Şebekelerin yarınların fırtınalarına karşı direnebilmesini sağlamak

Sandy Kasırgası 5 yıl önce ABD’nin Atlantik sahiline doğru hızla ilerlerken, fırtınanın New York, New Jersey ve Pensilvanya’da büyük bir hasara neden olmasından korkuluyordu. Pensilvanya, New Jersey, Maryland ve diğer 10 eyaletin yanı sıra Columbia bölgesinde de yaşayan 61 milyondan fazla kullanıcıya elektrik sağlayan Amerika’nın en büyük şebeke operatörü PJM Interconnection açısından bu durum devasa bir tehlike oluşturuyordu. PJM Interconnection aslında 1.300’den fazla enerji santralinde üretilen elektriğin bölgesel ağ operatörlerine dağıtımını yapıyor. Bu elektriğin kesintiye uğraması durumunda elektrik kullanıcıları kelimenin tam anlamıyla karanlığa gömülmek zorunda kalacaktı. İnsanlar korktukça Sandy de daha fazla hasara neden oluyordu. Bu kasırga nedeniyle 8 milyon evin ışıkları söndü ve bunlardan 5 milyonu PJM Interconnection’ın hizmet verdiği alanlardaydı. 140’tan fazla havai elektrik hattı ve trafo merkezi hasar gördü ve tüm elektrik bağlantılarının yeniden kurulabilmesi için haftalarca süren bakım onarım çalışmaları yapıldı. Enerji şebekeleri için büyük tehdit Bu gibi elektrik kesintileriyle gelecekte daha sık karşılaşma riskimiz olacak. İklim değişikliği, ABD’de sadece Sandy Kasırgası gibi fırtınalara değil aynı zamanda daha fazla sayıda sel baskınlarına, kontrol altına alınması güç yangınlara, sıcaklık dalgalarına ve kuraklıklara da neden olacak. ABD Enerji Bakanlığı’nın 2015 Ekim tarihli bir raporunda da bu ihtimallere yer veriliyor. İklim değişikliği 9 bin 200’den fazla enerji santraliyle neredeyse yarım milyon kilometreyi bulan havai elektrik hattına sahip bu ulusun enerji şebekesini daha şimdiden etkilemeye başladı. Örneğin Amerika’nın kurak güneybatı bölgesindeki enerji santralleri, soğutma suyu olmaması nedeniyle sık sık enerji üretimini kısmak zorunda kalıyor. 2011 ile 2017 yılları arasında Kaliforniya’da meteorolojik ölçümler başladığından bu yana görülen en şiddetli kuraklıklar yaşandı. Antika sayılabilecek derecede yaşlı ağaçların büyüme halkalarıyla ilgili yapılan son araştırmalara göre, bu kuraklıklar son 1.200 yılda görülenler arasında en şiddetlileriydi. Küresel ısınma ayrıca Meksika Körfezi ve Atlantik ile Pasifik kıyı şeritlerinde şiddetli kasırgalar ve fırtınalar yaşanması riskini de artırıyor. Bugüne kadar kaydedilmiş en güçlü kasırga olan Patricia Kasırgası, 2015 Ekim’inde saatte 400 kilometre hızla Meksika’nın güneybatı sahilini vurmuştu. Bu fırtına yüzünden pek çok evi, trafo merkezini ve enerji hattını yıkıp geçen sel baskınları yaşanmıştı. 2017 yılının Ağustos ayında ise Harvey Kasırgası Amerika’nın Atlantik sahili boyunca çok büyük bir alana zarar vererek 70 milyar dolardan fazla maddi hasara neden olmuştu. Eylül ayında Harvey’nin ardından Karayip Adaları’ndan bazılarını neredeyse yok eden ve Amerika’nın güneydoğusunda yaşayan 13 milyondan fazla insanı elektriksiz bırakan Irma Kasırgası yaşanmıştı. ABD Enerji Bakanlığı kısmen bu gibi afetler yüzünden bugün enerji şebekelerinin aşırı hava koşullarına karşı dikkatle korunmasını tavsiye ediyor. Havaya karşı yüksek teknolojiyle savaşmak PJM Interconnection tarafından paylaşılan değerlendirmeden yola çıkan şirket, 2011 yılının Kasım ayında kendi elektrik kesintileri esnasında şebekesini çok daha etkin bir şekilde takip ve kontrol etmesine olanak sağlayan Siemens’in enerji yönetim sistemini kurdu. Bu sistemin içinde günlük faaliyet boyunca 4 Gelecek&Trendler l Aralık 2017 şebekeyi ortaklaşa yöneten iki kumanda merkezi bulunuyor. Acil bir durumda bu merkezlerden biri bozulursa diğeri kendi başına günlük faaliyetleri kontrol etmeye devam edebiliyor. Sandy Kasırgası ortalığı silip süpürdüğünde de aslında bu yaşanmıştı. Sonuçta PJM kendi nakil şebekesinin durumunu sürekli olarak takip edebilmişti. Bu inovasyon örneği ağ yönetim sistemi Siemens ile PJM Interconnection tarafından ortaklaşa geliştirilmiş entegre bir platformu temel