ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMİ BİLEŞENLERİ

Endüstriyel veya Altyapı Tesisleri’ nde sürekli üretimin ve hizmetin sağlanması için Elektrik-Otomasyon sistemlerinin kritik derecede önemli olduğu bilinmektedir. Bu tesislerdeki enerji arzının sürekli olması ve yeterli derecede enerji kalitesinin sağlanmasıyla gerçekleşen üretim/hizmet ile birlikte şirketlerin gelir tabloları ve bilançoları doğrudan etkilenebilmektedir.  Bu yüzden enerjinin kesintiye uğramaması ve kaliteli bir seviyede olmasını sağlayan önemli çözümlerden biri de enerji depolama sistemlerinin mevcut sisteme entegrasyonudur.  

Enerji depolama sistemlerinin öncelikle uygun çevre koşullarında tesis edilip güvenilir bir yapıda olması gerekmektedir. Evirici, Trafo, OG-AG pano ve Pillerin bulunduğu ortamın iklimlendirme sisteminin sorunsuz çalışması önemli parametrelerden biridir. Bununla beraber sistemin operasyon sürekliliği için yedekli bir pil sisteminin bulunması ve her bir pil grubunun ayrı eviricilerle bağlantısının yapılması önerilmektedir. Ayrıca, yeterli bir operasyon sağlanması ve uygulanabilir bir yatırım için uzun süre dayanabilen ve çevrim sayısı diğer konvansiyonel pil tiplerine göre daha fazla olan pil uygulaması önerilmektedir. Gün içerisinde sistem kontrol ünitesi sıklıkla operasyon modunu değiştirerek pillerin tam dolu ya da yarı dolu seviyesinde çalışmasına neden olabilir. Bu özellikleri değerlendirdiğimizde Li-ion pillerin sisteme verdiği olumlu katkı tartışılmazdır.

Mevcut bir kapalı tesiste veya konteyner içinde kullanılabileceğinden dolayı pil sisteminin az hacim kaplaması, yer kullanımı verimliliği açısından da önemli olacaktır. Bakımlarının da yeni teknolojilerle beraber konvansiyonel ürünlerden daha az maliyetli olması ve daha az gerçekleşmesi işletmeci için yine ekonomik açıdan önemli olmaktadır. Li-ion piller bu özelliklere sahip olmakla beraber, bulunduğu ortamın soğutulması için gereken enerji de görece az olmaktadır. Ayrıca çevreye olan zararının da kimyasal bileşenler açısından diğer pil sistemlerine göre az olduğu bilinmektedir. Bu piller yaklaşık %99 oranında verimli olup milisaniye mertebesinde devreye girip çıkabilen ürünlerdir.

Aşağıda bir enerji depolama sisteminin ana bileşenlerininin tanımlarını görebilirsiniz:

SİSTEM ANA BİLEŞENLERİ

SCU (Sistem Kontrol Ünitesi)

Sistem kontrol ünitesi, sistemin şebekeye bağlantı noktasındaki gerilim ve akım bilgilerini, pil yönetim sisteminden elde edilen bilgilerle değerlendirerek, önceden üstünde yazılan programın belli bir algoritma ile çalışması sonucunda doğru operasyonu(aktif ve reaktif güç kontrolü) gerçekleştirir.

BMS (Pil Yönetim Sistemi)

Pil Yönetim Sistemi pillerin gerilim, akım, sıcaklık, şarj-deşarj durumu, homojen çalışma bilgilerini izler ve bu bilgilere göre doğru operasyonu sağlar. Pil yönetim sistemi elde ettiği bilgileri sistem kontrol ünitesine aktarabilir ve gerekirse pil sisteminde anlık müdahale edilmesi gereken bir durum olduğu zaman pil grubunun önündeki DC anahtarı açtırarak o gruba müdahale edebilmektedir.   

HMI (Sistem Arayüzü)

Kontrol panosunda bulunan sistem arayüzü ile pillerin, orta gerilim-alçak gerilim panonun, eviricilerin ve bunun yanında yardımcı sistemlerin(iklimlendirme, yangın algılama sistemi vs) çalışma durumlarına hızlı bir şeklide erişilebilmekte olup, talep edilen kontrol bu arayüzden sağlanabilmektedir.

