Elektrifikasyon; elektrik enerjisini endüstri, ulaşım ve gündelik yaşama uygulama, elektrik enerjisini her alanda kullanılır duruma getirme.
Çalışmalarımda elektrik güç sistemleri için yeni ve yenilenebilir enerji teknolojilerinin sisteme katılımı konularını incelemekteyim.
İstanbul Arel Üniversitesi Elektrik - Elektronik Mühendisliği (İng.) Bölümü’nde Dr. Öğr. Üyesi olarak bulunmaktayım. Evliyim, iki tane oğlum var.
10 yıldır bu üniversitede çalışmaktayım. 18 yaşıma kadar Antalya’da yaşadım, daha sonra Bahçeşehir Üniversitesi Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü’nü kazanıp İstanbul’da yaşamaya başladım. Lisans eğitimimi 2006 yılında okul ikincisi olarak tamamlayıp akademik hayata yine aynı üniversitenin Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü’nde araştırma görevlisi olarak adım attım.
Yine aynı üniversiteden 2009 yılında Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı’ndan yük-sek lisans derecesini aldım. Doktoramı İstanbul Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı’ndan 2018 yılına tamamladım. Doktora çalışmamda “Elektrikli araç otoparkların depola-ma kapasitesinin dağıtım sistemi güvenilirliğine etkilerinin incelenmesi” konusunu çalıştım. Bu çalışmamızdan çıkan sonuçlar etki faktörü yüksek dergilerde yayınlandı. Çalışmalarımda elektrik güç sistemleri için yeni ve yenilenebilir enerji teknolo-jilerinin sisteme katılımı konularını incelemekteyim.
Özellikle akıllı şebeke ortamında elektrikli araçların hem şarj işlemlerinin (Grid to Vehicle – G2V) hem de deşarj işlemlerinin (Vehicle to Grid – V2G) yönetimi ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla opti-mum entegrasyonu konularında çalışmaktayım.
Son yıllarda ülkelerin gelişmişlik düzeyini belirlemede kullanılan parametrelere “Kişi başına düşen elektrik enerjisi tüketimi” eklendi.
Bu soruya elektrifikasyonun tam karşılığı olarak cevap vermektense elektrik sistemlerinin değişim sürecin-den bahsetmek isterim. Son yıllarda elektrik sistemleri bütün dünyada bir evrimleşme sürecine girdi. Özel-likle “Akıllı” kelimesi hayatımızın her noktasına temas etmiş durumdadır; akıllı ev, akıllı telefon, akıllı şebeke vb. Bundan dolayı elektriğin, sistemdeki bütün aktör-lerle iletişim halinde olduğu, şebekede yaşanabilecek arızaların daha önceden tahmin edilebildiği, uzaktan kontrol sistemleriyle kullanıcıların ve sistem operatör-lerin evsel yükü yönetebildiği bir ortama geçiş süre-cinde olduğunu söyleyebiliriz. Bu şebeke ortamına da akıllı şebeke denilmektedir. Akıllı şebeke ortamı da elektrifikasyonun hızlanmasını sağlamaktadır. Çünkü son yıllarda ülkelerin gelişmişlik düzeyini belirle-mede kullanılan parametrelere “Kişi başına düşen elektrik enerjisi tüketimi” eklendi. Harcanan enerji hem ülkedeki üretimi hem de hayatı kolaylaştıran elektrikli cihazların kullanım sıklığını göstermektedir.
Akıllı şebeke ortamıyla beraber artan yükün yöneti-mini kolaylaştıracak yazılımların elektrik sistemlerine eklenmesinin önü açılmaktadır.
Dünyada fosil kaynaklardan üretilen enerjinin azaltılması ve daha fazla yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretilmesi için hem sivil toplum kuruluşları hem de kamu kurumları çalışmalar yapmaktadır. Fakat özellikle
yenile-nebilir enerji kaynaklarının birçoğunun mevsimsel değişikliğe duyarlı olması bu kaynaklardan üretilen elektrik enerjisinin şebekeye dahil edilmesinde bazı sorunlara neden olmaktadır. Bu sorunların aşılması için depolama birimlerinin (bataryalar, hidrojen depolama birimleri, elektrikli araçlar) bu üretim sistemleriyle birleştirilmesi, kullanılan yöntemlerden biridir. Ayrıca karbon emisyonunun azaltılması için elektrikli araçlara yönelim de elek-trifikasyonun artmasını sağlamaktadır. Birçok ülke yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretimini artırırken daha fazla karmaşık bir elek-trik sistemleri yapısının da yönetimi için yazılımlar geliştirmektedir.Özellikle Avrupa Birliği proje desteklerinin birçoğu akıllı şebeke, yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik sistemiyle enteg-rasyonu ve enerji depolama sistemleri konularına verildiği görülmektedir.
