyacının tavam yaptığı zamanın farklı olması nedeniyle kullanılabilecek ve bundan iti taraf da fayda sağlayabilecektir. Bu avantajının yanında oluşacak yeni dışa bağımlılık ile dezavantajlar da ortaya çıkacaktır. Bunun yeni bir dışa bağımlılık olmasının yanında bu şebekelerin tüm katılımcı ülkeleri güvenlik tehditlerine karşı eşit derecede savunmasız hale getirmesi, tek bir ülkeye yönelik bir tehdidin tüm katılımcı ülkeler için bir tehdit olmasına yol açabileceği bilinmektedir.

Sayaç Veri Yönetimi uygulamaları anlık toplanan hacimli verilerden fayda elde edilmesini sağlayan büyük veri uygulamalarının yapıldığı platformdur. Çoğunlukla otomatik sayaç okuma sistemi verileri için kullanılan bu platform ile sahadan toplanan tüm sayaç verilerinin faydaya dönüşmesini sağlamaktadır. Milyonlarca sayaca ait milyarlarca veri, kullanıcı yorumuna açık bırakılmaksızın ve güvenlik gereksinimlerini sağlayarak kısa sürede otomatik olarak işlenebilmektedir.