Yeni enerji sistemine giriş

Siemens’in yeni reaktif güç kompansatörleri ve süper kapasitörler kombinasyonu sayesinde artık elektrik dağıtım ağlarındaki frekans sapmalarını milisaniyeler içinde sabitlemek mümkün. 200MW kadar güç çok kısa sürede devreye girmeye hazır hale geliyor. Bu teknoloji sayesinde konvansiyonel enerji santrallerinden gelen girdinin sürekli azalmasıyla karşı karşıya kalan ve enerji kaynaklarında yenilenebilir enerji ve dağıtık jeneratörlerden gelen gücü kullanmak zorunda olan elektrik santrallerinin büyük bir sorununa çözüm bulunuyor.

Almanya’da sabah vakti. Milyonlarca insan güne başlıyor, üretim tesisleri üretime başlıyor ve enerji talebi hızla yükselişe geçiyor. İhtiyaç duyulduğunda daha fazla güç üretiliyor ve elektrik santralleri de çıktılarını ona göre artırıyor. Sadece Almanya’da değil dünyanın her yerinde uzun bir süre işler böyle yürüdü. Yeni bir enerji kaynağına geçiş ise pek çok yönden bu durumu değiştirdi. Sonuçta şebekelerdeki talepler sürekli değişiyor. Şebeke istikrarını korumaktan sorumlu konvansiyonel elektrik santralleri artık birer birer kapatılıyor. Yenilenebilir enerji sadece güneş parladığında veya yeterince rüzgar estiğinde elde edilebiliyor ve burada asıl girdi bazıları açık denizde olabilen birbirinden yüzlerce kilometre uzakta konumlanmış küçük ve dağıtık üretim tesislerinden geliyor. Bunlar da genellikle elektrik tüketicilerine oldukça uzak mesafede bulunuyor. Bu koşullar göz önüne alındığında bir çelik üretim tesisi gibi büyük bir tüketici faaliyetlerini azaltıp arttırdığında şebeke frekansının fark edilebilir bir şekilde dalgalanmasına sebep olabiliyor. 

Elektrik kesintilerini engellemek

Siemens Enerji Yönetimi’ndeki Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi (PLM) biriminin başkanı Alexander Rentschler, “Eğer şebekelerin istikrarını sağlayacak herhangi bir çözüm hayata geçirilmezse sadece birkaç yıl içinde elektrik kesintileri hayatımızın normal birer parçası haline gelecek” diyor. Bir elektrik kesintisi olup olmaması konusunda bir elektrik santralindeki frekans düşüşünün ardından geçen ilk saniyeler çok önemli. Bu gerçeğin gayet iyi farkında olan Siemens şimdi bu kritik anlarda dalgalanmaları dengeleyerek enerjinin kesilmesini önleyen yeni bir teknolojiyi pazara sürüyor. Siemens kendi ürünü olan SVC Plus’ı (statik eşzamanlı kompansatör) süper kapasitörlerle birleştirerek ortaya çıkardığı SVC Plus FS ile konvansiyonel güç santrallerinin devre dışı kalmasıyla oluşan boşluğu doldurmayı hedefliyor. SVC Plus FS’nin başarısının inovasyoncu doğasını kavramak için 4 Gelecek&Trendler l Ekim 2018 güç şebekelerindeki mevcut durumu anlamamız gerekir. Her ne kadar güç şebekeleri daima dalgalanmaları telafi edebilecek kapasitede kurulmuş olmak zorunda olsalar da yeni bir enerji kaynağına geçiş bu gereksinimi daha da artırdı. Bu, şu anda bunu başarmak için elde olan araçların sınırlı miktarda olduğu anlamına da geliyor. Rentschler, “Doğalgaz veya kömürle çalışan konvansiyonel elektrik santrallerinin sayısı azaltıldığında doğal amortisman fırsatları da kaybedilmiş oluyor. Örneğin jeneratör rotorlarında veya buhar jeneratörlerinde depolanan enerjisi doğrudan kullanılabilir” diyor. Şebeke içinde denge saniyeler içinde tekrar kurulur. Bu yüzden uzmanlar dönen jeneratör yığınlarında depolanan enerjiye “şebeke ataleti” diyor. 

