Akıllı şebekelerde enerji yönetimi için akıllı priz geliştirilmesi

Abstract

Elektrik enerjisinin daha verimli kullanımına yönelik yapılan çalışmalar, uygulamalar ve ürünler günümüzde önemini hızla artırmaktadır. Bu çalışmalarda tüketicinin talebini dikkate alarak, enerjinin verimli ve ekonomik bir şekilde kullanımını sağlamak amaçlanmaktadır. Son yıllarda akıllı şebekeler kapsamında akıllı şehirler, akıllı binalar ve akıllı evler ön plana çıkmaktadır. Yapılan çalışmalarda, akıllı şebekeler sayesinde evlerdeki elektrik enerjisi tüketim profillerine ait verilerin elde edilebileceği ve buna göre üretim tesisleri yönlendirilerek enerji akışının verimli bir şekilde gerçekleştirilebileceği belirtilmektedir. Akıllı şebekelerin alt bileşeni olarak "akıllı evler" düşünülebilir. Bu evlerin yerel şebekedeki diğer tüketicilerle ve evlerde bulunan elektrikli cihazlarla haberleşmesi sayesinde elektrik sistemi daha verimli bir şekilde işletilebilmektedir. Bunun en önemli nedeni, tüketim değerlerinin mevcut enerji üretimine oldukça başarılı bir şekilde adapte edilebilmesidir. Bu amaca yönelik uygulamalardan biri de akıllı prizlerdir. Akıllı priz başlığı ile sunulan farklı ürün ve uygulamalar olmasına karşın, genel olarak akıllı priz, tüketilen enerjiyi, güç parametrelerini uzaktan izleme ve açma/kapama işlevine olanak sağlayan cihaz olarak tanımlanmaktadır. Akıllı priz örnekleri dünyanın farklı yerlerinde uygulanmaktadır. Bu tez ile Türkiye'de yerli imkânlarla kablosuz harbeleşme altyapısına sahip özgün bir akıllı priz tasarımı gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. Akıllı prizlerde, prizin uzaktan izlenmesi ve prize erişim yaygın olarak ZigBee, PLC (power line communication), kablosuz M-bus ve Wi-Fi gibi haberleşme altyapıları ile gerçekleştirilmektedir. ZigBee kablosuz haberleşme için kullanılan ve IEEE 802.15.4 standardı ile tanımlanmış bir uluslararası protoköldür. ZigBee, diğer kablosuz haberleşme altyapılarına kıyasla kısa mesafede düşük maliyetli ve az güç tüketen bir haberleşme imkânı sağlamaktadır. Bu yönüyle ZigBee evsel uygulamalar/ürünler için uygun bir kablosuz haberleşme protokolüdür. Gerçekleştirilecek akıllı priz uygulamasında, kablosuz haberleşme altyapısına sahip, ev/bina içerisindeki prizlerin hepsine ulaşımın sağlandığı bir merkezi kontrol ünitesi tasarlanmıştır. Kullanılacak olan merkezi ünite ile tüm prizlerin izleme ve kontrolü gerçekleştirilecektir. Ayrıca geliştirilen akıllı priz, sıva üstü ve tak-çalıştır bir tasarımdır. Bu yönüyle akıllı priz sadece yeni yapılacak binalarda değil, mevcut binalar ve meskenlerde de kullanıma uygun olacaktır. Geliştirilen akıllı prizin yurt dışında üretilen benzerlerine kıyasla önemli bir üstünlüğü olacaktır. Akıllı prize bağlanan cihazın özellikleri tanıtılarak, cihazın normal çalışma durumundan farklı bir şekilde çalışmasının tespit edilmesi sağlanacak ve böylece akıllı prize bağlı cihaza zarar verebilecek olan gerilim ve akım yükselmeleri tespit edilebilecektir. Bu özellikleri de düşünüldüğünde patent alınabilecek özgün bir tasarım ve uygulama olacaktır. Geliştirilecek olan akıllı priz VİKO ve Yıldız Teknik Üniversitei, Elektrik Mühendisliği Bölümü ortak tasarımı olacak ve VİKO'nun ürün gamında yer alacaktır. Ayrıca, geliştirilecek akıllı priz üniversitemiz bünyesinde mevcut olan, araştırma ve test altyapısına uygun akıllı evde test edilmiştir. Bu tez çalışmasının sunacağı katkılar, Yukarıda belirtilen özelliklere sahip bir akıllı priz Türkiye'de ilk defa geliştirilecektir. Sahip olduğu özgünlüğe ek olarak, ithal ikamesi sağlayarak ülke ekonomisine katkı potansiyeli vardır. Akıllı evler, binalar ve akıllı şebekelere yönelik ileride geliştirilecek yeni ürünler için teknolojik bir altyapı oluşturacaktır.