SİNERJİ

RÜZGAR ENERJİSİ ve ANALİZİ

2009-12-16T10:58:00.000+02:00

RÜZGÂR ENERJİSİNİN TÜRKİYE’DEKİ DURUMU
Ülkemiz rüzgâr potansiyeli açısından dünyada üçüncü, Avrupa da birinci sıradadır. Türkiye’nin rüzgârla üretilecek elektrik enerjisine karşılık gelen kurulu kapasite gücü 83.000 MW’dır. Avrupa rüzgâr enerji birliğinin hazırladığı Avrupa rüzgâr atlası, Ege denizinin ve kıyıların, batı ve kuzey Avrupa bölgelerindeki rüzgâra eşit seviyede rüzgâr hızına sahip olduğunu göstermektedir. Tablo 2’nin incelenmesiyle Türkiye’nin 83.000 MW teknik potansiyeli ile Avrupa da en büyük potansiyele sahip iken 1999’da 9 MW olan kullanım gücü ile en küçük kurulu güce ve teknik potansiyelini kullanma oranına göre (%0,01) en az orana sahiptir.
Ek’li Türkiye Rüzgâr Haritasında görüleceği üzere rüzgârdan elektrik üretilmesi konusunda özellikle güney Ege ve Trakya bölgelerimiz uygundur. Bu bölgelerde yıllık ortalama rüzgâr hızı 6m/s dir. Konya il merkezi ve civarı harita incelendiğinde Türkiye’de 3.en yüksek hıza sahip bölge içerisinde görülmektedir. Yani bazı Akdeniz, Ege ve Karadeniz sahilleri ile aynı rüzgâr hızına sahiptir.
Ülkemiz rüzgâr potansiyelinin yoğun olduğu bölgelerde 2005 yılına kadar ülkemiz kurulu güç kapasitesinin % 2’sinin rüzgâr enerjisinden karşılanması hedeflenmektedir. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı ilk başvurulara 20 yıllık ortalama 6,5 cent/kWh tarife uygulayarak rüzgâr enerjisinin gelişimini hedeflemiştir.

Yıl Kurulu Kapasite (KW) Kurulu kapasite (KW)
(Türkiye 1.Enerji Şurası Raporu) (ETKB.lığı 6.Komisyon Raporu)
2005 1.300.000 900.000
2010 2.900.000 1.300.000
2015 5.100.000 1.700.000
2020 7.800.000 2.200.000
Tablo : Türkiye’de enerji şura raporlarına göre rüzgâr enerjisi için hedefler
Ülkemizin ilk rüzgâr santrali (3*500 kW) Şubat 1998’de otoprodüktör sistemiyle İzmir-Çeşme’de işletmeye geçmiştir. Eylül 1999’da rüzgâr güç santralleri toplam proje sayısı 55’e çıkarak gerçekleşme aşamasına girmiş ve rüzgâr santrallerinin toplam kurulu gücü de 1700 MW’a ulaşmıştır. Ancak bu projeler 2000-2002 yıllarında Türkiye deki ekonomik krizler ve doğal gaz kullanımının zorunluluğu nedeniyle gerçekleştirilememiş olup bu yıllarda rüzgâr enerjisi kurulu gücü 9 MW olarak kalmıştır. Dolayısıyla Tablo 2’de 2003 yılı için öngörülen 650 MW kurulu güç hedefine ulaşılamamıştır. Ayrıca Tablo 4’te hedeflenen 2005 yılı rüzgâr enerjisine karşılık gelen elektrik enerjisi kurulu gücü değerlerinin de gerçekleşmesi mümkün görülmemektedir.

RÜZGAR ENERJİSİ İLE DİĞER ENERJİ KAYNAKLARININ FİYAT / MALİYET ANALİZİ
GİRİŞ :
Bilindiği gibi yeryüzünde mevcut bütün enerji kaynaklarının kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülmesi o kaynağın kendine özgü niteliği, zenginliği ve cinsine göre değişmektedir. Bu kaynakların kimine ulaşmak için çok büyük masrafları göz önüne almak gerektiği gibi hiçbir maliyet gerekmeden ulaşılabilen kaynaklar da mevcuttur ancak bu kaynakların her birini işlemek için ayrı bir yol ve her bir yolun da ayrı bir maliyeti mevcuttur.
Dışa kapalı, plancı ekonomilerde enerji üretimi çoğu zaman “Olmazsa olmaz” zihniyeti ile çok fazla derinlemesine inilip maliyet/fayda analizleri yapılmadan hemen erişilebilir ve üretim teknolojisi hazır kaynaklara dayandırılmaktaydı. Ancak dünya genelinde bütün ülke ekonomilerinin ister-istemez liberalleşmeye (serbest piyasa ekonomisine) doğru gittikleri 1990’lı yıllardan beri elektrik üretimi için kullanılan enerji kaynaklarının çok detaylı fiyat/maliyet analizleri yapılarak toplam maliyeti en düşük olan enerji kaynaklarına doğru bir yönelme olmuştur.
Bu gelişim içinde devletlerin rolü hangi enerji türünün kullanılacağından ziyade, hangi enerji türünün kullanımının desteklenmesi ve hangi üretim enerjisi türünün teknolojisinin hükümet destekli bilimsel araştırma ve geliştirme çalışmaları ile ilerletilmesi yönünde olmuştur.
Nitekim yüzyılın başında üretilen enerjinin % 90’ı kömürden elde ediliyordu. 1950’lerden sonra bu oran %60’a indi. Günümüzde enerjinin hemen hemen yarısı petrolden, %35’i kömürden, %15’i ise gaz, güneş, rüzgar, nükleer v.s gibi alternatif enerjilerden elde ediliyor.
MALİYET ANALİZİ KRİTERLERİ :
Liberal ekonomilerde mevcut risklerden biri de ticari şirketlerin yalnızca kendi gelir ve giderleri ile ilgilenmesi, dolayısıyla çevrelerine veya bulundukları sektöre verdikleri zararları göz önüne almamalarıdır. Bu bağlamda hükümetlerin üstlendikleri rolün getirdiği sorumluluk kesinlikle geçmişteki karar verip, uygulayan taraf rolünden daha az değildir. Liberal ekonomilerdeki bu başıboşluk riskini, tarafsız ve objektif bir oyuncu olarak devletin bertaraf etmesi, diğer bir deyişle ekonomik faaliyetlerdeki bütün ilgili tarafların ne oran ve ne şekilde zarar veya fayda gördüğünün belirlenerek maksimum fayda sağlayacak faaliyetlerin desteklenmesi ve bu faaliyetlerin kurallarının koyulması beklenmektedir. Devletin bu rolü üstlenmek istememesi veya bu rolünü layıkıyla yerine getirememesi durumunda Liberal ekonomilerin o toplumun insanlarına fayda getirmesi mümkün olamamaktadır.
Mevcut kaynakların elektrik enerjisine dönüştürülmesi için gereken masrafları dört ana başlık altında toplayabiliriz;
Sermaye ve Sermayenin Maliyeti : Mevcut teknolojiye göre tesis edilmesi gereken santralın ve bu santralın inşaası için gerekli olan finansmanın fiyatı (faizi, geri ödeme planı, vadesi v.s.)
İşlenecek Kaynağın Maliyeti : Enerji kaynağının erişilebilirliğine, kullanıma uygun hale getirilebilmesine bağlı olarak değişen giderler.
İşletme Maliyeti : Mevcut tesislerin bakım, onarım ve işletmesi için karşılanacak giderler.
Dış Maliyetler : Direk olarak üretim veya tesisle ilgisi olmayıp çevreye ve/veya enerji sektörüne veya diğer sektörlere verilen zararlar ile ilgili masraflar.

MUHTELİF ENERJİ KAYNAKLARININ MALİYET ANALİZLERİ :
Maliyet analizlerinin ekonomik istikrarın sağlandığı ve dolayısıyla finansman paketlerinin tutarlı ve istikrarlı olduğu ülkeler dikkate alınarak yapılmasında büyük fayda vardır. Aksi takdirde bu gün için yapılan maliyet analizinin ileriye dönük bir planlama için kullanılması mümkün olmamaktadır. Bu bağlamda Avrupa Birliği üyesi ülkelerdeki maliyet analizlerinin dikkate alınması kanaatimizce daha sağlıklı neticeler verecektir. Avrupa Komisyonunun hazırladığı Enerji Rehberindeki Rüzgar Enerjisi kısmında konuyla ilgili bölümün çevirisi aynen aşağıdaki gibidir [1];
“Avrupa Birliği genelinde kömür, gaz, hidrolojik, linyit ve petrolden elde edilen elektrik enerjisi üretim fiyatları çok çeşitlilik arz etmektedir. Herhangi bir enerji kaynağı için tek bir fiyat verebilmek mümkün değildir. Termik ve hidrolojik kaynaklardan elde edilen enerji fiyatlarını sıkça belirleyen en önemli faktörler olan faiz oranları ve amortisman süreleri kurumsal oluşumlara göre değişmesine rağmen tesis ve kullanılacak yakıtın maliyeti de önemli bir rol oynamaktadır. Nükleer ve kömür endüstrilerine sağlanan devlet desteği gerçek üretim maliyetlerinin gözüktüğünden daha fazla olduğunu göstermektedir.
Örneğin, Almanya’da kömürün ocak çıkış fiyatı dünya piyasasındaki fiyatın üç katıdır, dolayısıyla kömürden sağlanan enerji üretiminin gerçek fiyatı kilowatt saat başına 9cECU daha fazladır (Esasen üretim tesisleri bu yüksek fiyatı ödemiyorlar ancak kömür endüstrisine vergi mükelleflerinin parasıyla yıllık 7400 milyon DM’lik destek yapılmaktadır. Bu klasik bir “gizli” veya “dış” maliyet örneğidir.) Büyük kombine-dönüşümlü gaz türbinleri maliyetleri İngiltere ve diğer yerlerde yoğun rekabet sonucu düşmektedir. Ancak gaz fiyatları artmaktadır. İleride bütün kömür santralleri desülfürizasyon gaz bacası santralleri ile donatılacak ve emisyonlar üzerine getirilen artan orandaki kısıtlamalar tesis maliyetlerini artıracaktır. “Temiz Kömür” teknolojisi ilerlemektedir ancak kısa vadede üretim fiyatlarında büyük değişiklikler beklenmemektedir.
Nükleer enerji fiyatı ve maliyeti öteden beri bir münakaşa konusudur. Burada önemli bir husus, bir seri Basınçlı Su Reaktörüyle “olgun” tesis (en popüler tesis seçeneği) maliyeti ile çok yüksek bedeli olan “ilk defalık” maliyet ile aradaki farktır. Fransa dışında, nükleer santral “üretim akışları” pek görülmemektedir. Dolayısıyla nükleer enerjiden elektrik enerjisi üretim fiyatları çok büyük farklılıklar göstermekte ve 1995 yılındaki İngiliz Hükümeti verilerine göre 5.2-8.5cECU/kWh olmaktadır (1990 yılı fiyat seviyesine göre). Nükleer enerji fiyatları, kaza riski gibi devletler tarafından üstlenilen ve tesisleri sigorta pirimi ödemekten kurtaran, gizli dış maliyetleri içermemektedir.
Tablo 1’de termik santral maliyetleri ve durumları gösterilmiştir. Enerji fiyatları – rüzgar santrallerindeki bir kısım fiyat tahminlerindeki hataları bertaraf etmek için- %5 düşürülmüştür;
Tablo 1
Santral Sermaye Maliyeti Yakıt Maliyeti İşletme Maliyeti Toplam
ECU/kW cECU/kWh cECU/kWh cECU/kWh
Gaz 450-700 1.7-2 0.4-0.6 3.1-4
Kömür 1000-1300 1.8-2.3 0.7-1 3.7-5.5
Nükleer 1200-2000 0.7-0.9 0.8-1 3.3-8
...”
RÜZGAR ENERJİSİ MALİYET ANALİZİ :
Rüzgar Enerjisi halihazırda mevcut üretim teknolojileri ile kilowatt başına yüksek sermaye gerektiren ancak yakıt ve işletme maliyeti en düşük olan bir enerji kaynağıdır. Yoğun sermaye gerektiren her yatırımda olduğu gibi Rüzgar Enerjisi Santrallerinin karlılığı sermayenin fiyatına, yani tesislerin öz sermaye ve kredi finansman koşullarına çok duyarlıdır. Örneğin faiz, geri ödeme planı ve vade gibi unsurlar kredi finansmanının maliyetini belirlediği gibi tesis amortisman dönemi ile özsermaye geri ödeme süresi de özsermaye finansmanının maliyetini etkilemektedir. Avrupa Komisyonunun hazırladığı rapora göre Avrupa Birliğine üye ülkelerin Rüzgar Enerjisi için finansman koşulları kimi zaman uygulamaya konan kanunlar ile çok büyük değişiklikler gösterebilmektedir. Örneğin tesislerin amortisman dönemi İngiltere’de Fosil Yakıt Olmayan Yakıtlar Yükümlülüğünün (Non Fossil Fuel Obligation – NFFO) kabulünden sonra uzatılmıştır. Dolayısıyla özsermaye maliyeti önemli ölçüde düşürülmüştür. Bu rapora göre aşağı Tablo 2’deki finansman koşullarına göre oluşan rüzgar enerjisi maliyetleri Tablo 3’de verilmiştir [2];
Tablo 2
Ülke Faiz Oranı Vade
Danimarka %7 20 yıl
Almanya Değişken, %5 üstü 10 yıl
Hollanda %5
Portekiz %10
İngiltere Girişimci belirliyor 15 yıl

Tablo 3
Santral Sermaye Maliyeti Yakıt Maliyeti İşletme Maliyeti
ECU/kW cECU/kWh cECU/kWh
Rüzgar 1000 0 1

Kıyaslama yapılabilmesi maksadıyla dünyanın bir diğer ucunda Amerikan Rüzgar Enerjisi Birliğinin yayınladığı ve Kaliforniya Enerji Komisyonun 1996 yılı Enerji Teknolojileri Durum Raporuna göre muhtelif enerji kaynaklarının maliyetleri aşağıda sunulmuştur;
Yakıt Yeni Kapasite Maliyeti (sent/kWh)

Kömür 4.8-5.5
Gaz 3.9-4.4
Hidrolik 5.1-11.3
Biomas 5.8-11.6
Nükleer 11.1-14.5
Rüzgar 4.0-6.0
Amerikan Rüzgar Enerjisi Birliğine göre bir çalışmada rüzgar santralleri gaz santralleriyle aynı koşullarda finanse edilebilse maliyetlerin %40 düşebileceği hesaplanmıştır.
Ülkemizde kullandırılan kredi faizleri ve vadelerinin dış kaynaklı kredi bile olsa hem ABD’de kullandırılan ve hem de Avrupa Birliğine üye ülkelerde kullandırılan kredilerden daha kötü koşullarla sağlandığı, dolayısıyla Türkiye’deki Rüzgar Enerjisi Santrallerinin Sermaye Maliyetinin daha yüksek olacağı bir gerçektir.
Yukarıdaki açıklamalardan da görüldüğü gibi halihazırda iyi finansman koşullarıyla Rüzgar Enerjisi Santralleri, Gaz, Hidrolik, Kömür, Biomas ve Nükleer Enerji Santrallerine göre dış maliyetler göz önüne alınmasa bile çok daha ucuzdur.
Rüzgar enerjisi sektöründeki teknolojik gelişmelerin mevcut hızıyla devam etmesi halinde ileride Rüzgar Enerjisi Santrallerinin maliyetlerinin önemli ölçüde düşmesi beklenmektedir [3].

DIŞ MALİYETLER :
Yukarıda, dış maliyetleri direk olarak üretim veya tesisle ilgisi olmayıp çevreye ve/veya enerji sektörüne veya diğer sektörlere verilen zararların maliyeti olarak tanımlamıştık. Bu bağlamda enerji santrallerinin mevcut dış maliyetlerini iki ana başlık altında toplayabiliriz;
İnşaat alanı : Her enerji santralının işgal edeceği bir toprak parçası vardır. Bu alanın diğer amaçlarla kullanımının, enerji santralı olarak kullanımından daha faydalı olması durumunda bir dış maliyet oluşmuş demektir. Aynı şekilde enerji santralına tahsis edilecek alan üzerinde daha önceden yapılan faaliyetlerin iptal edilmesi de çok ciddi bir dış maliyet unsurudur.
Çevresel Etkiler : Kimi enerji santrallerinde kullanılan yakıtlar, atmosfere veya çevresine düzenli olarak atık maddeler bırakmaktadırlar. Bu maddelerin santralın yakın ve uzak çevresine verebileceği olumsuz etkiler birer dış maliyet unsurudur. Ayrıca enerji santralında olabilecek doğal felaketler veya arızalar sebebiyle çevreye verilebilecek zararların da riskini çevredeki doğal yaşam veya tesisler taşımak zorundadır. Bu riskin sigorta şirketlerince taşınması durumunda belirli bir prim ödenmesi gerekmektedir. Bu risk primi de diğer bir dış maliyet unsuru olarak karşımıza çıkmaktadır.
1. İnşaat Alanı
Genellikle Rüzgar Enerjisi santralleri, rüzgarın çokluğu sebebiyle çıplak ve yüksek tepe ve tepeciklere kurulmaktadır. Bu tepeler ancak küçük ekonomik faaliyetler, hayvancılık, veya tarımsal faaliyetler için kullanılabilen yerlerdir. Genel olarak rüzgar enerjisi santralleri için dikilen türbinlerin her biri en fazla 100 m2’lik bir alan kaplamaktadırlar. Her bir türbinin birbirlerinden uzaklıkları ise kanat çapına ve rüzgar rejimine bağlı olarak 50 ila 200 metre arasında değişmektedir. Rüzgar türbinleri arasında kalan arazinin ise başka faaliyetler için kullanılmasında hiçbir sakınca yoktur. Nitekim yurt dışında bu alanların tarımsal ve hayvancılık faaliyetleri için sıkça kullanıldığı görülmektedir. Ayrıca dünya genelinde Rüzgar Santrallerinin Offshore tabir edilen deniz üstünde kurulan tipleri oldukça yaygınlaşmaktadır. Bu durumda santral inşaatı için alan kaybı söz konusu bile olmamaktadır.
Hidroelektrik Santrallerin barajlı tiplerinde ise gövde önünde oluşturulan yapay göl yüzünden ne kadar büyük bir alanın kaybedildiği herkesçe bilinmektedir. Bu alanda daha önceden yapılan ekonomik faaliyetler ve varsa yerleşim yerleri hatta tarihi değeri sebebiyle paha biçilemeyen arkeolojik varlıklar da tamamen baraj gölünün altında kalmakta ve çok büyük bir dış maliyet ile karşılaşılmaktadır [4]. Bu alanların başkaca ekonomik faaliyetler için kullanılması gibi bir alternatif de ortadan kalkmaktadır. Maalesef hidroelektrik santrallerin inşaat maliyetinde bu husus genellikle dikkate alınmamaktadır.
Termik veya Nükleer enerji santrallerinde ise genellikle inşaat alanının kaynağın bulunduğu yere yakın olması veya inşaat konusunda kolaylık sağlayabilecek alanların seçimine dikkat edilmektedir. Bu aşamada da söz konusu yerlerde daha önceden yapılan faaliyetler ile bu alanların başka amaçlarla daha faydalı kullanımı olabileceği konusu pek dikkate alınmamaktadır.
2. Çevresel Etkiler
Konvansiyonel enerji kaynaklarıyla çalışan elektrik santrallerinde kullanılan teknolojiye göre, düzenli olarak çevreye bırakılan atık miktarı değişebilmektedir. Bu bağlamda ABD orta-ileri teknoloji kullanan bir ülke olarak adlandırılabilir. Amerikan Rüzgar Enerjisi Birliği verilerine göre hazırlanan muhtelif enerji kaynakları için hazırlanan ABD’deki emisyon miktarları aşağıda sunulmuştur;

Karbon Dioksit (CO2) Emisyonu (Küresel ısınmada, sera etkisi yaratan başlıca unsur):
Yakıt Salınan CO2/kWh 1997 Üretimi kWh Toplam CO2 Emisyonu
(paund) (milyon) (milyon paund)
Kömür 2.13 1,804 3,842
Doğal Gaz 1.03 283.6 292
Petrol 1.56 77.8 121
ABD Ort. 1.52 3,494 5,312
Rüzgar 0 3.5 0

Sülfür Dioksit (SO2) Emisyonu (Asit yağmurlarını doğuran başlıca unsur):
Yakıt Salınan SO2/kWh 1997 Üretimi kWh Toplam SO2 Emisyonu
(paund) (milyon) (milyon paund)
Kömür 0.0134 1,804 24,173
Doğal Gaz 0.000007 283.6 2
Petrol 0.0112 77.8 871
ABD Ort. 0.0080 3,494 27,952
Rüzgar 0 3.5 0

Nitrojen Oksit (NOx) Emisyonu (Asit yağmurlarını doğuran diğer bir unsur ve dumanlı sisin temel maddesi):
Yakıt Salınan NOx/kWh 1997 Üretimi kWh Toplam NOx Emisyonu
(paund) (milyon) (milyon paund)
Kömür 0.0076 1,804 13,710
Doğal Gaz 0.0018 283.6 510
Petrol 0.0021 77.8 163
ABD Ort. 0.0049 3,494 17,120
Rüzgar 0 3.5 0
Bütün bu atıkların yanı sıra doğal felaketler veya ihmal sonucu Nükleer veya Hidroelektrik Santrallerde meydana gelebilecek hasarlar sonucu çevreye verilebilecek zararın büyüklüğü herkesçe çok iyi bilinmektedir [5]. Bu tür bir risk eğer sigorta şirketlerine yüklense maliyetlerin ve ödenecek primin ne olacağı meçhuldur.
Rüzgar enerjisi santrallerinde oluşabilecek tek çevresel etki olarak gürültü gösterilmektedir. Ancak rüzgar enerjisi santralleri, rüzgar rejimine bağlı olarak, genelde yerleşimin olmadığı veya rakım farklılıkları sebebiyle gürültünün etkilerinin daha az hissedildiği yerlerde kurulmaktadır. Diğer yandan türbin teknolojisindeki gelişmeler doğrultusunda gürültü emisyonları gün geçtikçe düşürülmekte ve hatta türbinlerden 150-200 metre uzaklıkta 40 dB (Fısıltı seviyesi)’nin altına inilmektedir. Dolayısıyla gürültü etkisiyle oluşacak bir çevresel kirlenme Rüzgar Enerjisi Santralleri için göz ardı edilebilecek orandadır.
Yukarıda bahsedilen emisyon miktarları ile risk primlerinin toplamının kilowatt saat başına ne kadarlık bir maliyet getireceğinin hesaplanması oldukça zordur. Bu aşamada gelişmiş ülkelerin yukarıda bahsedilen emisyon miktarları ve risk primleri için kurumlara ek vergiler getirmeyi düşündüklerini görmekteyiz. Örneğin Avrupa Birliğine üye ülkelerde kömür santrallerinden kWh başına 1.6 cECU, gaz ile çalışanlardan 0.8 cECU ve nükleer enerji ile çalışan santrallerden de 0.7 cECU ek vergi toplanması düşünülmektedir [6].
Dolayısıyla Rüzgar Enerjisi hariç diğer enerji kaynaklarından üretilen elektrik enerjisinin maliyeti göz önüne alınırken en azından 0.7 ile 1.6 cECU/kWh’lık bir dış maliyetin varlığı göz önüne alınmalı ve yukarıdaki bölümlerde verilen enerji maliyetlerine eklenmelidir. Türkiye şartları dikkate alındığında (yakıt kalitesi ve teknoloji düzeyi) bu dış maliyetin 2-2.5 cECU/kWh’dan az olmaması beklenmelidir.
SONUÇ :
Avrupa Rüzgâr Enerjisi Birliğinin (EWEA) 2002 yılındaki bir raporuna göre ortalama rüzgâr hızının yükselmesi rüzgâr enerjisi birim fiyatını düşürmektedir. Ortalama rüzgâr hızı 7,5 m/s üstünde olan ve birim güç maliyeti 700 €/kWh olan rüzgâr enerjisi birim maliyeti, bütün diğer sistemlerin en ucuzu olup yıllık elektrik enerjisi birim maliyeti 4 cent/kWh’in altındadır. En pahalı rüzgâr enerjisi olarak görülen deniz üstü rüzgâr santralleri birim güç maliyeti 1400 €/kWh olarak düşünüldüğünde bile yıllık elektrik enerjisi birim maliyeti 8 cent/kWh olarak en pahalı elektrik enerjisi kaynaklarından nükleer enerji birim maliyeti ile eşit miktardadır. Hatta nükleer enerji, kömür ve doğal gaz ile çalışan santrallerin toplumsal ve çevresel maliyetleri ve işletme maliyetleri hesaba dahil edildiğinde rüzgâr enerjisinin en ucuz birim maliyete sahip olduğu görülecektir.
Rüzgâr santrali yatırım maliyeti toplam maliyetin %75 ila %90’ını oluşturmaktadır. Türbin maliyeti kWh başına halen 600-900 €’dur. Projenin hazırlanması ve tesis etme maliyetleri kWh başına 200-250 € daha eklemektedir. Rüzgâr türbinlerinin kWh başına birim maliyeti min.800 € ile max.1200 € arasında değişmektedir.
Dünya ekonomisi gittikçe küreselleşen ve serbest piyasa ekonomisinin gün geçtikçe daha yaygın hale geldiği bir atmosferde gelişmektedir. Uzun vadede de bu yöndeki gelişimin devam etmesi beklenmektedir. Ancak ekonomik liberalleşmenin, ülke ekonomisinde bir başıbozukluk ve sosyal dengeleri alt üst etme gibi bir riski de beraberinde getirdiği çok açıktır. Bu aşamada gelişime karşı konulamayacağı için devlete çok büyük bir rol düşmektedir; Piyasaları ve sektörleri topluma en çok fayda sağlayacakları şekilde yönlendirmek ve kuralları koyup uygulamaları izlemek. Bu rol kesinlikle devletin kapalı ekonomilerde karar verici ve uygulayıcı olarak üstlendiği rolden daha az bir sorumluluk getirmemektedir. Bilakis devletin artık piyasaları derinlemesine analiz etmesi, maliyetleri derinlemesine tetkik etmesi ve hassas bir değerlendirme ile sektörlere nasıl yön vereceğini bilmesi gerekmektedir. Bu aşamada kararsız veya kuralsız bir devlet topluma büyük zararlar verebilecektir.
Rüzgar Enerjisi, özelliği gereği çevreye en az zarar veren, dolayısıyla dış maliyetleri en düşük enerji kaynağıdır. Rüzgar Enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren teknoloji maalesef büyük sermaye gerektirmektedir, ancak yakıt ve işletme giderlerinin çok düşük olduğu da bir gerçektir. Bu aşamada finansman koşullarının iyi olması Rüzgar Enerjisinden elde edilecek elektrik enerjisinin diğer bütün bilinen enerji kaynaklarından elde edilenden çok daha ucuza mal edileceğini göstermektedir. Her halukarda dünya genelinde Rüzgar Enerjisinin Santrallerinin diğer konvansiyonel enerji kaynakları ile çalışan santrallere göre çok daha geniş bir alanda desteklendiği ve diğerlerine göre çok daha kolay ve iyi şartlarla finansman bulduğu gözlemlenmektedir.
Başta Almanya olmak üzere Danimarka, Hollanda, İspanya gibi belli başlı Avrupa Birliğine üye ülkelerin temiz enerji kaynağı olan Rüzgar Enerjisinden daha fazla faydalanılması maksadıyla yatırımları ve araştırma geliştirme faaliyetlerini destekledikleri ve Rüzgar Enerjisi Santrallerinin de en çok bu ülkelerde tesis edildiği görülmektedir. Rüzgar enerjisinin İngiltere, İrlanda ve Fransa gibi ülkelerde de çok fazla desteklenmediği ve dolayısıyla da kurulu kapasitelerin diğer ülkelere göre daha düşük olduğu gözlemlenmektedir [7]. Ancak bütün ülkelerdeki uygulamalarda belirli bir enerji politikasının varlığı dikkate çarpmaktadır. Kanaatimizce benzer bir politikanın ülkemizde de belirlenmesi ve devletin bütün kurumlarınca misyon olarak kabul edilerek, duyurulması hem ekonomik faaliyetlerin daha sağlıklı yürümesi ve hem de gereksiz zaman ve para kaybının önlenmesi bakımından hayati önem arz etmektedir.
Türkiye’de Rüzgar Türbinleri üretilmesi için yeterli kaynak ve bilgi birikimi mevcuttur. Devletin Rüzgar Enerjisi Santrallerini desteklemesi durumunda oluşacak bu yeni sektörde yeni iş imkanları yaratılacak ve hatta işçilik ve nakliye avantajları sebebiyle Türkiye ekonomisine yeni bir ihraç ürününün daha katılacağı söylenebilir. Bu durumda ekonomideki dinamik dengelerin ne kadar büyük bir katma değer yaratacağını da göz ardı etmemek gerekir. Ayrıca milli kaynaklara dayanan bu enerji türüyle sektörün dışa bağımlılığı da tümüyle ortadan kaldırılabilecektir.
İlk çağlardan beri ülkemizin üzerinden akıp geçen bu muazzam rüzgar enerjisi kaynağını artık toplumumuzun hizmetine sunmanın zamanının geldiğini düşünmekteyiz. Bu yönde sarf edilecek bütün gayretlerin ülke çıkarları için çok değerli olacağı kesindir.
KAYNAKLAR
- www.eie.gov.tr
- MMO Konya Şube Bülteni Sayı 9
- ‘Wind Energy in Europe-The Facts’, Volume II – Price, Cost and Values, European Commision, Directorate-General for Energy, 1999.
- ‘Comparative Cost of Wind and other Fuels’, American Wind Energy Association, 2000.
- ‘Comparative Air Emissions of Wind and other Fuels’, American Wind Energy Association, 2000.
- ‘Wind Power and the REFIT Model’, by Andreas Wagner, Wind Directions, March 1999.

DEĞİŞKEN DEBİLİ SİSTEMLER VE POMPALARA YOLVERME METODLARI

2009-11-16T17:15:00.002+02:00

DEĞİŞKEN DEBİLİ SİSTEMLER
Çok çeşitli nedenlerden ötürü, kullanıcılar genellikle aşırı büyük motorlar satın alırlar. Proseslerde gerçekleştirilen testlerde ve uygulamalarda, büyük seçilen motorların nominal yüklerinin sadece yüzde 50-60 oranlarında çalıştığı gözlenmiştir. Kayıplar ve enerji sarfiyatı gibi diğer dezavantajlarının yanında bir motorun nominal yükünün altında çalıştırılması verimsizlik olarak tanımlanır. Çok düşük yükte çalışan motorların daha küçük boyutlu motorlarla değiştirilmesi sistem verimliliğini arttırır.
Hydraulic Institute tarafından yapılan bir araştırmada gelişmiş ülkelerde tüketilen enerjinin % 20 si pompalar tarafından tüketilmektedir. İyi bir sistem dizaynı ve uygun pompalar kullanılarak pompaların tükettiği enerjinin % 30 azaltılabileceği aynı yayında belirtilmektedir. Bizlerin görevi pompaların enerji tüketimini en az düzeye getirmek ve enerji tüketiminin çevreye etkilerinin azaltılmasına katkıda bulunmaktır.
Pompa seçiminde ilerideki ihtiyaçları da göz önüne almak için pompa debisinin %25, basma yüksekliğinin %10 arttırılarak sipariş edilmesi yaygın bir uygulamadır. Bu uygulama ile pompalar en iyi verim noktalarından uzaklarda çalıştırılmakta, debi fazla geldiği için de vana kısılarak debiyi ayarlamak mecburiyeti doğmaktadır.
Frekans konvertörleri ile yakın zamanlarda güç elektroniğindeki gelişmelerle enerji kayıpları azaltılıp fiyatları izafi olarak ucuzladığı için pompaların değişken devirli olarak kullanılması yaygınlaşmaya başlamıştır. Bu uygulamada devir sayısını azaltmak ve arttırmakta mümkün olduğundan pompa seçiminde ilerideki ihtiyaçları göz önüne almak için büyük debili pompa seçmektense kullanma şartlarına uygun pompa seçilerek sistem karakteristiğini değiştirmeden konvertör yardımıyla dönme sayısı ayarlanan elektrik motoru ile tahrik edilen pompalarla istenen debinin sağlanması mümkün olmuştur.

DEĞİŞKEN DEBİ ELDE ETME USULLERİ
• Pompayı ihtiyaç olunca çalıştırmak. (Kesintili Çalıştırma)
• Sistemi bir depodan besleyerek pompayı depo seviyesine göre bir zaman saati vasıtasıyla veya elle kesintili çalıştırmak.
• Pompayı devamlı çalıştırarak akışkanın bir bölümünü depoya geri döndürmek. (by-pass)
• Pompa çıkışındaki debi kontrol vanası ile sistem karakteristiğini değiştirerek debiyi ayarlamak.
• Sabit devirli elektrik motoru ile pompa arasına hidrolik veya elektriki kavrama koyarak pompa devrini debi veya basınç ihtiyacına göre ayarlamak.
• Çalışan pompa sayısını değiştirmek. (paralel pompalar)
• Normal asenkron motorun frekans değiştirici yardımı ile uygulanan gerilim ve frekansı değiştirerek
pompanın sistem gereksinimini karşılayacak devirde dönmesini sağlamak.

Pompalarda debi değişimi çeşitli yöntemlerle sağlanabilir. Kontrol vanası, by-pas vanası, çalışan pompa sayısının değiştirilmesi, pompaların kesintili çalıştırılması gibi pompa dışı yöntemlerin yanında; pompa performansını değiştiren değişken devirli pompa kullanımı gelmektedir. Frekans konvertörleri devir sayısı ayarlanabilen veya değişken güçlü motorlarla tahrik edilen pompalarda, değişken debi sağlanması için olduğu gibi teknolojik mecburiyetler dolayısı ile de kullanılır. Eğer değişken debi ve basınç (pompa ve fan uygulaması) altında çalışılması gerekiyor ve bu itibarla yüksek güçlü motor tercih edilmesi gerekiyorsa frekans konvertörü (hız kontrol sürücüleri) kullanılması hem motorun korunması, hem de işletme koşullarına sağlanan kontrol kolaylığı açısından temel gereklilik olmuştur. Hız kontrol cihazları, üst sınır motor tork değerini %400’e kadar arttırabilirler ve hızlanma-yavaşlama periyotlarında tam bir kontrol sağlarlar.

STATİK BASMA YÜKSEKLİĞİ DEĞİŞİMİNİN HIZ KONTROLUNA ETKİLERİ
Statik basma yüksekliğinin hız kontroluna etkisini değerlendirebilmek için aynı pompanın üç değişik sistemde statik basma yüksekliğinin 0-60-100 m. olarak değiştirerek aynı debi ve basma yüksekliğinde (Q=250 m3/h, Hm=100 m.) çalışmakta olduğunu varsayalım. Diğer bir deyişle statik basma yüksekliği, toplam basma yüksekliğinin % 0 ile %100 arasında değişsin.
Bir pompanın çalışma noktası pompa karakteristiği ile sistem karakteristiğinin kesişme noktasıdır. Değişik statik basma yüksekleri için (Hs=0 Hs=60 Hs=100) sistemlerin ve pompanın karakteristiğini birlikte düşünelim. Bu eğriler Q=250 m3/h ve Hm=100 m. noktasında kesişmektedir. Pompanın devir sayısını % 20 azalttığımızda:
Statik basma yüksekliğinin bulunmadığı Hs=0 durumunda pompanın maksimum verim eğrisi sistem karakteristiği ile üst üste geldiği için pompa daima en iyi verim noktasında (%84) verimle çalışacak ve pompa debisi Q=200 m3/h ve basma yüksekliği Hm=65 m olacaktır.
Devir sayısı %80 ve Hs=60 durumunda pompa debisi 150 m3/h ve basma yüksekliği Hm=75 m olmakta fakat pompa verimi %75 e düşmektedir.
Sürtünme kayıplarının bulunmadığı Hs=100 durumunda ise pompa çalıştığı halde hiç su basamamakta ve adeta bir su ısıtıcısı gibi çalışmaktadır. Statik basma yüksekliğinin fazla olduğu sistemlerde devir sayısının azaltılması sırasında böyle duruma düşmemek için dikkatli olunmalıdır. Böyle çalışma pompanın ciddi bir hasar görmesine sebep olabilir.