Ülkemizde bu gelişmeler maalesef yavaş ilerlemekte-dir. Bunun önemli nedenlerinde biri dünya genelinde yaşanan ekonomik daralmanın bizim ülke ekono-mimizi de etkilemesidir. Elektrik sistemlerinin altyapı, elektrik sistemlerine daha fazla yazılımla kontrol edile-bilen ekipmanın eklenmesi ve mevcut santrallerin modernizasyon ihtiyacı gibi konularla ilgili finansal kaynak kamu ve özel iştirakler tarafından karşılanma gerekliliğini ortaya çıkmaktadır. Fakat önümüzdeki yıllarda yerli ve milli elektrikli aracımızın üretilmesi ve nükleer enerji santralimizin çalışmaya başlamasıyla beraber yatırım gereksinimleri daha hızlı sağlanacağını
düşünüyorum. Ayrıca, ülkemizdeki değerli akade-misyenlerimizin elektrifikasyon konularında hem yurt içi hem de uluslararası projelerde ürettikleri yazılım ve bilgi birikimi bu süreci daha hızlı aşacağımıza olan inancımı güçlendirmektedir.
Yakın bir gelecekte elektrikli araçların
kullanımın artmasıyla beraber elektrik enerjisi üretimi ve güç sistemleri yönetimi konularındaki çalışmalar hayata geçirilecektir.
Bir önceki soruda belirttiğim gibi elektrik sistemlerinin akıllı şebeke ortamına geçişi ağırlıklı elektrifikasyonu anlattım. Bu soruda ülkemizdeki son dönemdeki elektrifikasyon ve güç sistemlerindeki gelişmeler odaklı konuşmak isterim. Ülkemizde üreten ve kendi kendine yeten ülke olmak için enerji yatırımları devam etmektedir. Son dönemde, büyük güçte hidroelektrik santrallerin ve nükleer enerji üretim santralinin kuru-lumu devam etmektedir. Ayrıca, son on yıllık zaman diliminde 1 MW güce kadar olan üretim santralleri için lisans gerekliliğinin kaldırılması özellikle yenilen-ebilir enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretiminin artmasında önemli rol oynadı. Özel sektörün özellikle güneş enerjisi santrallerine yatırım yapma konusunda ilgisini artırdı. Ayrıca, dağıtım sistemlerinin bölgelere göre ayrılarak özeleştirilmesi de serbestleşmiş bir güç sistemlerine geçiş için önem arz etmektedir. Yakın bir gelecekte elektrikli araçların kullanımın artmasıyla beraber elektrik enerjisi üretimi ve güç sistemleri yönetimi konularındaki çalışmalar hayata geçiri-lecektir.
Bu noktada elektrikli araçların yaygınlaşmasını elektrifikasyon konusu için önemli olduğunu düşünüyorum. Çünkü ülkelerin karbon emisyonunu azaltması hem bulundukları coğrafyadaki yaşanan meteorolojik düzensizliklerin hem de dünya üze-rinde yaşanan doğal felaketlerin bir ölçüde engel-lenmesi için elzemdir. İçten yanmalı motora sahip araçlardan elektrikli araçlara geçiş çevresel faktörler düşünülerek gerçekleştirildiğinde elektrikli araçların enerji ihtiyaçlarını sade ve sadece yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılayacak durumda olmanız gerekmektedir. Aksi durumda bu tür bir değişimin hiçbir anlamı kalmayacaktır. Bu durumu biraz açmak gerekirse, günümüzde hidroelektrik santralleri-mizde üretilen enerji endüstriyel üretim tesisleri-nin enerji ihtiyaçlarını karşılamakta kullanıldığın-dan 2019 verilerine göre güneş - jeotermal-rüzgar enerjisinden toplam elektrik enerjisi üretimimizin
%13’ünü karşılamış durumdayız. Bu oranı elektrikli araçlarımızın bütün yükünü karşılayacak değerlere çıkartmadığımız durumda elektrikli araçların enerji ihtiyacı 1/3 verimliliğe sahip fosil kaynak kullanan santrallerden karşılanması gerekecektir. Bundan dolayı elektrikli araçlara geçiş anlamını yitirecektir.
Nükleer üretim santralinin devreye girmesi bu nok-tada bir yarar sağlayacağını ön görebiliriz. Fakat yakın gelecekte yönetimi zorlaşan bir güç siste-miyle karşılaşacağımız şüphesizdir.
