Akıllı Şebekelerde Ev Enerji Yönetim Sistemi Tasarımı
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Fakültesi, Elektrik Müh.Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Tuğba SARIKAYA
Danışman: Sibel Zorlu Partal
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:100 yıl öncesine dayanan mevcut elektrik şebekeleri artık günümüz ihtiyaçlarını karşılayamamaktadır. Günümüzün artan elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayabilecek yeni bir şebeke ihtiyacı vardır. Bu sebeple akıllı şebekeler tüm dünyada yoğun araştırma ve geliştirme konusu olmuştur. Akıllı şebekeler enerji interneti olarak tarif edilmektedir. Enerji teknolojisinin bilişim teknolojisiyle birleşmesiyle birlikte şebekede iki yönlü enerji ve bilgi akışı sağlanacaktır. Bu tezde akıllı şebeke modeli açıklanırken Amerikan Uluslararası Standartlar ve Teknolojiler Enstitüsü tarafından yayınlananakıllı şebeke modeli baz alınmıştır. Haberleşme altyapısı gelişmekte olan akıllı şebekelerin vazgeçilmez bir parçasıdır. Yaygın ve ölçeklenebilir haberleşme altyapısı oluşacak olan akıllı şebekenin inşası, hem de işletilmesi için oldukça önemlidir. Akıllı şebekelerin altyapısında birçok farklı haberleşme teknolojisinden yararlanılacaktır ve birbirleriyle haberleşmesi sağlanabilecektir. Geleceğin enerji sistemi yalnızca tüketicilerin elektrik beslemesini sağlayan elektrik sistemleri olmayacak, aynı zamanda tüketicilerin ürettiği temiz enerjinin şebekeyedahil edimesine izinveren sistemlerden oluşacaktır. Yüksek hızlı, güvenilir, güvenli veri iletimini sağlayan haberleşme ağı, güç sistemlerini etkin ve akıllıca yönetecektir. Bu çalışmada akıllı şebeke uygulamalarının altyapıları ve en yaygın kullanılan akıllı şebeke teknolojileri ele alınmış, akıllı şebekelerin amaçları, gereklilikleri ve yararları analiz edilmiştir. Bunlara ilave olarak, akıllı şebekelerin haberleşme altyapısında kullanılabilecek olan teknolojiler detaylandırılmştır. Ev alan ağı (HAN), mahalle alan ağı (NAN) ve geniş alan ağı (WAN) gibi farklı ağ bileşenlerini içeren akıllı şebekelerin haberleşme alt yapıları incelenmiş ve kablolu ve kablosuz ağ teknolojileri detaylı olarak ele alınmıştır. Bu tez çalışmasında yenilenebilir enerjilerden faydalanan ve evdeki bazı cihazların kullanımını şebekeyle haberleşerek izleyen bir akıllı ev simülasyon modeli oluşturulması amaçlanmıştır. Bu simulasyon modelinde yenilenebilir enerjilerden üretilen enerjinin kullanılması ve tüketicinin yüklerinin yönetiminin sağlanması ile enerji verimliliği analizleri yapılarak tüketicinin faturasına yansıması gösterilmiştir. Güneş ve rüzgar türbini modellerini içeren modelde üretilen enerjinin tüketicinin elektrik ihtiyacını karşılaması, fazlasının batarya sistemlerinde depo edilmesi ve fazlasının şebekeye satılması işlemiiki aşamalı simülasyon üzerinde gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması aşağıda belirtilen yaklaşım ve yöntemler ile gerçekleştirilmiştir: • Simülasyon ortamında rüzgartürbini modeli ve güneş paneli modeli ve tüketici verileri tanımlanarak akıllı ev modeli oluşturulmuştur. • Matlab /Simulink ortamında tüketici yenilenebilir enerji kaynaklarından elde ettiği güçle ihtiyacı olan elektrik enerjisini karşılayıp, ürettiğinin fazlasıyla batarya sistemlerini şarj ederek şebekeye satan model oluşturulmuştur. Tüketici verileri de modellenmiş, her ay için simülasyon sonuçları alınarak bir yıllık sonuç verisi oluşturulmuştur. • Tüketim faturası hesaplanmış, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanıldığı ve kullanılmadığı durumlara göre analiz sonuçları grafik üzerinde gösterilmiştir. Simülasyonun ikinci kısmında Matlab/Simulink ortamında hazırlanan enerji yönetim algoritmasıyla, tüketicinin yüklerinin kontrol edilip şebekeden gelen talep durumuna göre, tüketiminin daha sonraki zaman dilimlerine kaydırılması hedeflenmiştir. Bir aylık elde edilen sonuçlarda enerji verimliliği ve tüketicinin faturasında olan değişim detaylı olarak grafik üzerinde gösterilmiştir.