SİSTEM DEBİSİNİN KARAKTERİ
Sistem gereksinimleri çok çeşitli olabilmektedir. Örneğin, bir sistem sabit ve devamlı bir debi isterken, bir diğeri iki sınır değer arasında devamlı değişen bir debi veya başka bir sistem sabit veya değişken debili ve kesintili bir işletme isteyebilir. Bu sistemlerin kombinasyonları da söz konusu olabilir. Her bir sistem kendi içinde değerlendirilmeli ve ona göre çözüm aranmalıdır. Bir sistem için uygun olan çözüm bir başkası için uygun olmayabilir.
Debi kontrolünün en çok kullanılan yöntemi vana ile kısma yapıp sürtünme kayıplarını arttırarak sistem karakteristiğini değiştirmek suretiyle istenen debiyi sağlamaktır.
Diğer bir yol ise pompanın devrini azaltarak benzeşim kuralları gereğince pompa karakteristiğini değiştirerek sistem karakteristiği ile kesim noktasını ayarlamaktır. Örneğin pompa %80 hızda çalıştırıldığında karakteristiğin kesim noktası sistem eğrisini 200 m3/h ve Hm=65 m noktasında keser.
Sabit devirli pompanın 250 ve 200 m3/h te çektikleri güçler 82,87 ve 76,3 kW tır. Elektrik motorunun verimini %92 olarak kabul edersek şebekeden çekilen güç 90,07 ve 82,93 kW olacaktır.
Halbuki devir düşürülerek yapılan ayar sonucu 200 m3/h debide mil gücü belirgin bir biçimde azalacaktır.
(43,35 kW) . % 80 hızda motor ve sürücü veriminin %88 olduğunu göz önüne alarak tüketilen enerji 82,93 kW’tan 48,22 kW düşecektir ki bu vana ile kısmaya gore % 41,85 azalmaya tekabül etmektedir.
İşler maalesef her zaman bu kadar kârlı ve basit değildir. Frekans değişimi ile debi kontrolü, basma yüksekliğinin tamamen sürtünmelerden oluştuğu sistemlerde başarı ile kullanıldığı halde statik basma yüksekliği payının artmasıyla olay daha karmaşık hale gelmektedir.
Değişken devirli pompalarda konvertörlerin tam yükteki kayıpları % 2-6 arasındadır. Devir sayısı azaltılınca yüklerde büyük ölçüde azalacağından hem elektrik motorunun hem de frekans değiştiricinin verimleri azalmaktadır.
Değişken devirli pompaya karar vermeden önce aşağıdaki hususların hatırlanması yerinde olur.
Sabit devirli pompalar en iyi verim noktalarından uzakta çalıştırıldığında verimi düşük olur. Eğer çalışma noktası en iyi verim noktasından uzakta değilse sistem veriminiz iyi olacak ve pompaj probleminiz ekonomik olarak sabit devirli pompalarla çözülmüş olacaktır. Sürtünme kayıplarının az olduğu sistemlerde, debisi Q olan bir pompa yerine Q/2 debili iki pompa size hem Q/2 de hem de Q debisinde maksimum verimde çalışma olanağı verecektir. Seçimde pompa sayısının çoğaltılması, kesintili çalışma, depolama yöntemleri de göz önüne alınmalıdır. Burada paralel pompalar kullanılmalı ve birine takılacak frekans konvertörü ile debi değişimi sağlanarak, diğer pompalar softstarter yardımıyla sürülerek istenen debi sağlanmalıdır.
Değişken devirli pompalar, debinin az olması istendiği sürece, basma yüksekliğinde azalma meydana geldiği için sistem veriminde iyileşme sağlar.
Seçim yapılırken daima “sabit devirli pompalarla bu problem çözülebilir mi? “sorusu göz önünde tutulmalıdır.
Toplam basma yüksekliğinde statik basma yüksekliği payının çok olduğu durumlarda verimli bir debi kontrolü paralel pompalar kullanarak sağlanır. Debi değişken değil ise teknolojik mecburiyet olmadıkça en iyi çözüm en iyi verim bölgesinde çalışan sabit devirli pompadır ve bu pompalarda softstarter kullanımı en uygunudur.
Bugünlerde pompaların seçiminde ömür boyu maliyet göz önüne alınmaktadır. Satınalma kararı verilirken aşağıdaki hususların göz önüne alınması tavsiye edilmektedir.
• Yatırım maliyeti (pompa-sistem-borular-yardımcı servisler)
• Montaj ve işletmeye alma maliyeti.
• Enerji maliyeti.
• İşletme maliyeti.
• Bakım-onarım maliyeti.
• Arıza süresinde üretim kaybı maliyeti.
• Çevresel maliyet. (pompalanan akışkanın yaratacağı çevresel zararı onarım maliyeti)
• Ömrü biten pompanın söküm ve atım maliyeti.

FREKANS KONVERTÖRLERİ
Sürücüler motorları tasarruflu çalıştırmak için değil, iyi kontrol edebilmek için tasarlanmışlardır. Normal bir AC motoru, sabit yükle, sabit bir kondansatör gurubuyla kompanze edebilmeniz mümkünken, sürücülü durumda sürücünün kendi handikapları yüzünden kompanze etmek zorlaşır. Bir defa sürücü anahtarlama yapan bir cihazdır bu nedenle bol bol harmonik üretir. Bunun için seçilecek sürücüde mutlaka (genelde opsiyon olarak sunulur) harmonik ve EMC filtrelerin olmasına dikkat edilmelidir.
Hemen her sürücüde büyük alüminyum soğutucular ve fanlar görürsünüz, bunlar ısıya dönüşen kayıp enerjiyi devreden uzaklaştırmak içindir. Ayrıca her sürücü güç faktörü kolaylıkla düzeltilebilecek motoru, daha karmaşık sistemlerle çözülebilecek duruma sokar. 0.9 cos φ değeri bile bir sürücü için iyi bir değerdir. Güç faktörü 1’e yakın bir değerde istenirse girişte kompanzasyon yapmak uygun olacaktır. Elektronikçiler Power factor correction denen konuyla uzun süredir uğraşılmaktadır. Bu sistem sürücü ve benzeri cihazlarda güç katsayısının kötüleşmesini önlemektedir. Dolayısıyla güç faktörünün düşük olduğu durumlarda ilave olarak kompanzasyon yapmak kaçınılmazdır.
Özetle sürücüde temel üç tür kayıp vardır.
1. Açma kaybı
2. Kapama kaybı
3. İletim kaybı
Sürücüler bir motoru kalkış ve duruş anında yapılan yumuşak kalkış haricinde daha tasarruflu hale getirmezler, kontrolünü kolaylaştırırlar. Kontrol kolaylığı haricinde işletme yöntemi nedeniyle basınç, debi, hız, kontrolü özelliğinden dolayı bir tasarruf sağlıyorsa sağlanacak ilave tasarruf budur. Direkt tork kontrolü, yükteki değişimlere çok hızlı bir şekilde tepki verir ve prosesi her hız seviyesinde korurlar. Yük yükseklidiğinde ya da düştüğünde, hız kontrol cihazı çok hızlı bir şekilde, hızla ilişkili olarak torku karşılaştırır ve otomatik olarak olması gereken seviyeye getirir.
Eğer basınç kontrolü ve devir kontrolü yapmayacaksanız konvertöre gerek yok softstarter işinizi görecektir. Pompalar daimi hızda çalışarak işi bitince duracaksa frekans konvertörü pahalı bir çözümdür. Eğer pompanız çok ise kontrol kartı ile ya da gelişmiş bir frekans konvertörü yardımı ile tek pompayı, sıralı olarak diğer pompaları soft starterlerle çalıştırarak eşit yaşlanma yapılabilir. Softstarter gerilim kırpma mantığı ile çalıştığı için kalkış esnasında motor gücünü düşürür, sürücüler ise frekans ayarı yaptığı için gücü pek fazla etkilemez. Her ikisi de kalkış ve duruş esnasında düşük akım çekildiğinden tasarruf aynıdır.

Yol Verme Yöntemleri ve Kalkış Akımları
Yol Verme Tipi --------------------------------------Kalkış akımı (Tam Yük Akımının (FLA) %’si)
Frekans Konvertörü ile Yol Verme -------------------%100
Softstarter ile Yol Verme---------------------------------%100-250
Yıldız-Üçgen Yol Verme----------------------------------%150-450
Oto-trafo ile Yol Verme-----------------------------------%400-500
Kısmi sargı ile Yol Verme-------------------------------%400-500
Doğrudan Yol Verme-------------------------------------%600-800

Sürücüler motorların gerilim veya akımı ile oynamazlar, frekans ile kontrol ederler bu yüzden motorlar zarar görmez tam tersine faydası görülür. Çünkü diğer yol verme yöntemlerinde birden hızlanamaz ve şebekeden 1,5 – 8 katı arasında fazla akım çeker ve bu motor sargılarına zarar verir, zamanla sargılar aşınır ve yanar.

HIZ DEĞİŞİM FORMÜLÜ
Hız (d/d) = Frekans (Hertz) x 120/Kutup sayısı

Frekans ----------2 kutuplu motorlar ------------4 kutuplu motorlar
50 Hz ----------------------3000 d/dk-------------------------1500 d/dk
45 Hz ----------------------2700 d/dk-------------------------1350 d/dk
40 Hz ----------------------2400 d/dk-------------------------1200 d/dk
35 Hz ----------------------2100 d/dk-------------------------1050 d/dk
30 Hz ----------------------1800 d/dk--------------------------900 d/dk
25 Hz ----------------------1500 d/dk--------------------------750 d/dk

Fan Hızındaki Değişimin Etkileri aşağıdaki gibi gerçekleşmektedir.
Akış; hızla doğru orantılı olarak değişir Debi2=Debi1x(RPM2/RPM1)
Basınç; hızın karesine göre değişir Basınç2=Basınç1x(RPM2/RPM1)²
Güç; hızın 3.kuvvetine göre değişir Güç2=Güç1x(RPM2/RPM1)³

Formülü ise;

P1 / P2 = (n1 / n2)³

Örnek 1; Yuvarlak rakamlar kullanacağım!
100kW, 1000 d/dk olan bir motor, yıldız üçgende 1000 devirde döner ve 100 kW enerji harcar diyelim.
Siz bunu frekans konvertörü ile 900 devirde çalıştırdığınızda 73kW enerji harcayacaktır.
Formülde yerine koyarsak bu değerleri:

100 / P2 = (1000 / 900)³
100 / P2 = (1.11)³
P2 = 100 / 1,37
P2 = 73 kW
Sonuç olarak 100 kW bir motor, 900 devirde 73 kW enerji harcayacacak, bu sayede %27’lik tasarruf sağlanmış olacaktır.

Örnek 2; Başka bir örnek verecek olursak;
Frekans: 50 Hz -- Basınç: 5,0 bar -- Debi: 400 lt/sn -- Tüketilen güç: 300 kW/h
Frekans: 40 Hz -- Basınç: 3,2 bar -- Debi: 320 lt/sn -- Tüketilen güç: 150 kW/h
Şebekenin 5000 m³ suya ihtiyaç olduğunu düşünürsek;
50 Hz’de 400 lt/sn ile 3,5 saatte 1050 kWh enerji harcayarak ihtiyacı karşılarken,
40 Hz’de 320 lt/sn ile 4,3 saatte 651 kWh enerji harcayarak ihtiyaç karşılanmış olacaktır.
Kaba bir ifadeyle akışı yüzde 20 azaltmak, gücü yüzde 50 düşürmektedir.

Örnek 3; 132 kw'lık bir pompa motoru sabit Hm değerlerinde ve sabit debide çalışmaktadır. Konvertör bağlanırsa ne kadarlık bir verim elde edilir, bunu nasıl hesaplayabiliriz.
Çok kaba tabirle devirde %10'luk bir azalma, enerji tüketiminde %27 kadar bir tasarruf sağlıyor.
Bu hesaplar yükün karakteristiğine de bağlı. Fan uygulaması mı yoksa pompa uygulaması mı? Mekanik kısmın devir-yük eğrisini inceleyerek hangi devirlerde ne kadar güç ihtiyacı olduğunu çıkarabilirsiniz.
Biz küçük güçler için konsinye bir cihazla sürücüsüz ve sürücü ile %90 devirde çalıştırıp iki ölçümü kıyaslıyoruz. Sonra çıkan sonuca göre sürücüyü ya da soft starteri kalıcı olarak monte ediyoruz.
Büyük güçler için tabi bunu yapmak nispeten zor.
Bir de günde kaç defa durup-kalkış yapmasına da bağlı tabii ki.
Verim hesabına baktığımızda, neticede şebekeden yinede 132 kw. enerji çekilecektir, ama; yol verme esnasındaki darbeleri önleyecektir. Sadece bu özellik kullanılacaksa softstarter işinizi görebilir. Fan, pompa gibi yüklerde devirde %30’luk artışın, 100% güç artışına denk geldiği de bir gerçektir. Bu hem motora, pompaya hem de sürücüye zarar verebilmektedir.
Bu itibarla, 300 dakikada dolabilecek bir depo pompa devri azaltılınca anlık güçte düşüşe neden olacak ancak daha çok süre çalışarak dolacak yani akımı az çekecek ama daha çok çalışacağından dolayı toplam çekilen güç yine aynı olacaktır. Bu tür uygulamalarda softstarter kullanımı daha uygun bir seçim olacaktır. Ancak fan ve pompa uygulamalarında hız, momentin küpü ile orantılıdır. Yani hız düşünce kazanç çok daha fazladır. Çeşitli pompa ve fan uygulamalarında akışı düzenlemek için hala ilkel metotlarla kısık vana ayarı yapılmaktadır. Sadece düşük hız gerektiren durumlarda motorların tam hızda çalıştırılması, tamamıyla savurganlıktır. Hız kontrol sürücüleri optimal hız ve kontrol hassasiyeti ile önemli boyutlarda enerji tasarrufu yapılmasına olanak sağlar.

Örnek 4; Uygulamalı bir örnekte,
Sistem pompa istasyonu öncesindeki depodan gelen suyun, pompalar vasıtasıyla şebekeye verilmesi esasına dayanmaktadır. Toplama kuyularından isale hattı ile depoya getirilen su, her biri 315 KW gücünde 380 V. Enerjiyle çalışan 7 adet asenkron motora akuple (Q=420 lt/sn. Hm= 50 mSS. +/- %10 ) pompalar ve elektrikli kelebek vanalardan geçerek şebekeye verilmektedir.
Pompa istasyonunun enerjisi kendisine ait 2*1250 KVA TR postasına ait TR binasından karşılanmakta olup, transformatör AG çıkışındaki ana panoda, iç ihtiyaç şubeleri çıkışlarından başka bir sistemi çalıştırmak üzere pompa binasında bulunan 2 adet (yedekli) frekans konvertörü panosu ile 7 adet soft starter panosuna aynı güçte 9 adet müstakil çıkış sağlanmıştır. Çalışma prensibi olarak hız kontrolünü sağlayacak ekipman frekans konvertörü olup, softstarterlar yumuşak duruş ve kalkış için motorlara bağlanmıştır. Frekans konvertörlerinden biri yedek olup, devredeki konvertörün herhangi bir nedenle arızalanıp devre dışı olduğu takdirde devreye girecektir. Frekans konvertörü 7 adet motordan herhangi birine alınabilmekte, 0-50 Hz arasında frekansı değiştirerek motor devrini 0-1500 d/dk arasında tutarak büyük oranda enerji tasarrufu sağlamaktadır. Ayrıca sistem 400 V AC enerji ile beslendiğinden yüksek gerilimden doğacak çeşitli manevra güçlükleri, frekans konvertörü ile softstarterin PLC üzerinden PC ile haberleşme kolaylığı ayrıca yüksek gerilimdeki malzeme temin ve montajı gibi zorluklar aşılmıştır.
Pompa istasyonu PLC ile bilgisayara bağlanmış sonucunda tam otomasyon sağlanarak sistem prosesi bilgisayar monitöründen izlenmekte hem PC üzerinden hem de konvertör ve softstarter panolar üzerinden kumanda ve kontrol ile parametrelerin girilebilmesi set edilerek değiştirilebilmesi sağlanmıştır.
Sistemin çalışmasında ana parametre basınç olup, bilgisayara set edilen basınç değerini sağlamak üzere ilk önce frekans konvertörü kendisine bağlı motoru devreye almakta, devir 1500 d/dk ulaştığında basıncı istenilen değere getiremediği takdirde, soft starter üzerinden sabit devirli ikinci motoru devreye almaktadır. Örneğin konvertöre bağlı motor 25 Hz de 750 d/dk ile sabit devirli motor 50 Hz de 1500 d/dk hızla gerekli basıncı sağlayamadığı takdirde konvertöre bağlı motor devrini arttırmaya devam ederek 1500 d/dk ya ulaşır. Eğer şebeke basıncı set basıncına ulaşmamışsa, ikinci soft starter üzerinden sabit devirle üçüncü motoru çalıştırarak kendi devrini aşağıya çekmektedir. Şebeke basıncının düşmesi halinde (suya ihtiyacın azalması) kendiliğinden sabit devirli motorları devreden çıkarmaktadır. Eğer depo seviyesi, gece gündüz farklılığı gibi sebeplerle basıncın değişmesi isteniyorsa bilgisayar otomatik olarak girilen sınırları içerisinde set değerini değiştirmektedir.
Frekans konvertörleri seçilirken, en son teknolojiyi sağlayan IGBT (yalıtılmış kapılı bipolar transistör) tüm güç yarı iletkenleri ile harmonik bozulma (distorsiyon) yüzdeleri ile elektro manyetik kirliliği en alt düzeye indiren filtrelere haiz olanlar tercih edilmiştir. Sistemde pompa ve motorların eşit yaşlanmasını temin için bilgisayara girilecek çalışma saatleri ile motorların dönüşümlü olarak konvertörle çalışması sağlanmalıdır.
Frekans konvertörüyle sürülen 315kW bir motorda fan ve pompa için verilen devirdeki değişim, debide lineer, basınçta karesi ile orantılı, güçte küpü ile orantılı teoremi bire bir doğru.
315kW motor 1470rpm de 1600m3/h basmakta ve 305 kW çekmekte idi. 1300rpm'e çekince 1400m3/h bastı ve 225kW güç çekti. Buradan hesap yapınca yılda 75.000 TL enerji tasarrufu hesapladık ve 315kW sürücü kendini yaklaşık 5-6 ayda amorti eder duruma geldi. Diğer motorlar softstarterler vasıtasıyla çalıştığından kalkış-duruş anındaki tasarruflar ve mekanik faydaları ortalama %7 tasarruf sağlamış oldu.

YUMUŞAK YOLVERİCİLER (SOFT STARTERLER)
Motor kalkışı sırasındaki ani deşarjı azaltmak için yıldız-üçgen, kısmi sargı, oto-trafo ve elektronik kontrollü yol vericiler yaygın olarak kullanılır. Bu yol vericilerin hepsi gücü motora sabit frekansta iletir ve bu nedenle motora uygulanan gerilim kontrol edilerek akım belli bir sınır içinde tutulmalıdır. Yıldız-üçgen, kısmi sargı ve oto-trafo yol vericiler gerilimi düşürmek için özel elektrik bağlantıları kullanırlar. Elektronik yol vericileri ise gerilimi düşürmek için SCR’ler kullanırlar. Motorun hızlanmak için belli bir torka ulaşması ge¬rekir ve bunun için yeterli gerilime ihtiyaç vardır. Bu nedenle gerilim düşür¬me ancak belli bir sınıra kadar mümkündür. Mümkün olan en fazla gerilim düşürme ile bile motor kalkış sırasında iki ya da dört kez tam yük amperi (FLA) çeker. Buna ek olarak yıldız-üçgen yol verme ile ilişkili hızlı ivmelenme kayış ve diğer güç aktarma elemanlarında aşınmaya neden olur.
Direk yolvermede motorlar doğrudan başlatıldıkları zaman, motorun nominal akımının 8 katı değerinde çok yüksek bir sargı akımı oluşabilir. Bu akım, önlenemez bir şekilde kaynak iletkenlerini, kaynak sistemini ve seri bağlı şalt tesisini yükleyebilir. Ayrıca, direk yolvermede zaman aşırı derecede bir dönme momenti oluşur. Bu sarsıntı sürülen motora baskı yapmakla kalmaz aynı zamanda makine mekaniklerini yükler. Örneğin öncelikli güç ileten kısımları (V kayışı, dişliler, vb)
Bu başlama akımını azaltmak için önceden yıldız-üçgen kombinasyonları kullanılıyordu. Yıldız-üçgen devresinde, motor akımı üçgen bağlantıya göre üçte bir akım değerindedir. Motorun nominal dönme momenti değerine nominal akım değerinde ulaşmasını sağlamak için, belirli bir kurma zamanı sonrasında, yıldızdan üçgene anahtarlama gerekir. Bu kaynak sistemini etkileyen akım piklerine sebebiyet verir. Ayrıca, sürücüyü aşırı derecede yükleyen dönme momenti pikleri de vardır. Bu etkileri önlemek için soft starterleri kullanmak daha duyarlı bir davranıştır. Terminal gerilimi sürekli artırılarak, motor dönüşü sarsıntısız olarak ivmelendirilir. Motorda olduğu gibi kaynak sistemi en uygun yolla çalıştırılır. Yani soft starterler paradan kazandırır, motoru korur (ömrünü uzatır), kurulum masraflarından kazandırır ve azalan başlama akımına bağlı olarak daha az yer kaplayan kaynak iletkenlerini önerir.

SOFT STARTERLERİN ÇALIŞMASI
Tristörler kullanılarak bir faz açısındaki kesme gerilim kontrolü gerçeklenir. Bu faz kontrolü, motor terminal geriliminin kurulabilir başlangıç değerinden sistem kaynak gerilimine yükseltilmesine olanak sağlar. Sonuçta ilgili başlama akımı ve dönme momenti sürme şartlarına en uygun olarak ayarlanabilir. Yıldız-üçgen kombinasyonlarına göre, bu çözüm sadece daha küçük yük besleyici büyüklüğü avantajını önermez, ayrıca, sadece üç motor çıkışının kurulmasına öncülük eder. Daha önce vurgulandığı gibi, üçgenden daha yüksek bir anahtarlama oluşmadığında dönme momenti ve akımda aşırılılık oluşmaz. Sonuçta kaynak sistemi ve motor korunmuş olur.
Soft starter, motor ile şebeke arasına direkt bağlanır. Motor akımı ve gerilimi soft starter tarafından kontrol edilir. Soft starter motorun devreye girmesi sırasında şebeke voltajını, %30 değerinden başlayarak %100 değerine kadar, kontrol ederek motora tatbik eder. Soft starter voltajı küçüldükçe motor voltajı şebeke voltajına yaklaşır. Motorun devreden çıkarılması durumunda şebeke voltajını %100 değerinden %30 değerine kadar kontrol ederek şebekeden ayrılmasını sağlar.
Motora soft starter ile yol vermede ilk önce şebeke geriliminin %30’u uygulanır, bu sırada motor şebekeden fazla akım çekecektir. Motorun nominal akım bilgisi mikro işlemciye daha önceden girilmiş olacağından, mikro işlemci motor voltajını yükseltecektir.
Motorun momenti (Tork) ; Md = k x U olduğundan voltajın zamana bağlı olarak yükselmesi ile motorun torku da yavaş yavaş yükselecek ve motor dönmeye başlayacaktır. Motor voltajı şebeke voltajına eşit olduğundan motor nominal hıza ulaşacaktır. Böylece motor şebekeye ve işlemcilere darbe yapmadan devreye girecektir. Bu olayın tersinde motor yumuşak duruş yapacaktır.
Ani duruş ve kalkışlar olmadığından koç darbesi, aşırı akım, mekanik kilitleme ve pompa su yük etkilerinden kurtularak motorun ve pompanın ömrü uzamış olacaktır.

SOFT STARTERLERİN AYARLANMASI
Soft starterler temelde en az üç olası kurulum önerir.
Bunlar; sistem gerilimini yüzdesi olarak başlangıç başlama gerilimi veya – saniye cinsinden başlama tırmanma zamanı veya – durma iniş zamanı. Başlatma gerilimi, kurulu başlama tırmanma zamanı içinde nominal motor gerilimine yükseldiği değerdir. Bağlı motor pürüzsüz ve hızlı bir şekilde tam hıza ulaşır. Durma iniş zamanı, nominal motor geriliminin kapama gerilim değerine (kurulu başlatma gerilimi ile genelde aynıdır) kapanma komutu verildiğinde düşürüldüğü zamandır.
Softstarter seçimi ve nerelerde kullanılacağına ilişkin örnekler frekans konvertörü örnekleri içinde detaylı olarak geçmektedir. Şimdi burada softstarter bağlanmış bulunan, direkt depoyu besleyen 55 kW gücünde bir dalgıç pompalı kuyudaki değişikliklere göz atalım.
Bilindiği üzere şamandra ile depolara çalışan kuyularımızda pompalar sıklıkla durma ve kalkma gerçekleştirmektedir. Kuyumuza takılan soft starter cihazının yumuşak kalkış ve durdurma özelliğinden dolayı önceki çalışma düzeninde dalgıç pompa üzerinde meydana gelen koç darbeleri dolayısıyla pompa deformasyonu ile yatak parçalanmaları önlenmiş olmaktadır.
Sistemdeki gerilim dalgalanmaları daha iyi gözlenebilmekte gerektiği takdirde aşırı gerilim yükselmesi ya da düşmelerinde cihaz pompayı devre dışı yapmaktadır.
Cihaz üzerinde aşırı akım açtırma değerleri ile arıza parametrelerinin set edilebilme imkânı dolayısıyla sistemin daha iyi gözlenerek kontrol altında tutulması sağlanmaktadır.
Yapılan endeks takibi neticesinde soft starter sistemi, kalkış-duruş anındaki kontrolü ve aşırı akım korumaları nedeniyle eski çalışma düzenine nazaran %7 oranında enerji tasarrufu sağlamaktadır.

SCADA SİSTEMLERİ (2)

2009-11-03T15:41:00.001+02:00

SCADA SİSTEMLERİ (İzleme, Kontrol ve Veri Toplama Sistemi)

Bölüm 1

SCADA Sisteminin İncelenmesi

1.1 SCADA'nın Tanımı
SCADA adı "Supervisory and Data Acquisition" kelimelerinin ilk harflerinden oluşmuştur. Türkçe'ye "İzleme, Kontrol ve Veri Toplama Sistemi" olarak çevrilebilir. SCADA sistemi izleme, danışma, kontrol ve veri toplama işlevlerini yerine getirir. Bu sistemin uzaklık veya mesafe kavramını da çalıştırdığı kabul edilir.
Danışma ve Uzaktan Kontrol İşlevi
Belli bir cihazı veya tesisi uzaktan kontrol edebilmek, bunların verilen kontrol komutuna göre çalışmasını sağlayabilmek ve davranışlarının kontrol komutları doğrultusunda olup olmadığını doğrulayabilmektir. Uzaklık Kavramı
Uzaklık için genel kriter; kontrol bölgesi ile kontrol edilen cihaz arasındaki mesafenin telli kontrol kullanmaya elverişli olup olmadığı veya pratik olmadığı uzaklıktır.
Danışmanlı Kontrol Sistemi
Bir iletişim kanalı üzerinden, multiplexing tekniği kullanılarak uzak ve geniş coğrafi bölgeye yayılmış olan, çok sayıda cihaz ve tesisin sistem operatörü (işletmeci) tarafından, danışma ve kontrolünü sağlayan sistem, danışmanlı kontrol sistemi olarak tanımlanır. SCADA sistemleri kullanılarak uygulama yazılımı geliştirmek için protokollerin tanımlanması ve veri tabanı yapısının tanımlanması gerekmektedir. İletişim protokolleri, SCADA'nın işletmedeki bilgi omurgası olma görevini yapması için birbirleri ile iletişim kurması gereken birimlerin haberleşmesini sağlamaktadır. SCADA sisteminin gözlem ve denetim fonksiyonlarını üstlenmesi için sürece ait giriş ve çıkış bilgileri bir veri tabanında tanımlanır. Bu süreç değişkenlerinin bulunması gereken seviyelerle ilgili alarmlar ve bu değişkenlerin işlenmesi gerektiğinde kullanılacak bilgi blokları veri bilgi tabanı tanımlanması aşamasında gerçekleştirilir.
SCADA sistemleri; sistem operatörlerine, merkezi bir kontrol noktasından geniş bir coğrafi alana petrol ve gaz alanları, boru sistemleri, su şebekeleri, termik ve hidrolik enerji üretim sistemleri ile iletim ve dağıtım tesisleri gibi alanlarda vanaları, kesicileri, ayırıcıları, anahtarları uzaktan açıp kapama, ayar noktalarını değiştirme, alarmları görüntüleme, ölçü bilgilerini toplama işlevlerini güvenilir, emniyetli ve ekonomik olarak yerine getirme avantajı sunmaktadır.

1.2 SCADA Sisteminin Uygulama Alanları
SCADA sisteminin birçok kullanım alanı vardır. Geniş bir coğrafi alana yayılmış, bölgesel ve yerel tesislerin bir çoğunda kullanılmaktadır. Başka sistemlere de alt yapı teşkil etmektedir. SCADA sistemine ilave işlevler eklenerek ENERJİ YÖNETİM SİSTEMLERİ (EMS) veya DAĞITIM YÖNETİM SİSTEMLERİ (DMS) gibi sistemler oluşturulur.
SCADA sisteminin başlıca kullanım alanları şunlardır:
• Kimya Endüstrisi
• Doğalgaz ve Petrol Boru Hatları
• Petrokimya Endüstrisi
• Elektrik Üretim ve İletim Sistemleri
• Elektrik dağıtım Tesisleri
• Su Toplama, Arıtma ve Dağıtım Tesisleri
• Hava Kirliliği Kontrolü
• Çimento Endüstrisi
• Otomotiv Endüstrisi
• Bina Otomasyonu
• Process Tesisleri
Kısaca bir tesiste, ölçüm yapılacak yerlerin alanı km2 ile ölçülüyor ve km'lerce uzakta ise, basit komutlar ve görüntülemelerle kontrol edilebilecekse ve iyi bir işletme için, sık, düzenli ve hızlı cevap süreleri gerekli ise SCADA sistemi uygulanabilir.

1.3 SCADA Sisteminin İşlevleri
SCADA sisteminin işlevleri;
1. İzleme (Monitoring) İşlevleri (Olay ve Alarm İşlem)
2. Kontrol İşlevleri
3. Veri Toplama
4. Verilerin Kaydı ve Saklanması
olarak dört grupta toplanabilir.
1. İzleme (Monitoring) İşlevleri
-Durum Denetimi
-Eşik ve Limit Değer Denetimi (analog ölçümler)
-Olay ve alarmların rapor edilmesi, gruplandırılması, sınıflandırılması
-Trend denetimi
2. Kontrol İşlevleri
-Kontrol edilecek cihazların tek tek kontrolü (ayırıcı ve kesicilerin uzaktan açılıp kapatılması, trafo değiştirici kontrolü, vb)
-Regülatörlere veya rölelere kontrol işaretleri gönderilmesi
3. Veri Toplama
-Analog ölçümler (akım, gerilim, aktif ve reaktif güçler, yağ ve sargı sıcaklıkları, kademe değiştirici konumu vb.)
-Durum ölçümleri (kesici ve ayırıcıların açık kapalı konumları, röle kontak konumları vb.)
-Enerji ölçümleri (sayaç çıkışlarından alınan birim enerji işaretlerinin sayılması)
4. Verilerin Kaydı ve Saklanması
Danışma Kontrol ve Veri Toplama işlevlerinden elde edilen veriler isteğe bağlı olarak kaydedilip saklanır.

Bölüm 2

SCADA Sisteminin Uzaktan Bilgi Toplama Ve Denetleme Ünitesi
2.1 RTU'nun Tanımı
Uzak Uç Birimleri: Bir SCADA sisteminde RTU - Bilgi Toplama ve Denetleme birimi, bulunduğu merkezin sistem değişkenlerine ilişkin bilgileri toplayan, depolayan, gerektiğinde bu bilgileri kontrol merkezine belirli bir iletişim ortamı yolu ile gönderen, kontrol merkezinden gelen komutları uygulayan bir SCADA birimidir. Uzak uç birimleri bulundukları yerde ölçüm ve denetleme işlemleri yürüten birimlerdir ve RTU (Remote Terminal Unit) olarak adlandırılmaktadır. SCADA sistemleri içerisinde yerel ölçüm ve kumanda noktaları oluşturan RTU'lar birbirine bağlanabilen çeşitli cihazlara (Enerji Gözetleme Sistemlerinde), kesicilere, ayırıcılara kumanda edilebilir. Ölçülmesi gereken akım, gerilim, aktif ve reaktif güç, güç faktörü gibi değerler ölçülebilir. Ayrıca ayırıcı, kesici (Açık, Kapalı) durumlarını kontrol edebilme imkanı sağlar. RTU yardımıyla merkezi kumanda ve izlemeyi sağlayabilmek için RTU'lar tüm ölçüm sonuçlarıyla cihazın çalışma durumlarını (Kesici açık, Ayırıcı kapalı) merkeze ileterek merkezden gelen komutlar doğrultusunda (Kesici aç, Ayırıcı kapa) işlemlerini yaparlar. Böylece merkezi denetim birimlerinin başında bulunan sistem operatörünün tüm ölçüm sonuçlarını görmesini ve gerekli komutları göndererek sistemin denetlenmesini sağlar. Fakat RTU'nun görevi sadece ölçüm yapmak ve komut uygulamak değil, ölçüm sonuçlarını belirli sınırlar içerisinde olup olmadığını da denetleyerek aykırı ya da alarm durumlarında merkeze bildirmektir. RTU'lar gelişen teknoloji ile birlikte bir çok aşamadan geçmişlerdir. İlk zamanlarda kontrol sistemlerinde kullanılan RTU'lar mikroişlemcisizdi. Mikroişlemcisiz RTU'lar sadece ölçüm yaparak, bu ölçüm bilgilerini merkeze bildirerek merkezden gelen komutlar doğrultusunda işlem görürlerdi. Bu tür RTU'lar ile oluşturulan SCADA sistemlerinde bir çok olumsuzluklar ortaya çıkmaktaydı. Alarm durumlarında ve diğer bütün işlemlerin merkezi denetim sistemi üzerinde yapılmasından dolayı ortaya çıkan problemler şu şekilde sıralanabilir:
a) Merkezin devre dışı kaldığı ya da RTU'ların iletişiminin kesildiği durumlarda oluşacak sorunlara müdahale edilmemekte ve sonuç olarak da sistemin iletişimi aksamaktadır.
b) Alarm durumlarında merkezin alarm kararı verip RTU'ya komut göndermesi belli bir süre almaktadır. Bu da, anında müdahale edilmesi gereken durumlarda sakıncalara yol açmaktadır.
c) Akıllı olmayan RTU'lar ile oluşturulan SCADA sisteminin çalışabilmesi için merkezin sürekli olarak RTU'lar ile iletişim halinde olması gerekmektedir. Ancak bu sayede merkez, denetlenen cihazlar hakkında bilgi sahibi olup istenilen işlemleri yerine getirebilir. Bu durumda çok yoğun iletişim trafiğinin yaşandığı SCADA sistemlerinde özel bir iletişim hattının bulunması gerekir.
d) Mikroişlemcisiz RTU'lar kullanıcının özel gereksinimlerinin bulunduğu ya da karmaşık kontrol algoritmalarının uygulandığı durumlarda yetersiz kalmaktadır.
e) Tüm SCADA sisteminin yükü merkez bilgisayarı üzerinde olacağından, çok hızlı, yüksek işlem gücü olan, pahalı bilgisayarlar kullanmak gerekmektedir. Bu da ekonomik yük getirmektedir.
İşlemcili RTU'lar, tüm olumsuz durumları değerlendirerek alarm uyarıları üretebilir ve bu durumlarda ne yapılacağına anında kendileri karar vererek yerinde müdahale edebilir. Aynı zamanda işlemcili RTU'lar kullanıcının özel isteklerini yerine getirecek şekilde programlanabilir, böylece denetleyici cihazların kullanıcı gereksinimlerini karşılayacak şekilde çalışması sağlanmış olur. Bu esnada diğer işlemcili RTU'larla haberleşerek işlemlerin yerine getirilmesi sağlanmış olur. Birbirleri arasındaki iletişimi sağlarken aynı zamanda merkezi birim tarafından sürekli gözetlenerek sistemin tümünün denetlenmesine izin verirler.
İşlemcili RTU'ların endüstrideki avantajları;
a) Mikroişlemcili RTU'lar en karmaşık kontrol yöntemlerinin dahi uygulanmasını sağlarlar.
b) Mikroişlemcili RTU' ar kendi başlarına karar verebildikleri için, çoğu zaman merkez birimine gerek duymadan uygulamanın devamı için gerekli işlemleri yerine getirirler. Bu da toplam sistem performansını önemli ölçüde artırır ve tepki süresini azaltır. Böylece kalıcı ya da ölümle sonuçlanabilecek hasar durumlara acil müdahale edilebildiği için tüm sistemin güvenilirliği saptanır.
c) Mikroişlemcili RTU' lar normalde kullanılan pek çok elektromekanik ya da mekanik cihazın işlevini üstlenmektedir. Mekanik cihazlar, uzun kullanım süreleri sonucunda aşınmakta verimleri düşmekte ve güvenilirlikleri azalmaktadır. Tamamıyla elektronik yapıdaki RTU ise hassasiyetinde hiçbir değişiklik olmadan daha uzun süre çalışabilmektedir.
d) Mikroişlemcili RTU' lar kendi başlarına karar verebildikleri için merkez bilgisayarın yapabileceği pek çok işi de üstlenmiş olur. Bu genel sistem güvenilirliğini artırmaktadır. Merkez birimin durması veya iletişimin kesilmesi durumunda akıllı RTU hiç durmadan görevini icra etmekte ve gerekli işlevleri yerine getirmektedir.
e) Merkezin İşlem Yükünün RTU' lara dağıtılması sonucunda, merkezin RTU' lar ile sık iletişim kurma gereksinimi kalmayacak, iletişim trafiği hafifleyecek, iletişim ortamı daha verimli kılınacaktır.