alıyor. Enerji, piyasa ve nakil ağı yönetimi sistemleri gibi çeşitli uygulamalar da bu platformda birlikte kullanılabiliyor. Minneapolis’deki Siemens Enerji Yönetimi Bölümü Teknoloji Stratejisi Sorumlu Başkan Yardımcısı Ravi Pradhan, “Bu sistemin asıl gücü açık mimarisinden geliyor. Sistem sayesinde sadece yeni olanlar değil aynı zamanda mevcut eski uygulamaları da biraz uğraşarak entegre etmek mümkün. Böylece mevcut çözümler de çöpe atılmamış oluyor. Üstelik ağın tamamını etkileyen kasırgalar gibi istisnai durumlarda iki adet kumanda merkezinin aynı anda birlikte çalışması sayesinde şebeke güvenilirliği de artırılıyor” diyor. Akıllı ve dirençli sistemler kurmak Bölgeler üstü şebekelere ek olarak New York’taki gibi yerel enerji ağlarının da çok daha dirençli hale getirilmesi gerekiyor. Sonuçta Sandy Kasırgası New York’ta bir milyondan fazla insanı elektriksiz bıraktığından şehir giderek yerel mikro-şebekelerle daha fazla ilgilenir hale geldi. Bunun bir örneği de 2016 yılında Park Slope mahallesinde başlatılan ve Brooklyn Mikro-Şebekesi olarak bilinen pilot proje. Bu sistem şehir genelinde bir elektrik kesintisi olduğunda en azından geçici bir süreliğine akülü depolama birimleri sayesinde ışıkların sönmesini engelleyebiliyor. Siemens Dijital Şebeke Bölümü diğer pek çok örneğin yanı sıra bu projede de mikro-şebeke yönetim sistemi tedarikçisi olarak yer alıyor. New York ve yakınındaki Westchester Bölgesi’nde yaşayan 10 milyon insana hizmet veren bir enerji şirketi olan Con Edison da Sandy Kasırgası’ndan sonra önleyici tedbirler alıyor. Şirket 2013’ten 2017’ye kadar kendi enerji şebekesini sert hava koşullarına karşı koruyacak bir milyar dolarlık bir planı hayata geçirdi. Con Edison, enerji santrallerini, trafo merkezlerini, anahtarlama tesislerini ve diğer sistemlerini korumak için kapılarını takviye ediyor ve setlerle koruyucu duvarların yüksekliğini artırıyor. Şirket tüm bunlara ilave olarak dirençli nakil kuleleri dikiyor, şebekesi boyunca gözetleme sensörleri yerleştiriyor ve polis karakolları, itfaiyeler, hastaneler,eczaneler ve süpermarketler gibi kilit tesislere elektrik veren havai enerji hatlarının yerine yeraltı hatları döşüyor. 2015 yazında Manhattan’daki iki dağıtım sistemi için yeni bir otomasyon teknolojisinin devreye alınmasında Con Edison’ın yardımına Siemens koşmuştu. Bir sel baskının yaşanmasının an meselesi olması durumunda bu yeni teknoloji dağıtım sistemlerini bir saniyeden kısa bir sürede dört alt şebekeye bölebiliyor. Sonuçta, Sandy Kasırgası esnasında 14. Cadde’nin doğu ucundaki bir trafo merkezinin patlaması gibi arızalar artık şebekenin geri kalan kısmına ulaşamayacak. Bu alt şebekeler çok sayıda olan ve merkezi olarak kontrol edilen anahtarlama merkezleriyle birbirinden ayrılıyor. İki dağıtım sisteminde yeraltına döşenmiş bu anahtarlama merkezlerinden 44 tane bulunuyor. Şayet bu alt şebekelerin kumanda merkezinde birbirlerinden ayrılması elle yapılsaydı yaklaşık 20 anahtarın birkaç milisaniye içinde aynı anda aktifleştirilmesi gerekirdi. Şebekenin tamamına yayılmış bu anahtarların aynı anda aktif hale getirilmesi müthiş bir meydan okuma olarak öne çıkıyor. Sonuçta günümüzde bu gibi komutlar hızlı ve yedekli bir fiber-optik ağ aracılığıyla gönderiliyor. Siemens kendi kontrol birimlerini kurmadan önce anahtarları gereken hızda ve aynı anda aktif hale getirip getirmediklerini anlamak için çözümün tamamını bir sınava tabi tutmuş ve bu sınavdan alnının akıyla çıkmıştı. Kuzey Carolina, Wendell’deki Siemens Dijital Şebeke Enerji Yönetim Sistemleri’nde çalışan Baş Mühendis Andre Smit, “Senkron anahtarlamanın bir dağıtım sisteminde başarıyla kullanılması anlamında bu bir ilkti. Ayrıca IEC 61850 Goose standardının yeraltı senkron anahtarlamada kullanılması anlamında da bir ilkti” diyor. Bu sistem sonraki fırtınalarda gerekiyorsa Manhattan’ın güneydoğu köşesini, yani Amerika’nın finans merkezi olan Wall Street’in bulunduğu bölgeyi, New York’un geri kalanından izole edebilecek.