MCU (Ana Kontrol Ünitesi)

Ana kontrol ünitesi, birden fazla sistem kontrol ünitesi ve diğer tesislerdeki ana kontrol üniteleri(Scada, Microgrid Kontrolörü vs.) ile haberleşerek enerji depolama sistemi için en uygun operasyona karar vermektedir.  Ayrıca ilgili enerji depolama sistemi üreticisinin uzaktan destek oluşturabilmesi için iletişime izin verilebilir. Böylece ilgili üretici tüm veriyi toplayabilir ve sorunla ilgili tam bir analiz gerçekleştirebilir. Böylece problem çok daha hızlı çözülerek, servis açısından da optimizasyon

gerçekleştirilebilir. 

Pil Sistemi

Pil sistemi, her biri bir pil grubu, pil yönetim sistemi ve koruma elemanından oluşan, enerjinin şarj ve deşarj edildiği birimdir. Pillerin çalışma ortamı ve sıcaklığı en önemli parametrelerden biri olup, pillerin uygun ortam sıcaklığında çalışması için gerekli iklimlendirme sisteminin tesis edilmesi gerekmektedir. Pillerin şarj-deşarj sıklığı ve derinliği, bulunduğu ortamın sıcaklığı, pillerin ömrünü etkilemekte olup en verimli çalışma, kontrol sistemleri tarafından belirlenmektedir.

Evirici Sistemi

Dört bölgeli evirici sistemi, modüler bir şekilde sistemde bulunarak özellikle reaktif güç kontrolü için regüle edilmektedirler. Enerji depolama sisteminin kapasitesine göre modüler ve gerektiğinde yedekli olarak dizayn edilip, her bir pil grubuna münferit olarak bağlantısının yapılması önerilmektedir.

Yangın Algılama ve Söndürme Sistemi

Yangın algılama ve söndürme sistemi, enerji depolama sisteminin diğer önemli bileşenlerindendir.  Sistemde duman dedektörleri, ısı artış dedektörleri, basınç sensörleri, optik ve akustik alarm sistemleri kullanılabilmektedir. Kritik ekipmanların korunması için susuz söndürme sistemleri (FM-200) kurulabilir. Böylece korozif etki de elimine edilmektedir. 

Şalt Ekipmanları (AG Pano/Trafo/OG Pano)

Sistemde kullanılan AG Pano, pillerin AC tarafına kablolar ile bağlanarak gerekli korumayı şalterlerle yapmaktadır. Trafo aracılığıyla sistemdeki Alçak Gerilim 0,4kV seviyesi,  Orta Gerilim 34,5kV veya 6,3kV seviyesine çıkarılıp şebekeye OG panosunun koruma elemanı olan şalter vasıtasıyla bağlanmaktadır.

Enerji Depolama Sistemleri kontrol modlarını ve uygulama örneklerini aşağıda görebilirsiniz:

Kontrol Modu Tipi Depolama Uygulaması

P/Q modu Anlık Yük Yönetimi, Yük Kaydırma, Reaktif Güç Kompanzasyonu, Zaman Kaydırma

P/V modu Güç Kalitesi ve Kritik Güç

V/f modu Güç Kalitesi, Gerilim Düzenleme ve Kritik Güç

P(f)/Q(V) modu Frekans Regülasyonu ve Sıcak Yedek

Yukarıda enerji depolama sisteminin bileşenleri, endüstriyel uygulama alanlarını, aynı zamanda sistemin verimli ve sürekli çalışması için gereken kriterlerden bahsettik. Araştırma Enstitüsü EPRI(Electric Power Research Institute)’ nin pil tipleri üzerinde yaptığı araştırma sonuçlarına göre bir yandan Li-ion piller üzerinde AR-GE çalışmaları yapılırken öte yandan uygulamada da bu piller sıklıkla görülmektedir. Bu sonuç, Li-ion pillerin gelecekte de enerji depolama sisteminin önemli bir bileşeni olarak kullanabileceğini göstermektedir. Dünya’da önemli “Li” rezevlerini bulunduran Avusturalya, Arjantin, Çin ve Şili’nin haricinde diğer bazı ülkelerde de “Li” madeninin araştırıldığı bilinmektedir. “Li” rezerv potansiyeli ve üretim teknolojilerinin gelişmesiyle beraber Li-ion fiyatlarının zamanla azalacağı öngörülmektedir.

Gerek kojen sistemler, gerekse yenilenebilir kaynak entegrasyonları ile kompleks bir hale gelen Endüstri ve Altyapı tesislerinin elektrik sistemleri, enerji sürekliliği ve kalitesini sağlamak amacıyla hızlı reaksiyon, uzun ömür, kontrol modlarına hızlı adapte olan pil sistemlerinin eneji yönetimini sağlamaları ile daha güvenilir bir yapı haline gelecektir.