2.2 RTU'nun Görevleri
Temel görevleri değişmemek kaydıyla gelişen istekler karşısında geliştirilmektedir.
1) Bilgi Toplama ve Depolama
2) Gerekli Kumandaları Gerçekleştirmek
Bu iki görev değişmeyen temel özelliklerindendir. Bir RTU' nun kontrol fonksiyonları kısıtlı olabilir, ancak yukarıdaki özelliklerinden vazgeçilemez. RTU' nun bu iki özelliğini birleştirilmesi ile oluşan bir diğer görevi daha vardır.
RTU' nun görevleri tekrar sıralanacak olursa;
1) Bilgi Toplama ve Depolama
2) Kontrol ve Kumanda
3) İzleme (Monitoring)
4) Arıza Yeri Tespiti ve İzolasyonu

RTU- Bilgi toplama ve denetleme biriminin temel işlevi olarak doğru ve zamanında yapması gereken en önemli görevidir. RTU' lar tali merkezlerde analog değerler, alarm ve durum bilgilerini ve sayaç değerlerini toplar. Böylece bağlı oldukları tali merkezlerin ve ait oldukları ana merkezin ihtiyacı olan tüm bilgileri toplayarak otomasyonun ilk prensibini gerçekleştirmiş olurlar. Toplanan bu bilgileri kendi üzerindeki hafızalarında saklarlar. Bu bilgiler; MTU kendilerini sorgulayıncaya kadar veya ayarlanan belli süreler için saklanır. Bilgi toplama işini kendilerine verilen periyodik aralıklarla veya ayarlandıkları değerlerden sapmalar olduğunda yeni değerleri kaydetmek şeklinde yerine getirirler. RTU' lar bilgilerin toplanmasını ve gönderilmesini RS-232 veya RS-485 seri formatta çalışan cihazlarla yapmaktadır. Bu, SCADA fonksiyonelliğini arttırmakta, fakat sahadaki lokal veri transferini basitleştirmektedir. RTU topladığı değerleri isterse bir ön işlemden geçirebilir. Ön işlem; bilgilerin kullanıcı tanımlı hale getirilmesi olayıdır. Yani analog bir bilgi sayısal bilgiye çevrildikten sonra RTU' da oluşturulmuş bir veri tabanı vasıtasıyla, o değere ait sınır değerlerle karşılaştırmaya veya matematiksel bir hesaplamaya tabi tutulur. Bu işlemlerden sonra o bilginin kontrol merkezine gönderilmeye değer bir bilgi olup olmadığı ortaya çıkar. Böylelikle sadece önemli bilgiler gönderilir ve iletişim kanalı meşgul edilmez. Bilgi alındıktan ve gerekliyse işlemden geçirildikten sonra, ya o anda kontrol merkezine gönderilir ya da daha sonra gönderilmek üzere RTU' da depolanır. Depolanan bu bilgiler RTU' da oluşturulmuş veri tabanı kütüğüne "oluş sırasına göre" kaydedilir. Oluş sırasına göre kayıt; beklenmedik durumlarda farklı zaman ve bölgelerde oluşan hızlı durum değişikliklerinin tek bir zaman ekseni üzerine kaydıdır. Hata sonrası analizlerde ve gerçek zaman içinde operatörün gerekli manevrayı yapmasında kullanılır. Bu şekilde bir depolama işlemi sayesinde bir gün içinde hangi olayın, tam olarak, ne zaman ve kaç defa gerçekleştirildiği Kontrol Merkezi tarafından rahatlıkla izlenebilmektedir. Bu SCADA gibi gerçek zamanlı bir sistemde mutlaka bulunması gereken bir özelliktir.

Bölüm 3

SCADA Sisteminin Kontrol Merkezi
3.1 Tanım
İngilizce yaygın olarak kullanılan adı Master Terminal Unit Türkçe'ye ana ve yönetici giriş birimi olarak çevrilebilir. Yaptığı işlevleri de göz önüne alarak bu birimi Ana Kontrol Merkezi veya kısaca Kontrol Merkezi olarak Türkçe' ye çevrilebilir.
Kontrol Merkezi geniş bir coğrafyaya yayılmış tesislerin, bilgisayar esaslı bir yapıyla uzaktan kontrol edildiği, izlendiği ve yönetildiği yer olarak tanımlanabilir. Kontrol Merkezi genelde SCADA sistemlerinin ve kontrol edilecek tesislerin merkezi bir yerine kurulur.
Kontrol Merkezi, sistem güvenilirliğinden sorumludur. Yetki verilmeksizin açma ve kapama işlemi yapılamaz. Bunun sonucunda merkez; bakım için dağıtım birimlerinin hizmetten çekilmesi, işleme modelinde değişiklikler yapmak, dağıtım sisteminde arıza durumunda ortaya çıkan sorunların çözümü için gereken bütün açma-kapama işlemlerine müsaade eder ve bunları denetler.
Kontrol Merkezi, yüklerin izlenmesinden sorumludur ve bunların kabul edilebilir sınırlar içerisinde kalması için, ya uygun otomatik cihazları devreye almak suretiyle ya da işletme programını değiştirmek suretiyle önlemleri almak zorundadır.
Dağıtım sisteminde arıza olması durumunda kontrol merkezi sorunları gidermek ve mümkün olan en kısa sürede normale dönüşü sağlamak zorundadır. Bir yandan dağıtım donanımının devre dışı kalması stratejisini hesaba katarak, kritik durumların ortaya çıkarılmasına imkan verecek çağdaş izleme yöntemleri kullanılmalı, diğer yandan arızaların anında yerlerinin tespitine imkan verilmelidir. Kontrol merkezinde özellikle tüketim miktarları, dağıtım donanımının kullanım sayıları ve arızalar hakkında istatistikler tutulması çok önemlidir. Bu istatistikler daha sonra geçmişteki işletme planlamasında aynı zamanda sistem planlamasında kullanılır.
İstatistiklerin yapılması; nicelik ve nitelik bakımından verilerin toplanmasını, ileride kullanılmak üzere bu verilerin kayıtlara geçirilmesini, planlama ve bilgisayar donanımı gereksinimlerine uyarlanmış hesaplama yöntemlerini kullanmayı gerektirmektedir.
SCADA sisteminde geniş bir alana yayılmış RTU' ların koordineli çalışması, RTU' lardan gelen bilgilerin yorumlanması, kullanıcıya sunulması ayrıca kullanıcıların isteklerini RTU' lara ileterek merkezi kumandanın sağlanması işlevlerini SCADA sisteminde ana kontrol merkezi yerine getirir.
Merkezi bilgisayar
RTU' lardan periyodik olarak gelen verileri, sistem üzerinden alınan ikazları, istenilen verileri düzenli olarak saklar. Merkezi yazılım bu bilgileri değerlendirerek kontrol eder. SCADA sistemlerinde merkezi bilgisayar vasıtasıyla RTU' lardan ve sistemin diğer elemanlarından toplanan bilgiler gerek duyulan hallerde her türlü raporlar çıktı olarak kullanıcının sistemine sunulur. Merkezi sistemde denetlenen sistemin akış diyagramının ekran üzerinde görüntülenmesi sağlanır. Dolayısıyla operatör tüm sistemi ekran üzerinde gözlemleyerek sistem takibi yapabilir. Sistemin çalışması açısından RTU' lardan gelen alarm ve arıza uyarıları çok önemli olduğundan merkezi yazılım bu durumları görsel ve sesli olarak operatöre bildirir.
Merkezi sistem birimi; yöneticilerin, işletme operatörlerini, bakım elemanlarını ve tüm işletim sistemini gerçek zamanlı görsel olarak izleyebildikleri fiziksel çevredir. Kontrol merkezinde merkezi bilgisayardan başka bulunan ara birimleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:
Bilgisayar Terminalleri
Birçok kullanıcıya çalışma imkanı veren bu terminaller operatörlerin sistemi takip edebilmelerini sağlar. Sistemin kontrolü için gerekli bilgilerin girilmesi veya değiştirilebilmesi mümkün olabilmektedir.
Bilgisayar Ekranları: Ekranlar ile dinamik işletme noktasının (kesici, ayırıcı, motor, vana, ölçü noktası) sürekli gözlenmesi sağlanır.
Yazıcılar
İşletmeye ve sisteme ait tüm durum ve arıza hallerini raporlama imkanı sağlar.

3.2 Kontrol Merkezinin Görevleri
Kontrol Merkezleri kısaca bilgisayarlardan, giriş çıkış birimlerinden, insan ve makina ara biriminden (MMI:Man Machine Interface), RTU' larla haberleşme birimlerinden, bilgi depolama birimleri ve bunların ek birimlerinden oluşur. Kontrol Merkezleri yukarıda kısaca bahsedilen donanımları ile şu görevleri yerine getirir.
1. Uzaktaki RTU birimlerinden verilerin toplanması
2. Toplanmış verilerin yazılım programları ile işlenerek ekrana veya yazıcıya gönderilmesi
3. Sistemde kontrol edilecek cihazlara kontrol komutu gönderilmesi
4. Belli olaylar karşısında alarm üretme ve gelen alarmları operatöre en hızlı şekilde iletme
5. Meydana gelen olayları ve verileri zaman sırasına göre kaydetme
6. Başka bilgisayar sistemleri ile iletişimde olma
7. Dağıtım Yönetim Sistemi (DYS) ve Enerji Yönetim Sistemi (EYS) gibi üst seviye uygulama programlarını çalıştırma
8. Yazıcı, çizici, haberleşme, birimleri gibi ek birimlerin kontrolü

3.3 Kontrol Merkezinin Sistem İçindeki Yeri
Kontrol Merkezi için sistemde, SCADA sisteminin büyüklüğüne göre, ayrı bir mekan olmalıdır. Bu ayrı kontrol merkezinden; tüm SCADA sistemine kumanda edilir, gerekli bilgiler toplanır, uygun bir veri tabanı programı ile bilgiler depolanır, gelen veriler ve alarmlar, analiz programları ile yorumlanır, veriler üzerinde işlem yapılır, bunların yazılım programları vasıtasıyla görüntülenmesi ve yazıcı çıktıları alınabilir. Kontrol Merkezleri, SCADA sistemi içinde bir tane olabileceği gibi, sistemin büyüklüğüne göre bir kaç tane de olabilir. Hatta çok büyük sistemlerde ana kontrol merkezinin altında ALT-KONTROL MERKEZLERİ de bulunabilir.

3.4 Kontrol Merkezi Mimarisi
Kontrol Merkezleri;
1. Sistem bilgisayarı,
2. Kullanıcı arabirimleri insan makina ara birimleri (MMI), operatör ara birimi de denir.
3. Veri toplama giriş-çıkış birimleri (front-end bilgisayarları)
4. Mimik diyagram ya da ekran projeksiyon sistemleri
5. Yazıcılar çiziciler
6. Veri depolama birimleri
7. Kesintisiz güç kaynakları
8. Zaman ayar sistemi
9. Yerel iletişim ağı
10. İzole, yükseltilmiş tabanlı kumanda odası veya odaları gibi bileşenlerden oluşur.

3.4.1 Sistem Bilgisayarları
Bilgisayarlar, kontrol merkezindeki her türlü ek birimler üzerinde, denetimi ve koordinasyonu sağlayan birimlerdir. Bu işlemleri giriş, çıkış, bellek, merkezi işlem birimi, bilgisayar işletim sistemi ve uygun yazılım programları vasıtasıyla yerine getirmektedir.
Giriş Birimi: Merkezi işlem birimine dış birimlerden verilerin gelmesini sağlar. Bu birimin kontrol ettiği birimler şunlardır:
a) Klavye: Yazıların girilmesi için kullanılır.
b) Grafiksel Giriş Birimi: Mouse, digitizer, scanner gibi şekil ve benzeri şeyleri bilgisayara aktarılmasında kullanılır.
c) Haberleşme Birimleri: Bilgisayarın diğer bilgisayarlarla iletişim kurmasını sağlar. Bu iletişim genellikle MODEM ya da veri ağlarıyla (LAN, WAN gibi) saplanır.
d) Depolama Birimleri gelen verileri ya da bilgisayarda çalışan programları depolamak için kullanılır. Bu birimler sabit disk, manyetik teyp gibi birimlerdir.
Çıkış Birimi: Verilerin dış dünyadaki birimlere ulaşmasını sağlar. Örneğin ekrandaki bir bilginin yazıcıya aktarılması için bu birim kullanılır. Çıkış birimine bağlı olan birkaç birim şöyle sıralanabilir.
a) Yazıcılar; raporlar, alarmlar gibi bilgilerin kağıt üzerine aktarılmasını sağlar.
b) Çiziciler
c) Depolama birimleri: Yedekleme ve depolama amacıyla kullanılır.
d) Grafiksel Gösterim Birimleri: Verilerin kullanıcıya gösterilmesinde kullanılır. (Monitör, Ekran Projeksiyon makinaları, mapboard'lar)

3.4.1.1 Bilgisayar İşletim Sistemi
Bilgisayar işletim sistemi, bilgisayar sisteminde çalışan programların denetimini yapar, ek birimlere erişimini sağlar. Verilerin depolama ya da yedekleme birimlerine transferini sağlar, bellek erişimini ve sistem kullanıcılarının erişimini denetler. İşletim sistemlerinin Tek Görevli ve Tek Kullanıcılı, Çok Görevli ve Çok Kullanıcılı olmak üzere iki tipi vardır. Bunlardan ilki aynı anda sadece bir tek kullanıcının bilgisayarı çalıştırmasına ve bir tek programın işletilmesine izin verir. İkincisinde birden fazla kişi, birden fazla programı aynı anda işletebilmektedir. Bu sistemler genel olarak iletişim ağı tabanlıdır. Dolayısıyla verilerin ortak olarak kullanımı söz konusudur. Örnek olarak UNIX, POSIX işletim sistemleri gösterilebilir.

3.4.1.2 Kontrol Merkezlerinde Kullanılan Bilgisayar Çeşitleri
SCADA sistemi kontrol merkezlerinde kullanılan bilgisayar sistemlerini,
1) Kişisel Bilgisayarlar
2) Mini Bilgisayarlar
3) Süper Bilgisayarlar
4) Mainframe bilgisayarlar olarak sınıflandırabiliriz.

3.4.1.3 Kontrol Merkezi Bilgisayarı Yazılım Programları
Elektrik dağıtım sistemlerinin işletilmesi ve yönetilmesinde otomasyonun bulunmadığı ülkemizde, özellikle büyük şehirlerde, dağıtım otomasyonu ve SCADA sistemlerinin kurulması kaçınılmaz olmuştur. Bilgisayar yazılım ve donanım teknolojilerindeki gelişmeler otomasyon sistemlerinin tasarımını da etkilemekte, bu tür otomasyon işlevlerini ekonomik ve teknik açıdan mümkün kılmaktadır.
Yazılım teknolojisinde yeni bir teknik olan nesneye dayalı programlama (Objected-Oriented Programing: OOP) metoduyla gerçekleştirilebilir. OOP, bilgisayar teknolojisinde büyük yazılım sistemlerine çözüm getiren önemli bir gelişmedir. OOP yaklaşımı ve avantajları şöyle özetlenebilir:
• Fiziksel nesneler ve düşünceler program içinde nesneler ve sınıflar olarak tanımlanırlar. Mühendis daha çok kendi alanıyla ilgili konularda çalışır ve bilgisayar tabanlı sorunlarla uğraşmaz.
• Algoritmik süreçlere alternatif olarak nesneler birbirlerine mesaj göndererek süreci oluştururlar ve hepsi sadece bu şekilde iletişim kuran bağımsız program parçacıklarıdır.
• Fiziksel dünyadaki nesneler arası ilişkiler program nesneleri arasında da kurulabilir. Böylece sistem mimarisi insanın algıladığı biçimde tasarlanıp sunulabilir.
• Birbirlerine benzer nesneler gerçek dünyada olduğu gibi bir soya çekim hiyerarşisi içerisinde bulunur ve özelliklerini kendilerinden önce gelen sınıftan alırlar.
• Bu temel özellikleri yanında, OOP, programlamaya veri gizleme (information hiding), soyutlama (abstraction), çok şekillilik (poly-morphism) gibi kolaylıklar getirir.
Müşteri / hizmetli (client / server) mimarisi çok süreçli dağıtım sistemlerde yaygınca kullanılan bir mimaridir. Açık sistem yaklaşımının öngördüğü biçimde başka sistemlerden alınan parçaların asıl sisteme eklenebilmesi bu mimari sayesinde gerçekleştirilebilir. Entegre edilmesi düşünülen modül sistem katmanlarından kendi düzeyinde olan birine müşteri olur. İletişim protokollerinde olduğu gibi her katman, altındaki katmanın hizmetlerini kullanır. Kendi üstündeki katmana hizmet verir. Her katman ayrıca alt katmanlardan oluşabilir.
SCADA sistemi yazılım programları oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir ve gelişimi yıllar alır. Bu nedenle SCADA gibi büyük sistemlerde yazılım çok pahalıdır. Böyle karmaşık yapılı yazılımlar yazılım mühendisliğinin konusudur. Yazılım mühendisliğinin amacı kaliteli yazılım üretmektir. Yazılımın pahalı olması, elde edilmesinin ve geliştirilmesinin zor olması nedeniyle donanımda olduğu gibi yazılımda da kalite ve performans üstünlükleri aranmalıdır. Bir program yazılım sürecinde, analiz, tasarım, kodlama ve test aşamalarından geçmektedir. Yazılım sürecinin % 60'ını analiz ve tasarım aşamaları oluşturmaktadır. Bu nedenle bir yazılımda esas önemli olan analiz ve tasarımdır.

3.4.1.4 Bilgisayar Yazılım Programları Yazılım Kalitesi
Yazılım kalitesini belirleyen iç ve dış etkenler şunlardır:
1) Geliştirilebilirlik: Teknolojideki değişimlere, yeni isteklere karşı açık olmasıdır.
2) Doğruluk: Yazılımın bütün istekleri doğru olarak yerine getirebilmesidir.
3) Anormal Durumlara Karşı Koyabilme: Yazılımdan beklenen durumlar dışında, tanımlı olmayan durumlarda, istenmeyen (sisteme zarar verebilecek) tepkiler vermemesidir.
4) Uyumluluk: Yazılımın başka yazılımlarla kolay entegre olabilmesi, başka sistemlerle (yazılım ya da donanım) beraber çalışabilmesi.
5) Yeniden Kullanılabilir Olma: Yazılımın ya da onu oluşturan parçaların başka amaçlarla kullanılabilmesi ve yeni uygulamalara destek verebilmesidir.
6) Verimlilik: Programın kaynakları verimli kullanması (CPU, bellek, disk gibi) ve performansının yüksek olmasıdır.
7) Taşınabilir Olma: Programın farklı yazılım ya da donanım ortamında çalışabilir olması; yani sistemde kullanılan makineden, ek birimlerden ve işletim sistemlerinden bağımsız olabilmesidir.
8) Doğrulanabilirlilik: Programı test edebilmek ve hataları bulabilmek için test programlarının yazılmış ya da test yöntemlerinin tanımlanmış olmasıdır.
9) Modüler Olma: Programın birbirinden bağımsız küçük modüllerden oluşmasıdır.
10) Okunabilir Olma: Program dökümünün yeterince açık ve anlaşılır olmasıdır.
11) Öğrenme ve Kullanma Kolaylığı: Programı kullanacak olan kişilerin programın iç yapısını bilmesine gerek duymadan öğrenebilmesi ve kullanabilmesidir. Gerektiğinde kullanıcıyı uyaracak ve istedikleri bilgileri sağlayacak yardım fonksiyonlarına sahip olmasıdır.
Yazılım mühendisleri kaliteli yazılım çıkarırken bu unsurlara dikkat etmelidirler. Alıcının da yazılımdan sadece istenilen fonksiyonları yerine getirmesini değil, bu kalite unsurlarını da sağlamasını beklemelidir. Görünürde aynı işi yapan (hatta aynı performansa sahip olan) iki programdan, bu unsurlar gözönüne alındığında, biri diğerinden çok farklı olabilir. Çok karmaşık olan yazılım sistemlerinde kaliteye ulaşmak için aşağıdaki unsurların gözönüne alınması genel bir çözüm sağlar:
1) Standartlara uyma,
2) Açık sistemler geliştirme,
3) Tasarıma gereken önemi verme,
4) Standartlaşmış yüksek düzeyli diller kullanma,
5) Nesneye dayalı tasarım tekniklerine ve programlama dillerini kullanma.

3.4.1.5 Yazılım Sistemini Oluşturan Parçalar
SCADA yazılım sistemi; bir veri tabanı, veri toplam sistemi ve bunlarla birlikte çalışan programlardan oluşur. Programlar CPU'lar üzerinde dağılmış olabilir. Aynı zamanda bir CPU birden fazla programı kontrol edebilir. Modern SCADA merkezlerinde irili ufaklı yüzlerce program aynı anda ya da isteğe bağlı olarak değişik zamanlarda çalışabilir. Programların çoğu değişik programlarla (veri tabanı) iletişim halindedir.
Genelde amaç; veri toplama donanımından verileri veri tabanına kaydetmek, kullanıcı ara biriminde görüntülemek, denetim işlevini sağlamak ve güncel ya da geçmişe dönük veriler üzerinde analizler yapmaktır.
SCADA merkez sistemini oluşturan yazılım birimleri;
1) Veri toplama sistemi
2) Veri tabanı ve veri tabanı yönetimi
3) Kullanıcı arabirimi (insan / makine arabirimi MMI)
4) Yerel giriş-çıkış
5) Rapor çıkarma, sebep gösterme
6) Veri analizi (geçmişe dönük veya güncel)
7) Uygulama programları (GIS gibi)
8) Konfigürasyon araçları (Veri tabanı editörleri, grafik editörleri)
9) Donanım yönetim programları (işletim sistemi, network sistemi, pencere sistemi)
10) Eğitim, test simülasyon ve hata bulma programları
11) Yerleştirme ve kurma programları
12) Diğer araçlar (derleyiciler gibi)
1) Veri Toplama Sistemi
a) Veri Tarama Sistemi: RTU' dan bilgi taramak, veri tabanına ve diğer ilgili birimlere iletmekle yükümlüdür. RTU' dan nasıl tarama yapılacağı bu sistem içindeki tarama programlarında tanımlıdır ve değişebilir olmalıdır. Tarama sıklığı veri tarama sistemi içinde önemli bir kavramdır. Analog ve sayısal veriler için farklı olabilir. Günümüzde bütün verilerin birkaç saniye aralıkla yenilenmesi mümkündür. Tarama için farklı teknikler kullanılabilir. Bazı tekniklerde gözlenen noktada bir değişim varsa veri alma işlemi gerçekleşir. Hatta değişim hızına göre veri alma işlemi sıklığı artırılıp azaltılır. Verilerin alarm yaratıp yaratmaması, RTU' dan yapılıp istasyona kesme olarak gelebileceği gibi, merkezde de alarm yaratabilir.
b) Olay Dizisi Bilgisi Alma, İletişim İstatistikleri: Gerektiğinde milisaniye düzeyinde bilgi almayı sağlar. Olaylar arası öncelik sırasını gösterir. Veri toplama sistemi, toplanan verilerin doğruluğu üzerinde istatistikler yapılabilir ve RTU' larla olan iletişimin güvenilirliği hakkında rapor çıkarılabilir. Bu raporlar ışığında iletişim teknolojisi değiştirilir ya da geliştirilir.
2) Veri Tabanı
a) SCADA gerçek zaman verileri
b) SCADA' ya ait statik veriler
c) Kontrol merkezi konfigürasyonu ile ilgili veri tabanı
d) Yazılımlara ait diğer veri tabanları
SCADA gerçek zaman verileri: RTU' lardan elde edilen ve zaman bilgisi taşıyan verilerin tutulduğu veri tabanıdır. Her taramada yenilenir. Verilerin çokluğu zamanla artar ve erişim hızının yüksek olması beklenir. Her gözetleme noktasına ait şu veriler bu veri tabanında tutulur:
• Noktanın görüntüleneceği renk
• Noktanın durumu
• Varsa sınırları
• Denetlenebilir olup olmadığı
• Zaman grafiğinin çizilip çizilemeyeceği
• Gerçek, hesaplanmış ya da varsayılan bir değer olduğu
• Ölçülen ya da elle girilen bir değer olduğu
Farklı uygulama programları ile uyumlu olabilmesi için veri tabanının standartlara uygun olması gerekir. Veri tabanı yönetimi SQL gibi standart erişim yollarına açık olmalıdır. İlişkisel veri tabanı kullanımı uygun olmakla beraber günümüzde nesneye dayalı veri tabanı sistemleri ilişkisel veri tabanı sistemlerinin yerini almaktadır. Veri tabanı işlemlerini yapacak CPU' nun diğerlerinden ayrı olması ve diğer birimlere veri tabanı hizmeti vermesi öngörülür, hem bu veri tabanı yöneticisinin hızı hem de diğer programların hızı açısından önemlidir.
SCADA statik veri tabanı: SCADA sistemi ile ilgili konfigürasyon verilerini tutar. Bunlar şu verilerdir:
• Eleman adresleri
• RTU işletim tipi
• İstasyon şemaları
• Network bilgisi, bağlantı bilgisi
• Elemanlara ait istatistik bilgiler
Bu veri tabanı statik olmakla beraber güç sisteminde olacak değişiklikler karşısında güncelleştirilebilir olmalıdır.
3) Kullanıcı Arabirimi
Sistem gözetleme ve kontrolün esas yapıldığı noktadır. Veri tabanı ve veri toplama sistemi ile iletişim kurarak verileri görüntüler ve kullanıcının komutlarını SCADA' ya iletir. Kullanıcı arabiriminin özellikleri şunlar olmalıdır:
• Sistem şemalarını kolayca görüntüleme
• Herhangi bir noktanın bütün verilerini görüntüleyebilme ve üzerinde yazabilme
• Sisteme yeni veri noktaları ekleyebilme
• Zoom (yakından görüntü), pan (kaydırma) gibi grafik görüntüleme tekniklerine sahip olma
• Ekran üzerinden başka programları çağırabilme
• Bağlantı (network) bilgisini şemalar üzerinde gösterebilme
• Çeşitli düzey ve detaylarda şema görüntüsü verebilme
• Öğrenme kullanma kolaylığı
• Güvenlik için erişim sınırlaması (şifreli seçim)
• Modern ve MMI sistemlerini tüm grafik ekranları üzerinde çok pencereli ortamlar aracılığı ile çok iyi bir kullanıcı arabirimi oluşturmaktadır.
4) Yerel Giriş Çıkış
• Yerel RTU' yu tarama ve yerel denetim
• Çıkış denetim sinyalleri yaratma (kalemli azıcılar, ölçüm cihazları, göstergeler)
• Mapboard için sinyal oluşturma
• Yerel saat ve frekans bilgisini elde etme
5) Rapor Çıkarma, Sebep Gösterme
SCADA, gerçek zaman veri tabanı kullanarak geçmişe dönük ya da güncel veriler hakkında istatistiksel raporlar çıkarır. Olay dizisi verilerinden de faydalanarak sebep gösterir ve hata yerini bulur. Çıktıları yazıcı ile ya da ekrandan verebilir.
6) Uygulama Programları
SCADA programları gerçek zaman verilerine ve başka verilere dayanarak sistem bakımı, onarım ve gelişimi için kullanılan programlardır. GIS (Geopraphic Information System: Coğrafi Bilgi Sistemi) örnek olarak verilebilir.
7) Konfigürasyon Araçları
Sistemin ilk kuruluşundan ve sistemin değişmesi durumunda verilerin doğru noktalardan doğru aralıklarla görüntülenmesi için konulan parametrelerin girilmesi amacıyla kullanılır. Bu programların kolay kullanılabilir olması ve hata yapmaya karşı korumalı olmaları gerekir. Sistemdeki değişiklikler fonksiyon değişimi gerektirmediği sürece yeniden programlama gerekmektedir.
8) Donanım Yönetim Programları
İşletim Sistemi
Çeşitli işletim sistemleri kullanılabilmekle beraber SCADA siteminin dağıtılmış işlevlerden oluşan yapısı çok görevli (multitasking) işletim sistemlerinin kullanımını gerektirir. SCADA sistemleri için UNIX iyi bir adaydır. Ayrıca standart işletim sisteminin seçimi farklı firmalardan alınacak ürünlerin birlikte çalıştırılmasına olanak tanır.
Network Sistemi
Süreçler arası veri alışverişini ve ek birimlerle çeşitli noktalardan erişim olanağı tanır. Network sisteminde standartlara uyumun faydaları:
1. Tek bir firmaya bağlı kalmama
2. Kaliteli ürünler
3. Fiyatların düşmesi
4. Uyumlu ürünler
Network sisteminde standartlar ISO' nun 7 katmanlı OSI sistemi üzerinde standartlaştırılmıştır.
Pencere Sistemi
Bir pencere kütüphanesinden ve işletim sistemi ile birlikte çalışan pencere yöneticisinden oluşur. Grafik ekran üzerinde açılan dörtgen alanlar pencere olarak adlandırılır. Pencere sistemleri menü, tuş gibi grafiksel giriş araçlarının eklenmesine de imkan verirler. X-windows pencere sistemleri içinde en çok kullanılandır:
1. Donanım marka ve modelinden bağımsızdır.
2. Nesneye dayalıdır.
3. Olay güdümlü bir sistemdir.
4. Network tabanlıdır. Yaygındır. Açık bir sistemdir.
5. X-Windows uygulamaları taşınabilir.
9) Kurma ve Yerleştirme Programları
Sistemin ilk kuruluşunda program kodlarını disk alanı içinde uygun yerlere yerleştirmek ve ilk çalışma alanını yaratmak, veri tabanının ilk durumunu hazırlamakla görevlidir.
10) Eğitim, Test ve Simülasyon Programları
Kullanıcıların yetiştirilmesi, sistemin çalışırlığının kontrolü amacıyla, genellikle SCADA' ya bağlı olmadan çalışan programlardır. Simülasyon programları RTU ve diğer SCADA elemanlarını simüle ederek eğitim programlarına yardım eder.

3.4.2. Kontrol Merkezi Kullanıcı (Operatör) Arabirim
(İnsan Makine Arabirimi- İMA / Man Machine Interface- MMI)
Kullanıcı Arabirimi
SCADA sistemi ile operatör arasındaki ilişkiyi kuran temel birimlerden biridir. SCADA sistemini kumanda merkezine bağlayan kullanıcıya sistemin her konusunda bilgi sağlayıp yardımcı olan merkezi ve karmaşık bir yapıdır. Süper mini bilgisayarlar sayesinde daha kaliteli, hızlı açık seçik, yeterli bilgileri, gelişmiş yazılım programlarını da kullanarak sunmaktadırlar. Kullanıcı arabirimi yapı olarak karakter grafik veya gerçek grafik olabilir.
Karakter Grafik Yapı
Günümüz teknolojisinde kullanılmamaktadır. Hızlı fakat sınırlı görüntü verme özelliğine sahiptir. Terminal mantığı ile çalıştıklarından görüntü çağırma süresi fazladır. Terminaller ortak işlemcilerle kontrol edildiklerinde terminallerin biri diğerini beklemek zorundadır.
Gerçek Grafik Yapı
En yeni ve yaygın kullanıma sahiptir. Dosya erişme ve çağırma hızı, görüntü kalitesi ve yeteneği yüksektir. Özel grafik kartları sayesinde her türlü görüntüyü hızlı bir şekilde verebilir. Büyüklük olarak, karakter grafik yapıya yayma süresi oldukça az yer kaplar. Kullanıcı arabirimi içi en uygun konfigürasyon budur.

3.4.2.1 Kullanıcı Arabiriminde Bulunan Cihazlar
Kullanıcı arabiriminde olması gereken başlıca cihazlar şunlardır;
1) Monitörler
2) Klavyeler
3) Fare (Mouse)
4) Yazıcılar ve çiziciler
1) Monitörler
Görüntüleme birimleridir. Son yıllarda oldukça kaliteli monitörler geliştirilmiştir. Bunlar yüksek çözünürlüğe sahip, SCADA sistemleri için uygun boyutlarda (17-19 inch veya daha büyük), düşük radyasyon yayan monitörlerdir.
2) Klavyeler
Genel ve SCADA uygulamalarına özel klavyeler olmak üzere ikiye ayırabiliriz. Genel klavyeler; standart Q ve F klavyelerdir. Genel amaçlı bilgisayarlara özel tuşlar içeren klavyelerdir.
Fonksiyonel Klavyeler; Üzerinde SCADA sisteminde kullanılan bazı özel tuşlar içeren istasyonda çalışan yazılım programlarına özel klavyelerdir. Bu tür klavyelerde beklenilmeyen operasyonlar önlenmiştir. Yazılım programının işlemleri bir fonksiyon tuşuna bağlanarak komut vermek hızlı ve kolay hale getirilmiştir. Ancak; günümüz teknolojisi ile geliştirilen programların klavye bağımlılığı ortadan kaldırılmıştır. Bütün operasyonlar fare ile yapılabilmektedir.
3) Fare
Üzerinde iki veya üç (istasyonlar için üç) tuş bulunan ve ekrandaki kursörün hareket ettirilmesinde kullanılan aletlerdir. Ekrandaki mönülerden madde seçme ve programlara değişik komutların gönderilmesinde kullanılır.
4) Yazıcılar ve Çiziciler
Çeşitli rapor dosyalarını ve grafik bilgilerini kağıda aktarmak amacıyla kullanılır.

3.4.2.2 Kullanıcı Arabirimi İşlevleri
1) SCADA sistemi yazılım programlarının kullanılması
2) Görüntüleme ve SCADA kapsamındaki kontrol edilen ve bilgi toplanan cihazların ekranda izlenmesi, bu cihazlara komut göndererek durumlarındaki değişikliklerin ekrandan izlenmesi
3) Alarm üretme, alarm seviyelerinin ayarlanması ve analog değerlerin çeşitli seviyelerde ayarlanabilmesi,
4) SCADA sisteminde kullanılan elemanlar hakkındaki detaylı bilgilendirme (bakım tarihleri, markası, üzerindeki arıza durumlarının izlenmesi, karakteristik değerlerinin bilinmesi, SCADA kontrolünde olup olmadığı vb.)
5) Bağlantı bilgilerinin görüntülenmesi ve yük analizi sonuçlarının ekrana işlenmesi gibi çeşitli network analizlerinin sonuçlarının verilmesi,
6) Alarmları ve bilgileri oluş sırasına göre kaydetme ve listeleme, kullanıcının gerçekleştirdiği işlemleri kayıt etme ve raporlama,
7) SCADA kartları ve programları ile ilgili raporlar,
8) Başka analiz programlarının çağrılması ve bu programların kendi raporlarını üretmesi,
9) Güvenlik kontrolünün çeşitli şifreleme yöntemleri ile sağlanması, yetkili olmayanların kullanımına izin verilmemesi,
10) Kullanıcı vasıtası ile veri girilmesi ve böylece sisteme bağlı olmayan nesneler için, kullanıcının telefon veya başka yollarla aldığı bilgileri işlemesine olanak tanıma.

3.4.2.3 Kontrol Merkezi Giriş-Çıkış Birimleri
Giriş çıkış birimleri bilgisayarların giriş çıkış birimlerine ve RTU' larla iletişim hatlarına bağlanabilen birimlerdir. Bu birimleri kontrol eden birkaç standart denetleyici vardır. Bunlar seri, paralel, SCSI denetleyicileridir. Bu denetleyiciler bilgisayarı en az yoracak şekilde gerekli fonksiyonları yerine getirir. Bu denetleyicilerden;
Yazıcı Denetleyicisi: Yazıcıları kontrol eden veri transferi sağlayan seri veya paralele denetleyicileridir.
Haberleşme Denetleyicisi: Bilgisayarın diğer birimlerle bağlantı kurmasını sağlar. Genellikle seri kanal ve modem yardımı ile telefon hatları kullanılarak iletişim sağlanır.
Kullanıcı Arabirimi Denetleyicisi: Verilerin kullanıcı arabirimleri arasında gidip gelmesini kontrol eder. Bu bağlantı genellikle yerel iletişim ağları ile olur.
RTU Denetleyicisi: RTU denetleyicileri Haberleşme ünitelerini kullanarak veri transferi sağlarlar.
SCSI Denetleyicisi: Seri paralel portlarda her denetleyici sadece bir üniteyi kontrol edebilmekteydi. Fakat teknolojinin gelişmesiyle yaygınlaşan SCSI denetleyicilerinde, her denetleyici birden fazla üniteyi kontrol edebilmektedir. Farklı üniteler için aynı SCSI denetleyicisi kullanılabilmektedir.
Ses Denetleyicisi: Sesle ilgili çeşitli denetlemelere olanak sağlar.
Yedek Bellek Denetleyicisi

3.4.2.4 Yazıcılar ve Çiziciler
Çeşitli rapor dosyalarını ve grafik bilgilerini kağıda aktarmak amacıyla kullanılır.

3.4.2.5 Kontrol Merkezi Veri Depolama Birimleri
Depolama Birimleri; SCADA sisteminin veri ve alarm bilgileri ile bilgisayar programlarının depolandığı yerdir. Bu depolama birimleri aşağıdakilerden biri veya birkaçı olabilir.
1) Hareketli Kafalı Diskler,
2) Sabit Kafalı Diskler,
3) Floppy Diskler,
4) Değiştirilebilen Sabit Diskler,
5) Optik Diskler
6) Manyeto - Optik Diskler.
1) Hareketli Kafalı Diskler
En tanınan depolama birimleridir. Yüksek erişim hızları vardır (5-80 milisaniye). Bu nedenle hızlı veri transferi yapabilirler. Yüksek depolama kapasitesine sahiptirler (20 Gbyte ve üzeri). Kullanım süreleri ve güvenilirlikleri floppy disklere göre daha fazladır.
2) Sabit Kafalı Diskler
Oldukça eski teknolojiye sahiptir. Fakat çok hızlı erişim sağlayabilmektedirler. Ancak depolama kapasiteleri hareketli kafalı disklere göre daha azdır.
3) Floppy Diskler
Taşınabilir depolama birimleridir. Fakat depolama kapasiteleri azdır (1,44 Mybte ve üzeri) genellikle PC tabanlı bilgisayarlarda çok yaygın olarak kullanılır. Güvenilirlikleri, hızları ve kullanım süreleri azdır.
4) Değiştirilebilen Sabit Diskler
Bu tür diskler hareketli kafalı disklerle aynıdır. En önemli özellikleri floppy diskler gibi taşınabilir ve değiştirilebilir olmalarıdır.
5) Optik Diskler
Optik diskler oldukça yüksek veri depolama kapasitesine sahip depolama birimleridir. Boyutları genel olarak 5,25 inch çapında bir daire kadardır. Yüksek erişim hızları vardır. Manyetik ortamlardan kesinlikle etkilenmezler. En büyük dezavantajları sadece okunabilir olmalarıdır.
6) Manyeto - Optik Diskler
Optik Disklere göre en büyük avantajları tekrar yazılabilir olmalarıdır. Veri depolama kapasiteleri oldukça yüksek olan depolama birimleridir.