ARGE Dergisi 37
Enerji sektöründeki özel sektör yatırımlarının çoğunluğu fotovoltaik paneller kullanan güneş enerji sistemleri oluşturmaktadır.
Akademik hayatım boyunca güç sistemleri ile ilgili çalışmalar yaptım. Yüksek lisans tez çalışmamda yenilenebilir enerji kaynakları kullanan santral-lerin enterkonnekte güç sistemine iletim tıkanıklığı olmaksızın bağlanması için yazılım geliştirdim. Dok-tora çalışmamda İstanbul’da bulunan bir otoparkının araç kapasitesinin yarısının elektrikli araç şarj/deşarj ünitesi ile donatıldığı düşünülerek bu otoparkın gün içindeki enerji depolama kapasitesinin tayini ve bu kapasitenin dağıtım sistemi güvenilirliğine etkilerini inceledim.Bu çalışmalarımdaki modellemelerin birçoğunu MATLAB ortamında geliştirdim. Ben 2004 yılında MATLAB kullanmayı öğrendim ve o günden bu yana özellikle matematiksel modelle-melerde kullanıcıya sağladığı yararlardan dolayı MATLAB elim kolum gibi oldu. Doktora tezimde yaşadığım bir benzetim sorununu MATLAB saye-sinde çözdüm ve bu tezimin son kısmında bana büyük kolaylık sağladı. Ayrıca MATLAB’in hazır toolbox’ları (cftool, disttool) özellikle verilere en uygun olasılıksal dağılımın bulunmasında işimi çok kolaylaştırdı.
Doktora tez çalışmamı bitirdikten sonra TÜBİTAK 3501 Kariyer Geliştirme Projesi kapsamında yürütücülüğünü yaptığım “Çatısında fotovoltaik üretim sistemine sahip bir elektrikli araç otoparkı için akıllı şarj yönetim sistemi tasarımı” başlıklı projemiz TÜBİTAK tarafından 432.000 TL gibi bir bütçeyle kabul edildi. Bu projemizde geliştireceğimiz akıllı şarj yönetim sisteminin karar verme modeli MATLAB ortamında geliştirilecektir. Ayrıca bu proje kapsamında geliştirdiğimiz akıllı şarj rezervasyon sistemi ile ilgili makale çalışmamız IEEE Trans. On Transportation Electrification dergisinde inceleme aşamasındadır. Bu makale çalışmasının modelleme-leri de MATLAB ortamında geliştirilmiştir. MATLAB bilimsel gelişmelere hızlı ayak uydurarak biz akade-misyenlerin çalışmalarına büyük katkı sağlamaktadır.
Bu projemizde elde edeceğimiz sonuçlarla elektrikli araçların yenilenebilir enerji kaynakları kullanarak şarj edilmesini sağlayarak otoparklar için ek kaynak yaratılmasına imkan verilecektir.
Diğer sorunuza gelecek olursak fotovoltaik enerji yarı iletken bir panelin üzerine düşürülen güneş ışınları sayesinde bir elektron akışının sağlanmasıyla elektrik üretilmesidir. Son 20 yıllık dönemde rüzgar ve güneş enerjisinden elek-trik enerjisi üretilmesi konularında çok büyük
enerji sistemleri oluşturmaktadır. Bu sistemlerin kurulumundaki gerekli olan alanın sağlanması İstanbul gibi büyükşehirlerde arazi fiyatlarının yük-sek olmasından dolayı yatırıma uygun değildir.
Bu dezavantajın aşılması için katlı otoparkları kullanılmayan çatılarına kurulacak fotovoltaik üretim sistemleri hem yenilenebilir enerjinin güç sistemine katılımını artıracak hem de otoparktaki elektrikli araçların doğrudan yenilenebilir enerji kaynağından şarj edilmesine imkan verecektir. Bu düşünce projemizin İstanbul gibi büyükşehirlerdeki otoparklar için yol gösterici olacağını düşünüyoruz.
Verimli enerji üretimi ve tüketimini
gözeterek sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmemiz elzemdir.
Yukarıda da bahsettiğim gibi elektrifikasyon kullanımının artışı gelişmişlik düzeyi göstermesinin yanında daha konforlu bir hayatı da işaret etmekte-dir. Fakat enerji tüketimini artırırken enerjinin daha verimli kullanılması ve sürdürülebilir olması konularını göz ardı etmemeliyiz. Fosil kaynaklardan üretilen enerjinin son 50 yılda dünyaya verdiği zarar ortadadır.
Hayat konforumuzu düşünerek bencilce bizden sonraki nesillere yaşanması güç bir dünya bırakma hakkımızın olmadığını bilmeliyiz. Bundan dolayı verimli enerji üretimi ve tüketimini gözeterek sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmemiz elzemdir.
