Bildiğiniz üzere günümüz elektrik şebekelerinde en önemli parametre sistemin sürekliliği ve güvenilirliğidir. Son yıllarda işlenebilir lityum kaynaklarının artmasıyla birlikte teknolojik gelişmelerle paralel şekilde gelişen enerji depolama sistemlerinin, elektrik şebekesinde uygulanmasının sisteme olan katkısını bu yazımızda sizin için inceledik.
Özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarındaki artış ve bu kaynakların şebekeye entegrasyonu, arz/talep dengesini yönetmek ve sistemin kararlılığını arttırmak için depolama sistemlerinin kullanılmasında artışa yol açmıştır. Amerika,İngiltere,Almanya ve Avustralya gibi yenilenebilir enerji kullanımının yoğun olduğu ülkelerde depolama sistemlerinin kullanımındaki eğilimin giderek arttığı görülmektedir. Ayrıca önümüzdeki süreç içerisinde daha yoğun olarak kullanılacak araç şarj istasyonlarının şebekeye entegre olmasıyla beraber büyük çaplı anlık enerji talebinde de enerji depolama sistemleri hazır ve hızlı enerji kaynağı olarak destekleyici bir rol üstlenmektedirler.
Ülkemiz açısından bakarsak önümüzdeki 10 yıl içerisinde 20 GW rüzgar ve güneş enerji santrali yatırımı ile beraber yenilenebilir enerjinin oranı, konvansiyonel enerji santrallerine oranının giderek artacağı öngörülmektedir. Bu durumda şebekenin kararlılığı ve sürekliliği için depolama sistemlerinin kullanılması kaçınılmaz bir hal alacaktır.
Genel olarak enerji depolama sistemlerinin faydalarına bakacak olursak;
1) Enerji üretim sisteminde kullanılması: Gün içerisinde depolanan enerjinin puant yükün oluştuğu zamanlarda kullanılması hem kullanılan enerji kaynağından tasarruf etmeyi hem de yatırım maliyetlerinde azalmayı sağlar. Ayrıca primer/sekonder frekans uygulamasında bir santral arızası durumunda enerji depolama sistemleri hazır bir enerji santrali gibi davranarak frekansta dalgalanmanın önüne geçer.
2) İletim ve dağıtım sistemine katkısı: Depolama sistemleri hem iletim hem de dağıtım sistemlerinde gerilimi regüle etmek için kullanılabilir. Ayrıca depolama sistemlerinin iletim ve dağıtım şebekesine entegrasyonu ile ilave yatırımlar ertelenerek sermayenin optimum kullanılması konusunda fayda sağlar.
3) Enerji yönetimi: Enerji depolama sistemleri puant yükün olduğu zamanlarda devreye girerek şebekenin zorlanmamasını sağlar. Ayrıca bakım veya arıza gibi nedenlerle enerjinin verilemediği bölgelerde kesintisiz güç kaynağı gibi çalışarak enerjinin sürekliliğini sağlar.
4) Yenilenebilir enerji kaynaklarında kullanılması: Rüzgar santralleri bilindiği üzere doğaya bağlı olarak enerji üretir. Bu nedenle gün öncesi tahminin zor olduğu zamanlar olabilir. Enerji depolama sistemleri kullanılarak gün içinde yapılan tahmin ölçüsünde enerjinin karşılanmasına yardımcı olur. Aynı şekilde güneş panellerinde de yoğun bulutlu bir havada panellerde olaşacak enerji anlık olarak neredeyse %90 düşüş gösterebilir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının yüksek oranda yaygınlaşmasının önündeki en büyük engel bahsettiğimiz gibi değişen dalgalı bir güç çıkış karakteristiğine sahip olmasıdır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının bu olumsuz etkisini giderilmesi, şebeke gerilim ve frekans değerlerinin kabul edilebilir sınırlar içerisinde tutulması için enerji depolama sistemleri etkin bir çözüm olmaktadır.
Şimdi güneş santrallerinde enerji depolama sistemlerinin uygulanmasının neden gerekli olduğunu gösteren iki örnek ile yazımızı noktalayacağız.
İlk örneğimiz California bölgesinden; California bölgesinde yaz aylarında güneş santrallerinden sağlanan enerji üretiminin artması, izlenen güç eğrisi(Grafik 1) olarak ördeğe benzer bir yapı oluşturmuştur. Bu eğrinin önümüzdeki yıllarda potansiyel projelerin gerçekleşmesiyle beraber daha da belirginleşeceği öngörülmektedir. İlgili eğrinin minimum noktasında PV katkısı maksimumdur. Bu nedenle enerjinin büyük bir kısmı güneş santralleri üzerinden sağlanmaktadır. Akşam saatlerinde güneş enerjisinden üretilen enerji azaldığından, anlık olarak sisteme verilmesi gereken güç miktarı artmaktadır. Bu yüzden özellikle anlık yoğun tüketim saatlerinde hızlı bir şekilde enerji üretiminin desteklenmesi gerekmektedir. Bu değişimi en hızlı karşılayacak olan sistem de enerji depolama sistemleridir. Aşağıda ilgili eğriyi görebilirsiniz.
GRAFİK1: California için oluşturulan "ördek eğrisi"
İkinci örneğimiz ise Texas bölgesinden; Aşağıda görülen grafik(Grafik 2) ise Texas bölgesindeki bir güneş enerji santralinin çıkış gücünü temsil eden grafiktir. Bulutlanma durumuna göre anlık olarak enerji üretimi çok fazla salınım yapmaktadır. Şebekeye entegre edilen bu sistem, şebeke enerji kalitesini bozabilmektedir. Gerekli aktif ve reaktif enerji alışverişi ile enerji depolama sistemleri şebeke enerji kalitesini arttırmakla kalmayıp, gündüz depolanan enerjiyi gece saatlerinde düzenli bir şekilde şebekeye sağlamaktadır.
GRAFİK2: Texas'ta güneş panellerinden 1 gün içinde çıkan enerji