3.4.2.5.1 Yedekleme Birimleri
Yedekleme birimleri veri depolama birimlerinde oluşacak hatalara veya bozukluklara karşı verilerin yedeklenmesi için kullanılır. Kullanılacak veri yedekleme birimleri şunlar olabilir;
1) Teyp Ünitesi (0,5 inch)
2) V8 Teyp Ünitesi
3) Yazılabilir optik diskler
1) Teyp Ünitesi: Düşük hızlarda çalışır. 100 Mbyte' ın üzerinde veri depolama kapasitesi vardır.
2) V8 Teyp Ünitesi: Yüksek kapasiteli veri depolama özelliği vardır (1 Gbyte). Yüksek veri hızı sağar.
3) Yazılabilen Optik Diskler: Yazılabilen optik diskler; az yer kapladıkları, güvenilir oldukları ve yüksek veri depolama gücüne sahip oldukları için, yedekleme birimi olarak kullanıma oldukça uygundur.

3.4.2.6 Kontrol Merkezi Veri İletişim Ağı
Kontrol merkezinde bilgisayarlar arasında veri paylaşımını, program paylaşımını sağlamak ve çok sayıda bilgisayarı ve farklı özelliklerde bilgisayarları, büyük hızlarda veri iletişimini 1-100 Mbyte/saniye gibi sağlamak için Yerel iletişim ağları oluşturulur.
Bu yerel iletişim ağları (Local Area Network- LAN) aynı zamanda ek ünitelerin de paylaşımını sağlamaktadır.
Yerel iletişim ağları üzerinden bilgisayarlar Ring, Yıldız veya Düz veriyolu şeklinde bağlanabilirler.

3.4.2.7 Kontrol Merkezi Mimik Diyagram veya Ekran Projeksiyon Sistemleri
Ekran projeksiyon sistemi SCADA sisteminde kontrol edilecek sistemin büyüklüğüne bağlı olarak isteğe bağlı olarak kullanılır. Yani kullanılması zorunlu değildir. Sistem veri işleme sitemine bağlı bir kullanıcı arabirimi ile kumanda edilir. Kontrol edilen geniş bir coğrafik alana yayılmış sistemin genel görünüşünü kullanıcılara sağlar. Sürekli gösterim alanı 4x2 m. ve 1x1 m.2lik ekranlardan oluşabilir.
İşletme mühendisi tarafından kumanda merkezi üst kademe yöneticilerine çabuk bilgi vermek ve kullanıcılara özet bilgi vermek için kullanılır. Bu nedenle sistem açık ve izlenmesi kolay olmalıdır. Kontrol merkezlerinde yeri, kullanıcıların bilgisayar sistemlerini kullanma pozisyonlarını bozmaksızın, ekran projeksiyon sistemini rahat görmesini sağlayacak şekilde seçilmelidir.

3.4.2.8 Kontrol Merkezi Zaman Ayar Sistemi
Zaman ayar sistemi kontrol merkezinin standart zamanını doğru olarak görüntülemek ve RTU' ların senkronizasyonu ile tarih atanmasını sağlamak için kullanılır.
Kumanda merkezine yerleştirilmiş saatin 10 (-7) dan daha büyük bir nispi sapması olmamalıdır. Zaman ayar sistemi şunları içermelidir;
" 6 haneli bir sayısal gösterim cihazı; saatler, dakikalar, saniyeler,
" Zamanı yeniden ayarlama cihazı
" Bilgisayara standart zamanı vermek için arabirim

3.4.2.9 Kontrol Merkezi Kesintisiz Güç Kaynağı
Kontrol merkezi; bilgisayar ve çevre donanımlarına kesintisiz akım sağlayacak bir kesintisiz AC ve DC güç kaynağı bulunmalıdır.
Kesintisiz AC güç kaynağı şu bileşenlerden oluşabilir:
• 2 doğrultucu, normal olarak 220 V 50 Hz tek fazlı veya 380 V 50 Hz 3 fazlı kaynaktan beslenebilir.
• Doğrultucuların veya bunların beslemelerinin arızalanması durumunda bir saat kapasiteli bir akü bataryası,
• Aküyle beslenen iki dönüştürücü. İki dönüştürücü ya paralel olarak yarım yükte ya da normal/yedek modunda çalışacaklardır. Bunlar birbiriyle ve AC ana besleme sistemiyle senkronize çalışmalıdır.
Doğrultucular ya yarım yükte paralel olarak ya da normal/yedek modunda çalışabilir. Her bir doğrultucu tek başına tesislerin tamamını besleyebilmeli ve aküden geri beslemeye karşı korunmalıdır.
Her bir dönüştürücü de tesislerin tamamını tek başına besleyebilmelidir.
Besleme kaynağı kesintisiz olmaksızın sürekli çalışacak durumda olmalıdır. Kaynağın ciddi arızalanması durumunda, kullanıcı devreleri kesintisiz olarak AC ana kaynaktan, bir by-pass düzeni ile beslenebilir olmalıdır.

3.4.2.10 İzole, Yükseltilmiş Tabanlı Kumanda Odası
Kontrol merkezi kumanda odası, tüm önemli bilgisayar ve elektronik cihazların çalıştırıldığı yerlerde olduğu gibi, statik elektriğe karşı, izole yükseltilmiş bir tabanla zeminden ayrılmalıdır.Bu odalar her bir gözetim ünitesi tarafından sağlanan enformasyonun, normal olarak oturan, orta boylu bir teknik görevli tarafından kumanda masasından kolaylıkla görülecek şekilde tasarlanmalıdır.
Aydınlatma, kullanıcıların gözlerini yormayacak ve ekranların parlamasına neden olmayacak şekilde projelendirilmelidir.
Odaların iklimlendirilmesi ve ses yapan cihazlara karşı ses yalıtımının yapılması insan sağlığı bilgisayarların güvenliği açısından gereklidir.

Bölüm 4

Kontrol Üniteleri
4.1 Programlanabilir Lojik Kontrol Üniteleri (PLC)
Programlanabilir lojik kontrol üniteleri, ikili ve üst denetimsel (supervisory) kontrolü sağlayan, mikroişlemci tabanlı elektronik ünitelerdir. PLC' ler otomasyonun vazgeçilmez yapı taşlarıdır.
Otomasyon, en geniş tanımıyla teknik proseslerin gerçekleştirilmesinde, insanın bizzat üretim yapma görevini, otomatik üretim ve bunu kontrol etme, izleme görevine dönüştüren bir kavram değişimidir. Burada kontrol sözcüğü, teknik bir kavram olarak, kumanda ve ayar gibi kavramları kapsamakta, böyle bir işlem, içinde bilgisayar da ihtiva eden endüstriyel otomasyon cihaz ve sistemleri kullanarak otomatik çalışmayı genellikle üretim koordine etme ve yönlendirme anlamında kullanılmaktadır. Teknik prosesler, en genel şekilde enerji üretiminden başlayarak, tüm temel diğer endüstrilerdeki üretimler ve endüstrilerde kullanılan makinelerin ve proseslerin çalışma şekilleridir.
Üretim yapma yerine, üretimin kontrol edilebilmesinden üç ana unsuru anlıyoruz. Bunlar; üretimde daha yüksek verimlilik sağlama, ekonomik üretim yapabilme ve rekabet ortamına uyum gösterebilme, bir diğeri ise insanın çalışma ortamında emniyet ve konforun sağlan-masıdır.
Yirminci yüzyılın başlarında kimya endüstrisinde baş döndürücü üretimin ana hedefi, düşük işletme masrafları ve az yatırım ile bu işi büyük hızda başarmak idi. Diğer örnek ise, otomobil sanayiinden verilebilir. Transfer hatlarında üretilen standart otomobiller, seri mamul olarak da pazar tarafından kabul edilip müşteri buluyordu. Böyle bir imalat şekli ile üretim artırılmıştı; ancak üretimde esneklikten söz edilemezdi, o zamanlar amaç, sadece talebi karşılamaktan ibaretti.
50'li ve 60'lı yıllarda modern otomasyon tekniği çok büyük gelişmeler gösterdi. Otomasyon merkezi proses bilgisayarları yapıldı. Kimya, maden, demir-çelik, çimento gibi endüstrilerde çok gelişmiş otomasyon projeleri gerçekleştirildi. Ancak yapılan bütün çalışmalar bütün üretim hacimleri ve tek bir imalat için uygundu.
Bugün, standart seri ürünler, eskiden olduğu gibi, müşteri bulamıyorlar, çünkü pazarı ve ürünü müşteri belirliyor. Üreticinin görevi ise, bu pazara olan talebe göre, o ürünü üretmek şeklinde. Bu tarihi gelişim ile, geride bırakılan yılların durumunu kısaca özetleyebiliriz. Burada yapılan hata, seri imalatın, pazarın isteğine göre belirlenememiş olmasıdır.
Çağımızın modern otomasyon sistemleri ile bugün üretim tekniğinde bir kavram değişimi yaşanmıştır. Pazardan gelen talep; yani ürün tipini müşterinin belirlemesi ve bunun sonucu olarak üreticinin müşterinin isteğine göre üretmesi, en iyi kalitede ve ekonomik olarak rekabet edebilecek şekilde pazara sunma zorunluluğunu da beraberinde getirdi. Bugün artık, endüstriyel üretimin ekonomikliği, yüksek sayılarda üretmek veya kapasiteyi yakalamak ile tanımlanamamaktadır. Hatasız ve hızlı üretim ile birlikte başarı, ürünlerin teknik kalitesi, pazar beklentisine uyum ve üretim tekniğinin esnekliği ile yorumlanmaktadır.
Türkiye'de endüstriyel otomasyon ile ilgili çalışmalar gerçek anlamda 80'li yılların başında başlamıştır. Bu tarihten önce de makine ve tesis bazında bazı otomasyon sistemlerinin mühendisliği ile birlikte yurt dışından ithal edildiğini biliyoruz. Bu uygulamalar, çimento, demir, çelik, cam, tekstil, naylon, ambalaj, gıda vb. sanayi dallarında yapılmıştır.Bazı uygulamaların ise modernizasyon amacıyla gerçeklendiğini görüyoruz. Birçok sektörde kapasite artışları bu şekilde sağlanmıştır.
Endüstriyel otomasyon mühendisliği, elektrik, makine ve otomasyonu yapılacak sektör mühendisliği dalıyla oldukça yoğun bilgi ve birikimi gerektiren zor daldır. Olaya sadece elektrik mühendisliği yönünden bile bakılsa, karşımıza, genel hareket noktası şalt, tesis ve enstrümantasyon mühendisliği ile birlikte, kontrol bilgisayar ve elektronik mühendisliğini de kapsayan kombine ve özel bir mühendislik olarak çıkmaktadır. Endüstriyel otomasyon, sadece bir satın-alma ve satış olayı değil, arakasında ağır ve sürekli yenilenen, ileri teknoloji olan bir daldır.
Endüstriyel otomasyon sistemleri ve enstrümantasyon cihazlarının diğer önemli bir üstünlüğü de sahip oldukları karşılıklı haberleşme özelliğidir. En başta yapılan yerel otomasyonlar artık yeterli kalmayıp, iletişim sistemleri üzerinden haberleşilerek, komplike otomasyon çözümleri üretebilmektedir. Burada en önemli nokta, sistem entegrasyonudur. Sistem entegrasyonu, endüstriyel otomasyonda kullanılan tüm donanımın haberleşme özelliği ile bunun yazılım üzerinden gerçekleştirilmesi ve sistemin uyum içinde çalışabilmesidir.
Endüstriyel otomasyonun ana elemanı programlanabilir lojik kontrolörlerdir. (Programmable Logic Controller, PLC). Bu düzenekler ile yapılacak işin kapsamına göre; Kumanda, Kontrol, Kullanım ve İzleme, Uyarı ve Raporlama işlemlerini içeren endüstriyel otomasyon sistemleri gerçekleştirilebilir.
Serbest programlanabilen otomasyon cihazlarının endüstride seçilen proseslerin kumanda ve kontrolü için kullanılabilmesi, bu sistemlerde kullanılan programlama dilinin özelliklerine ve yönetmeliklerine uymak ve bu dilin sembolik yapısını, teorik bilgilerle birlikte prosese uygulayabilme hakimiyetindedir.
Her kumanda, bir otomasyon ve bir de proses kısmından oluşur. Otomasyon kısmı, kumanda kısmının "aklı"dır. Kumandanın proses kısmı ise, bir malzemenin, enerjinin ya da bilginin, nitelik ve nicelik olarak değişimini ya da taşınmasını hedef olarak alır ve bunun teknik akışını kapsar. Bu olaya bir örnek üretim prosesleridir. Aşağıdaki şekilde bir PLC uygulayıcısının sembolize edebileceği bir kumanda sisteminin tipik yapısı görülmektedir. Şekilde oluşturulmuş olan otomasyon yapısı itibari ile yerel bir çözümü kapsamaktadır. Bu nedenle bu tip bir otomasyon çözümlerine "yerel"çözüm" denir.
Kumanda sistemi değişik "eleman"lardan meydana gelir. Bu elemanlar; kullanım düzeni, otomasyon cihazı, ayar elemanları, ölçü düzeni ve proses kısmıdır. Bunlar değişik fonksiyonları yerine getirirler.
Bu üniteler, kontrol sisteminde tek veya entegre bir işlem istasyonu olarak, diğer programlanabilir Elektronik üniteler ve ekipmanlar ile haberleşme ağı üzerinden iletişim kurarak kullanılır.
Programlanabilir Lojik kontrol üniteleri, biriken bilgi ve verileri bir yandan SCADA sistemine iletirken bir yandan da işletme fonksiyonlarını yerine getirmek için yazılım programlarına uygun olarak lojik kontrol denetimini sağlarlar. Genel bir kontrol modülü yapısı şu elemanlardan oluşur.
Güç Kartı
Kontrol modülünün ve I/O kartlarının güç gereksinimini sağlar.

Bölüm 5

SCADA Sistemleriyle Kontrol
5.1 Veri Tabanlı Kontrol ve Gözetleme
SCADA' nın en önemli özelliği veri tabanlı kontrol ve gözetlemedir. Haberleşme sistemi sayesinde kontrol ünitelerine yerleştirilmiş programlanabilir elektronik ünitelerle sürekli olarak veri alış verişini gerçekleştirir. Bu sayede SCADA sistemleriyle operatörler için ileri seviyede kontrol ve gözetleme imkanı sağlanır. Bu özellikler şöyle sıralanabilir.
• Gerçek zamanlı veri toplama
• Arıza durum kaydı
• Bilgilerin uzun süre saklanması
• Kontrol sisteminin durum gösterimi
• Elle kontrol
SCADA sistemlerinde alarm sınırları, ikaz bildirimleri ve benzerleri verilerin tamamı konfigürasyonun bir parçası olarak veri tabanı parametrelerini oluşturmak için kullanılır. Ayrıca SCADA sistemlerinde sembolik adresler de kullanılır. Yani ölçüm noktaları kontrol döngüsü için isimler tanımlanır. SCADA sistemi bunları fiziksel ağ ve bellek adreslerine çevirir.
Harici cihaz arabirimi (external device interface EDI) sayesinde kontrol edilen sistemlerde, fiziksel olarak tüm çevre birimlerinin SCADA programıyla iletişimi sağlanırken sistemin otomatik kontrole ve gözetlenmesi için gerekli dinamik bilgiler konsol edilir güncellenir.
SCADA programları dinamik veri değişimi (dinamik data exchange, DDE) özelliği sayesinde Windows95, Windows NT, OS/ gibi güçlü, gerçek zamanlı, çok işlemlidir.
İnsan makine iletişimi ve Windows özelliği taşıyan işletim sistemlerine dayandırılır. Böyle bir sistemle, kullanım kolaylığına ilave olarak işletmenin tüm işlev ve çalışmalarını bir çok ekranda görebilme imkanı sağlanır.

5.2 SCADA Yazılımlarında Ekran Tipleri
SCADA sistemlerinde insan makine iletişimi, kontrol sistemini ve işletmenin değişik durumlarını ve hallerini farklı ekran tipleri ile izlenmesi sağlanır.SCADA sisteminin uygulanacak işletme veya prosese göre ekran tipleri de değişik olabilmektedir.
Genel Görünüm Ekranları: Bu ekranlarda objeler ve nesneler, işletme bölümüne bağlı olarak gruplar halinde ekranlara getirilir. Genel yerleşim dağılımı standartlaştırılır. Operatör veya kullanıcı görmek istediği objeyi örneğin; kesiciyi, ayırıcıyı, motoru vb. tamamen kendisi belirler.
İşletme Ekranları: Tamamen ardışık işlem basamakları, ölçüm noktaları ile tanımlanmış ve belirli uygulamalara dayalı olarak dinamik haldeki çalışan işletme durum ekranlarıdır.
Grup Ekranları: Bir grupta bulunan farklı nesneler hakkında daha detaylı bilgileri ekrana yansıtırlar.
Obje veya Nesne Ekranları: Nesneler hakkındaki mevcut olan tüm bilgiler bu ekranlara yansıtılır. Kontrol sisteminde tanımlanmış bulunana tüm nesneler, SCADA sisteminin doğal sonucu olarak otomatik biçimde operatörlere sunulur.
Eğri veya Trend Ekranları: Bu ekranların işlevi değişkenlere bağlı olarak tarihsel verileri göstermektir. Trendlerin zamanları bilgisayardan istenen değere göre değişir.
Rapor Ekranları: Kontrol edilen sisteme bağlı olarak işletmeye ait bilgi ve verileri tablolar halinde gösteren ekranlardır. Raporların çıktıları isteğe bağlı olarak belli bir zamanda ya da herhangi bir durumun sonucunda alınabilir.
Reçete Ekranları: Daha çok process otomasyonunda işletmeye ait ve üretimi yapılan ürüne ait bilgi ve verilerin tablolar şeklinde alındığı ekranlardır. Bu ekranlar vasıtasıyla yapılan ürünlerin gerekli olan parametre değişiklikleri rahatlıkla yapılır.
SCADA sistemlerinde ekranlar, operatörlerin ve kullanıcıların gereksinim duyduğu bilgilerin en kısa zamanda bulunabileceği ve ulaşabileceği şekilde dizayn edilir. Bu dizayn daha çok kontrol edilecek sistemin yapısına göre düzenle nesneyi aynı anda, birden fazla operatörün etkilemesini önlemek için bir denetim mekanizmasına sahip olunması gerekir. Buna ilaveten bir nesne veya işlem hakkındaki bilgilerin tüm çalışma noktalarından elde edilmesi gerekir. Sonuç olarak istenen işlem tipine bağlı olarak operasyon direkt olarak gerçekleştirilebilir.

5.3 Elle Kontrol
Operatörün kontrol sistemine girerek parametreleri, ayar noktalarını değiştirmesi veya elle kumandayı üstlenip otomatik kontrol fonksiyonlarını aşarak sistemin direkt denetimini sağlama imkanı verir. Kontrol sistemi birçok operatörün ve çalışma noktasının aynı çalışma birimine bağlanmasını sağlar. Ayrıca aynı obje veya nesneyi aynı anda birden fazla operatörün etkilemesini önlemek için bir denetim mekanizmasına sahip olunması gerekir. Buna ilaveten bir nesne veya işlem hakkındaki bilgilerin tüm çalışma noktalarından elde edilmesi gerekir. Sonuç olarak istenen işlem tipine bağlı olarak operasyon direkt olarak gerçekleştirilebilir.

5.4 Arıza ve Durum İhbarları
Kontrol üniteleri ya da programlanabilir kontrolörler, işletmeye ait durumlar ile makine ve enstrüman bazında arıza ihbarları ve sistem arıza ihbarları arasında ayırım yapar. İşletmeye ait olaylar, işletim değişkenleri ve hesaplanmış değişkenler istendiği sürece oluşan durum değişkenleridir. Olaylar sürekli olarak operatörler ve bakım elemanları tarafından onarılması gereken durumlardır.
Kontrol sistemine ait arızalar ise sistemde kendiliğinden ortaya çıkan durum değişiklikleridir. Bu arızalar sisteme ait herhangi bir ünitede veya haberleşme ağında olabilir.
Arıza ihbar ve çalışma durumları, operatör istasyonlarını, iletişim ağı yoluyla rapor edilmekte ve bilgiler kronolojik sırada saklanır. Arıza ihbar statülü objeler ekranlarda kırmızı renkte temsil edilir ve onaylanıncaya kadar yanıp söner.

5.5 Şifre Sistemi ile Korunma
Kontrol sisteminin yazılım kısmına ve yetki verilen kişilerin müdahalelerde bulunması için şifre sistemi ile koruma sağlanır. Şifre ile şu fonksiyonlar yerine getirilir.
• Buton kumanda emniyeti
• Belirlenen kişi sayısı kadar şifreleme imkanı
• Aynı seviyedeki kişilere sisteme müdahale imkanı verilmesi

Bölüm 6

SCADA'nın İletişim Sistemi
6.1 Tanım
İletişim; Bir bölgeden başka bir bölgeye, karşılıklı olarak, veri veya haberin gönderilmesi işlemidir. Bunu yapabilmek için birkaç şey gereklidir.
a) İletişim Yolu veya Ortamı,
b) Veri veya Haberi İletim ortamı üzerinden gönderebilmek için şekillendirecek (Modülasyon) bir cihaz (Modem)
c) alıcı uçta gönderilen veri veya haberin anlaşılması için ilk şekline çevirecek (Demodülasyon) bir cihaz (Modem) gereklidir.
Bunlar ileriki bölümlerde anlatılacaktır.

6.2. SCADA Sisteminde İletişimin Önemi
SCADA sisteminde sistemin işlemesi için iletişim hayati bir öneme sahiptir. İletişim kanallarının veri elde edilmesi ve kontrolündeki hızı önemli ölçüde SCADA sistemini etkilemektedir. Buna bağlı olarak Kontrol Merkezindeki kullanıcı arabirimi ve uygulama yazılımları da etkilenir. Kontrol Merkezinde ve RTU' larda ulaşılan önemli teknik gelişimlerin faydalı olabilmesi için, iletişimin de aynı oranda gelişim göstermesi gereklidir. Yoksa büyük hızda ve miktarda toplanan verilerin hızla iletilememesi halinde bir anlamı yoktur. SCADA sisteminin en yüksek başarı düzeyi ile uygulanması iletişim sistemine bağlıdır. SCADA' nın başarılı bir şekilde uygulanabilmesi için;
a) Güvenilir
b) Maliyeti düşük
c) Gerekli tüm fonksiyonlara sahip
d) Her türlü ortamda çalışabilen
bir iletişim sistemine sahip olmalıdır.

6.3 İletişim Sisteminin Elemanları
Çok basit bir SCADA sistemi bir Kontrol Merkezi (AKM) ve bir Bilgi Toplama ve Denetim (RTU) Ünitesinden oluşmaktadır. Bu basit sistemi bütünlemesi için AKM ve RTU' nun birbiri ile haberleşmesi, dolayısıyla iletişim sistemi ile donatılması gerekir. İletişim sisteminin elemanları şunlardır:
1) İletişim Ortamı
2) Veri İletişim Cihazı (Modem)
3) İletişimi Sağlanan Cihazlar (AKM, RTU)

6.4 İletişim Mimarisi
İletişim mimarisi aşağıda belirtilen etkenlere göre belirlenmektedir:
1) Sistemde kullanılacak RTU' ların sayısı
2) RTU' ya bağlı birimler ve bu birimlere ulaşım hızı
3) RTU' ların yerleşimi
4) Elde bulunan haberleşme kolaylıkları
5) Ulaşılabilecek haberleşme teknikleri ve araçları
Yukarıdaki etkene de bağlı olarak Kontrol Merkezleri - AKM ve Bilgi Toplama ve Denetleme Birimleri - RTU arasındaki bağlantı mimarisi aşağıdaki şekillerde olabilir.

6.5 İletişim Ağı
SCADA sisteminin hız performansını etkileyen en önemli kısmı iletişim ağıdır. Kontrollü yapılan sistemlerin çeşitli otomasyon seviyelerinde birbirine bağlanan birimler arasındaki veri transferi ve güncelleştirilmesini içeren tüm işlemler iletişim ağları üzerinden yapılır. Bu nedenle SCADA uygulamalarında haberleşmenin önemi çok büyüktür. Dağıtılmış denetim sistemlerinde RTU' ların birbirine bağlanması farklı biçimde olabilir. SCADA sistemlerinde kullanılan en genel ağ bağlantıları yıldız ve halka şeklinde gerçekleştirilir.

Bölüm 7

İletişim Ortamları
SCADA sistemlerinde iletişim ortamı olarak kullanılabilecek ortamlar;
1) Gerilim Hatları
2) Kiralanmış PTT Telefon Hatları, Kablolu TV Hatları
3) Radyo Frekans İletişim (Mikrodalgalar, Trunk Radyo, Uydu)
4) Fiber Optik, Metalik Kablolu Özel Hatlar

7.1 Gerilim Hatları
Power Line Carrier - PLC gerilim hatları üzerinden haberleşmeyi sağlayan bir tekniktir. PLC haberleşmesi için kullanılan cihazlar bağlaştırıcı elemanları ile gerilim hattına bağlanır. Bu cihazlar bilgi sinyalini module ederek hatta enjekte ederler. Alıcı ise bilgiyi taşıyan frekansı filtreleyerek alır ve demodule eder.
PLC'ler yüksek gerilim ve alçak gerilim hatlarında kullanımına göre iki gruba ayrılır. 38 KV ve üzerindeki gerilimlerde iletim hatlarının sağladığı bant aralığından faydalanarak 50 kHz. İle 500 kHz. arasındaki frekansları taşıyıcı frekans olarak kullanabilir ve bu sayede yüksek iletişim hızlarına çıkabilir. 38 KV gerilim seviyesinin altındaki dağıtım hatlarında 5 kHz. ile 20 kHz. civarındaki frekansları, taşıyıcı frekans olarak kullanır. Bilgi bu aralıktaki frekanslarla modüle edildiğinden ancak 300 baud/s hızındaki haberleşmeye izin verir. Bu hız birçok SCADA fonksiyonu için yetersiz kalacağı için sadece bazı özel amaçlar için kullanılır.

7.2 Kiralanmış Hatlar
Genel amaçlı telefon hatları her ülkede bulunmaktadır. Ülkemizde bu iş PTT tarafından yürütülmektedir. PTT veri haberleşmesini sağlamak üzere 2 Mbit/s hızına kadar kiralık hat sağlayabilmektedir.
Bu haberleşme ortamı başlangıçta büyük yatırımlar gerektirmemekle beraber kira bedeli uzun vadede yüksek maliyet getirebilir.
PTT iki tip hat sağlayabilmektedir:
a) Kiralanmış PTT Hattı (Leased Line): Bu hat kullanıcı için özel olarak ayrılmıştır. Her an kullanıma hazırdır.
b) Otomatik aramalı PTT Hattı (Dial-Up): Haberleşme öncesinde telefon konuşmasında olduğu gibi arama yapmak gerekir. Bu hatta santraller meşgul olduğunda veri iletişimi yapılamaz.
Avantajları
a) Çok sayıda hat kiralama imkanı vardır.
b) Lisans, bina, kule vs. gerektirmez.
c) İlk yatırım masrafı düşüktür.
Dezavantajları
a) Haberleşme ortamının sorumluluğu PTT ile paylaşılmıştır.
b) Arızaların onarılması uzun zaman alabilir.
c) Zamanla maliyetlerde artış olabilir.
d) Bazı yerlerde kiralık hat sayısını arttırmak mümkün olmayabilir.

7.3 Radyo Frekansında İletişim
SCADA uygulamalarında çeşitli radyo frekansı haberleşme teknikleri kullanılabilir. Burada yalnız SCADA için geliştirilmiş veya bu alanda çok kullanılan tekniklerden bahsedilecektir. Bahsedilecek teknikler aşağıdadır;
a) Noktadan Noktaya Mikrodalga İletişimi
b) Çok Adresli Sistemler (Multiple Address System)
c) Trunk Radyolar
d) Spread Spectrum Radyolar
e) Uydu Haberleşmesi
a) Noktadan Noktaya Mikrodalga İletişimi: Bu teknikte birbirini gören kuleler inşa edilir. Kulelerin üzerinde mikrodalgayı "beam" haline getirmek için çanak antenler takılır. 500 MHz.'in üzerinde çalışan verici ve alıcılar kullanılır. Haberleşme noktadan noktaya olduğu gibi ek yatırımlarla tek noktadan çok noktaya yapılabilir. Verici ve alıcıların güçleri miliwatt seviyesinden 5 Watt seviyesine kadardır.
b) Çok Adresli Sistemler (Multiple Address System): Özellikle SCADA uygulamaları için geliştirilmiş bir tekniktir. Birden fazla uzak birimden bilgi toplanması işlevi temel alınarak geliştirilmiştir. Bu yüzden merkezdeki anten her tarafa yayın yapabilir. Uzak birimleri antenleri ise merkeze doğru çevrilidir, bu yönde sinyal gönderilir ve alırlar. Bu yapıdaki bir haberleşme ortamı için iki frekans gerekir. Birinci frekansı merkez kullanır. Adres belirterek uzak birimlere komutlarını gönderir. Mesajı alan birim cevabını ikinci frekanstan verir. Birimler cevap vermek için bu kanalı sırayla 5 milisaniyelik zaman dilimleri halinde kullanır. Çok adresli sistemlerde 928 MHz. Ve 952 Mhz'lik sinyaller kullanılır.
c) Trunk Radyolar: Trank radyo haberleşme sistemleri telefon teknolojisine benzer bir teknolojiye sahiptir. Telefonda olduğu gibi iki birim haberleşmek istediğinde "Trunk Kontrol Merkezi" bir haberleşme linki kurar. Haberleşme bittiğinde link serbest bırakılır. Tipik bir trunk radyo ağı 5 ila 20 arasında kanal kullanır. Bu haberleşmenin kullanıldığı durumlarda haberleşecek birimler gruplar haline getirilir. Her bir grubun kullandığı bir frekans vardır. Trunk radyolar bilgi haberleşmesinin yanında ses haberleşmesi de gerçekleştirilebilirler.
d) 'Spread Spectrum' Radyolar: 'Spread Spectrum' iletişim ilk olarak askeri amaçlar için geliştirilmiştir. Geliştirilme amacı gönderilen ve alınan mesajların başkaları tarafından alınmasını engellemektir. 'Spectrum' bir sinyalin frekans ekseninde gösterimine denmektedir. Bir sread Spectrum sistemde bilgi geniş bir frekans bandına dağıtılır. Sinyal geniş bir banda dağıldığı için diğer alıcı radyolar tarafından gürültü gibi algılanır. Belli bir gürültü yok etme metodu olduğu için bunu almazlar.
Radyo Frekansında İletişimin Avantajları
a) İletişim için yeterli band sağlar.
b) Dağıtım sistemindeki arızalardan etkilenmez.
c) Yüksek güvenlik sağlar.
Radyo Frekansında İletişimin Dezavantajları:
a) Lisans gerektirir (Spread Spectrum hariç).
b) Mikrodalga haberleşmede, iki kule arasında sonradan kurulan binalar ve yetişen ağaçlara sorun çıkarır.
c) Tekrarlayıcılar (repeater) maliyeti artırabilir.
e) Uydu İletimi: Son yıllarda SCADA uygulamalarında uydu haberleşmesi de kullanılmaya başlanmıştır. Uyku yerden gönderilen sinyali alır, yükseltir, frekansı değiştirir ve başka bir noktaya gönderilir. Frekansı değiştirmesinin nedeni kendisine gönderilen frekansla karışmasını engellemektedir.
Kullanılan Frekanslar : 4/6 GHz., 12/24 GHz., 20/30 GHz.
Bant Genişliği : 36 MHz.
Avantajları
a) Yeterli band genişliği sağlar.
b) Arıza yapma oranı düşüktür.
Dezavantajları
a) Uydu göndermek masraflıdır.
b) Haberleşme için yeryüzündeki büyük yer istasyonları kurmak gerekir.
c) Haberleşmede yaklaşık yarım saniyelik bir gecikme olur.

7.4 Özel Hatlarla İletişim
7.4.1 Metalik Kablo
Metalik kablo çok bilinen ve kullanılan bir tekniktir. İleri teknoloji gerektirmez. Ülkemizde de üretilmektedir. Simplex, Half Dublex ve Full Dublex iletişimlerin tümüne olanak sağlar. Metalik Kablonun en büyük dezavantajı elektromanyetik ve elektrostatik etkileşime açık olmasıdır. Bu durum sinyalin elektriksel olarak iletilmesinden kaynaklanmaktadır. Gürültüden etkilenmeyi en aza indirgemek için ekranlı, twisted pair tip kablolar kullanılabilir. Bu kabloların iyi topraklanması gerekir. Sadece başlarda toprakla yetmez belli aralıklarda topraklanmalıdır.

7.4.2 Fiber Optik Kablo
Fiber optik kablolarda iletişim ortamı gönderici, alıcı ve fiber optik kablodan oluşur. Gönderici, elektrik sinyalini ışık haline çevirerek kabloya iletir. Bu iş LED (Light Emmitting Diode) veya laser diyot aracılığı ile yapılır. Işık fiber optik kablodan iletildikten sonra alıcı tarafından tekrar elektrik sinyaline çevrilir. Yapıldığı malzemeye göre iki çeşit optik kablo vardır.
1) Plastik Fiber: Sinyali zayıflatma oranı yüksektir (1000 db/km). 50-100 m. gibi kısa mesafe haberleşmeler için kullanılır.
2) Cam Fiber: Sinyali zayıflatma oranı çok düşüktür. Uzun mesafelerle haberleşme yapılabilir. Kullanılan cam tabakaların yapısına göre üçe ayrılır:
a) Step Index: 100 / 140 mikron
b) Graded Index: 50/125, 62.5/125 mikron
c) Single Mod: 8-9/125 mikron
Avantajları
a) Elektromanyetik ortamlardan etkilenmez,
b) Geniş bir bant sağlar,
c) Yıldırımdan etkilenmez,
d) Lisans gerektirmez,
e) Kablolar arasında etkileşim (cross talk) olmaz,
f) İletken değil yalıtkan kısa devre durumlarında yangın gibi problemlere yol açmaz, iletken kablo döşeme kurallarına tabii değildir,
g) Boyutları küçüktür,
h) Yeraltına döşendiğinde kablonun ömrü uzar.
i) Çok düşük ve frekansla değişmeyen sinyal zayıflaması,
j) Fiziksel boyutları küçük ve hafif,
k) Düşük tesis ve çalıştırma maliyetidir.
Dezavantajları
a) Ortalama olarak her 50 km'de tekrarlayıcı (repeater) gerektirir.
b) Özel verici ve alıcılar gerektirir.
c) Özel konnektörler gerektirir. Bu konnektörlerin takılması için eğitim görmüş insanlara ihtiyaç vardır.
d) Kısa mesafeli uygulamalarda ekonomik değil,
e) İyi korunmadıkları ya da gerektiğinden fazla büküldükleri takdirde kolayca kırılabilirler.
Nükleer partiküller dozaja bağlı olarak fiberi koyulaştırır ve zayıflamasını artırarak kullanılmaz hale getirir.

Bölüm 8

Üretim Hattı ve SCADA
Günümüzün rekabet ortamında artık işletmeler üretimlerini yaparken mümkün olduğunca az maliyetle, daha çok üretim yapmak zorunda kalmaktadırlar. Bunu sağlarken de kaliteden taviz verilmemesi gerekmektedir. Üretim hatlarının SCADA sistemleri ile kontrol edilip gözlenmesi, işletmelere, kurulu bulunan tesislerden maksimum verimlilik ile yaralanma imkanı tanımakta, yöneticilerin işletmeye ve üretime tam anlamıyla hakimiyetleri pekiştirilmektedir.

8.1 Üretim Hattından Toplanacak Bilgilerin Tespit Edilmesi
Optimum sistemin ortaya çıkabilmesi amacıyla üretim hattından toplanacak bilgilerin SCADA sisteminden beklenen faydalar ve işletme ve sürecin özellikleri dikkate alınarak belirlenmesi gerekmektedir.
Üretimin Kalitesiyle İlgili Bilgiler: İşlem sıcaklığı, basıncı, katkı madde miktarları, işlem süresi, vs.
Üretim Verimliliği İle İlgili Bilgiler: Üretilen malzeme miktarı, toplam duruş zamanları, nedenleri, vs.
Üretim Maliyetleri İle İlgili Bilgiler: Üretimde kullanılan ham ve ara madde miktarları, enerji harcamaları, üretim zamanında oluşan maliyetler, vs.
Bakım Amaçlı Bilgiler: Üretim hattının toplam çalışma zamanları, üretim hattındaki makinaların motor vb. birimlerin çalışma zamanları ve çalışma adetleri ayrıca gerekli akım ölümleri ile makinalardaki anormalliklerin tespiti.
Çalışanların Kontrolü: Üretim hattında çalışan operatörlerin tespiti.
Üretilen Ürünlerin Kodlanması ile Geriye Dönük Bilgi Edinme: Üretilen ürünlerin tek-tek belirlenmesi ve hatla ilgili verilerin bu ürünler ile ilişkilendirilmesi.
İstatistiksel Amaçlı Bilgiler: Bozuk, hatalı malzemelerin adetleri, hata nedenleri vb.