Ülke olarak son yıllarda mevsimsel düzensizlikler ve afetlerle sıklıkla karşılaşmaktayız. Ne kadar dün-yadaki karbon emisyonuna %1 civarında neden olsak da yenilenebilir enerji kaynaklarının daha sıklıkla kullanılmasıyla ülkemizin bulunduğu coğrafyadaki iklim değişikliklerine bir ölçüde engel olabiliriz. Bu nedenlerin hepsi birleştirildiğinde yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji önemi ortaya çıkmaktadır.
Elektrikli araçların önündeki en büyük engel batarya fiyatlarının yüksekliği ve şarj altyapısıdır. Bu noktada şarj altyapısının hızlı bir şekilde sağlanması elzemdir.
Elektrikli araçlar konusunda pozitif ayrımcı birisi olduğumdan benim görüşümün ne kadar objektif olur o konuda emin değilim. Şaka bir yana elektrikli araçların güç sistemlerinde yönetimi konularında 2013 yılından beri çalışmaktayım. O yıllarda elektrikli araç otoparklarının gelecekte bir depolama birimi olarak kullanılabileceğini anlattığımda çoğu kişi ütopya olarak görüyordu. Ama artık bu konuların her ortamda tartışılması beni mutlu ediyor. Elektrikli araçların desteklenmesi gerekliliğinin ana nedeni ülkelerin karbon emisyonunu dünyanın yaşanabilir
ARGE Dergisi 39 Ayrıca, Avrupa başta olmak üzere birçok ülkenin
2030 yılından sonra içten yanmalı motora sa-hip araçların kullanılmasını yasaklaması elektrikli araçların önemini artırmaktadır.
Ülkemizde de yerli elektrikli aracın üretilmesi için çalışmalar devam etmektedir. Bu çalışmaların ge-lecek için önemli olduğunu düşünüyorum. Çünkü içten yanmalı motorlu araçlarda aracın kalitesini etkile-yen başlıca ekipmanlar araç motoru ve vites kutusu sayılabilir. Çünkü içten yanmalı araçların yanma veri-mi motordan motora çok büyük farklılıklar gösterebilir.
Fakat elektrik motoru verimi çok yüksek bir makinedir.
En iyi motor ile en kötü motor arasında çok büyük bir verim farkı yoktur. Ayrıca, elektrikli araçların hemen hemen hepsinde vites kutusu bulunmamaktadır.
Çünkü elektrik motorunun hızını akım ile kontrol ettiğimizden dolayı dişli kutusuyla bir hız değişimine ihtiyaç duyulmamaktadır. Bundan dolayı elektrikli araç üretimi gelecekte her şirketin ve ülkenin gözü kapalı gireceği bir endüstriye dönüşecektir.
Elektrikli araçların önündeki en büyük engel batarya fiyatlarının yüksekliği ve şarj altyapısıdır. Bu noktada şarj altyapısının hızlı bir şekilde sağlanması elzem-dir. Yetkili Bakanlıkların ve güç sistemi yöneticilerinin gerekli sorumluluğu almasıyla bu sorunun da yakın
zamanda çözümleneceğini düşünmekteyim.
Biz gelişmekte olan bir ülkeyiz. Bundan dolayı enerji üretimimizin artması sanayimizin daha fazla üretim yapmasına olanak sağlayacaktır.
Ülkemizin enerji politikaları son yıllarda yerli enerji kaynaklarının daha fazla kullanımı konusun-da okonusun-daklandığı görülmektedir. Bu çok doğru bir yaklaşımdır. Tükettiğimiz enerjinin hemen hemen üçte ikisi yurt dışından ithal ettiğimiz düşünüldüğünde yerli ve yenilenebilir enerji kaynaklarının toplam tüketilen enerji içindeki payının artırılması hem ekonomik hem de siyasal anlamda ülkemize katkı sağlayacaktır.
Hepimizin yakından takip ettiği gibi Karadeniz’de bulunan doğalgaz rezervi ve dünyanın gözünü çevirdiği Doğu Akdeniz doğalgaz ve petrol yataklarının ülke ekonomisine kazandırılması ül-kemizin enerjide dışa bağımlılığını azaltmasının yanında uluslararası siyasette de elimizi güçlendi-recektir. Biz gelişmekte olan bir ülkeyiz. Bundan dolayı enerji üretimimizin artması sanayimizin daha fazla üretim yapmasına olanak sağlayacaktır.
Bu noktada öz kaynaklarımızla yapacağımızın enerji üretimi sanayi için üretim maliyetini azal-tarak sanayicimizin daha fazla rekabet edebilen aktörler durumuna getireceğine inanıyorum.