Beefull Saha Operasyonları Müdürü Günay Mutlu, bu yazısında elektrikli araçların ve şarj istasyonlarının güç kalitesi üzerindeki etkilerini ele alıyor. Artan enerji talebiyle birlikte şebeke kapasitesinin verimli kullanımı ve sürdürülebilir enerji yönetimi ihtiyacına dikkat çekiyor. Keyifli okumalar!
Yıllardır enerji kaynağı fosil yakıt olan teknolojiler sebebiyle dünyamızı nefes alamaz hale getirdik. Biz insanlar, gerek sanayi ve ulaşımda gerekse bireysel yaşantımızda ihtiyaç duyduğumuz enerjiyi varoluşumuzdan beri çok iyi bildiğimiz ateşten elde etmenin yollarını aradık. Oysa ki doğa enerjinin en ilkel hali olan bu versiyonunu uzun yıllar önce terk etmiş ve kâinatı muazzam güzellikte ve büyüklükte birçok enerji türü ile donatmış. Bu enerji türlerinden sadece biri olan elektrik, keşfedileli iki yüz yıldan fazla bir süre olmasına rağmen insanların dünyasında uzun yıllar hak ettiği yeri tam anlamıyla alamadı ne yazık ki. Gelişen teknoloji ile birlikte elektrik enerjisi hayatımızın vazgeçilmez bir parçası oldu. Gerek üretiminde yenilenebilir enerji kaynaklarının artan payı, gerekse sanayi ve günlük kullanımda elektrik enerjisine olan talebin artışı, mevcut altyapı revizyonları ile birlikte yeni alt yapı yatırımlarına olan ihtiyaç gündemimizin ana başlıkları arasındaki yerini aldı. Son yıllarda otomotiv sektöründe yaşanan muazzam dönüşüm ile birlikte birçok ülke, karbonsuz bir hayat için bu yatırımlara ciddi büyüklükte kaynak aktararak nefes alınabilir bir dünya için son sürat çalışmaya başladı.
Artan enerji talebini karşılamaya yönelik elektrik dağıtım şebeklerinde kapasite artışı yatırımlarının gerçekleştirilmesi kaçınılmaz bir ihtiyaç tabii ki. Ancak bir o kadar büyük bir öneme haiz olan ihtiyaç dağıtım şebeke kapasitesini âtıl reaktif yükler ile doldurmamak. Hızla büyüyen ve ne yazık ki bu hıza ayak uyduramayan mevzuatlar sebebiyle sektör güç kalite performans değerleri göz ardı edilen otomobil, şarj istasyonu ve bunların altyapılarının getireceği yükler ile karşı karşıya kalmış durumda.
EV sektörünün mevcut teknoloji itibariyle vazgeçilmez unsurlarından biri olan ve şarjlanma talebini hızlı karşılamaya yönelik kullanılan DC şarj istasyonlarını ele alacak olursak, birçok üretici firma şarj istasyonların nominal teknik verilerinde güç kalite faktörünü 0,99 olarak beyan etmekte. Bu değer çoğu cihazın nominal yükte çıkış verdiği ve güç modüllerinin de gerçekten 0,99 güç faktörü ile çalıştığı şartlarda sağlanmaktadır. Bu tip cihazların çalışma prensibi şebekeden alınan AC gücün AC-DC güç modülleri üzerinden DC güce çevrilerek istasyona bağlanan elektrikli otomobilin on board yazılımı denetiminde ve aracın DC güç desteği doğrultusunda talep ettiği şarj işlemini opere etmektir. Cihazın içerisinde yer alan AC-DC güç modülü çalışma prensibi gereği belli oranda kapasitif güç üretmektedir. Bu güç aktif güçten azade belli bir değerde güç modüllerinin iç yapısı sebebiyle sabit olarak modüller tarafından üretilmektedir. Buna karşılık aktif güç şarja bağlanan araç marka ve modeline bağlı olarak değişkenlik