8.2 Üretim Hattından Kontrol Cihazlarının Tespiti
Üretim hattında kullanılan kontrol cihazlarının PLC, RTU veya özel donanım olup olmadığının tespiti ve bunların haberleşme olanaklarının incelenmesi. Bu cihazların SCADA haberleşme sürücülerinin olup olmadığının araştırılması. Özel cihaz olması durumunda haberleşme protokolünün mevcut olup olmadığının öğrenilmesi gerekmektedir.
Haberleşme altyapısının belirlenmesi, haberleşme altyapısının belirlenmesinde sistemde bulunan birimlerin fiziksel dağılımı ve adetleri önemli rol oynamaktadır.
Sahada bulunan cihazların standart bir protokole sahip olmamaları durumunda cihazların özel protokollerin açıklanmış olması gerekmektedir. Bu cihazlar için protokol yazmak mümkün olmakla beraber bu işlem protokolün karmaşıklığına göre yaklaşık 1-2 ay sürmektedir ve protokol yazılımında C/C++ programlama dilleri kullanılmaktadır.
Sistemde kullanılan cihazların herhangi bir haberleşme özelliğinin bulunamaması veya protokol dokümantasyonuna erişilememesi durumunda, sisteme gerekli bilgilerin toplanabilmesi amacıyla PLC veya RTU konması gerekmektedir.
Sistemdeki cihazların protokolünün olması, bu cihazların SCADA sistemiyle haberleş-mesine olanak vermekle beraber hangi bilginin kontrol cihazının hangi kısmında olduğunun belirlenmesi gerekmektedir. Bu ise kontrol sisteminin yazılım dökümantasyonu ile olmaktadır.
Kontrol cihazları ile PC veya makinelerin haberleşmesi için zaman zaman özel haberleşme kartları ve seri port arttırıcı kartlar gerekmektedir. Aynı şekilde PLC'ler için haberleşme kartlarına ihtiyaç vardır. Örneğin Siemens L2 için PC' ye takılan L2 kartına ve Siemens PLC' lere takılan CP kartlarına ihtiyaç vardır.
Bazı durumlarda bir kontrol cihazı ile birden fazla şekilde haberleşme yapılabilmektedir. Bu durumda SCADA sistemi ihtiyaçları ve fiyat/performans gibi kriterler göz önüne alınarak seçim yapılmalıdır.

8.3 Bir Üretim Kontrolü için SCADA Uygulaması
Üretim hattından toplanan bilgiler SCADA sistemine sürücüyle aktarılmaktadır. SCADA paket programı aynı zamanda birden fazla kontrol cihazına bağlanabilmekte ve birden fazla protokol aracılığıyla kontrol cihazları ile haberleşilmektedir.
SCADA'da oluşan kontrol cihazlarından toplanan her türlü bilgi, Tagname adını verdiğimiz real-time data base'de bir değişkende tutulmaktadır.
SCADA'da Tagname olarak tutulan bu bilgilerin işlenip, işletmenin ihtiyaç ve isteklerine uygun bir hale getirilmesi gerekmektedir. Üretim tesislerinin toplanan bilgiler aşağıdaki şekilde kullanılırlar;
• Sistemin grafik animasyonunun elde edilmesi.
• Toplanan bilgilerin devamlı bir şekilde alarm kriterlerine göre değerlendirilmesiyle alarmların oluşturulması.
• Toplanan bilgilerin kaydedilerek istatistiksel ve geriye dönük kontrol amaçlı kullanım.
• Bilgiler kaydedilirken ya belli aralıkları ile ya da bilgide değişme olduğu zaman değişme zamanı ile kayıt gerçekleşmektedir.
• Hatla ilgili çeşitli trendlerin gerek gerçek zamanlı gerekse tarihsel olarak izlenilmesi.
• Raporlama.
• İstatistiksel Process Kontrol (SPC).
• Hat ile ilgili parametre ve reçetelerin SCADA sisteminde girilmesi.
8.4 SCADA Sisteminin Sağlayacağı Faydalar
Üretim hattının tam anlamı ile denetimi sayesinde;
• Üretim hattından alınacak olan veriler sayesinde sistemin üretimini arttırmak mümkün olabilecektir.
• Üretim hattının enerji harcamaları, duruş ve arıza sürelerinin ve süreçte harcanan yan maddelerin tespiti ile kesin maliyetin hesaplanması mümkün olabilecektir.
• Bazı üretim kollarında üretim ile ilgili bilgilerin uzun süreli olarak saklanması gerekmektedir. Bu işlem SCADA sistemi ile yerine getirilmektedir.
• Arıza ve olağan dışı durumlarda bir hat veya bölümdeki üretimlerin diğer hatlara kaydırılması ve bunun sonuçlarının, daha önce toplanan verilere dayanılarak tahmin edilip gözlenmesi mümkün olacaktır.
• Üretim planlanırken üretim hatlarının kapasiteleri ve verimlilikleri göz önünde bulundurulabileceğinden daha optimum üretim planlaması mümkün olacaktır.
• Üretim hattında oluşabilecek problemler anında tespit edileceğinden, probleme gerekli kişilerin müdahalesi vakit geçirilmeden sağlanabilecektir.
• Üretim hattındaki makinelerin çalışma süresi varsayılan sistem tarafından tespit edileceğinden bakım yönetim programlarının daha sağlıklı ve gerçekçi kullanılması gerçekleşecektir.
• MRP sisteminin en büyük ihtiyaçlarından bir tanesi, üretim hattı ile yeterince irtibatlandırılmamış olmalarıdır. SCADA sistemleri sayesinde MRP sistemleri sağlıklı bir şekilde fabrika sahasından bilgi edinerek gerekli işlemleri gerçekleştirme imkanına sahip olacaktır.

Bölüm 9

Günümüzde SCADA Sistemleri
İşletmeler modern bir SCADA yazılımdan sırasıyla;
• Kullanım kolaylığı
• İletişim kolaylığı
• Yaygın işletim sistemleri üzerinde koşması
• Diğer veritabanı uygulamaları ile entegrasyon
• Yüksek verimlilik
• Düşük maliyet
beklemektedir.
SCADA, üretimi kolaylaştırmak için bir araç olduğu için kolay geliştirilebilir ve üretim programında yapılan değişiklikleri kolay uygulanabilir olmalıdır. İşletmelerin günlük giderlerinin yüksek olması ve zaman dolayısıyla da değişikliklerin çabuk gerçekleştirilebilir olması bu tür yazılımların kullanımlarının tercih nedenleri arasındadır.
Kolay ve hızlı kullanım mühendisliği, SCADA sistemlerinde;
• Dinamik grafik çizim araçları
• Çizim kütüphaneleri
• Görüntü izleme
• Uygulama yazılımı birleştirme
fonksiyonlarını kullanarak gerçekleştirilmektedir. Dinamik grafik çizim araçları kullanılarak izlenmesi istenen süreç gerçeğe çok yakın bir şekilde canlandırılabilmekte ve alarmlar çarpıcı hale getirilebilmektedirler. SCADA yazılımları kendi bünyelerinde bulunan çekirdek yazılımları kullanılarak grafiklerle birlikte hareket, boyutlandırma, yanıp sönme ve doldurma, boşaltma gibi operatörlerin dikkatini çekip kullanım kolaylığı sunabilecek özellikleri içermektedirler. Operatörlerin görmesini kolaylaştıracak değişik renk, boyut ve şekillerde alarm hazırlamak ve alarm durumunda alınacak acil tedbirleri ekranda göstermek mümkün olmaktadır. Klasik denetleyicilerle olduğu gibi modern SCADA sistemlerini kullanım sırasında da elle kontrol yapabilmek için grafik tetikleyicileri olarak adlandırılan yazılım parçaları kullanılmaktadır.
SCADA yazılımlarının ana amaçlarından biri işletmedeki süreçlerin gözlenmesi olduğundan süreçlerin mümkün olduğu kadar gerçeğe yakın gözlenmesi gerekmektedir. Öbek kütüphanelerinde daha önce tanımlanmış objeler ve süreç resimleri kullanıcının değişik uygulamalarda oluşturduğu grafikler ve her uygulama için kullanılacak objelerin biriktirildiği sepet kütüphaneleri sürecin grafiksel gösterimini kolaylaştırmaktadır. Nesnel tabanlı tasarım esası ile geliştirilmiş yazılımlarda gereken elemanları seçip özelliklerini tek tek topluca değiştirmeniz mümkün olmaktadır. Sepet kütüphanesine bir uygulama için gerekli tüm saha ekipmanlarını toplayıp herbirine gerekli giriş çıkış noktaları ile ilişkilendirip yazılıma yerleştirirken, işlenmemiş kaç adet elemanın kaldığını görmek, böylece de yazılım geliştirme sürecini izlemek mümkün olmaktadır.
Büyük bir fabrikanın tüm süreçlerinin grafiksel gösterimi katmanlar halinde saklanmak zorundadır. Bu katmanlar kullanıcının özelliği ve görmek istediği bilgilere göre ortaya çıkartılabilmektedir. Yakınsaklaştırma fonksiyonları kullanılarak daha önce tanımlanmış katmanlar arasında kolaylıkla hareket ederek istenilen detaydaki bilgiye ulaşmak mümkün olabilmektedir. SCADA sistemleri kullanarak uygulama yazılımı geliştirmek için iletişim protokollerinin ve veri tabanı yapısının tanımlanması gerekmektedir. İletişim protokolleri SCADA' nın işletmedeki bilgi omurgası görevini yapması için birbiriyle iletişim kurması gereken birimlerin haberleşmesini sağlamaktadır. SCADA sisteminin gözlem ve denetim fonksiyonlarını üstlenmesi için sürece ait giriş ve çıkış bilgileri bir veri tabanında tanımlanır. Veri tabanında süreç değişkenlerine tekabül eden her bir bilgi etiket, kapı veya nokta olarak tanımlanır. Bu süreç değişkenlerinin bulunması gereken seviyelerle ilgili alarmlar ve bu değişkenlerin işlenmesi gerektiğinde kullanılacak işlem blokları veri tabanı tanımlaması fazında gerçekleştirilir.
SCADA sürecin gözlemlenmesi kadar süreç değişkenlerinin sürekli veya tanımlanmış olaylara karşı gelen zamanlarda kaydedilmesini sağlar. Tarihi verileri toplama ve gösterim fonksiyonları içerisinde olay tetiklemeli veri toplama özelliği günümüzdeki SCADA sistemlerinin üstün özelliklerinden biridir. Bazı tanımlanmış durumların kaydedilmesi tüm verilerin kaydedilip bunların arasından tanımlanmış durumları arama zorluğunu ortadan kaldırmaktadır. Süreç değişkenleri ya zamanın ya da birbirlerinin fonksiyonu olarak grafiksel veya tablolar halinde gösterilebilirler. İyi bir SCADA yazılımından beklenen sahada olan olayların bir hata zamanı eklenmeden kaydedilmesidir. Özellikle hızlı süreçlerde varsa hata zamanının göreceli olarak çok küçük olması gerekmektedir. SCADA sistemleri süreç değişkenlerini sürekli olarak gözleyip bu değişkenlerin istenmeyen değerlere ulaşması durumunda operatörü uyarmak üzere geliştirilmiş alarm yapısına sahiptirler. Alarmlar basit listeler halinde tanımlandığı gibi önem sırasına göre sınıflandırılmış olarak veya grafik içinde gösterilebilirler.
SCADA sistemleri fabrikadaki değişik vardiyalarda yapılmış üretim sonuçlarına sürecin belirli değişkenlerini, olayların sonuçlarını istek üzerine veya olaylar gerçekleştikçe veya peryodik olarak raporlarlar. Bu raporları işletmenin istediği herhangi bir düzende hazırlamak mümkündür.
SCADA sistemleri kullanılarak üretime dair reçeteler uygulamaya koyulurlar. Reçeteler grafiklerle ilişiklendirilip operatörün reçetelere kolay erişimi ve gerekiyorsa bu reçetelerde değişiklik yapması mümkün olur. Operatörlerin reçeteleri başlatması veya değiştirmesi istenmeyen durumlarda ise SCADA programında yazılan reçetelerin uygulama esnasında otomatik olarak çağrılabilmesi mümkündür.
SCADA uygulamalarında yazılımın değişik kullanıcılar tarafından değişik şekillerde kullanılmasını sağlayan yetki ve güvenlik mekanizması kodlar kullanılarak sağlanır. Genellikle SCADA paketlerinde kullanıcı kolaylığı sağlayan ve SCADA operasyonlarını içeren bir denetleme lisanı bulunmaktadır.
Günümüzde üretim, Girişim Organizasyonları yapısında örgütlenmiş, fabrikalar arası işbirliğini amaçlayan, sipariş üzerine ve tam zamanlı bir nitelik kazanmaktadır. Bu yapılanmanın içinde SCADA sistemleri organizasyonlar arası iletişimi sağlayan bilgi yolu görevini;
a) Sanal Dosya Arabirimleri
b) Uygulama Programları Arabirimleri
c) Dinamik Veri Değişimi
d) SQL bağlantısı araçlarını kullanarak yerine getirmektedirler.
Sanal Dosya Arabirimleri, SCADA ile diğer uygulamalar arasında format dönüşümü olmadan veri değişimine izin vermektedir. Uygulama Programları Arabirimleri uygulama modüllerinden SCADA' ya ulaşmak için gerekli arabirim yazılmalıdır. Dinamik veri değişimi bağımsız yazılımların birbiriyle veri değiştirebilmesini sağlamakta ve bu özelliğe sahip SCADA programlarının entegrasyonu daha kolay olmaktadır. SQL bağlantılı tanımlanan noktaların veri tabanına geçirilmesi ve veri tabanından sorgulanmasını sağlamaktadırlar.
SCADA sistemleri fabrikalarda tüm fabrikayı kapsayacak veya fabrikanın bir bölümünü kapsayacak şekilde SCADA istasyonlarının sürekli veri alışverişleri yapmasını sağlamaktadırlar. Fabrika bilgi ağıyla birbirlerine bağlı olan SCADA istasyonları, SCADA Gözlem Paketleri ve Yönetim Gözlem noktaları tüm otomasyon sistemleri ve saha ekipmanları birlikte çalışmaktadırlar. Kritik süreçlerde iki SCADA istasyonu birbirine paralel olarak tanımlanıp biri devre dışı bırakıldığında diğeri çalışmaya ve süreci denetlemeye devam eder.
SCADA yazılım paketleri, Windows NT'nin bilgisayar işletim sistemi olarak yaygın kabul görmesinden sonra ağırlıklı olarak NT işletim sisteminin özelliklerini kullanarak geliştirilmeye başlandı. Bu paketlerle çoklu işlem yapabilme kapasitesi, çekirdek modül, olay tetiklemeli veri değişimi, etkin hafıza kullanımı ve olay zircirlerine hızlı tepki kabiliyetleri bulunmaktadır. Kullanılacak SCADA yazılımlarının performansını incelemek için yazılımın
• Görüntü performansına
• Kayıt performansına
• Alarm performansına
• Yedekli çalıştırma ve bilgi ağlarına (Network) bağlanma performansına
bakmak gerekmektedir. Uzak mesafelerden aldığı tepkilere işlemleme hızı da SCADA yazılımlarının etkin olarak kullanılıp kullanılmayacağı konusunda karar verebilmek için önemli bir parametredir.

Bölüm 10

SCADA Sisteminin Yararları ve SCADA Simülasyonu
Sistemin arızaların sıklığı ve süreleri, büyük ölçüde sisteme uygun dağıtım otomasyonunun kurulamamasından ve sistemin çalışma karakteristiklerinin her an izlenememesinden kaynaklanmaktadır.Bunun için sistem hakkındaki bilgilerin (ısı, nem, frekans, ağırlık, sayı, elemanlarının durumları…) toplandığı, gözlemlendiği, uzaktan kumanda edildiği (açma, kapama, kurma), arıza algılamanın yapılabildiği otomasyon sistemlerine gerek duyulmaktadır. Bu bilgilerin operatörlere bir kullanıcı ara birim yazılımı ile sağlanabildiği SCADA sistemleri kullanılmaktadır. Günümüzde kontrol sistemleri veri tabanlı kontrol ve gözetleme yazılım paketleri içermektedir. Bu sayede sistemde dağıtılmış halde bulunan enstrüman ve kontrol elemanlarından sürekli biriken veriler elde edilerek denetim imkanına sahip olunmaktadır. Bu yapılanma neticesinde de "temiz" bir sistem ortaya çıkmaktadır. Kontrol merkezindeki operatör ekranları vasıtasıyla, tesisin işletimi kontrol edilip otomatik yürütülürken, operatörle de bilgisayarda gerekli kontrol ve kumanda imkanına da sahip olurlar. Sistemin işletilmesinde salt insan çabası yetersiz kalmaktadır. Sistemde meydana gelecek olayların tespit edilmesi klasik yöntemler ile mümkün olamamaktadır. Sistemin daha etkin işletilmesi için, daha güvenilir, daha ekonomik işletme için bilgisayar otomasyonuna gereksinimi vardır. Bunun için sistem kontrol ve izleme yazılımları gerçekleştirilmiştir. Kontrol merkezinde bulunan bu bilgisayarlar yazılımları sayesinde işletmenin önemli noktalarının izlenmesi sağlanmaktadır. Ayrıca bilgisayar ekranları vasıtasıyla gözlemlenen sistemin şebeke operatörlerine de hızlı ve doğru vermesine imkan verir. İşletmenin bilgisayarla izlenmesi ve kontrolü, dağıtılmış halde bulunan veri toplama donanım elemanlarıyla gerekli iletişim, iletişim ağı yardımıyla sağlanarak ve toplanan veriler değerlendirilerek merkezi bilgisayar yazılımı ile sistemin izlenmesi sağlanabilir. Sistemin bilgisayar ortamında gözlenmesi ile sistemin kontrolu ve kumandası daha esnek bir hale gelmektedir. Örneğin, sistem büyümeleri karşısında kurulma koordinasyonu daha kolay yapılabilecektir. Yazılım sayesinde operatörler bilgisayar ekranında ki sistem diyagramından sistemi uzaktan kumanda edebilecektir. Arızaların algılanması yerlerinin tespiti ve arızaların giderilmesi yine uzaktan kumandalı olarak belli bir merkezden yapılabilecektir. Sistemle ilgili alarm sinyalleri operatörleri uyaracak şekilde oluşturulması ve görüntülenmesi gerçekleştirilebilecektir. Çeşitli veriler tarih ve zaman olarak (arıza şekli, arıza yeri) veri tabanı şeklinde saklanabilir böylelikle kişilere bağlı kalmaksızın sistem hakkında toplanan verilere dayalı ayrıntılı bilgi edinilmesi sağlanabilecektir.
Herhangi bir tesiste olabilecek olan otomatik kontrol sistemlerinin kullanıcılar tarafından tek bir ekran üzerinden yönlendirilebilmesi çok arzu edilen bir durumdur. Bu sayede kullanıcıların sistemlerini yönetmeleri için, sistemin bulunduğu yere gitme zorunluluğu ortadan kalkmış ve kontrol müdahalelerini bulundukları yerde bilgisayarlar üzerinden vererek büyük kolaylıklar sağlanmış olur.
SCADA simülasyonu, basitçe, bilgisayarların, giriş-çıkış portlarına takılan arabirimler (Interfaces) sayesinde sisteme gönderilen ya da sistemden alınan işaretlere göre sistemin davranışının, görsel olarak dışarıdan gözlenmesidir.
Burada da, herhangi bir tesiste olabilecek olan bir sistemin otomatik ve manuel çalışmasını, oluşabilecek arızaların sistemin akışını nasıl etkilediğini gösteren görsel bir bilgisayar programı ile "Sistem Simülasyonu" sunulmaktadır.
Bu program bir simülasyon olduğundan dolayı, işleyen sistemden bilgi okuma ya da sisteme bilgi gönderme olanağı yoktur. Eğer bu program gerçek bir sisteme uyarlanmak istenirse, yazılacak birkaç bilgi okuma ve bilgi gönderme alt programı ve gerekli ara birim donanımları eklenmesi yeterli olacaktır.

Bölüm 11

Sonuç
Bilgisayar teknolojisinin hızla gelişmesi ve bilgisayar kullanımının yaygınlaşması, sistemlerin birbirleriyle iletişimini kolaylaştırmakta ve bu da gelişen otomasyon teknolojisi ile sistemlerde uzaktan kontrol ve veri aktarımını gündeme getirmektedir.
SCADA sistemleri, bağımsız olan izleme, veri toplama ve kontrol sistemlerinin birleşmesinden oluşmaktadır. Sistemin; kontrol merkezi, uzak uç birim ve iletişim sisteminden meydana geldiği düşünüldüğünde maliyetinin yüksek olması kaçınılmaz bir sonuçtur. Fakat zaman kazancı, güvenilirlik ve verim açısından düşünüldüğünde, SCADA sistemlerinin yaptığı iş ve yüklendiği sorumluluk yüksek maliyeti tolere edebilecek düzeydedir.
Büyük projelerde SCADA sistemlerinin kullanılması iş gücü açısından da kazanç sağlamakta ve kazanılan bu iş gücü diğer alanlara kanalize edilerek işletmenin verimi arttırılabilmektedir.
Ülkemizde bu teknolojinin kullanımı çok eskilere dayanmamakla birlikte günümüzde giderek yaygınlaşmaya başlamıştır. Bu da yakın bir gelecekte kontrol sistemlerinin daha basit, güvenilir ve verimli çalışmasını sağlayacaktır.

NEREDEN BAKARSAN BAK

2009-10-08T11:30:00.002+03:00

Dünyanın sonu geliyor sayemizde....
Her şey pes ediyor bu gidişe.... S
iz vazgeçerseniz, onlarda vazgeçer....
Vazgeçmeyin, koruyun, önlem alın.

Aşağıdaki satırlara kesinlikle yorum yapmayacağım. Sadece duyarlı insanlara dünyanın ve insanlığın gidişini aktaracağım.
ÜRKÜTEN RAKAMLAR
- Dünya nüfusunun yüzde yirmisi, gezegenin kaynaklarının yüzde seksenini kullanıyor.
- Dünya’da, gelişmekte olan ülkelere edilen yardımın 12 katı, askeri giderlere harcanıyor.
- Bir günde 5000 insan kirli içme suyu yüzünden ölüyor. Bir milyar insan temiz içme suyuna ulaşamıyor.
- Bir milyara yakın sayıda insan açlık sınırında.
- Dünya’da yapılan tahıl ticaretinin yüzde ellisi hayvan besini ya da biyolojik yakıtlar için gerçekleştiriliyor.
- Ekilebilir arazilerin yüzde 40’ı, uzun süreli zarar görmüş durumda.
- Her yıl, 13 milyon hektar orman yok oluyor.
- Dört memeliden biri, sekiz kuştan biri ve hem karada hem suda yaşayabilen her üç canlıdan biri soyunun tükenmesi tehdidi altında. Canlı türleri doğal oranlarının 1000 katı hızlı bir şekilde ölüyor.
- Balık avlama alanlarının dörtte üçü, tükenmiş durumda. Bu bölgelerdeki balıklar ya tükenmiş ya da tehlikeli boyutta azalmış oranda.
- Son 15 yılın ortalama sıcaklıkları bu güne kadar kaydedilen en yüksek sıcaklıklar.- Kıta buzulu, 40 yıl öncekinden yüzde 40 daha ince.
- Satışa hazır 1 ton altın elde etmek için 300 bin ton atık üretilir. Başka bir deyişle altın bir alyans için ortaya çıkan atık miktarı 3 tondur. Bu atıkların çoğu siyanür ve kimyasal maddeler içerir.

Dünya küçülüyor sayemizde....
Biz lüks yaşantıya, rahata ve duyarsızlığa kapıldıkça küçülüyor dünya....
Bencilliklerimizi sadece aynalarda görmeye devam ettikçe, küçülecek dünya....
Kendinizi görmek için sadece aynalara değil, diğer insanlara da bakın....
Geç olmadan bir şeyler yapın.

LÜKÜS HAYAT, OH NE RAHAT
a.. Dünyada makyaj malzemesi için yapılan harcama 18 milyar dolar. Dünyadaki tüm kadınların üreme sağlığı için gerekli para 12 milyar dolar.
b.. Avrupa ve ABD'de evde beslenen hayvanların mamasına harcanan para 17 milyar dolar. Dünyada açlığın ve yetersiz beslenmenin sona erdirilmesi için gerekli para 19 milyar dolar.
c.. Parfüme harcanan para yıllık 15 milyar dolar. Evrensel okur-yazarlığın sağlanması için gereken yıllık ek yatırım 5 milyar dolar.
d.. Deniz seyahatlerine harcanan para 14 milyar dolar. Dünyada herkese temiz içme suyu sağlanması için gerekli para 10 milyar dolar.
e.. Avrupa'da dondurmaya harcanan para 11 milyar dolar. Dünyada yaşayan her çocuğun aşılanması için gerekli miktar 1,3 milyar dolar.

Dünya bir bumerang sahnesi....
Kötü olan ne varsa geri dönüyor sana....
Ve bu geri dönüşüm yaratıldığından beri devam ediyor dünya....
İbret al! Sende bu geri dönüşümü ahirette yaşayacaksın....
Burada ne yaparsan, sana o dönecek.

ORGANİK ATIKLAR, BİOGAZ VE ENERJİ ÜRETİMİ

2009-07-14T14:47:00.002+03:00

Organik atıkların (Tavuk Gübresi, Kuş Gübresi) Anaerobik Bioteknoloji yöntemi ile değerlendirilerek elektrik enerjisi ve gübre üretimi yenilenebilir enerji kaynakları arasında bulunmaktadır. Burada üretilecek “biogaz” enerji kaynakları arasında yer almaktadır. Bu tip tesislerde üretilen biogaz, ısıtma, yemek pişirme, araç yakıtı olarak da kullanılabilmektedir. Alternatif enerji kaynaklarından olan gübreden üretilen biogazla elektrik üretimi ülkemize çok yeni bir konudur. Süreç iki başlık altında toplanabilir.
-Organik (Fermante) Gübre.
-Elektrik üretimi.

Bio Gaz nedir?
Biogaz; hayvan, insan ve bitkisel kökenli organik atıkların (bitki sapları, saman, mısır atıkları, şeker pancarı yaprakları, yabani otlar, sığır,at, koyun, tavuk gübreleri, mezbaha atıkları, insan dışkısı, çöpler, orman altı döküntüleri ve çeşitli yosunlar)havasız ortamda mikroorganizmalarca bozulmasıyla oluşan metan, karbondioksit, hidrojen sülfür, oksijen ve karbonmonoksit ihtiva eden yanabilen bir gaz karışımıdır. Bio gazın bazı özellikleri aşağıda verilmiştir.
Metan (CH4) = %60-70
Karbondioksit (CO2) = % 30-40
H2S, CO, O2 VE N2 = % 1-5
Isıl Değeri= 4.700-6000 K.cal/M3 dür.

Pazar Durumu
Enerji sektöründe temel amaç, artan nüfusun ve gelişen ekonominin enerji ihtiyaçlarının sürekli ve kesintisiz bir şekilde mümkün olan en düşük maliyetlerle , güvenli bir arz sistemi içinde karşılana bilmesidir.
Enerji alt sektöründe, değişen ekonomik konjoktür ve artan özelleştirme faaliyetleri paralelinde özel kesimin daha aktif rol oynayabileceği bir yapıya dönüşüm amaçlanmaktadır. Bu doğrultuda başta elektrik ve doğal gaz alt sektörleri olmak üzere, enerji kaynaklarının üretimden tüketime kadar her aşamada da özel kesimin en üst düzeyde yatırım ve işletme faaliyetlerine katılımı için gerekli yasal ve kurumsal değişikliklerin yapılması sağlanmalıdır.
Elektrik sektörünün optimal bir sistem anlayışıyla geliştirilmesi esastır. Yeni projeler, tip(hidrolik, gaz, kömür, nükleer ve rüzgar gibi ) kapasite ve yer itibari ile, detaylı çalışmalarla belirlenmelidir.
Elektrik açığına veya fazlalığına yer vermeyen, sistem yük ihtiyaçlarına uygun büyüklük ve tipte seçilmiş projelerle geliştirilmiş bir elektrik üretim sisteminde, şirketler daha düşük maliyet ve alım garantileriyle ve daha güvenli bir şekilde faaliyet gösterebilecek, sektörün özel kesime açılımı daha sağlıklı bir şekilde gerçekleştirilebilecektir.
Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı döneminde ülke elektrik talebinin, yılda ortalama yüzde 9 oranında artış göstermesi ve toplam elektrik tüketiminin dönem sonunda 195,1 milyar KWh’ e, kişi başına elektrik tüketiminin ise 2,733 KWh’e ulaşması beklenmektedir.
Elektrik sektörünün yanı sıra enerji sektörünün tüm faaliyet alanlarında daha verimli, tasarruflu ve temiz çalışan üretim, nakil ve tüketim teknolojilerine önem verilecektir.
Yakıt ve elektrik talebinin kesintisiz, güvenli ve uygun maliyetlerle karşılanabilmesi için enerji yatırımlarının planlı ve istikrarlı bir şekilde sürdürülmesi gerekmektedir.
Bu çerçevede, elektrik ve doğal gaz sektöründe özel ve kamu kesimi faaliyetlerini düzenleyerek, tüketici haklarının korunması yanı sıra, etkin ve verimli bir arz sistemi kurulmasını amaçlayan rekabete açık, sağlıklı, etkin ve işleyen bir piyasanın oluşturulması için gerekli yeni yasal düzenlemelere gidilecektir denilmektedir.
Sektörün genel durumunu ortaya koymak bakımından, söz konusu mamullere olan talep ile birlikte üretim, ihracat ve ithalat ile ilgili bilgiler aşağıda tablolar halinde verilmiştir:

Üretim TeknolojisiOrganik atıkların değerlendirilmesinde günümüzde uygulanan yöntemlerin başında arıtma tesisleri gelmektedir. Bu tesisler aerobik-oksijenli sistem esasına göre dizayn edilmiştir. Organik atıklar katı ise karıştırılarak, sıvı ise oksijen üflenerek oksijen ile teması sağlanır.
Anaerobik (oksijensiz)sistemde ise organik atıklar ısıtılarak sabit sıcaklıktaki fermantasyon tanklarında bekletilir. Fermantasyon sonucunda biogaz oluşur. Gazı alınmış organik atıklarda organik fermente gübreye dönüşmüş olur.

Bu sistemin avantajları;
İşletme Karlılığı:
Bu sistemler yeterli miktarlarda biokütleyi tutabilecek biçimde ve doğru bir güvenlik katsayısı ile tasarlanıp, işletildiği konularda yüksek bir işletim karlılığına sahiptir.
Enerji tasarrufu ve Üretimi:
Ana eorobik sistemler çalışırken enerji üretirler. Aerobik sistemler ise işlem sırasında enerjiyi tüketirler.
Atık Gaz Sorunu:
Uçucu özelliklere sahip birçok organik kirletici aerobik arıtım sırasında biyolojik olarak parçalanmadan atmosfere karışabilmektedir.
Yukarda anlatılan nedenlerden dolayı organik atıkların değerlendirilmesinde Anaerobik Bioteknoloji yöntemi tercih edilmiştir.
Tavuk çiftliklerinden toplanan tavuk gübresi hammadde çukurlarında toplanır ve buradan ısıtılarak fermantasyon tanklarına gönderilerek burada sabit sıcaklıkta (30-35) derece fermantasyona tabi tutulur. Anerobik (oksijensiz) ortamda fermantasyon sonucunda biogaz oluşur. Elde edilen biogazın içindeki hidrojen sülfür temizlenir ve bu gaz jeneratörde yakıt olarak kullanılarak elektrik elde edilir. Aynı zamanda gazı alınmış olan atık maddeler de katılaştırma ünitesinde suları alınarak organik fermente gübre haline dönüşür ve paketleme ünitesinde paketlenerek satışa sunulur.
1 m3 biogaz=1,5 KWh elektrik enerjisi+5 KWh ısı enerjisine eşdeğerdir.
1 ton tavuk gübresinden =100 m3 biogaz elde edilmektedir.

Kapasitesi
Biogaz üretimi sıcaklıkla yakın ilişkilidir. Bio gaz üretimi için optimum sıcaklık 30-35 C dır. Yapılan deneylerde 8-9 C kadar sıcaklıklarda dahi mınimum da olsa biogaz üretimi gerçekleşmektedir. Ancak sıcaklık arttıkça biogaz üretimide artmaktadır Hesaplamalarımızda optimum sıcaklık 30 C alınmıştır. Üretim iklim şartlarıyla da ilgilidir.

Elektrik Enerjisi Üretimi:
365 Gün /yıl 3 Vardiya /gün esasına göre ;
70.000 Ton /yıl Tavuk Gübresi değerlendirilecek.
70.000 Ton x 100 M3 biogaz x % 60 metan x % 60 verim x (1,5 KWh elektrik enerjisi+ 5,0 kwh ısı enerjisi)
= 7.000.000 M3 Biogaz X 0,36 X 6,5
=16.380.000 KWh Elektrik Enerjisi.

Gübre Üretimi:
Gübre potansiyelinin hesaplanmasında çeşitli literatürlerde verilen, kümes hayvanları için 0.02 ton /yıl değeri temel alınmaktadır. B una göre;
70.000.000 kğ gübre x 0.02 verim : 1.400.000 kğ Gübre elde edilecektir.

İlerleyen günlerde biogazla ilgili detay bilgiler sitemizde yayınlanacaktır.

TÜRKİYE’DE RÜZGÂR ENERJİSİ POTANSİYELİ BELİRLEME ÇALIŞMALARI

2009-06-01T09:38:00.002+03:00

Rüzgâr enerjisinden yararlanmak amacıyla sürdürülen çalışmaların ilkini potansiyel belirleme çalışmaları oluşturmaktadır. Türkiye'de genel amaçlı rüzgâr ölçümleri, diğer meteorolojik ölçümlerle birlikte Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü (DMİ) tarafından yapılmaktadır. Ülke genelinde rüzgâr enerjisi kaynağına dayalı plan ve programların yapılabilmesi, bu kaynağın potansiyelinin belirlenmesi ile mümkündür. Bu amaçla, DMİ' ne ait istasyonların 1970-1980 yılları arasındaki kayıtları değerlendirilmiş ve ülke genelindeki doğal rüzgâr enerjisi dağılımı genel olarak belirlenmiştir. Ancak, rüzgârdan elektrik enerjisi üretimine yönelik çalışmalarda ayrıntılı rüzgâr potansiyel değerlendirme çalışmaları gerekli olmaktadır. Bu amaç doğrultusunda ülkemizde, ilk aşamada belirlenmiş olan ve rüzgâr enerjisi yönünden umut verici yerlerde yapılan etütler ile rüzgârdan enerji üretimine elverişli olabilecek bölgelere rüzgâr enerjisi gözlem istasyonları kurularak veri toplanmaya başlanmıştır. Bu istasyonlarda düşük güçlü mikro işlemci kontrollü veri toplama sistemleri kullanılmaktadır. Ölçümler çoğunlukla 10 metre yükseklikte alınmakla birlikte 30 metre yükseklikte alınan ölçümler de mevcuttur. Veriler birer saatlik ve 10 dakikalık periyotlarla toplanmakta, yazılım programı kullanılarak işlenmekte ve arşivlenmektedir. EİE rüzgâr enerjisi gözlem istasyonlarına ait aylık ortalama rüzgâr hızları ve rüzgâr yönleri güncellenmekte ve ücretsiz olarak yayımlanmaktadır. Buna karşılık, elde edilen rüzgâr hız istatistikleri ve rüzgâr yön verisi kurum ve kuruluşlara ücreti karşılığında verilmektedir. Data satın almak isteyen özel sektör ve/veya tüzel kişiler, data satın alma talep formunu doldurup, ücretini yatırdıktan sonra datayı kurumun belirleyeceği bir tarihte alabilmektedirler.
Elektrik İşleri Etüd İdaresi’nin (EİE) ölçüm istasyonlarından elde ettiği ortalama rüzgâr hızları, bu bölgelerin bir çoğunun rüzgâr enerjisi uygulamaları için elverişli olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar bazı firmaları rüzgâr tarlaları kurmak için cesaretlendirmiş ve kendi rüzgâr ölçümlerini yapmasına neden olmuştur. Firmaların sunduğu ön fizibilite ve fizibilite raporları EİE Rüzgâr Enerjisi Şubesi tarafından gerek yasal mevzuatlar açısından gerekse de WAsP ve WindPro yazılımları ile SANTRAL SAHASINDAN ÜRETİLEBİLECEK ENERJİ MİKTARININ TESPİTİ VE OPTİMUM TARLA TASARIMININ değerlendirilmesi açısından incelenmektedir.
Bu kapsamda yürütülen projeler detaylarıyla aşağıda verilmiştir.

