Yenilenebilir Enerji Sistemlerinde Akıllı Şebeke Tasarımı

Elektrik- Elektronik Mühendisleri Enstitüsü' nden (IEEE) Profesör Ali Keyhani' nin kaleme aldığı, " Yenilenebilir Enerji Sistemlerinde Akıllı Şebekeler Tasarımı" başlıklı kitap, EMO tarafından okuyucuya sunuldu. Her ülkenin amacı olan, güç şebekeleri ile yeşil enerji mikro şebekelerin entegrasyonunun anlatıldığı kitapta, yeşil enerji kaynaklarına, güç elektroniğine, kontrol ve sensör teknolojisine, bilgisayar teknolojisine ve komünikasyon sistemlerine dayanan alt yapının modernleşmesinin anahtarı olarak mikro şebeke tasarımlarının önemine dikkat çekiliyor.

Sürdürülebilir enerji üretimi meselesinin, mikro şebeke ve akıllı güç şebekelerinin yenilenebilir enerji sistemlerinin bir parçası olarak sunulduğu kitabın her bölümünde kilit nitelikte bir mühendislik meselesi ortaya konularak, meselenin matematik modeli Formüle ediliyor ve ardından bir MATLAP simülasyon sınama programı çerçevesinde çözüm adımlarının altı çiziliyor. Ayrıca çözülmüş çok sayıda örnek problem yanında, her bölümün sonunda öğrenciler için ödev niteliğinde problemlere yer veriliyor. El Kitabı' nda, ayrıca her bölümün sonunda ödev olarak verilen problemlerin çözümü de yer alıyor. 531 sayfadan oluşan Kitap, EMO' nun Sunuşu ve Ali Keyhani' nin Önsözü ile başlıyor. Kitabın birinci bölümünde " Enerji ve Uygarlık" ; ikinci bölümünde " Güç Şebekeleri" , üçüncü bölümünde " Mikro Güç Sistemlerinde Konvertör Modelleme" , dördü bölümünde " Akıllı Güç Şebekesi Sistemleri" , beşinci bölümde " Mikro Şebeke Güneş Enerji Sistemleri" , altıncı bölümde " Mikro Şebeke Rüzgar Enerji Sistemleri" , yedinci bölümde " Güç Şebekeleri İle Mikro Şebekelerin Yük Akış Analizi" , sekizinci bölümde " Güç Şebekesi ve Mikro Şebeke Arıza Etütleri" ne yer veriliyor.

Kitaptaki kavramlar, elektrik mühendisliğinin üç alanını; yani güç sistemlerini, güç elektroniğini ve elektrik enerjisi dönüşüm sistemlerini biraraya getiriyor. Kitapta aynı zamanda, akıllı yığın güç şebekesi sistemlerinin parçası olarak rüzgar ve PV enerjisi mikro şebekelerinin temel tasarımı ele alınıyor. Kitabı okumak için ön koşul olarak, " elektrik devreleri bilgisi" olarak işaret edilirken, kitabın temelini: fazör sistemler, üç fazlı sistemler, trafolar, yükler, DC/DC konvertörleri DC/AC invertörler ve AC/DC doğrultucularır oluşturduğu, bunların hepsinin de enterkonnekter yığın güç şebekesinin bir parçası olarak yenilenebilir enerji mikro şebekelerin tasarımında biraraya getirildiği belirtiliyor.

Kitabın birinci bölümünde, enerji kullanımına dair tarihsel bir bakış açısına ek olarak, bir hane halkı aygıtının ya da tüm bir ülkenin fosil yakıt sarfiyatıyla ilişkisi bakımından karbon ayakiziyle ilgili b ir dizi hesaplama üzerinde fosil yakıt kullanımının analizine değiniliyor.

İkinci bölümde, meselenin zeminini oluşturan güç sistemlerinin, üç fazlı yüklerin, tek veya üç fazlı trafoların, dağıtım sistemlerinin, aktarım hatlarının ve güç sistemi analizinde genelleştirilmiş ünite başına sistem anlatılıyor.

Kitabın üçüncü bölümünün başlıklarını ise, AC/DC konvertörleri ve darbe genişliği modülasyonu (PWM) yöntemlerini kapsıyor. Burada güç ve PV kaynaklarına entegrasyonu üzerinde yoğunlaşılıyor ve PWM invertörlerin MADLAB simülasyonları sunuluyor.

Kitabın dördüncü bölümünde de, akıllı güç şebekelerinin tasarımına ve işleyişine ilişkin temel kavramlar tanımlanıyor; akıllı şebeke unsurları ile bunların işlevleri, sistematik bir yaklaşımla anlatılıyor ve akıllı şebeke işleyişinin karmaşası genel hatları ile gösteriliyor. Bölüm başlıkları algılamayı, ölçümü, entegre komünikasyonu, akıllı ölçerleri, anında fiyatlamayı, akıllı şebekelerde siber kontrolü, enterkonnekte yığın güç şebekelerine yüksek yeşil enerjinin sokulmasını, devrevi üretim kaynaklarını ve elektrik piyasasını içeriyor. Bunlardan başka senkron üreteç faaliyetlerinin ve modellenmesinin temeli, aktarım hatlarındaki güç akışının sınırlandırılması, güç akışı problemleri, yük faktörü hesapları ve bu hesapların akıllı şebekelerin işleyişine etkileri, anında fiyatlama ve mikro şebekeler ele alınıyor.

Beşinci bölümde ise PV enerji kaynakları inceleniyor. Ayrıca PV modüllerinin modellenmesi, PV güç santralarının mikro şebeke tasarımı ve PV sistemlerinin azami güç noktasının takibi anlatılıyor. Altıncı bölümde, yenilenebilir enerji sistemlerinin bir mikro şebekesi olarak endüksiyon üreteçlerinin modellenmesi yoluyla rüzgar gücünden üretimi anlatılıyor. Bu bölümde, sistematik bir bakış açısıyla, çift beslemeli endüksiyon üreteçleri değişken hızlı sürekli mıknatıslı üreteçler, fırçasız üreteçler ve değişken hızlı rüzgar gücü dönüşümünden bahsediliyor.

Kitabın yedinci bölümünde de, güç şebekelerindeki veri yolu admitansının ve empedansının modellenmesi yanında, enterkonnekte yığın güç sistemlerinin parçası olarak mikro şebekelerin güç analizine giriliyor. Kitabın son bölümü olan sekizinci bölümde, güç akışının Newton Formülasyonunu, güç akış problemlerinin Newton Rapson çözümünü ve güç akışı etütlerinde hızlı dekuplaj çözümü inceleniyor.