arz etmektedir. Şöyle ki piyasada var olan elektrikli araçların her biri farklı batarya mimarisi ile DC güç desteği sunmaktadır. Aynı zamanda bir araç şarj prosesi süresince hep aynı aktif gücü çekmemektedir. Dolayısıyla bu durum cihazın yaklaşık sabit bir kapasitif güce karşılık değişken bir aktif güç tüketimi yapmasına sebep olmaktadır. Bu durum istasyonun sağlıklı bir şarj operasyonu yürütmesine engel teşkil etmemekle birlikte üretilen kapasitif güç tüketim noktasında kompanze edilmez ise dağıtım şebekesi gereksiz ve olumsuz koşullara maruz bırakılacaktır. Bir istasyon için göz ardı edilebilecek olan bu durum, artan şarj istasyonu ve altyapı tesisleri sebebiyle kümülatifte dağıtım şebekesinin ciddi büyüklükte reaktif yüklerle yüklenmesine, dolayısıyla dağıtım şebeke kapasitesinin efektif kullanılamaması ile birlikte enerji kalite kriterlerinin bozulması, operasyonel problemlerin artması, enerji verimliliği kriterlerinin düşmesi, enerji talep miktarı ve maliyetlerinin yükselmesine sebep olacaktır. Günün sonunda elektrikli otomobillerin daha küçük güçte de olsa birer AC-DC on board güç modülü taşıdığını ve birçok aracın dağıtım şebekesine AC seviyesinden bağlanarak şarj olduğunu düşünecek olursak EV sektörünün dağıtım şebekesine getireceği teknik olumsuzlukların önemini daha iyi kavramış oluruz.
Her ne kadar EPDK ilgi mevzuatı ile mesken aboneleri, aydınlatma aboneleri, tek fazla beslenen aboneler, bağlantı gücü 9 (dokuz) kW’a kadar olan tüketim noktaları için istisna uygulasa da “Tarife Uygulamalarına İlişkin Usul ve Esaslar” başlıklı mevzuatının 13. madde 3. paragrafı “Kurulu gücü 50 kVA’nın altında olan müşteriler, çektikleri aktif enerji miktarının yüzde otuzüçünü aşan şekilde endüktif reaktif enerji tüketmeleri veya aktif enerji miktarının yüzde yirmisini aşan şekilde kapasitif reaktif enerji vermeleri halinde; kurulu gücü 50 kVA ve üstünde olanlar ise, çektikleri aktif enerji miktarının yüzde yirmisini aşan şekilde endüktif reaktif enerji tüketmeleri veya aktif enerji miktarının yüzde onbeşini aşan şekilde sisteme kapasitif reaktif enerji vermeleri halinde, reaktif enerji tüketim bedeli ödemekle yükümlüdür.” 9 kW üstü bağlantı gücü olan abonelere reaktif gücünü izleme ve kompanze etme zorunluluğu getirmektedir. Aylık periyotta cihazın şarj performansını öngörmek mümkün olmadığından kapasitif/aktif oranını %15’in altında tutmak sabit bir kompanzasyon tesisi ile mümkün değildir. Bu durum enerji kalite kriterlerinin ihlaline ve dolayısıyla enerji maliyetlerinin artmasına sebep olacaktır. Dağıtım şebekesini, istasyonların ve altyapı tesislerinin bozucu etkilerinden izole etmek adına, şarj istasyonu altyapılarını otomatik kompanzasyon sistemi ile tasarlamak ve anlık güç kalite verilerini izleyerek kompanze edilmesini sağlamak gerekir.
Elektrikli otomobil dünyasının hayatımıza getirdiği bunca güzelliğin sürdürülebilir olması ve geleceğe güvenle yol alabilmesi adına sistemin ayrılmaz parçası olan enerji yönetim sistemlerimizin doğru ve sağlıklı kurgulanıp işletilmesine ihtiyacımız var.