A. IRESMED PROJESİ
IRESMED (Integration of Renewable Energies into Electricity Network) projesi Avrupa Birliği JOULE ve INCO programı kapsamında finanse edilmiş olan bir projedir. Proje, kırsal alan elektrifikasyonu için PV ve rüzgâr gücünün elektrik üretimine entegrasyonunu sağlamak olmak üzere iki ayrı çalışma grubunda yürütülmektedir.
EIE İdaresi IRESMED projesine "Dağıtım Şebekesine Bağlı Elektrik Üretimi İçin Rüzgâr Gücünün Entegrasyonu" kapsamında katılmıştır. Projenin amacı Güney Akdeniz Ülkelerindeki kırsal bölgelerde dağıtım şebekesine bağlı üretim çerçevesinde küçük şehirler ve köylerin elektrik enerjisi ihtiyacını sağlamak amacıyla büyük ölçekli rüzgâr gücünün kullanılmasıdır. IRESMED projesi Avrupa Birliğine üye Kuzey Akdeniz Ülkeleri kurumları olan OME, RISO, ENEL, CIEMATT, CEEETA, TGI, IPTS ve ENDESA nın teknik desteği ile yürütülmüştür.
Çalışma aşağıda belirtilen beş aşamadan oluşmaktadır. Bunlar;
1 : Rüzgâr Kaynağının Analizi ve Site Karakterizasyonu
İzmir-Çeşme Yarımadası'nın da içinde yer aldığı Foça'dan Yalıkavak'a kadar uzanan 200 km X 200 km lik alan proje alanı olarak seçilmiştir. Sözkonusu proje alanında EİE'nin toplam 8 istasyonu yer almakta olup rüzgâr enerji potansiyeli açısından oldukça ümit vericidir. Bu aşamada EİE bölgede yer alan istasyonlar için 10km x 10 km'lik alanda WASP modelini kullanarak kaynak analizleri yapmış ve analizi yapılan alanlarda rüzgâr tarlaları oluşturularak enerji üretimleri hesaplanmıştır. Yaklaşık olarak 200 km x 200 km'lik alanda rüzgâr potansiyeli belirlenmesi çalışması uydu dataları ve KAMM modeli kullanılarak RISO tarafından gerçekleştirilmiş olup elde edilen sonuçlar KAMM modelinin kompleks arazilerde geçerliliğini değerlendirmek için karşılaştırılmıştır. Kocadağ için yapılan incelemede her iki modelin sonuçlarının oldukça yakın olduğu görülmüştür.
2 : Teknolojik Hususlar ve Şebeke bağlantı Konuları
Rüzgâr enerji yatırımları açısından oldukça ümit verici olan proje alanı içerisinde özellikle Çeşme Yarımadası'ndaki mevcut şebeke durumu incelenmiştir. Türkiye'de teknoloji transferine yönelik ilgili kararnameler ve mekanizmalar araştırılmıştır. Ayrıca mevcut rüzgâr santral projelerinin ana teknik özellikleri, projeler kapsamında girişimcilerin planları, teknoloji transferi konusundaki eğilimler ve karşılaşılan zorluklar incelenmiştir.
3 : Ekonomik Hususlar ve Çevresel Yararları da Kapsayan Fayda Maliyet Analizleri
Bu aşamada Türkiye'de rüzgâr projelerine uygulanan prosedür ve mevzuat incelenmiş ve IPTS tarafından geliştirilen ekonomik analiz modeli kullanılarak seçilen örnek iki rüzgâr santralı için maliyet fayda analizleri yapılmıştır. Ayrıca rüzgâr santralları ile belirlenen alternatif teknolojiler için dengelenmiş enerji maliyetleri hesaplanmıştır.
4 : Pazar Geliştirme Konuları ve Kurumsal Yapı
Bu aşamada Türkiye'de rüzgâr projelerine uygulanan kanunlar ve ilgili mevzuat incelenerek yasal çerçeve ve uygulanan prosedür ortaya konmuştur. Ayrıca karşılaşılan engeller ve problemler tanımlanmıştır.
5 : Finansal Planların Analizi ve Özel Sektör Katılımı
Rüzgâr satrallarının finansmanı, yararlanılabilecek teşvikler incelenmiş ve rüzgâr santrallarının finansmanında karşılaşılan sorunlar belirlenmiştir.

B. MED 2010
MED 2010 Projesi AB tarafından desteklenmiş ve OME (Observatoire Mediterranieen de l'Energie) koordinatörlüğünde organize edilmiş olup aşağıda sıralanan kuruluşlar tarafından yürütülmüştür.
OME (Observatoire Mediterranieen de l'Energie) - Fransa
BP Solar - İspanya
CDER (Center for the Development of Renewable Energies) - Fas
CESI (Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano) - İtalya
CIEMAT (Centro de Investigaciones Energeticas) - İspanya
EDF (Electricite de France) - Fransa
ENCORE (Endesa Cogeneration Renovables) - İspanya
NREA (New and Renewable Authority) - Mısır
EIE - Türkiye
RISO (Risoe National Laboratory) - Danimarka
STEG (Societe Tunisienne de 1'Electricite et du Gaz) - Tunus
ARMINES (Association pour 1a Recherch et le Developpement) Fransa
ENSMP (Ecole Natiole Superieure des Mines de Paris) - Fransa
MED 2010 projesi ile "Akdeniz Ülkeleri'nde ( AB'ye üye Akdeniz Ülkeleri ve Güney Akdeniz Ülkeleri) rüzgâr ve güneşten elde edilecek elektrik enerjisinin Avrupa Birliği ülkelerine büyük ölçekli entegrasyonunu sağlama yolları araştırılmıştır. Yapılması planlanan entegrasyon ile Avrupa Birliği Komisyonu'nun yenilenebilir enerji konusundaki 2010 yılı için %12'lik yenilenebilir enerji kullanımı ve Kyoto Protokolunun Avrupa Birliği Ülkeleri'nde 2010 yılında CO2 emisyonlarının 1990 yılı baz alınarak % 8 azaltılması hedeflerine ulaşılması sağlanacaktır.
MED 2010 projesine EİE İdaresi Genel Müdürlüğü rüzgâr enerjisi konusunda katılmıştır. MED 2010 Projesi dört ana çalışma grubu altında yürütülmüştür. Bunlar;
1. Rüzgâr ve Güneş Kaynaklarının Analizi ve Proje Yerinin Seçimi
Fas, Mısır, Tunus ve Türkiye'de seçilen bölgelerdeki rüzgâr potansiyeli WASP modeli ile belirlenmiş ve RİSO tarafından KAMM Modeli kullanılarak daha spesifik potansiyel belirleme çalışması yapılmıştır. EİE bu çalışma grubunda Gelibolu, Karabiga, Sinop ve Belen bölgelerine rüzgâr gözlem istasyonu kurarak ve elde edilen sonuçları WASP yazılımı ile değerlendirerek rüzgâr potansiyelini belirlemiştir.
2. Pazar Gelişimi ve Sosyal - Çevresel Yararların Entegrasyonu;
Bu çalışma 3 alt çalışma grubunda yürütülmüştür;
• 2005-2010 yılları arasında rüzgâr ve güneş santrallarının entegrasyon planlarının ve bu planların nasıl gerçekleştirileceğinin analizi
• Rüzgâr ve güneş gücünün Pazar gelişimi için yasal ve kurumsal çerçevenin analizi
• Yeşil elektrik ticareti ve muhtemel uygulama planları için potansiyelin değerlendirilmesi
Birinci çalışma grubunda EİE, Türkiye'deki mevcut rüzgâr enerjisi santrallarının genel durumunu, özel firmaların konuya olan ilgisini ve rüzgâr santral başvurularını araştırmış ve 2010 yılı için öngörülen rüzgâr enerji santralı kapasite hedeflerinin ülkemize sağlayacağı ekonomik ve çevresel faydaların neler olabileceğini ortaya koymuştur. Ayrıca, rüzgâr satralında kullanılan ekipmanların teknolojik olarak Türkiye'de yapılabilirliliği belirtilmiştir.
İkinci çalışma grubunda EİE, Türkiye'nin enerji sektörü için son dönemdeki yapısal ve yasal değişimleri anlatmıştır. EPDK'nın kuruluşu, görevleri ve mevcut yönetmelikler ile tebliğler kısaca açıklanmıştır.
3.Finansal Planlar;
Herbir katılımcı ülkede rüzgâr santrallarının geliştirlmesi için finansal planlar araştırılmıştır. Bu çalışma grubu üç alt çalışma grubunda yürütülmüştür;
• Çeşitli Ülkeler'deki rüzgâr ve güneş santrallaının ekonomik analizleri
• İş planlarının düzenlenmesi
• Girişimcilerin, bankaların ve hükümet desteğinin rollerinin araştırılması
Bu çalışma grubunda EİE rüzgâr potansiyelini belirlediği Gelibolu ve Karabiga sahalarında sanal rüzgâr santralı tasarlamıştır. Bu çalışma grubunun koordinatörü ECYR (İspanya)'nin göndermiş olduğu Excell dosyasına sanal santralların yıllık enerji üretimleri ve Türkiye için bazı maliyet varsayımları (kredi faiz oranları, bakım&onarım vs.) girilmiş ve birim enerji maliyetleri elde edilmiştir. Söz konusu santrallar için duyarlılık analizleri yapılmıştır.
4. Proje Yönetimi ve Sonuçların Yayımı;
Projenin en iyi koordinasyonla yürütülmesi ve sonuçların web sayfası ve ilgili tarafların katılacağı bir Workshop'la yayınlanması.
Bu çalışma grubu OME tarafından gerçekleştirilmiştir. 20 Eylül 2002 tarihinde OME tarafından düzenlenen konferansla projeden elde edilen sonuçlar katılımcılara anlatılmıştır.

C. EİE - TÜREB FİZİBİLİTE PROJESİ
Türkiye'de rüzgâr enerjisi kullanımını özendirmek ve sistem tasarımı için metodoloji oluşturmak amacıyla Gökçeada'da "Rüzgâr Enerjisi Fizibilite Projesi " hazırlamıştır. Bu amaçla TÜREB (Avrupa Rüzgâr Enerjisi Birliği -Türkiye Şubesi) ile bir ortak girişim protokolu yapılmıştır. Proje Avrupa Yatırım Bankası METAP ( Mediterranean Technical Assistance Programme) Programından desteklenmiştir.
Projeden aşağıdaki faydaların sağlanması amaçlanmıştır:
• Türkiye'de resmi kurumlar ve özel sektör tarafından kabul edilecek şekilde rüzgâr santrallarının geliştirilmesi ve sistem tasarımı için bir mühendislik metodolojisi oluşturmak.
• Şebeke bağlantılı rüzgâr elektrik dönüşüm sistemlerinin final tasarım çalışmaları için referans oluşturmak ve bu sistemlerin yaygınlaştırılmasını sağlamak.
• Bu çalışmanın Türkiye'nin rüzgâr açısından zengin olan diğer yerlerine örnek oluşturmasını sağlamak.
• Fizibilite çalışması amacıyla seçilecek yerde çevresel etki değerlendirme çalışması yapılarak rüzgâr sistemi kurulması durumunda olabilecek etkileri önceden belirlemek.
• Rüzgâr enerjisinin yaygın kullanımını teşvik ederek sistemdeki konvansiyonel kaynakların yarattığı kirliliği azaltmak.
Proje aşağıda belirtilen ana başlıklarda gerçekleştirilmiştir;

1. Proje hazırlık Çalışmaları ve Yer Seçimi
EİE İdaresi'nin Türkiye'nin batı bölgesinde yer alan rüzgâr enerjisi gözlem istasyonları (Akhisar, Datça, Gökçeada) arasından yapılan değerlendirme sonucunda Gökçeada proje alanı olarak belirlenmiştir.
2. Rüzgâr Kaynak Değerlendirmesi
Proje programına göre enerji potansiyelinin belirlenmesi ve böylece proje fizibilitesinin değerlendirilebilmesi için proje alanında bir yıllık ölçüm yapılmıştır.
Ölçümler, EİE tarafından imal edilen 30 m'lik direk üzerinde üç farklı yükseklikte normal sensörler kullanılarak yapılmış ve ayrıca ilave ölçüm sisteminde kalibrasyonlu sensörler kullanılarak yapılan ölçümlerin doğruluklarının sağlamaları yapılmıştır. Ayrıca, Gökçeada R/L istasyonundaki EİE istasyonu, DMİ Gökçeada, DMİ Çanakkale, DMİ Bozcaada uzun dönem verileri kullanılarak korelasyon yapılmıştır. Toplanan veriler WASP modeli ile değerlendirilmiş ve bölgenin rüzgâr atlası elde edilmiştir.
3 & 4. Rüzgâr Tarla Tasarımı ve Ekonomik Analiz
Proje sahası ile ilgili tarla tasarımı, şebeke bağlantı konuları Gökçeada ve ada enerjisinin bağlandığı trafo merkezinin koşulları (trafo kapasiteleri, denizaltı kablosu ve havai hat taşıma kapasiteleri, fliker, gerilim değişimleri vs.) ayrıntılı incelenerek ve WindPro programı kullanılarak farklı senaryolara göre (600 kW ve 1 MW'lık türbinler kullanarak ) yapılmıştır.
Tarla tasarımında arazi, yol, liman koşulları da göz önüne alınmıştır. Ayrıca 15 MW'lık rüzgâr tarlası için bilgisayar ortamında gerçekleştirilen tasarımdaki türbin yerleşimleri (micrositting) proje alanında yerinde incelemelerle kontrol edilmiştir. Belirlenen senaryolara göre 20 yıllık ömür göz önüne alınarak ekonomik analizler yapılmıştır.
5. Çevresel Etki Değerlendirme
Rüzgâr tarlasının geliştirilmesi ile ilgili siteye özgü çevresel özellikler ( askeri alan, sit alanı, turistik alan, flora, fauna, deprem durumu, yol, taşıma vs.) incelenmiştir. Farklı tarla tasarımları mevcut flora ve faunanın en az etkileneceği koşullar göz önüne alınarak yapılmış ve oluşturulan rüzgâr santral senaryolarına göre santralın görsel ve gürültü etkisi WindPro programı Photomontage ve Desibel modulleri kullanılarak incelenmiştir.
ÇED yönetmeliğinin Ek-5 kriterleri, rüzgâr santralları durumuna göre cevaplandırılmıştır. Ayrıca ada halkının rüzgâr enerjisi konusunda bilgilendirilmesi amacıyla video gösterisi yapılmış ve halkın projeye bakışının belirlenmesi amacıyla bir anket uygulanmıştır.
6. Sonuçların Değerlendirilmesi ve yayımı (Dissemination Conference)
Proje sonuçları ilgili tarafların katılacağı bir günlük bir konfereansla duyurulmuştur. Avrupa Yatırım Bankası'nın final raporunu onaylamasından sonra sözkonusu konferansın organizasyonu gerçekleştirilmiştir.

RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ

2009-05-25T10:23:00.003+03:00

RÜZGÂR ENERJİSİ
Dünyada, özellikle yirminci yüzyılın ikinci yarısında görülen hızlı büyüme, çeşitli sosyal ve ekonomik gelişmeler ile birlikte, daha hızlı bir şekilde artan enerji tüketimini de beraberinde getirmiştir. Hem bu enerji ihtiyacını karşılamak hem de çevre kirliliğini oluşturan ve sınırlı rezervleri olan fosil enerji kaynakları yerine temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelinmiştir.
Günümüzde dünyanın enerji ihtiyacının tamamına yakını fosil yakıtlar, hidrolik enerji ve nükleer enerji gibi enerji kaynaklarından karşılanmaktadır. Son yıllarda bu enerji kaynaklarına alternatif enerji kaynakları adı da verilen ve çoğu yenilenebilir olan (rüzgâr, jeotermal, güneş ve dalga enerjisi gibi) enerji kaynakları katılmıştır. Fosil yakıtların çevreye yaydığı zararlı gazlar ve asit yağmurları, küresel çevre problemleri meydana getirmekte ve yenilenebilir enerji kaynaklarına talebi arttırmaktadır.
Bugün dünyadaki mevcut toplam teknik rüzgâr potansiyeli yılda 53000 TWh’tir ve bu miktar dünyanın 1998 yılındaki toplam elektrik enerjisi tüketiminin yaklaşık 4 katı kadar elektrik enerjisi üretmeye yeterlidir. 2020 yılına kadar dünya elektriğinin % 10’u rüzgâr gücüyle sağlansa bile rüzgâr potansiyelinin çoğu hala kullanılamamış olacaktır. Rüzgâr enerjisi, yenilenebilir enerji kaynakları arasında en gelişmiş ve ticari açıdan en elverişli enerji türüdür.

RÜZGÂR ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETME
Rüzgâr; güneşin yeryüzünü farklı ısıtması sonucu, basınç ve sıcaklık farklarından oluşan hava hareketidir. Havanın kinetik enerjisi rüzgâr türbinleri ile sırayla mekanik enerjiye ve elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Halen dünyada 20.000’in üzerinde rüzgâr türbini elektrik üretmektedir. Bunların birçoğu, rüzgâr çiftlikleri denen, belli bir kapasitede elektrik üreten rüzgâr türbin gurupları olarak çalışmaktadır.
Rüzgâr enerjisinin üç temel özelliği; rüzgârın yönü, hızı ve esiş sıklığı (frekansı) dır. Rüzgârın yönü, günlük hava şartlarına ve iklim özelliklerine bağlı olmaktadır. Bu faktörler kurulacak rüzgâr enerjisi sistemlerinin yönünün ve yerinin tayininde önemli rol oynar. Rüzgâr hızının fazla oluşu enerji miktarını arttırırken, çok yüksek hızlar, bazı canlılar, yapılar ve türbinler üzerinde olumsuz etkiler de meydana getirebilmektedir. Bu sebeple, rüzgâr hızının iyi bilinmesi yararlanma sahalarını belirlemek ve türbinlerin mukavemeti açısından önemlidir.
20 türbinden oluşan tipik bir rüzgâr çiftliği yaklaşık 1 km²’lik alana kurulabilmektedir. Diğer güç istasyonlarına nazaran rüzgâr çiftliği, bulunduğu alanın sadece % 1’ini kullanır. Bunun gibi bir proje ile 6500 ila 10000 arasında evin elektrik enerjisi ihtiyacı karşılanabilmektedir.
Dünya üzerindeki rüzgâr enerji teknolojisi de son yıllarda hızla gelişmiş olup, jeneratörlerin ömrü türbin tipine göre, 20-60 sene arasında değişmektedir. Pervanelerin ömrü ise 20-25 sene arasında ve eskidiğinde değiştiriliyor olması ekonomik ucuzluğunu da beraberinde getirmektedir.
Türbinler çalışma ömürlerinin sonuna geldiklerinde kolayca sökülebilmekte ve bulundukları alan eskiden kullanıldığı hale dönüştürülebilmektedir. Türbinlerin sökülme maliyetleri genelde türbinlerin arta kalan parçalarının parasal değeri ile karşılanabilmektedir.
Türbinler yapılacak ön çalışmalarla belirlenecek rüzgâr rejimine göre, minimum 600 kWh ila maksimum 3000 kWh üretecek kapasitede üretilmektedir. Türbin pervaneleri yerden 30-40-50 mt yükseklikteki kulelere monte edildiğinden yeryüzünde kapladığı alan kulenin alt kısmındaki 10 m²’lik alanla sınırlıdır.

RÜZGÂR ENERJİSİNİN DÜNYA’DAKİ DURUMU
Bugün dünyada ki mevcut toplam teknik rüzgâr potansiyeli yılda 53000 TWh’tir ve 2001 yılında bunun yaklaşık 0,15 TWh kadar kısmından faydalanılabilmiştir. Dünya elektriğinin % 10 ’unun rüzgâr gücüyle sağlanacağı belirtilen 2020 yılında bile rüzgâr potansiyelinin çoğu hala kullanılamamış olacaktır. Son yıllarda rüzgâr enerjisinin en başarılı pazarları, özellikle Danimarka, Almanya ve İspanya olmak üzere Avrupa ülkeleridir. Hindistan, Çin ve Amerika Birleşik Devletlerinde de bu teknolojinin kullanımında bir artış görülmektedir. 2001 yılı sonunda yaklaşık 50 ülkede 24927 MW’tan fazla elektrik üreten rüzgâr türbinleri işletmedeydi. 2001 yılı sonu toplam en büyük kurulu rüzgâr gücüne sahip ülkeler güçleriyle birlikte Tablo 1’de görülmektedir.
Ülke 2001’de kurulan (KW) 2001 sonunda toplam güç (KW)
Almanya 2.627.000 8.734.000
ABD 1.635.000 4.245.000
İspanya 1.050.000 3.550.000
İtalya 276.000 700.000
Hindistan 236.000 1.456.000
Japonya 217.000 357.000
Danimarka 115.000 2.456.000
İngiltere 107.000 525.000
Yunanistan 84.000 358.000
Çin 75.000 406.000
Diğerleri 402.000 2.140.000
Toplam 6.824.000 24.927.000
Tablo 1: 2001 yılında rüzgâr enerjisi piyasasındaki en büyük ülkeler
Avrupa’da deniz ve karadaki rüzgâr kaynaklarının 2020 yılında beklenen elektrik talebinin % 20’sinden daha fazlasını karşılayacak bir potansiyele sahip olduğu belirtilmektedir. Almanya 2001 yılında rüzgâr enerjisi kullanımında 2.627 MW artış sağlayarak, 1999 da 3.817 MW olan toplam rüzgâr gücünü 8.734 MW’a çıkartmıştır.
Rüzgâr enerjisi endüstrisi Avrupa için 2010 yılına kadar 40.000 MW rüzgâr enerji kapasitesi kurmak üzere bir hedef koymuştur. Bu hedefe ulaşılmasıyla yaklaşık 50 milyon insana elektrik sağlanacaktır.
YIL Kurulu Kapasite (KW)
2003 22.000.000
2010 40.000.000
2020 100.000.000
Tablo 3: Avrupa Rüzgâr Enerjisi Birliğinin Hedefleri

RÜZGAR ENERJİSİ POTANSİYELİNİN BELİRLENMESİ
Çeşitli ülkelerce hazırlanıp kullanıma sunulan ve bir alandaki rüzgar ölçüm parametrelerini kullanarak rüzgar enerjisi potansiyelinin belirlenmesine yardımcı olan bilgisayar programları mevcuttur. Bu bilgisayar programların başında Danimarka RISO Ulusal Laboratuvarında geliştirilmiş olan ve Avrupa kıtasının rüzgar atlasının hazırlanmasında kullanılan WAsP (Rüzgar Atlası Analiz ve Uygulama Programı) bilgisayar programı gelmektedir. WASP bilgisayar programı rüzgar hız ve yön bilgileri ile rüzgar gözlem istasyonu çevresindeki engellerden, arazi yüzey pürüzlülüğü ve arazinin topoğrafik özelliklerinden yola çıkarak bölgesel rüzgar atlas istatistiklerinin ve enerji potansiyelinin belirlenmesinde kullanılmaktadır. WasP yazılımı ile bir bölgenin rüzgar enerji potansiyelini belirleyebilmek için aşağıda sıralanan işlem basamakları takip edilir:
1.Rüzgar Ölçüm Verilerinin Değerlendirilmesi;
Rüzgar enerji gözlem istasyonlarından belli bir yükseklikten alınan en az bir yıllık rüzgar hızı ve rüzgar yönü ölçüm kayıtlarının bilgisayar ortamında düzenlenmiş hali ve bu istasyonlara ait 1/25 000 ölçekli harita üzerindeki UTM ile derece - dakika cinsinden belirlenmiş koordinatları WAsP ortamına aktarılıp değerlendirilir ve ilk etapta ölçüm yüksekliğine ait frekans dağılım tablosu elde edilir. Bu tablo yardımıyla ölçüm yüksekliğindeki rüzgarın sektörlere (yönler) göre esme sıklığı, hakim rüzgar yönü, ortalama rüzgar hızı, ortalama enerji yoğunluğu ve rüzgar hız verilerine ait Weibull parametreleri gibi istatistiksel değerler belirlenmiş olur.
Sect Freq <1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 13 15 17 >17 A k
--------------------------------------------------------------------------------
0: 30.8 10 49 77 92 114 156 155 135 90 81 36 4 0 0 6.9 2.67
30: 10.7 27 90 151 165 186 155 84 76 40 21 5 0 0 0 5.1 2.24
60: 1.9 106 199 236 248 151 42 6 0 0 0 0 6 6 0 3.5 1.63
90: 1.6 70 205 249 190 124 59 81 15 0 0 0 0 7 0 3.6 1.50
120: 2.4 63 210 158 200 200 121 37 5 5 0 0 0 0 0 3.9 2.44
150: 4.6 49 128 120 113 115 128 110 108 45 48 18 15 3 3 5.9 1.89
180: 12.0 21 40 85 94 91 145 162 121 79 82 46 25 7 4 7.2 2.21
210: 6.3 34 50 81 112 155 175 153 88 78 58 14 2 0 0 6.2 2.57
240: 1.3 186 199 253 163 54 45 63 27 9 0 0 0 0 0 3.0 1.47
270: 1.6 139 263 270 206 43 43 21 7 0 0 7 0 0 0 2.9 1.60
300: 5.5 47 156 177 220 152 85 60 44 19 42 0 0 0 0 4.3 1.67
330: 21.4 14 49 106 168 189 178 113 77 53 39 13 2 1 0 5.7 2.25
--------------------------------------------------------------------------------
Total 28 76 113 135 141 147 122 95 61 54 22 6 1 1 6.0 2.14

Ortalama Rüzgar Hızı: 5.19 m/s (2%) Ortalama Enerji Yoğunluğu: 160 W/m² (2%)
Frekans dağılım tablosundaki bilgiler kullanılarak frekans histogramı ( rüzgar hızları - esme sıklıkları ) ve yön histogramı (rüzgar esme yönü - esme sıklığı ) da elde edilebilir. Frekans histogramı yardımıyla hangi rüzgar hızı değerlerinin sık gözlendiği, yön histogramı yardımıyla ise hangi yönlerde rüzgar hız değerlerinin yüksek olduğu tespit edilebir. Rüzgar türbinleri seçilirken frekans histogramından, araziye konumlandırılırken ise yön histogramından yararlanılmaktadır.
Rüzgar ölçüm verilerinin incelenmesi sonucu, ölçüm yapılan noktanın türbülans yoğunluğu da ayrıca belirlenmelidir. Türbülans yoğunluğu seviyesinin yüksek olması enerji üretim miktarını düşürür, rüzgar türbini üzerine etkiyen kuvvetlerin şiddetini ve malzeme yorulmasının hızını artırır. Bu durum rüzgar enerji santrallarının ekonomik ömürlerinin azalmasına neden olmaktadır. Türbülans yoğunluğunun belirlenmesi için öncelikle rüzgar hız ölçüm serilerinin ortalama hızı ve standart sapması belirlenmelidir. Standart sapma önemli bir kavram olup rüzgar hızlarındaki dalgalanmaları tanımlamak için kullanılır. Rüzgar hız verilerinin standart sapması 0 ile 3 m/s, rüzgar yön verilerinin standart sapması ise 3º ile 75º arasında olmalıdır. Herhangi bir alandaki standart sapmanın küçük olması demek o alandaki rüzgar rejiminin son derece düzenli olması anlamına gelmektedir. Rüzgar hız verilerinin standart sapma miktarının bu verilere ait ortalama hız değerine oranı ise türbülans yoğunluğu olarak adlandırılmaktadır. Hesaplanan türbülans yoğunluğu 0.0 – 0.10 değerleri arasında ise düşük yoğunluklu, 0.10 - 0.25 değeri arasındada ise orta yoğunluklu ve 0.25 değerinden büyükse yüksek yoğunluklu olarak sınıflandırılır. Türbülans yoğunluğunun yüksek olduğu alanlara rüzgar enerji santralı kurmaktan kaçınılmalıdır.
2. Yakın Çevresel Engel Bilgileri;
Rüzgar gözlem istasyonunları civarındaki yakın çevresel engeller, ölçülen rüzgar hız ve yön değerlerini kayda değer ölçüde etkilemektedir. Binalar, ağaçlar gibi yakın çevresel engeller rüzgar hız ve yön profilini oldukça değiştirmekte, engel etrafında türbülansa neden olmakta ve rüzgar verilerinin sağlıklı olmasını engellemektedir. Bu nedenle rüzgar gözlem istasyonlarının yeri, civarda fazla engel olmayacak şekilde seçilmelidir. Bir nesnenin ölçüm direğine olan uzaklığı, yüksekliğinin 10 katı kadar mesafe içinde ise bu nesne yakın çevresel engel olarak tanımlanır. Daha uzak mesafedeki nesneler engel sınıfına girmez ve arazi pürüzlülüğü olarak değerlendirilir. WAsP bilgisayar programı ile en fazla 50 adet engel tanımlanabilse de prensip olarak sayıca 5’ten fazla engel içeren noktalara rüzgar gözlem istasyonu kurulması önerilmemektedir.
Rüzgar hızındaki azalma engelin geçirgenliğine bağlıdır. Geçirgenlik (porosity) engelin açık alanının toplam alanına oranı şeklinde tanımlanmakta olup tamamen katı sayılabilen bir bina için 0, yapraklarını dökmüş bir ağaç grubu için 0.5 olarak alınabilir. Geçirgenlik ne kadar fazlaysa hız profilinin değişimi ve gölgeleme etkisi de o nispette az olacaktır. Rüzgar gözlem istasyonları civarındaki mevcut yakın çevresel engelleri tanımlayabilmek için ilgili parametreler belirlenerek WASP formatına uygun “Engel Tanımlama Formu” düzenlenmelidir. Aşağıda rüzgar enerji gözlem istasyonu civarı yakın çevresel engellerin WasP ortamında genel görünümü ve engel tanımlama formu verilmiştir.
NO 1 R1 2 R2 H D P
1 35 76 43 78 8 6 0.0
2 96 400 120 400 10 200 0.4
3 120 150 136 150 10 230 0.8
4 203 98 225 104 15 13 0.0
5 230 100 264 175 10 25 0.4
6 286 161 289 158 7 20 0.2
7 290 156 297 148 7 9 0.2
Burada;
1 : Engelin ilk köşesinin kuzey doğrultuyla yaptığı açı (deg).
R1 : Engelin ilk köşesinin RGİ’ye olan uzaklığı (m).
2 : Engelin ikinci köşesinin kuzey doğrultuyla yaptığı açı (deg).
R2 : Engelin ikinci köşesinin RGİ’ye olan uzaklığı (m).
H : Engelin yüksekliği (m).
D : Engelin derinliği (m).
P : Engelin tahmini geçirgenliğidir.
Engel tespiti yapılırken 1 ve 2 açılarının kuzey doğrultudan ( 0 ) başlayarak saat ibresi yönünü izlemesine dikkat edilmelidir. Rüzgar türbinlerinden üretilebilecek enerji miktarını doğruya yakın bir şekilde hesap edebilmek için özellikle hakim rüzgar yönünde en az 1000 m mesafeye kadar olan engeller net olarak belirlenmelidir. WAsP bilgisayar programı yardımıyla santral sahasının rüzgar atlası elde edildiğinde, türbin hub yüksekliğinde engel etkisinin % 40’ı aşmaması gerekmektedir. Aksi halde, seçilen bölgenin rüzgar enerji santralı kurmak için uygun olmadığını düşünmemiz gerekecektir. Ayrıca arazi üzerine türbinler yerleştirilirken (micrositting) mevcut engellerden mümkün olduğunca uzak yerler tercih edilmelidir.
3. Arazi Yüzey Pürüzlülük Bilgileri;
Arazi yüzey pürüzlülüğünün değişmesi yüzey sürtünme karakteristiklerini ve dolayısıyla hız profilini değiştirmektedir. Bir alanın yüzey pürüzlülüğü, bu alan üzerindeki pürüzlülük elemanlarının boyutları ve alan içindeki dağılımına bağlı olmaktadır. Karasal alanlar için bitki örtüleri, göller, yerleşim yerleri, doğal arazi yapıları tipik pürüzlülük elemanlarıdır. Bu pürüzlülük elemanları, rüzgar enerjisi potansiyel belirleme çalışmalarında 4 değişik pürüzlülük sınıfıyla tanımlanır. Bir arazinin pürüzlülüğü Z (m) pürüzlülük uzunluğu parametresi ile belirtilir. Z0 pürüzlülük uzunluğu 0.0001 ile 1.0 arasında değişmekte olup yoğun yerleşim birimleri için 1.0 ve su yüzeyleri için 0.0001 olarak alınır. Diğer doğal arazi yapıları için alınması gereken Z0 pürüzlülük uzunluğu değerleri WAsP menüsünde bulunan tablodan belirlenir.
WAsP bilgisayar programı pürüzlülüğü modellemek için herbir sektöre ait pürüzlülük değişimini dikkate alır. Genelde 12 sektör kullanılır ve merkezi RGİ olmak üzere 345-15 arası 0 (N), 15-45 arası 30 (NNE) olacak şekilde düzenlenir. Pürüzlülük değerlerinin kullanılabilmesi için 1/25 000 ölçekli harita üzerinde WAsP formatına uygun toplam 12 sektör için ayrı ayrı pürüzlülük uzunlukları belirlenmeli veya WASP 6.0 ve üstü versiyonlardaki bilgisayar programlarında sayısal harita üzerine arazi pürüzlülük bilgileri işlenebilmektedir. Bu çalışmanın sadece 1/25 000 ölçekli harita üzerinde yapılması uygun değildir. İlgili santral sahasına bizzat gidilip arazi yapısı yerinde incelenerek sözü edilen işlem yapılmalıdır.
Rüzgar hızı, yükseklik arttıkça arazi pürüzlülüğüne ( pürüzlülük katsayısı) bağlı olarak logaritmik şekilde artmaktadır. Belirli bir yükseklikte (10 m, 30 m vb.) ölçülmüş rüzgar hızları kullanılarak, istenilen herhangi bir yükseklikteki (hub yüksekliği vb) rüzgar hızları aşağıdaki ifade ile hesaplanmaktadır.

( V1/V2) = (H1 /H2 ) 
H1: V1 hızının ölçüldüğü yükseklik
H2: V2 hızının hesaplanacağı yükseklik
V1: H1 yüksekliğinde ölçülen rüzgar hızı
V2: H2 yüksekliği için hesaplanacak rüzgar hızı
: Pürüzlülük katsayısı ( 0.10 - 0.40 ) dır.
 pürüzlülük katsayısı değeri ne kadar fazlaysa hız profilinin değişimi de o nispette fazla olacaktır. Hız profilindeki değişim ancak türbin hub yüksekliğinin artırılması ile azalmakta ve bu durum da maliyeti artırıcı unsur olmaktadır.
4. Topoğrafya Bilgisi;
Topoğrafya rüzgarın yönü ve hızının dağılımında önemli bir rol oynar. Dağ silsileleri, tepeler ve kayalıklar rüzgar hız ve yön profilini büyük ölçüde etkiler. Dağ silsilelerinin denize paralel, hakim rüzgar yönüne dik, orta eğilimli (10-22) ve özellikle çıplak olduğu sahalar enerji üretimi için uygun sahalardır. Zirvede rüzgar hızı, eğim ve dağ grubunun büyüklüğüne bağlı olarak artar. Bu nedenle, tepelerin üst-ön kısmı tesis için uygundur. Fakat tepenin üst-arka kısmı türbülans nedeniyle göz önüne alınmamalıdır.
Rüzgar enerji santralı kurulması düşünülen alanın WAsP bilgisayar programı ile modellenebilmesi için santral sahasını temsil eden en az 80 km2 ‘lik (5 km yarıçapında) alanı gösterebilen paftaların 1/25 000 ölçekli sayısal haritaları hazırlanmalıdır. Sayısal haritanın çok dikkatli hazırlanmış olması rüzgar enerji potansiyelinin de doğruya yakın bir değer olarak elde edilmesini sağlar.

SANTRAL SAHASI İÇİN RÜZGAR ATLASININ OLUŞTURULMASI
Belirli bir ölçüm yüksekliğine ait yeterli sayıda rüzgar hız ve yön verilerinden elde edilen frekans dağılım tablosu, yakın çevresel engel ve pürüzlülük bilgileri ve santral alanının topoğrafyasını temsil eden 1/25 000 ölçekli sayısallaştırılmış harita kullanarak WAsP bilgisayar programı yardımıyla santral alanına ait rüzgar atlas istatistikleri çıkarılır. Rüzgar atlası, yer seviyesinden belli bir yükseklikte ( 10 m, 30 m vb) ölçülmüş rüzgar verilerinin, yakın çevresel engeller, arazi pürüzlülüğü ve arazinin topoğrafik yapısı ile birlikte değerlendirilmesi sonucu istenilen bir yükseklik için (türbin hub yüksekliği vb) elde edilen istatistiksel sonuçlardır. Rüzgar atlas istatistiklerinin elde edilmesi ile istenilen herhangi bir yükseklikteki ortalama rüzgar hızı, sektörlere göre rüzgar esme sıklığı, hakim rüzgar yönü, ortalama enerji yoğunluğu, enerji yoğunluğunun hakim olduğu sektör gibi parametreler ile yakın çevresel engeller ve arazi pürüzlülüğünün etkileri belirlenmiş olur.

45.0 m.a.g.l. için Örnek Bir Rüzgar Ölçümü

Sect Rch Input Obstacle Orography A k % E%

0: 3 0.0% 0° 0.0% 47.2% -3° : 7.5 3.06 27.5 23.6
30: 3 0.0% 0° 0.0% 37.5% -3° : 6.7 2.60 12.9 8.7
60: 3 0.0% 0° 0.0% 33.3% 0° : 4.8 1.97 2.5 0.8
90: 3 0.0% 0° -0.2% 37.3% 3° : 4.3 1.89 1.8 0.4
120: 3 0.0% 0° -0.3% 46.2% 3° : 5.0 2.30 2.5 0.8
150: 3 0.0% 0° 0.0% 49.9% 0° : 6.6 2.21 4.7 3.5
180: 3 0.0% 0° 0.0% 46.3% -3° : 8.3 2.37 10.8 14.9
210: 3 0.0% 0° -0.1% 36.6% -3° : 12.7 2.65 6.7 30.6
240: 2 0.0% 0° 0.0% 32.1% 0° : 7.1 1.76 1.9 2.3
270: 3 0.0% 0° 0.0% 37.0% 3° : 4.2 1.66 2.2 0.6
300: 3 0.0% 0° 0.0% 45.9% 3° : 5.4 2.19 6.3 2.6
330: 3 0.0% 0° 0.0% 49.9% 0° : 6.3 2.63 20.2 11.4

M= 6.3 m/s E= 292. W/m² 7.2 2.05

Rüzgar türbinlerinin santral sahasına konumlandırılması planlanırken rüzgar atlasından yararlanılmaktadır. WASP 6.0 ve üstü versiyonlarındaki bilgisayar programları ve rüzgar atlas istatistikleri kullanılarak, sayısal harita üzerinde enerji üretim miktarının yüksek olacağı konumlar renk dağılımından elde edilebilir. Her bir rüzgar türbininin optimum yeri; arazi yapısı, ulaşım imkanları, hakim rüzgar yönü gibi unsurlar da dikkate alınarak bahsedilen renk dağılımları yardımıyla belirlenebilir.