Devasa potansiyel maliyetler

Bu resme çok daha çevre dostu enerji kaynakları girdiğinde ise tüm bunlar değişiyor. Rentschler, “Yenilenebilir enerji dönüştürücülerle beslenir. Bir başka ifadeyle, bir rüzgar türbininde depolanmış enerjiye doğrudan erişilemez. Veya şebekedeki pompalı depolamalı enerji santrali gibi enerji depolama birimlerine bir bakalım. Bunlar frekans düşüşüne belirli bir zaman aralığından sonra tepki verebilir çünkü burada öncelikle basınç hattındaki mekanik vananın açılması gerekir” diyor. Ancak hem endüstri hem de altyapılar için istikrarlı bir şebeke o kadar yaşamsaldır ki kaybedilen her bir saniyenin çok ciddi sonuçları olabilir. Rentschler, “Örneğin büyük tüketiciler frekansın standart 50 Hz’den 49 Hz’in altına düşmesi durumunda kasıtlı olarak devreyi kapatabilir ve elektrik santralleri de şebekeyi 47,5 Hz seviyesine getirir” Enerjinin geleceği diyor. Ancak bu gibi devreden çıkmaların önemli maliyetleri vardır. Elektrik santralleri bu maliyetlerden uzak durmak için verimsiz olan bekleme modunda çalıştırılır. Ayrıca bu durum enerji geçişi üzerinde fren vazifesi de görür. 

Sağlam ve çevik güç şebekeleri 

Rentschler’e göre SVC Plus FS şebekeleri çok daha sağlam ve güvenilir bir hale getiriyor ve onların ataletlerini artırıyor. Bu şebekeler enerji geçişi için bir köprü yaratıyor. Olağanüstü kısa bir sürede 200 megavat güce kadar erişimi mümkün kılan süper kapasitörlerle donatılmış reaktif bir güç kompansatörünü piyasaya sunan ilk tedarikçi Siemens’dir. Rentschler, “Süper kapasitörlerin en önemli özelliği tasarımlarıdır. Bir akü şarj edildiği zaman ortaya kimyasal bir süreç çıkarken süper kapasitörlerin rol aldığı bu süreç elektrostatiktir: Moleküller yerine elektronlar harekete geçirildiğinde şarj ve deşarj etme çok daha hızlı olur” diyor. Bunun dışında Siemens’in ortak kuruluş Maxwell tarafından üretilen üniteleri birleştirdiği kapasitör panelleri de çok daha az yer kaplıyor. Reaktif güç kompanzasyonu ve süper kapasitörler kombinasyonunun, şebekeye bağlantının ve sistem entegrasyonunun yönetimi Siemens’in güvencesi altında. Rentschler, “Biz bu sistemi her müşterinin özel gereksinimlerine uyacak şekilde optimum hale getiriyoruz. Eğer onların daha fazla güce ihtiyaçları olursa sadece panel eklemeleri yeterli olacaktır” diyor. Bu durum onlara çok ciddi bir rekabet avantajı sağlıyor. Frekans düşüşleri olması halinde onlar şebekeyi dengelemek için doğrudan daha fazla güç verebiliyor. SVC Plus FS aynı zamanda işletmenler için elektrik santrallerindeki devre dışı bırakma gibi verimsiz olabilecek diğer tampon çözümlere bel bağlamak zorunda kalmamaları anlamına da geliyor. Bu durumun bir sorun yarattığı ve aküler veya rotor depolama seçenekleri üzerinde düşünen nakil sistemleri işletmecileri de bu çözüme ilgi göstermektedir.