RÜZGAR ENERJİ TÜRBİNLERİ VE ENERJİ ÜRETİM MİKTARININ BELİRLENMESİYeni kurulacak olan rüzgar enerji santralından üretilecek enerjinin mevcut enerji nakil sistemine entegrasyonunun sağlanması gereklidir. Bu entegrasyonun yapılacağı hat kapasitesi, kısa devre gücü, gerilim oynamaları, harmonikler, reaktif güç vb. gibi bir takım kriterler dikkate alınarak yatırımcı kurmayı düşündüğü rüzgar enerji santralının kurulu güç kapasitesini belirlemelidir. Kaç tane rüzgar türbini kurulacak, bunların birim gücü ne olacak ve arazi üzerine nasıl konumlandırılacak gibi sorulara cevap bulunmalıdır. Piyasada çeşitli model ve büyüklükte rüzgar türbinleri bulunmaktadır. Yatırımcı amacını da gözönünde bulundurarak fiyat, teknik özellikler, bölgeye ait frekans dağılım tablosu, verim, garanti, hazırda bulunma ve türbin referansları gibi kriterleri dikkate alarak en uygun rüzgar türbinini seçmelidir. Yatırımcı, rüzgar türbini seçimini yaptıktan ve arazi üzerindeki konumlandırmayı (micrositting) frekans dağılım tablosu, ilgili renk dağılımları ve rüzgar türbinine ait teknik kriterleri göz önüne alarak planlandıktan sonra her bir rüzgar türbin yerine ait 1/25 000 ölçekli harita üzerinde UTM koordinatlarını tespit etmelidir. Bu aşamaya kadar elde edilen rüzgar atlas istatistik bilgileri, rüzgar türbinine ait karakteristik değerler ve rüzgar türbinlerinin UTM koordinatlarına ilişkin veriler birlikte kullanılarak rüzgar türbinlerinin tek tek veya birarada üretebilecekleri yıllık enerji miktarları WAsP bilgisayar programı ile hesap edilir.
Örnek Bir Santral Sahasının Enerji Üretim Miktarları

SİTE NO
X Koordinatı (m)
Y Koordinatı (m)
RAKIM
(m)
Rüzgar Hızı (m/s) Enerji Yoğunluğu (W/m2) Enerji Miktarı (kWh/yıl)
Site 1 … 115 … 308 392 6.41 299.76 1574620
Site 2 … 231 … 308 382 6.37 298.31 1557140
Site 3 … 372 … 313 360 6.10 268.43 1422740
Site 4 … 487 … 321 349 5.94 238.48 1324320
Site 5 … 628 … 333 357 6.13 235.69 1374520
Site 6 … 769 … 333 291 5.98 245.15 1349070
Site 7 … 872 … 397 363 7.48 576.42 2104900
Site 8 … 000 … 474 354 6.25 277.07 1488590
Site 9 … 077 … 577 352 5.97 233.72 1321370
Site10 …199 … 647 371 6.15 257.79 1425480

TÜRKİYE'DE GÜNEŞ ENERJİSİ

2009-05-17T15:21:00.004+03:00

TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİ
Türkiye, güneş enerjisi potansiyeli açısından Avrupa ülkeleri içinde İspanya'dan sonra ikinci sırada yer alıyor. Ortalama yıllık güneşlenme süresi 2 bin 640 saat yani günlük 7,2 saat düzeyinde bulunuyor. Ortalama toplam ışınım şiddeti ise 1311 kWh/m²-yıl düzeyindedir. Güneş enerjisi termik santral potansiyeli yılda 380 milyar kWh. Bu değer, Türkiye'nin yılda tükettiği yaklaşık 200 milyar kWh'lik elektriğin iki katını ifade ediyor. Coğrafi konum itibariyle ortalama 200 günü güneşli geçen Türkiye’de en çok güneş alan illerin başında Şanlıurfa ve Konya geliyor. Sadece Antalya'da çatıların yüzde 80'ine güneş panelleri (PV) yerleştirilmesi ile yılda yaklaşık 24 milyar kWh elektrik üretilebiliyor. Ancak verimli ışınlar hesabı devreye girdiğinde kuru havası olan Anadolu illeri daha verimli enerji ışınlarıyla güneş tarlası hükmündedir.
EİEİ, Türkiye’de güneş enerjisi uygulamaları açısından en iyi alanların hangisi olduğunu gösteren güneş enerjisi potansiyel atlasını hazırladı.
Güneş pillerinin enerji sorununu tamamen çözeceğini söylememiz bugünlerde ütopyadır fakat bu, sistemin sessiz ve temiz bir elektrik üreticisi olduğu gerçeğini değiştirmez.
Ülkemizde telekom istasyonlarında, deniz fenerlerinde, otoyol ışıklandırılmasında, yangın gözetleme istasyonlarında kullanılmaktadır. Petrol kaynaklarını yöneten Amerikan firmalarını finanse eden İsrail de ise güneş enerjisi hastanelerde, endüstriyel alanlarda ve 27 metreyi geçen binalarda güneş enerjisi ile elektrik üretimi zorunludur. Bunlara ilaveten Yunanistan, Japonya, Almanya, İsrail gibi bir çok ülkede güneş enerjisi önemli vergilerle ve yatırım teşvikleri ile desteklenmektedir. Şu anda Türkiye’de 11 firma güneş enerjisi sistemleri ile uğraşıyor. Pazar gelişmeye ve geliştirilmeye açık. Ortalama 15 milyar dolarlık bir sektör söz konusu. Dolayısıyla teknokrat ve vatan sever insanların sektöre el atması sevindirici tabiî ki.
Firmalar, çatılarda güneş enerjisi ile elektrik üretimini sağlayan sistemin Türkiye'de de piyasaya sunulması için yasal altyapının tamamlanmasını bekliyor. Yapılan araştırmalara göre çevreye zarar vermeden üretilen elektriğin her kilovatı için devlet üreten tüzel veya özel kişiliğe 25 cent ödeme yapacak. Bu, sistemi uygulayana devletten ömür boyu aylık anlamına geliyor.
Çatıya yerleştirilen güneş pilleri (fotovoltaik) sayesinde elektrik üretimi sağlayan sistem için gerekli tüm teknik altyapılar konusunda Türkiye hazır. Üretilen fazla elektriğin devlete satılması da mümkün, bunun için çatılarda üretilip kullanılmayan fazla elektrik için alım garantisi öngörülen yasa TBMM'de hemen hemen kesinleşmiş gibi.

TÜRKİYE’DE YAPILAN ÇALIŞMALAR
Güneş enerjisi, zirai ürünlerin kurutulması, soğuk mevsimlerde mahal ısıtması, evlerde havalandırma amacıyla ve tüm dünyada bilhassa gelişmiş ülkelerdeki yaygın uygulamaları ile kullanılmaktadır. Ülkemizde 1960'ların başlarında güneş enerjisi ilk defa alternatif enerji kaynağı olarak anlaşılmış ve bazı yatırımcılar ve üniversitelerde verilen tezler ile bu konu da çalışmalar başlamıştır.
1970'lerin ortalarında, dünyadaki güneş enerjisi teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak, ülkemizde de bilhassa güneş enerjisinin ısıl uygulamaları konusu üniversiteler, devlet ve endüstri açısından önem kazanmış ve güneş enerjisi çalışmaları bu tarihten itibaren artan bir hızla gelişmiştir.
TÜRKİYE GÜNEŞ ENERJİSİ POTANSİYELİ ATLASI

Güneş enerjisi konusundaki ilk ulusal kongre 1975 yılında İzmir'de gerçekleştirilmiştir. Yine ilk pasif güneş enerjisi uygulaması Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) bünyesinde 1975 yılında tesis edilmiştir.
Güneş enerjisi konusundaki çalışmalar ağırlıklı olarak ODTÜ, İTÜ, Yıldız ve Ege Üniversiteleri tarafından yaygın olarak yürütülmekle beraber, Türkiye'deki tek Güneş Enerjisi Enstitüsü Ege Üniversitesi bünyesinde 1978 yılında kurulmuş ve o günden itibaren faaliyet göstermektedir. 1980'lerin sonunda bu konudaki çalışmaları devlet destekli TUBITAK bünyesindeki Marmara Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Enstitüsü (MBEAE) yürütmektedir. MBEAE, güneş enerjisi düşük sıcaklık uygulamaları ve Türk endüstrisinin ısıl enerji ihtiyacının modellenmesi konusundaki projeleri 1977-1985 yılları arasında ağırlıklı olarak desteklemiştir. Yine TÜBITAK bünyesinde 1986 yılında kurulan Ankara Elektronik Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü güneş pillerinin tasarımı ve üretimi konusundaki çalışmaları desteklemektedir.
Uluslararası Güneş Enerjisi Derneği Türkiye Şubesi (International Solar Energy Society Turkey Branch UGET-TB) 1992 yılından itibaren Türk devletinin izniyle aktif olarak çalışmalarını sürdürmektedir. Devlet Meteoroloji Enstitüsü (DME) geçen yüzyılın başından itibaren gittikçe artan sayıdaki istasyonlarda iklimsel verilerin kayıt edilmesi, değerlendirilmesi ve bilginin dağıtılması konusunda aktif olarak çalışmaktadır. Diğer taraftan Elektrik İşleri Etüd İdaresi (EİEİ) de güneş enerjisi ile su ısıtma, aktif ve pasif mahal ısıtması, yoğuşturan toplayıcılar ve güneş pilleri konusundaki çalışmalara imkân sağlamaktadır. Bu kuruluş 1982 yılından itibaren yenilenebilir enerji kaynaklarının ve özellikle güneş ve rüzgâr enerjisinin geliştirilmesinden sorumludur. Bu kuruluşun geçmiste bu konudaki çalışmaları daha ziyâde araştırma ve geliştirme ve projelerin tanıtılması konusunda olmakla beraber son yıllarda kaynakların tesbiti ve potansiyel tayini ağırlık kazanmıştır. Makina Kimya Enstitüsü (MKE) kurumu ise düzlemsel ve silindirik parabolik toplayıcıların üretimi, testleri ve pazarlanmasına yönelik çalışmaları kısa sürelerle gerçekleştirmiştir. Türkiye'deki güneş enerjisi araştırmalarını temel olarak iki ana gurupta toplamak mümkündür:
• 1. Güneş enerjisi potansiyelinin tesbiti ve tayini hakkındaki çalışmalar
• 2. Güneş enerjisi uygulamaları ve teknolojisi ile ilgili çalışmalar

Güneş Enerjisi Uygulamalarına Yönelik Çalışmalar
Ülkemizde günes enerjisi uygulamalarına yönelik çalışmalar da düşük sıcaklık uygulamaları ve yüksek sıcaklık uygulamalarına yönelik çalısmalar olmak üzere iki gurupta incelenebilir.
1-Sıcak Su Sistemleri:
Bu uygulamalardan en önemli ve ticari yönden başarı kazanmış olanları düşük sıcaklık ve bunun içinde de sıcak su ihtiyacına yönelik olan çalışmalardır. Güneş enerjili su ısıtıcıları, bazı kaynaklarda evsel güneş enerjili sıcak su sistemleri olarak da geçmektedir. İlk defa 1975 yılında Izmir'de imalatına başlanmıştır ve Türk halkı tarafından da bu teknoloji kabul görmüştür. Bu tarihten itibaren çeşitli şirketler tarafından üretimine başlanarak piyasaya verilmiştir. Türkiye'de üretilen güneş enerjili sıcak su ısıtıcılarının çoğu termosifontip ısıtıcılardır. Bu sistem bir toplayıcı, depolama tankı ve baglantı elemanlarından meydana gelmektedir. Kullanılan toplayıcılar ise düz toplayıcı, yoğunlaştıran toplayıcı veya vakumlu toplayıcı olabilmektedir. Ancak ülkemizde bu sistemlerde en yaygın kullanılan toplayıcılar genellikle düz toplayıcılardır. 1999 yılında çalışmalar sonucunda, temel teşkil eden anket çalışmasında Türkiye'de üretilen düz toplayıcıların % 41'inin yutucu yüzey alanının 1.82 m2, %23'ünün ise 1.71 m2 olarak imal edildiğini tesbit etmistir. Güneş toplayıcılarının yıllık toplam üretim miktarının ise 200,000 m2 seviyesine eriştiği de bu çalışmada belirlenmiştir. Yine tesis edilen toplam toplayıcı alanının 3.5 milyon m2 olduğu da tesbit edilmiştir. Bu sektörde 100 ün üzerinde firma 2000 çalışanı ile hizmet vermektedir. Türkiye'de güneş enerjisi uygulamaları açısından Türk Standartları Enstitüsü tarafından geliştirilmiş iki standart bulunmaktadır:
2- Buhar Üretimi:Absorpsiyonlu soğutma ve sanayideki diğer uygulamalar için güneş enerjisi ile buhar üretimine yönelik çalışmalar ilk defa Taşdemiroğlu E. (1986) tarafından yapılmış çalışmalar ile başlamıştır. Türkiye'de MKE (Makina Kimya Endüstrisi Kurumu) silindirik parabolik toplayıcıları imal eden ilk kuruluş olarak dikkat çekmektedir. Bu toplayıcıların verimleri ve bu toplayıcılar kullanılarak elde edilen kızgın su ile bir sanayi kuruluşunun enerji ihtiyacının modellenmesini konu alan çalışmalar literatürde mevcuttur. Bu tip toplayıcılar kullanılarak güneş enerjili absorpsiyonlu sistemlerin simulasyonu, modellenmesi, tasarımını içeren çeşitli çalışmalar da literatürde yer almaktadır.

Türkiye'de Kurulan Güneş Evleri
Güneş Enerjisi ile pasif ısıtma sistemlerinin binaların ısıtma yüklerine büyük katkısı olduğu açıktır. Türkiye'de Karadeniz Bölgesi ile Kuzey Doğu Anadolu hariç güneş enerjisinin konutların ısıtılmasına olan büyük katkısı yapılan çalışmalarda ortaya konmuştur. Türkiye'de Pasif Güneş Enerji Sistemleri konusunda, bazı üniversiteler ve enstitülerde yapılan çalışmalar dışında çok fazla çalışmanın olmadığını söylemek mümkündür. Bu amaçlara bağlı olarak ülkemizde kurulan güneş evleri aşağıda sıralanmıştır:
• Türkiye'de ilk güneş evi 1975 yılında Ortadoğu Teknik Üniversitesinde tesis edilmiştir. Bina iki katlı olup 96.6 m2 alana haizdir.
• Çukurova Güneş Evi 33 m2 olup, 1981 Temmuzunda kurulmuştur.
• Maden Tetkik Arama Enstitüsü Güneş Evi ise, güneş pilleri ile çalışan sistemler mevcuttur. 14 kWp yine 1981 yılında Marmaris Mugla da tesis edilmiş ve toplam alanı 113.5 m2 dir.
• Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Laboratuvarında da 1986 yılında toplam zemin alanı 3000 m 2 olan bir güneş evi bulunmaktadır.

Güneş Pilleri ve Uygulamaları
Türkiye'de bu konudaki çalışmalar 1980'li yıllarda başlamıştır. İlk güneş pili ile çalışan ısı pompası Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Laboratuvarında kurulmuştur. Elektrik İsleri Etüd İdaresi tarafından da 1983 yılından itibaren başlatılan çalışmalar sonucunda ilk güneş pilleri ile çalışan laboratuvar ölçekli güç santrali Didimdeki Araştırma Laboratuvarında 1998 yılı Haziranında tesis edilmiştir. 1990'ların sonuna doğru bu yöndeki çalışmalar artarak devam etmiş ve dört adet güneş pilleri ile çalışan ve yaklaşık olarak toplam kurulu gücü 50 kWp olan sistemler telekominikasyon amaçlı olarak Afyonkarahisar, Göcek, Uşak ve Kahramanmaraş'a kurulmuştur.
Güneydoğu Anadolu bölgesinde toplam kapasitesi 100 kWp kurulu güce erişmiş olan güneş PV güç ünitesi Berke Barajında bazı ünitelerin ilk enerji taleplerini karşılamak için kurulmuştur.
Güneş pillerinin uygulanmasına yönelik özel sektör çalışmaları devam etmektedir. Ayrıca güneş pili ile çalışan araçlar, aydınlatmalar, trafik şıkları şeklinde de uygulamalar mevcuttur.
Ülkemiz coğrafi konumu nedeni ile yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneş enerjisi yönünden oldukça şanslıdır. Ortalama olarak güneşten sağlanan enerji, yıllık 36x106 taş kömürüne eşdeğer enerji sağlayabilecek potansiyele sahiptir. Yılda 2640 saat güneş ışını alan ülkemizde, ortalama güneş enerjisi miktarı 290 w/m2 civarındadır.
Ülkemizde güneş enerjisinden faydalanarak sıcak su ihtiyacını gideren ev örnekleri, güney sahillerinde bol miktarda mevcuttur. Güneş enerjisi ile konut ısıtması, konut soğutması, sıcak su temini, sera ısıtması, elektrik enerjisi üretimi, yüzme havuzu ısıtması ve endüstrinin sıcak su gereksinimi karşılanabilmektedir.
Örneğin Konya’dan dünyaya hizmet yapabilme amacıyla 1997 yılında kurulmuş bir firma Güneş Pili. Genç dinamik bir kadro, dolayısıyla müteşebbis bir ruh, vatansever gönüller, teknik donanım ve Türkiye’de arayıp bulamayacağınız bir bilgi birikimi ve tecrübe. Neden mi? Firmanın Almanya’daki ortağı Konyalı bir Türk ve ömrünü bu işe vermiş olması sebebiyle işini iyi biliyor. İmkân verilse Türkiye’nin göbeğine, güneş ışın veriminin en yüksek olduğu bölgeye kocaman bir güneş paneli fabrikası konduruverecek, Ar-Ge çalışmaları bu yönde gelişiyor. Firma sıcak su sistemlerinde kullanılan güneş kolektörleriyle, aydınlatmada kullanılan güneş panellerini birleştirerek ekolojik, ekonomik yaşam sloganıyla, hem sıcak hem de aydınlık bir yatırım hedefliyor. Yukarıda izah edildiği gibi Konya güneş termik santrali kurulabilecek 4600 km²’lik 5 alandan biri. Dolayısıyla Konya geniş ve düz ovalarıyla hem fabrika kurulması hem de santral kurulması açısından verimli ve sorunsuz bir bölge konumunda.

Türkiye’de neler yapılabilir?
Bireysel, orta ve büyük ölçekli enerji üretim tesisleri kurulabilir.
Almanya’nın 3 katı üretim mümkün olabilir.
İşsizlik önlenebilir, dışa bağımlılık ve kaçak azaltılabilir.
Akdeniz bölgesinde kışın sera tarımı güneş enerjisi kazanımıyla arttırılabilir.
Enerji üretimi için dışarıya bağımlılık kalmaz ve kapasite sorunları çözülür.

Türkiye ne yapmalı?
Güneşten elektrik üretimi için lisans başvuruları açılmalı,
Lisans verilmesi konusunda teknik kriterler açıklanmalı ve öncelikle kamu tüzel kişiliğine haiz müteşebbislere ve sonrasında özel müteşebbislere kolaylıklar sağlanmalı,
Güneşten elektrik üretimini teşvik edici alım fiyatı uygulanmalı, vergi destek programı hazırlanmalı,
Eğer Türkiye güneş enerjisini kullanma konusunda bir devlet politikası oluşturmalı,
Özellikle elektrik dağıtım şirketleri, belediyeler sokak aydınlatmalarında, bahçe ve park aydınlatmalarında, trafik sinyalizasyonlarında, bilboard ve reklam panosu aydınlatmalarında güneş pilleri kullanacak şekilde kanunlarla ve teşviklerle yönlendirilmeli.

Tarımsal sulamada güneş enerjisi kullanımı
Fotovoltaik pillerde üretilen elektrik akımı bir güç kontrol cihazına oradan da pompaya ulaşmaktadır pompa tarafından su, su deposuna oradan da tarımsal sulama için tarlalara taşınmaktadır.
Türkiye'de 8,5 milyon hektar ekili alandır ve ekili alanların sadece 1/3 ne DSİ tarafında su getirilmiştir geri kalan alanda çiftçiler petrol ile çalışan su pompaları ile tarlalara su getirmektedir. Mazotlu pompalar düzenli bakım istemektedir ve enerji kaynağı olarak mazot kullanmaktadır. Fakat güneş enerjisi ile çalışan su pompalarında enerji kaynağı güneştir ve hiçbir bakım gerektirmemektedir. Ve bu sistemlerin her yerde kullanılması mümkündür. Güneş pilli pompa sistemleri ile petrol tabanlı su pompalarını karşılaştıracak olursak;

Güneş Enerjisinin Avantajları
Güneş Enerjisinden %25 gibi yüksek bir verimle enerji dönüşümü yapmaktadır.
Sınırsız çalışma ömrüne sahiptir.
Üretimi kolaydır
Çoğunlukla üretildiği yerde tüketildiğinden enerji nakil hattına ihtiyaç duymaz.
Çıkış gücü/ağırlık oranı yüksektir
Temiz bir enerji kaynağıdır
Tehlikesizdir.
Dezavantajları
Pahalıdır
Depo elemanına ihtiyaç duyar (özellikle kapalı havalarda ve geceleri)
Çok fazla güneş alan bölgelerde ısı yüzünden verim düşer
Çok fazla yer kaplarlar
Fakat güneş dünyadaki tek bedava kaynaktır.
Güneş enerjisi ile tarımsal sulama yapacak olursak bunun için üç önemli faktörü dikkate almalıyız
Suyun pompalanacağı yükseklik
Günlük su ihtiyacı
Bölgede güneşlenme süresi

Evlerde güneş enerjisi kullanılabilir mi?
Almanya, ABD, Fransa ve İspanya gibi ülkelerde, kullanılan fazla elektriği genel elektrik şebekesine aktaran bir sistem vardır. Bu sistem iki yönlü çalışır. Bir üretim kısmı, bir de tüketim kısmı. Her iki kısma da elektrik sayaçları takılarak, bir yandan güneş panellerinin çıkışına takılacak sayaçla üretilen enerjiyi tespit edeceksiniz, bir yandan da mevcut kullanılan sistemdeki gibi evin giriş hattındaki sayaçla da evde kullanılan yani tüketilen enerjiyi bileceksiniz. İki sayaç arasındaki fark kullanılmayan ve şebekeye aktarılan elektriği ortaya çıkarıyor. Konutta kullanılan elektrikle, şebekeye aktarılan elektrik miktarı arasındaki fark tespit ediliyor ve devlet elektriğin her kilovatına belirlediği oranda ödeme yapıyor."
Böyle bir sistemin kurulması mevcut kanunlar ve enerji şebekesi altyapısı düşünüldüğünde çokta kolay ve ucuz değil. Şebeke altyapısı dağıtım şirketlerinin yapacakları çalışmalarla kısa sürede çözülür. Ortalama bir daire tüketimi için maliyeti 15 bin Euro'yu bulan sistem devlet desteği olmadan kendini 10-15 senede amorti edebilir. Burada önemli olan amorti süresinin kısalması ve Türkiye'de de yaygınlaşabilmesi için devlet teşvikidir. Öncelikle yasal değişiklikler yapılmalı. Ardından böyle bir sayaç sisteminin oluşturulması ve vatandaşın devlete elektrik satmasını sağlayabilecek bir bürokrasinin kurulmasıdır.

Kaynak: www.gunessistemleri.com
www.enerji-dunyasi.com
3e Electrotech

YÜZYILIN ENERJİ KAYNAĞI BOR MADENİ

2009-05-15T15:01:00.001+03:00

BOR NEDİR?
Periyodik tabloda B simgesiyle gösterilen, atom numarası 5, atom ağırlığı 10,81, yoğunluğu 2,84 gr/cm3, ergime noktası 2300 oC ve kaynama noktası 2550 oC olan, metalle ametal arası yarı iletken özelliklere sahip bir elementtir. Genellikle doğada tek başına değil, başka elementlerle bileşikler halinde bulunur. Tabiatta yaklaşık 230 çeşit bor minerali vardır. Oksijenle bağ yapmaya yatkın olması sebebiyle pek çok değişik Bor-oksijen bileşimi bulunmaktadır. Bor-oksijen bileşimlerinin genel adı borattır.

Yüzyılın enerji kaynağı BOR
Yeni yakıt budur.
Ama bugüne kadar “fütürist bir kurgu” olarak söylenen bu önerme Bor Belgeleri’ne göre gerçeğe dönüşmüş durumda. Açıkça Bor’un ulaşımda kullanılması hali şöyle elle tutulur bir sonuç içeriyor. 30 galon (yaklaşık 110 lt) 750 kilometre yol gidilebiliyor. Türkiye’de 1 galon benzinin fiyatı 7,5 dolar seviyesinde. Oysa gerekli seri üretim imkânları tamamlandığında Bor’un galon fiyatı 2,5 dolar olacak.
Şu gerçek tüm dünyada kabul ediliyor… Yakıt ihtiyacı Hidrojen’le karşılanmak zorunda! Ve Hidrojen varsa Bor olacak!
Ancak Bor’un enerji mucizeleri bununla da bitmiyor. Lap-Top’ların şarjlarında kullandığınızda bugün 2.5 saat ortalama çalışma süresi 12 saate çıkıyor. Bu kritik rakamları çoğaltmak fazlasıyla mümkün. Fiberglasların yüzde 15’iini Bor olşturuyor ki, bu ürün denizcilikten havacılığa kadar bir çok alanda kullanılıyor.
Yine Türkiye’nin de çalışmalarına başladığı Nükleer Santrallerde önemli ölçüde kullanılıyor. Füzyon reaktörlerinde “yakıt olarak” olarak kullanılması konusunda çalışmalar var.

İşte bu stratejik yeni bilgilerin hepsi Türk kurumlarının arşivlerinde bulunuyor. Tek farkı üzerinde “toz” bulunmaması. Zire Türkiye Bor’a yüklenme planını elden geçiriyor. Ancak zaman da aleyhimize işliyor. Bor’un için şimdi bir şeyler yapmanın zamanı. İlk önce yapılması gereken ise Bor’un bulunması, çıkarılması ya da ihraç edilmesi değil. Bor ürünlerinin çıktığı toprakta, anavatanında üretilmesi.

Dünyada ve Türkiye’de Bor Madeni
Dünyada toplam bor rezervi 1,176 milyon tondur. Dünyadaki bor yatakları Türkiye, Rusya ve ABD'de bulunmaktadır. Bu üç ülkenin rezerv dağılımına bakıldığında toplam rezervin %72'sinin Türkiye'de bulunduğu görülmektedir.

Bor madenleri bor elementi içeren minerallerdir. Periyodik sistemin üçüncü grubunun başında bulunan ve atom numarası 5 olan bor elementi, kütle numaraları 10 ve 11 olan iki karalı izotopdan oluşur. Elementel bor 1808 yılında Fransız kimyacı Gay-Lussac ile Baron Louis Thenard ve İngiliz kimyacı Sir Humpry Davy tarafından bulunmuştur. Bor yeryüzünde toprak, kayalar ve suda yaygın olarak bulunan bir elementtir. Toprağın bor içeriği genelde ortalama 10-20 ppm olmakla birlikte ABD'nin Batı bölgelerin ve Akdeniz'den Kazakistan'a kadar uzanan yörede yüksek konsantrasyonda bulunur. Deniz suyunda 0,5-9,6 ppm, tatlı sularda ise 0,01-1,5 ppm aralığındadır. Yüksek konsantrasyonda ve ekonomik boyutlarda bor yatakları, değişik metal borat bileşikleri olarak daha çok Türkiye ve ABD'nin kurak, volkanik ve hidrotermal aktivitesi olan bölgelerde bulunmaktadır.
Tarihte ilk olarak 4000 yıl önce Babiller Uzak Doğu'dan boraks ithal etmiş ve bunu altın işlemede kullanmışlardır. Mısırlıların da boru; mumyalamada, tıpta ve metalurji uygulamalarında kullandıkları bilinmektedir. Eski Yunanlılar ve Romalılar boratları temizlik maddesi olarak kullanılmış, ilaç olarak ilk kez Arap doktorları tarafından M.S 875 yılında kullanılmıştır. Borik asit 1700'lü yılların başında borakstan üretilmiş, 1800'lü yılların başında ise elementel bor elde edilmiştir.
Yurdumuzda ilk bor yatağı 1815 yılında Balıkesir ili Susurluk ilçesinin Ildız(Yıldız) köyünde bulunmuştur. Bor minerallerinin bileşimleri ve yapısal özellikleri büyük oranda farklılık göstermesine karşın bor mineralleri genellikle Ca, Na ve Mg boratlar olarak görülürler. Birçok ekonomik bor yataklarının ana bileşenleri Ca ve Na boratlardır. Doğada yaklaşık 230'dan fazla bor minerali mevcut olup, ticari öneme sahip olan bor mineralleri; tinkal, kolemanit, kernit, üleksit, pandermit, borasit, szaybelit, hidroborasit gibi minerallerdir. Bor mineralleri, yapılarında farklı oranlarda bor oksit(B2O3) içerirler. Başlıca Bor mineralleri Tinkal: Na2B4O7.10 H2O Kernit: Na2B4O7.4H2O Kolemanit: Ca2B6O11.5H2O Üleksit: NaCaB5O9.8H2O Datolit: Ca2B2O5.Si2O5.H2O Hidroborasit: CaMgB6O11.6H2O
Dünyadaki en önemli bor üreticileri; Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü (Türkiye) ve Rio Tinto (ABD)’dur. Bu iki kuruluş dünya bor üretiminin yaklaşık %70’ini gerçekleştirmektedir.

Bu yüzyılın en önemli madenleri arasında yer alan Bor rezervinin yarısından fazlası Türkiye’de bulunuyor. Bor, nükleer sanayiden uzay araçlarına, gübre sanayisinden ilaç sanayine, kimya sanayinden otomobil sanayine kadar 400′ü aşkın alanda kullanılıyor. Dünyanın en stratejik madeni olarak kabul edilen Bor, nükleer sanayiden uzay araçlarına, gübre sanayisinden ilaç sanayine, kimya sanayinden otomobil sanayine kadar 400′ü aşkın alanda kullanılıyor.
Türkiye, dünyada Bor rezervlerinin %65′ine sahip bulunurken, dünya üretiminin %32’sini gerçekleştiriyor. Türkiye dışındaki ülkelerde Bor rezervlerinin ömrü son 50 yıllık iken ülkemiz tüm dünyanın 450 -500 yıllık ihtiyacını karşılayabilecek Bor rezervlerine sahip konumdadır.Türkiye’de devlete ait olan Eti holding A.Ş. aracılığı ile Bor madenleri, Burhaniye’den Savaştepe’ye, Susurluk’tan Dursunbey’e, Bigadiç’ten Sultançay’ına, Bursa Kestelek’ten Sındırga’ya, Kütahya Emet’den Eskişehir Kırka’ya kadar 1 milyon 700 bin hektarlık bir Bor maden rezervleri alanı kamulaştırılmış durumdadır. Bu alanlardaki rezervleri yaklaşık 2.5 milyar tonluk kapasiteyle dünyanın en zengin ülkesi Türkiye’dir. Bu Bor’un ülkemiz için ekonomik değer olarak 1 trilyon dolardan daha fazla zenginliğe sahiptir. Türkiye Bor madenlerinin ihracatının %50’sini ham madde halinde, %50’sini işlenmiş olarak satmaktadır. Şekil 1′de Türkiye’deki Bor madeni rezerv bölgelerini harita olarak göstermektedir.
Bor ürünlerine ait teknolojiler genellikle teknolojiyi üreten ülkelerce gizlenmekte, bu konudaki bilgilere kolaylıkla ulaşılamamaktadır. Bu sebeple diğer ülkelerden önemli teknoloji transferleri yapılamamıştır.
Ham madene sahip olan ülkelerden ziyade, bu madenle ilgili teknolojiye sahip olan gelişmiş ülkelerin piyasaları kontrol ettiğini göstermektedir. Türkiye de, 1978 yılında yapılan devletleştirmeden sonra bu konuda önemli yol katetmiş olsa da, kalkınmakta olan ülke statüsünün getirdiği sorunlar ve teknolojik eksiklikleri sebebiyle Bor dünya piyasasında rezervleri ile orantılı bir hakimiyete sahip olamamaktadır. Gelişmiş ülkeler sanayilerinin pek çok alanında alternatifi olmayan, ikamesi zor bir hammaddede büyük oranda Türkiye’ye bağımlıyken, Türkiye bu avantajını iyi değerlendirememekte,
Dünya piyasası yıllık 80-90 milyar dolar civarında olan Bor uç ürünlerinde Türkiye’nin pazar payı %1′i bile bulamamaktadır.
Türkiye Bor madenini tam rafine işlenmiş olarak değil, ham veya yarı rafine halde satmasından dolayı çok önemli döviz kazandırıcı fırsatları kaçırmaktadır. Çınkı (2001) bunun çeşitli örnekleri verilmektedir. ‘Örneğin, ortalama FOB Bandırma 200 dolar/ton dan sattığımız %42 B2O3 tenörlü kolemanit cevherini (Türkiye bu cevherde dünyanın tek üreticisi ve ihracatçısı konumundadır) alan bir ihracatçı firma söz konusu ürünü öğüttükten sonra 600-650$/ton fiyatla nihai kullanıcıya satmaktadır.
Türkiye, dünyanın en zengin Bor yataklarına sahip olduğu halde, yurt dışına ihraç ettiği tinkal ve borakstan üretilen sodyum per boratın ithalatçısı konumundadır.
Eti Holding bu pazarın parasal olarak %20-23′üne, US Borax ise %65-70′ine sahiptir. Bor gibi 21. Yüzyılın petrolü olarak adlandırılan bir madenin en büyük rezerv kaynağı olan Türkiye’nin, Bor ihracatından yılda yalnızca 102 milyon dolar, Bor ürünleri ihracatından ise 106 milyon dolar kazanıyor olması, önemli bir kapasitenin israf edildiğine işaret etmektedir.
2001 yılı Ocak ayında Türkiye’ye ani bir ziyarette bulunan ABD Hazine Bakan Yardımcısı John Taylor dünya Bor piyasasına hakim olan Dodge&Cox ve Rio Tinto Holding’in eski yönetim kurulu üyesidir ve ilk ziyaretini dönemin özelleştirmeden sorumlu Devlet Bakanına yapmıştır. Rio Tinto’nun 1978 yılından (Bor madenleri devletleştirilmeden) önce Türk Borax adlı firma aracılığıyla Türkiye’deki Bor madenlerinin %80′ini işlettiği, şu anda Türkiye’de faaliyet gösteren yabancı bankaların bazılarında hisselerinin bulunduğu göz önünde bulundurulmalıdır.
Bor cevherleri Avrupa ve ABD’nde işlenerek rafine ürünler çok daha pahalıya Türkiye’ye ithal edilmiştir.
Eti Holding, rafine ürün üretimi çalışmalarına 1978′den sonra başlamış olmasına ve rakibi US Borax’ın 140 yıldan fazla bir süredir pazarda teknik üstünlüğe ve geniş dağıtım ağlarına sahip olmasına rağmen, Avrupa pazarının %51′ini, dünya pazarının %36’sını almayı başarmıştır.
Avrupa ve Amerikalı büyük üreticilerin Türkiye’deki Bor yataklarına daha Osmanlı İmparatorluğunun son dönemlerinde başlayan ilgileri Bor madenleri 1978 yılında kamulaştırıldıktan sonra da azalmadan sürmüştür.
Bor madeninin kullanım miktarındaki asıl önemli artış, Bor’un yakıt taşıyıcısı olarak kullanılmasıyla sağlanabilecektir. Bir çok pil, akümülatör vs. enerji üretim aygıtında yakıt olarak kullanılan hidrojenin elde edilmesi sağlanmaktadır.
1963 yılında Bor NATO’nun stratejik maddeleri listesinden çıkarıldıysa da, ABD’nin Bor alanındaki bazı stratejik çalışmaları gizlilik içinde yürüttüğü bilinmektedir. ihracı yasaklanmıştır.

Bor madeninin önemi, ülkeleri bu konuda çıkarlarını düşünmeye ve planlı davranmaya sevk etmektedir. Bor hakkında sürdürülen araştırmaların, Bor bileşiklerinin yüksek teknolojili ürünlerdeki yeni kullanım alanlarını keşfetmesi, bu madeni gelecekte, petrol gibi üzerinde uluslararası mücadelelerinin yaşandığı bir ürün konumuna getirebilecektir.
Bor ve Bor ürünlerinin dünya piyasalarındaki talebi fiyatın yanı sıra girdi olarak kullanıldığı endüstrilerdeki teknolojik gelişmelere, üretici ve kullanıcı tercihleri ile ikame imkanına bağlı olmaktadır. Özellikle fiber cam, deterjan gibi sanayilerde Bor ve borlu yakıtlar, 1950′li yılların başında ABD Savunma Programında geleceğin yakıtı olarak adlandırılmış ve nükleer silahlanma dışında 2. önemli stratejik malzeme olarak nitelendirilmiştir.
1958-1961 yılları arasında ABD ve NATO tarafından Bor, stratejik bir maden olarak ilan edilmiş, pazarlaması kontrol altına alınmış ve COCOM olarak nitelendirilen tedbirler kapsamında Varşova Paktı ülkelerine satışı yasaklanmıştır.
-Otomobil yakıtı olarak son günlerde kullanılmaya başlanmıştır.
-Metal Fırtına kitabı Bor üzerine yazılmıştır.
Ülkemizdeki Bor Yatakları:
1)Balıkesir-Bigadiç Sındırgı Susurluk
2)Bursa-M.Kemalpaşa
3)Eskişehir-Seyitgazi
4)Kütahya-Emet
En Önemli Bor İşletme Tesislerimiz:
Emet kolemanit işletmesi Kırka boraks ve asit fabrikası Kestelek kolemanit işletmesi Bandırma boraks ve asit fabrikaları Bigadiç kolemanit işletmesi. Dünyadaki bilinen bor rezervlerinin %75'i Türkiye'de bulunmaktadır. Ayrıca Seyitgazi bölgesindeki yatakların dünyanın en büyük sodyumlu bor tuzu yatağı olduğu saptanmıştır.

Dünya bor üretiminin ülkelere göre dağılımı

2000 yılı için toplam ham Bor üretimi 4.220.000 tondur. Buna göre 1.500.000 ton ile Türkiye en fazla üretim yapan ülke konumundadır ve toplam üretimin %33’ne karşılık gelmektedir. ABD’nin %25,Rusya’nın ise %23 oranlarında üretim yaptığı bilinmektedir.Üretim miktarındaki B2O3 oranı bakımından değerlendirdiğimizde ise ABD 555.000 ton,Türkiye ise 465.000 ton üretim yapmaktadır.Bunun oransal değerleri ise dünya toplam Bor üretiminin ABD için %37,Türkiye için ise %31 rakamlarına karşılık gelmektedir. Bu rakamların parasal değer olarak karşılıklarına baktığımızda ise ABD toplam Bor ticaretinden 557.000 Milyon Dolar Türkiye ise 240.000 Milyon Dolar gelir elde etmiştir.

Bor madeninin kullanıldığı sektörler
1)Metalürji sanayiinde
2)Nükleer reaktörlerde
3)Organik kimya sanayiinde
4)Cam seramik deterjan vb. sanayilerde
5)Fotoğrafçılıkta
Bor doğada çoğunlukla borat biçiminde bulunur. Önemli cevherler arasında boraks kernit ve kolematit sayılabilir.

Kaynak: http://bormadenigercegi.blogspot.com

GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİ

2009-05-14T15:37:00.001+03:00

GÜNEŞ ENERJİSİ NEDİR?
Enerji üretmek için her yıl binlerce ton zehirli atığı havaya, suya, toprağa bırakıyoruz.
Gelecek nesillerimize bırakacağımız miras bu mu?
Güneş yüzyıllardır dünyadaki bütün yaşamın kaynağı. Bugün güneş ve rüzgar enerjisi dünyamızı bir çevre felaketinin eşiğine getiren fosil yakıtlara alternatif olacak güce erişti. Günümüzde enerji üretmek amacıyla kullanılmakta olan petrol ve kömür gibi yakıtlar, içinde bulunduğumuz yüzyıl sona ermeden tükenecek. Bu yakıtlara alternatif olabilecek kaynaklar ise yenilenebilir enerjilerdir.
Yeryüzünün kullanılmakta olan tüm yenilenebilir enerjilerin kaynağı güneştir. Hava tabakalarının farklıklarda ısınıyor olması rüzgârı oluşturur. Biyoenerjide kullanılan metan gazı, yeşil bitkilerin güneş ışığı sayesinde depoladıkları karbondioksitin sonucudur. Güneş ışığı aynı zamanda denizlerdeki dalga enerjisi ve sıcaklık farklarıyla enerji elde edilmesini de sağlar.
Güneşin tükenmez enerjisinden yaralanarak ve az bir maliyetle, evlerimizi veya kullanım suyumuzu ısıtıp, elektrik elde edebiliriz. Güneş kolektörlerini kullanarak, kullanım suyunu arzu edilen sıcaklıkta ısıtabilir, güneş panelleri sayesinde, yılın her ayı, istediğiniz yerde, istediğiniz kadar elektrik elde edebilirsiniz.
Güneş enerjisini; Yat ve Teknede, Kampta, Karavanda, Çadırda, Sınır Karakollarında, Yayla Evlerinde, Hafta sonu Evlerinde, Çiftlik Evlerinde, Tarımsal Sulamada, Yeraltı Suyu temininde, Şantiyelerde ,Güvenlik Kulübelerinde, Reklam Panoları Aydınlatmalarında, Pazar yerlerinde, Belediye Parklarında, Benzin İstasyonları,Tatil Köyleri, Site Aydınlatması , Otoyol flaşörlerinde, Trafik Işıklarında, Fabrika Dış Aydınlatmalarında, Organize Sanayi Bölgelerinde, Üniversiteler , Yürüyüs Yolları, Oyun Sahaları, Geniş Araziler ve Her yerde....... Güvenle ve kesintisiz bir şekilde kullanılabilir.

Güneş enerjisinden nasıl elektrik elde edilir?
1. Termik Düzeneklerle Güneş Elektriği
Yoğunlaştırmalı güneş toplayıcıları yöntemi ile güneş ısının bir sıvıya buharlaştırılması sonucu ve klasik termik santrallere benzer biçimde buhar türbini ve jenaratörle elektrik elde edilmektedir.
Bu yöntemle elektrik tıpkı Archimedes'in Roma gemilerini yakmasında kullandığı sisteme benzeyen bir sistemdir. Çok geniş bir alana yayılmış iç bükey yüzeylerle bir noktaya odaklanmış güneş ışığından elde edilen çok büyük ısıyı kullanan termik düzeneklerin ısıttığı akışkan buharı ile dönen jenaratörlerle elde edilmektedir. Gerek termik gerek fotovoltaik düzenekler aynı miktarda elektrik enerjisi elde eden büyük hidroelektrik santralarının kapladığı alanlardan 40 kat daha fazla yer kaplarlar. Termik güneş enerjisi santrallerinde güneş olmadığı zamanlar üretim yapılması için doğalgaz ve hidroelektrik santralleri ile bileşik tesisler yapılmıştır. ABD de Kaliforniya’daki Mojave çölündeki santral bu santrallere bir örnektir. Ülkemiz bu yönde uygun olmakla beraber böyle bir çalışma henüz yapılmamıştır.
2. Fotovoltaik Düzeneklerle Güneş Elektriği
Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır…
Fotovoltaik etki ilkesine göre üzerine ışık düşen malzemelerde elektron hareketi olayı gözlemlenir. Bu yapılara güneş pilleri denilmektedir ve yarı iletken malzemelerden bu yarı iletken malzemeler iki yapıdan oluşmaktadır. Yarıiletkenlerden yapılmış ince tabakalardan oluşan düz kristallerin, içinden ışık geçirildiğinde alt ve üst tabak arasında bir elektrik alan oluşur böylece iletim sağlanır böyle yapılara PV panelleri denilir.
Güneş panelleri güneş ışığını direkt olarak elektriğe çevirirler. PV (Fotovoltaik) hücreleri daha önce sıkça hesap makinelerinde ve saatlerde kullanılmıştır. Fotovoltaik hücreler bilgisayar çiplerinde kullanılan yarı iletken malzemeden üretilmektedirler. Güneş ışığı bu maddeler tarafından absorbe edildiği zaman, elektronlar bulundukları atomlardan ayrılarak madde içinde serbest kalırlar ve böylece bir elektrik akımı oluşur. Işığın (fotonların) elektriğe (voltaj) dönüşümüne fotovoltaik efekt adı verilmiştir.
Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir.
Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel yada seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri yada paralel bağlanarak bir kaç Watt’tan megaWatt’lara kadar sistem oluşturulur.
Fotovoltaik piller ilk olarak 1839 yılında Fransız fizikçi Edmond Becquerel tarafından bulunmuştur.
12-24 panellik bir sistem normal bir evin tüm elektrik ihtiyacını karşılayabilir, endüstri uygulamaları veya elektrik santralleri için binlerce güneş panelinin kullanıldığı büyük sistemler kurulmaktadır.
Tüm solar panellerimiz alüminyum çerçeveli veya laminat, çerçevesiz olarak üretilmektedir. -40ºC ve +85ºC dereceler arasında sorunsuzca çalışmakta olan güneş panellerinin korozyon ve UV ışınlarına karşı özel koruması vardır. Anti reflektif özel yüzeyi ile maksimum güneş ışığı absorbe edilmekte ve yansımalar önlenmektedir. Evsel uygulamalarda genelde 4-24 adet arası güneş paneli büyük telekom uygulamalarında ise 80-120 adet güneş paneli kullanılmaktadır. Seri ve paralel bağlamalarla istenilen DC akımı (12-24-48V DC) elde etmek mümkün olmaktadır.
Mevsimlere bağlı olarak farklı açılarla güneşe doğru yönlendirme yapılarak her mevsimde maksimum verim alınması mümkün olmaktadır. Türkiye için genelde geçerli olan 60º kış eğimi sayesinde ve panel camlarının özelliği nedeni ile buzlanma veya kar birikmesi olmamaktadır.
Basitçe PV sistemleri de diğer elektrik üretim sistemlerine benzer olarak çalışır.Sadece kullandıkları ekipmanlar değişiktir.Sistemin operasyonel ve fonksiyonel ihtiyaçlarına bağlı olarak DC-AC inverter, Akü, Şarj kontrol ünitesi, yedek güç kaynağı ve sistem kontrolörü gibi ekipmanlara ihtiyaç duyulabilir.

Şekil’den görülebileceği gibi PV dizisi tarafından üretilen DC gerilim bir adet şarj kontrolünden geçirildikten sonra akü grubuna yollanır burada depolanan enerji ışınımın az olduğu saatlerde sisteme gerekli enerjiyi sağlar.Akü grubundan çıkan DC gerilim bir adet inverter yardımıyla AC gerilime dönüştürülerek evlerimizde kullanabileceğimiz şekle dönüştürülür.

Türkiye'de güneş enerjisi
Türkiye, güneş enerjisi potansiyeli açısından Avrupa ülkeleri içinde İspanya'dan sonra ikinci sırada yer alıyor. Ortalama yıllık güneşlenme süresi 2 bin 640 saat yani günlük 7,2 saat düzeyinde bulunuyor. Güneş enerjisi termik santral potansiyeli yılda 380 milyar kWh. Bu değer, Türkiye'nin yılda tükettiği yaklaşık 200 milyar kWh'lik elektriğin iki katını ifade ediyor. Türkiye'nin en fazla güneş enerjisi alan bölgesi Güneydoğu Anadolu'yu, ikinci sırada Akdeniz Bölgesi takip ediyor. Sadece Antalya'da çatıların yüzde 80'ine güneş panelleri (PV) yerleştirilmesi ile yılda yaklaşık 24 milyar kWh elektrik üretilebiliyor.
Güneş pillerinin enerji sorununu tamamen çözeceğini söylememiz bugünlerde ütopyadır fakat bu, sistemin sessiz ve temiz bir elektrik üreticisi olduğu gerçeğini değiştirmez.
Ülkemizde telekom istasyonlarında, deniz fenerlerinde, otoyol ışıklandırılmasında, yangın gözetleme istasyonlarında kullanılmaktadır. Petrol kaynaklarını yöneten Amerikan firmalarını finanse eden İsrail de ise güneş enerjisi hastanelerde, endüstriyel alanlarda ve 27 metreyi geçen binalarda güneş enerjisi ile elektrik üretimi zorunludur. Bunlara ilaveten Yunanistan, Japonya, Almanya, İsrail gibi bir çok ülkede güneş enerjisi önemli vergilerle ve yatırım teşvikleri ile desteklenmektedir .
Firmalar, çatılarda güneş enerjisi ile elektrik üretimini sağlayan sistemin Türkiye'de de piyasaya sunulması için yasal altyapının tamamlanmasını bekliyor. Yapılan araştırmalara göre çevreye zarar vermeden üretilen elektriğin her kilovatı için devlet üreten tüzel veya özel kişiliğe 25 cent ödeme yapacak. Bu, sistemi uygulayana devletten ömür boyu aylık anlamına geliyor.
Çatıya yerleştirilen güneş pilleri (fotovoltaik) sayesinde elektrik üretimi sağlayan sistem için gerekli tüm teknik altyapılar konusunda Türkiye hazır. Üretilen fazla elektriğin devlete satılması da mümkün, bunun için çatılarda üretilip kullanılmayan fazla elektrik için alım garantisi öngörülen yasa TBMM'de hemen hemen kesinleşmiş gibi.
TARIMSAL SULAMADA FOTOVOLTAIK PILLERIN KULLANIMI
Fotovoltaik pillerde üretilen elektrik akımı bir güç kontrol cihazına oradan da pompaya ulaşmaktadır pompa tarafından su, su deposuna oradan da tarımsal sulama için tarlalara taşınmaktadır.
Türkiye'de 8,5 milyon hektar ekili alandır ve ekili alanların sadece 1/3 ne DSİ tarafında su getirilmiştir geri kalan alanda çiftçiler petrol ile çalışan su pompaları ile tarlalara su getirmektedir. Mazotlu pompalar düzenli bakım istemektedir ve enerji kaynağı olarak mazot kullanmaktadır. Fakat güneş enerjisi ile çalışan su pompalarında enerji kaynağı güneştir ve hiçbir bakım gerektirmemektedir. Ve bu sistemlerin her yerde kullanılması mümkündür. Güneş pilli pompa sistemleri ile petrol tabanlı su pompalarını karşılaştıracak olursak;
Güneş Enerjisinin Avantajları
Güneş Enerjisinden %25 gibi yüksek bir verimle enerji dönüşümü yapmaktadır.
Sınırsız çalışma ömrüne sahiptir.
Üretimi kolaydır
çıkış gücü/ağırlık oranı yüksektir
temiz bir enerji kaynağıdır
Tehlikesizdir.
Dezavantajları
Pahalıdır
Depo elemanına ihtiyaç duyar (özellikle kapalı havalarda ve geceleri)
Çok fazla güneş alan bölgelerde ısı yüzünden verim düşer
Çok fazla yer kaplarlar
Fakat güneş dünyadaki tek bedava kaynaktır.
Güneş enerjisi ile tarımsal sulama yapacak olursak bunun için üç önemli faktörü dikkate almalıyız
Suyun pompalanacağı yükseklik
Günlük su ihtiyacı
Bölgede güneşlenme süresi

Evlerde güneş enerjisi kullanılabilir mi?
Almanya, ABD, Fransa ve İspanya gibi ülkelerde, kullanılan fazla elektriği genel elektrik şebekesine aktaran bir sistem vardır. Bu sistem iki yönlü çalışır. Bir üretim kısmı, bir de tüketim kısmı. Her iki kısma da elektrik sayaçları takılarak, bir yandan güneş panellerinin çıkışına takılacak sayaçla üretilen enerjiyi tespit edeceksiniz, bir yandan da mevcut kullanılan sistemdeki gibi evin giriş hattındaki sayaçla da evde kullanılan yani tüketilen enerjiyi bileceksiniz. İki sayaç arasındaki fark kullanılmayan ve şebekeye aktarılan elektriği ortaya çıkarıyor. Konutta kullanılan elektrikle, şebekeye aktarılan elektrik miktarı arasındaki fark tespit ediliyor ve devlet elektriğin her kilovatına belirlediği oranda ödeme yapıyor."
Böyle bir sistemin kurulması mevcut kanunlar ve enerji şebekesi altyapısı düşünüldüğünde çokta kolay ve ucuz değil. Şebeke altyapısı dağıtım şirketlerinin yapacakları çalışmalarla kısa sürede çözülür. Ortalama bir daire tüketimi için maliyeti 15 bin Euro'yu bulan sistem devlet desteği olmadan kendini 10-15 senede amorti edebilir. Burada önemli olan amorti süresinin kısalması ve Türkiye'de de yaygınlaşabilmesi için devlet teşvikidir. Öncelikle yasal değişiklikler yapılmalı. Ardından böyle bir sayaç sisteminin oluşturulması ve vatandaşın devlete elektrik satmasını sağlayabilecek bir bürokrasinin kurulmasıdır.

GÜNEŞ ENERJİSİNDEN YARARLANILAN SİSTEMLER
ISIL UYGULAMALAR
Bu uygulama çeşidi üçe ayrılmaktadır.
• Düşük sıcaklık uygulamaları
• Orta sıcaklık uygulamaları
• Yüksek sıcaklık uygulamaları
DÜŞÜK SICAKLIK UYGULAMALARI
Bu uygulamalarda daha ziyade düz toplayıcılar kullanılır. Bu uygulamalardan bazıları
• Konutların sıcak su temini
• Konut ısıtması
• Sera ısıtılması
• Tarım ürünlerinin kurutulması
• Yüzme havuzu ısıtılması
• Güneş ocakları ve güneş fırınları
• Arı su elde edilmesi
• tuz üretilmesi
• güneş pompaları
bu uygulamada güneş ışınımı bir düz toplayıcı ile bir akışkana (su, hava, halojenli hidrokarbona) gönderilir. Ve sıcaklığı artan akışkan depolanır yada sisteme dahil edilir.
ORTA SICAKLIK UYGULAMALARI
Bu uygulamada güneş ışınımı yansıtılarak veya kırılarak bir noktaya veya eksene yoğunlaştırdığı odaklı toplayıcılar kullanılır. Sanayi için gerekli sıcak su veya buharın temini,büyük soğutma ve ısıtma sistemleri, odaklı toplayıcıların uygulama alanlarından bazılarıdır. Genellikle güneşi takip eden mekanizmalara ihtiyaç duyulur.
YÜKSEK SICAKLIK UYGULAMALARI
Güneş ışınımından yararlanılarak 300C nin üzerindeki yüksek sıcaklık elde edilen sistemlerde Heliostat adı verilen geniş bir alana gelen ışınımını, güneşi izleyerek bir noktadan odaklayan sistemler kullanılır. Fransa ve ABD de güneş fırınlarının sıcaklıkları 3500 C ye kadar çıkabilmektedir. Ve bu fırınlarda metallerin eritilmesi yada kesilmesi kalıplanması yapılmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda buharla elektrik üreten bir güneşsel bir güç sistemi de mevcuttur ve konu hakkında çalışmalar yapılmaktadır.

Fotovoltaik Hücre Yapıları
Günümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi güneş pilleri de, yarı-iletken maddelerden yapılırlar. Yarı-iletken özellik gösteren birçok madde arasında güneş pili yapmak için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir. Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır. En yaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyum elde etmek için silisyum eriyiğine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element, örneğin fosfor eklenir. Silisyum’un dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu için, fosforun fazla olan tek elektronu kristal yapıya bir elektron verir. Bu nedenle V. grup elementlerine “verici” ya da “n tipi” katkı maddesi denir.
P tipi silisyum elde etmek için ise, eriyiğe 3. gruptan bir element (alüminyum, indiyum, bor gibi) eklenir. Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde bir elektron eksikliği oluşur, bu elektron yokluğuna hol ya da boşluk denir ve pozitif yük taşıdığı varsayılır. Bu tür maddelere de “p tipi” ya da “alıcı” katkı maddeleri denir. P ya da n tipi ana malzemenin içerisine gerekli katkı maddelerinin katılması ile yarıiletken eklemler oluşturulur. N tipi yarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler çoğunluk taşıyıcısıdır. P ve n tipi yarıiletkenler bir araya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür. Yani p tipinde negatif enerji seviyeleri ile hol sayıları eşit, n tipinde pozitif enerji seviyeleri ile elektron sayıları eşittir. PN eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder. PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında pozitif yük birikir. Bu eklem bölgesine “geçiş bölgesi” ya da “yükten arındırılmış bölge” denir. Bu bölgede oluşan elektrik alan “yapısal elektrik alan” olarak adlandırılır. Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır. Yarıiletkenler, bir yasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur. Bu bandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar. Bu yasak enerji aralığına eşit veya daha büyük enerjili bir foton, yarıiletken tarafından soğurulduğu zaman, enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar. Böylece, elektron-hol çifti oluşur. Bu olay, pn eklem güneş pilinin ara yüzeyinde meydana gelmiş ise elektron-hol çiftleri buradaki elektrik alan tarafından birbirlerinden ayrılır. Bu şekilde güneş pili, elektronları n bölgesine, holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır. Birbirlerinden ayrılan elektron-hol çiftleri, güneş pilinin uçlarında yararlı bir güç çıkışı oluştururlar. Bu süreç yeniden bir fotonun pil yüzeyine çarpmasıyla aynı şekilde devam eder. Yarıiletkenin iç kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektron-hol çiftleri oluşturulmaktadır. Fakat gerekli elektrik alan olmadığı için tekrar birleşerek kaybolmaktadırlar.
Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır:
Kristal Silisyum: Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halinde dilimlenen Tekkristal Silisyum bloklardan üretilen güneş pillerinde laboratuvar şartlarında %24, ticari modüllerde ise %15′in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyum bloklardan dilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum güneş pilleri ise daha ucuza üretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında %18, ticari modüllerde ise %14 civarındadır.Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli GaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır.
Amorf Silisyum: Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise %5-7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka önemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydam cam yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir.
Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çok kristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde %16, ticari tip modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir.
Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çokkristal pilde laboratuvar şartlarında %17,7 ve enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise %10,2 verim elde edilmiştir.
Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler: Gelen ışığı 10-500 kat oranlarda yoğunlaştıran mercekli veya yansıtıcılı araçlarla modül verimi %17′nin, pil verimi ise %30′un üzerine çıkılabilmektedir. Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden yapılmaktadır. 1980’li yılların ortalarından evvel, PV güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteleri ve kapsülleri (modül) bazı dayanıklılık problemleri göstermiş olmalarına rağmen, bu sıkıntılar genellikle aşılmıştır ve bunların büyük çoğunluğu şimdi memnun edici bir şekilde görevini yapmaktadır. İtibarlı üreticiler ürettikleri kapsüllerin simdi 1-20 yıl ömürlü olmalarına güvenebilmektedir. Birçok üretici en az on yıllık bir garanti vermektedir. Buna karsın, amorf güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteler için garanti genellikle 2-3 yıl arasındadır.
Silikon güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteler ilk piyasaya çıktığında, 1970’lerdeki son derece yüksek seviyede olan, güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin fiyatları sürekli aşağıya düşmüştür. Su anda, oldukça büyük kristalli silikon kapsülleri siparişleri için fabrika dışı fiyat yaklaşık 4.00 – 5.00 ABD$/Wp’dir. Donatıların monte edilmiş (kurulu) fiyatları tasıma ve isçilik maliyetleri,kâr hadleri, siparişin büyüklüğü ve bir sürü diğer faktörlere bağlıdır ve 7.00 – 8.00ABD$/Wp’dan aşağı olması mümkün değildir. Gelişmekte olan ülkelerin kırsal alanlarından gelen küçük siparişler için, fiyatlar muhtemelen 10.00 ABD$/Wp’ın üzerinde ayarlanacaktır. Donatıların bakım ihtiyaçları basittir. Yapılması gereken temel bakım, yüzeyi temiz tutmak olacaktır. Yüzeyin çok az tozlanması bile toplam elektrik akımının azami çıkış gücünü önemli ölçüde azaltabilir. Ayrıca, donatıların üzerine düşebilen kus pislikleri ve yaprak gibi küçük nesnelerin ortadan kaldırılması da önemlidir. Söz konusu nesneler sadece bazı güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteleri gölgelemekle kalmaz, aynı zamanda üniteler diğer güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin sağladığı enerji ile aşırı ısınmış hale gelebilir ve bu durum her zaman için zarar verebilir . Yine donatının tamamen bir şeylerle karartılmamış olduğundan emin olmak esastır; Küçük bir karartılmış alan bile elektrik akımının azami çıkış gücünü %50’ye kadar azaltabilir.
Fotovoltaik Modül,Panel Ve Diziler
Fotovoltaik hücreler daha yüksek akım,gerilim veya güç seviyesi elde etmek için elektriki olarak seri veya paralel bağlanırlar.Fotovoltaik modüller çevre etkilerine karşı sızdırmazlık sağlayacak şekilde birbirine eklenmiş fotovoltaik hücreler içerirler.Fotovoltaik paneller elektrik kabloları ile birbirine bağlanmış iki veya daha çok sayıda Fotovoltaik modül içerirler.Fotovoltaik diziler ise belli sayıda Fotovoltaik modül veya panel içeren enerji üretim ekipmanlarıdır.

Bir Fotovoltaik Sistem Nasıl Çalışır?
Basitçe PV sistemleri de diğer elektrik üretim sistemlerine benzer olarak çalışır.Sadece kullandıkları ekipmanlar değişiktir.Sistemin operasyonel ve fonksiyonel ihtiyaçlarına bağlı olarak DC-AC inverter,Akü,Şarj kontrol ünitesi,yedek güç kaynağı ve sistem kontrolörü gibi ekipmanlara ihtiyaç duyulabilir.

Şekil’den görülebileceği gibi PV dizisi tarafından üretilen DC gerilim bir adet şarj kontrolünden geçirildikten sonra akü grubuna yollanır burada depolanan enerji ışınımın az olduğu saatlerde sisteme gerekli enerjiyi sağlar.Akü grubundan çıkan DC gerilim bir adet inverter yardımıyla AC gerilime dönüştürülerek evlerimizde kullanabileceğimiz şekle dönüştürülür.
Bir PV Sisteminin Diğer Parçaları ve Verimlilik Durumu
Akümülatörler
Enerji taleplerinin (üretilene göre) azlığı günesin tam olarak ise yarar durumda olmasının sonucudur; bu sebepten, PV sistemleri tarafından üretilen elektrik akımı genellikle istendiği zaman kullanmak için depolanmalıdır. İhtiyaç duyulan depolamanın kesin miktarı kullanıcı için arzın sürekliliğinin önemine bağlıdır. Örneğin,bir ev sahibi bulutlu havalarda lambaların ve TV’nin kullanımı için elektrik akımının kesilmesini göze alabilmesine rağmen, bir telekomünikasyon röle istasyonu veya bir sağlık ocağında PV ile çalışan bir soğutucu gibi çok önemli bir uygulamada güneş ışığının az geldiği muhtemel dönemlerde veya bir PV sisteminde geçici bir kesilmenin tamamını karşılayacak şekilde yeterli miktarda elektrik akımı mutlaka depo edilmelidir.
Bir sistemin herhangi bir güneş enerjisi girdisi olmadan çalışmasının tasarlandığı genellikle gün cinsinden ölçülen bu zaman uzunluğuna onun kendi kendini idare etme dönemi denilmektedir. PV sistemleri genellikle 12 voltluk kursun-asit akümülatörleri kullanır. Daha pahalı, yeniden şarj edilebilir nikel kadmiyum akümülatörler çoğu kez yeniden şarj edilebilir lambalar gibi küçük uygulamalarda kullanılır. Standart oto akümülatörleri (aküleri) çok sık kullanılmaktadır, ancak onların zayıf tarafları mutlaka akılda tutulmalıdır ve sistemin tasarımıyla bağdaştırılmalıdır. Bazı üreticiler popüler adıyla güneş enerjisine dayalı aküler (solar batteries) satmaktadır; bu aküler de kursun-asit tipindedir fakat bu tip akülerin tasarımında yapılan bazı tadilatlar onları güneş enerjisine dayalı bir tesisattaki çalışma koşullarına daha uygun hale getirmektedir.
Oto akülerini PV sistemlerinde kullanmada ortaya çıkan sorun, onların güneş ışığından elektrik enerjisi üreten PV sistemlerinde kullanmaya göre tasarlanmamış olmalarıdır. Bu aküler bir araçta normal kullanımda, marsa basıldığı zaman akü az miktarda elektrik akımı boşaltır ve motor bir kere çalıştıktan sonra akünün şarjı çabuk eski haline gelir. Böyle durumlarda, kursun-asitli oto aküleri üç veya dört yıl veya daha fazla dayanabilir. Ancak aynı akü düzenli olarak yüksek boşalmaya maruz kalırsa, onun ömrü büyük ölçüde azalır (%75’lik düzenli boşalma ile ömür yaklaşık beste bir olup, periyodik boşalma olduğu zaman ise %10’dur). Bunun dışında, eğer akü tamamen bitinceye kadar boşaltılırsa, ciddi ve vahim hasar verilir. Kapalı veya“bakım istemez” aküler özellikle ciddi boşalmalardan zarar görebilir ve onlar aynı zamanda büyük sıcaklık değişmelerinden zarar görme olasılığı yüksektir; bu nedenle birçok PV sistem tasarımcısı sıcak ülkelerdeki PV uygulamalarında onların kullanımı aleyhinde tavsiyede bulunmaktadır. Netice itibariyle, her ne kadar oto aküleri PV tesisatlarında tatmin edici bir şekilde çalışabilseler de, sistem tasarımında ve çalıştırılmasında büyük dikkat gereklidir
“Solar” aküler, oto akülerinin bazı zayıf taraflarını bertaraf etmek için tasarlanmıştır. Solar aküleri oto akülerinden daha fazla miktarda bir asit çözeltisini bir arada bulundurur ve ilaveten daha fazla miktarda aktif madde içerir. Bu durum onların normal PV uygulamalarının şarj olma ve boşalma devrelerinde daha dayanıklı olmalarını sağlar. Eğer bu aküler yavaş yavaş boşaltılırsa, önemli miktarda ekstra kapasite yaratırlar. Kısaca C100 olarak adlandırılan, 100-saatin üzerinde bir kullanım (boşalma) kapasitesi, C8 veya C10 olarak bilinen 8-saatlik veya 10 saatlik kullanım kapasitesinin genellikle iki katıdır. 8-saatlik veya 10-saatlik kullanım kapasiteleri mutlaka eve ait PV sistemlerinin tasarımında kullanılmalıdır, fakat 100-saatlik kapasite maksimum emniyet tedbirlerinin gerekli olduğu bir telekomünikasyon uygulamasında uygun olabilir ve akünün depolama kapasitesi PV sisteminin ihtiyacını bir hafta karşılamaya mutlaka yeterli olmalıdır.
Akü ömrü ve akünün depolama büyüklüğü arasında faktörlerin bir dengesi vardır. Sağlanan daha büyük miktarda depolama kapasitesi, daha düşük seviyede boşalma ve daha uzun ömürlü bir akü demektir, fakat daha yüksek bir başlangıç maliyeti anlamına gelir. Genellikle, bir eve ait PV teçhizatında akü kapasitesi ev sahibinin günlük elektrik tüketiminin yaklaşık beş katı olmalıdır. Normal toprağa ulasan günlük toplam güneş enerjisi miktarı koşullarında, bu durum boşalmayı yaklaşık %20’ye kadar sınar (yani akünün en fazla %20’si boşalır). Bununla birlikte, satıcılar ve alıcılar her zaman bir PV tesisatının başlangıç maliyetini azaltmak için aküyü normalden daha küçük kullanmaya özenirler. Kullanıcılar da uygun biçimde tasarlanmış bir sistemdeki aküyü değiştirme zamanı geldiğinde daha küçük boyutlusunu monte etmeye masrafları kısmaya özenebilir.
Akülerin bakım ihtiyaçları zahmetli değildir, fakat bakım mutlaka yapılmalıdır. Akü mutlaka damıtık (saf) su ile dolu tutulmalıdır ve nem oranı düşük olan sıcak alanlarda kurulan PV tesisatlarında bunun yapılması özel önem taşır. Mutlaka damıtık su kullanılmalıdır, çünkü saflığı bozan maddeler aküye zarar verebilir; gelişmekte olan dünyanın uzak kırsal alanlarında damıtık/saf su bulma güçlüğü küçümsenmemelidir.Akünün kutup basları temiz tutulmalıdır ve altı ayda veya yılda bir vazelin sürülmelidir. 30 C’nin üstündeki sıcaklıklarda akünün ömrü ve performansının önemli ölçüde düşmesi nedeniyle, akü her zaman serin ve çok iyi havalandırılmış bir yere yerleştirilmelidir.
Akülerin ömürleri büyük ölçüde bakım durumlarına bağlı olarak değişir. Bir sistem için tasarlanan ve çok iyi bakılan bir durumda, bir oto aküsü 4–5 yıl dayanabilir, fakat umumiyetle 1-2 yıllık bir ömrü vardır. Dikkatli bakımla ve boşalma seviyeleri yaklaşık %15’i geçirilmediği takdirde, “solar” aküleri için 8-10 yıllık bir dayanma ömrü beklentisi gerçekleşebilir, fakat gelişmekte olan dünyada normal çalışma koşullarında yaklaşık beş yıllık bir ortalama ömür daha gerçekçidir.
Akü kapasiteleri amper saat (Ah) cinsinden ölçülür ve PV uygulamalarında kullanılan aküler yaklaşık 15-300 Ah arasında değişmektedir. Akü maliyetleri akünün kapasitesi yanında kullanılan malzemenin kalitesi ve yapım kalitesine bağlıdır.Değişen isçilik ve malzeme maliyetleri veya piyasadaki rekabetin dereceleri nedeniyle, ülkeler arasında önemli farklar bulunabilir. Oto aküleri genellikle yaklaşık 1.00 $/Ah’e mal olmaktadır, fakat önemli değişmeler vardır. İyi kalite solar aküleri yaklaşık 2.00 $/Ah’e mal olmaktadır.
Sistemi Dengeleyen Diğer Unsurlar
Aküyü aşırı şarjdan ve cereyan boşalmasından korumak için elektronik bir şarj regülatörü kullanılır. Evlerdeki PV sistemlerinde kullanılan elektronik şarj regülatörleri şarj seviyesine bağlı olarak akünün voltajının düştüğünün veya yükseldiğinin tespitinde is görmektedir. Voltaj tamamen şarjlı akü seviyesinin üzerine çıktığı zaman, regülatör PV donatısından voltajı keser; yine voltaj kabul edilebilir boşalma seviyesinin altına düştüğü zaman regülatör yükü keser.
Şarj regülatörlerinin gelişmişlik seviyesi ve buna bağlı olarak onların sağladığı koruma oldukça değişme gösterir. Ucuz modeller ekseriyetle aşırı yükten korumak için yükün kesilmesi gerektiği zaman kararı kullanıcıya bırakarak, sadece aşırı yükten koruma özelliğine sahiptir. Eğer yeterli büyüklükte bir akü kullanılıyorsa ve sistem yönetiminde tedbir alınıyorsa bu bir sorun yaratmaz, aksi halde akünün ömrünün kısalmasına yol açması mümkündür. Bazı şarj regülatörlerine sıcaklık algılayıcıları takılmış olup, eğer akünün sıcaklığı 30 C’yi geçerse, şarj olan voltajın azaltılmasına izin vermektedir ve böylece akünün zarar görmesine karsı ek bir koruma tedbiri sağlamaktadır. Şarj regülatörlerinin maliyetleri genellikle özelliklerine, imalât yerine göre değişir. Endüstriyel dünyada üretilen gelişmiş özelliklere sahip regülatörlerin fiyatları 100 $ ve üstündedir, oysa gelişmekte olan dünyada üretilen ve sadece aşırı yüke karsı koruma sağlayan modeller 10 $ kadar bir paraya bulunabilmektedir. Şarj regülatörlerini çoğu kez daha ucuz PV tesisatlarına monte etmekten kaçınılmaktadır.PV sistemleri çoğunlukla 12 voltluk bir doğru akım üretmek için tasarlanır. 220 voltluk bir dalgalı akımın gerekli olduğu durumda, bu bir elektronik adaptörle (çevirici)sağlanabilir.
Bir elektronik adaptör kullanılması ile %15’e kadar varan önemli bir güç kaybı meydana gelebilir, ancak bu tür bir akım standart ev aletlerinin kullanılmasına imkân vermektedir. Bununla birlikte, PV sistemleri ile standart ev aletlerini kullanmanın önemli sıkıntılarından birisi, birçok ev aletinin enerji randımanı dikkate alınarak tasarlanmamış olmasıdır. Bu durum ana elektrik şebekesine bağlı tüketiciler için önemli bir problem değildir. Buradaki tek etkisi aylık faturaya ekstra bir miktar kilovat saat ilavedir. Enerji düşüklüğünün ihtiyaç duyulan kapsüllerin alanını ve sistemin toplam maliyetini önemli ölçüde artırması durumunda, onun bir PV sistemine önemli bir etkisi vardır.
Sistemi dengeleyici diğer unsurlar; kablolar, bağlantı elemanları, devre anahtarları (şalterler), bağlantı kutuları (buvatlar), elektrik sigortaları ve diğer küçük kalemlerden oluşur. Bunlardan birçoğu açık alanda monte edilmiştir ve bu yüzden sert hava koşullarına maruz kalır; eğer sistemin iyi çalışması isteniyorsa, bu elemanların mutlaka iyi kaliteli ve dikkatli bir şekilde yerleştirilmiş olması gerekir. Çürük veya hasarlı bağlantılar sisteme verilebilecek elektrik miktarını azaltır ve sistemin bütünüyle islemez hale gelmesine neden olabilir. Şimşekli, yıldırımlı fırtınaların yaygın olduğu yerlerde, sistemler için paratoner görevi gören iletkenlere gereksinim duyulabilir.
Teçhizat için payandalar sisteminin doğru biçimde tasarlandığından ve inşa edildiğinden emin olmak da önemlidir. PV donatısı bir binanın çatısına kurulacağı zaman, hava dolaşımına imkân vermek ve aşırı sıcaklık oluşmasını önlemek için (PV donatısı) çatı yüzeyinden kısa bir mesafe yukarıya kaldırılarak kurulmalıdır. Ayrıca, PV donatıları, alanı etkilemesi muhtemel en güçlü rüzgarların uçurma/yukarı kaldırma etkilerine mukavemet etmeye yetecek kadar mutlaka sıkı bir şekilde bağlanmalıdır. Düzenli temizleme işlemleri kesinlikle yapılmalıdır. Donatıların yere monte edildiği durumlarda, onlar mutlaka ekseriyetle betondan olmak üzere sağlam temeller üzerine inşa edilmeli ve onları insanlardan ve hayvanlardan korumak için muhafazalı bir parmaklık içine alınmalıdır.
Uygulama Alanında Randıman Oranları ve Elektrik Akımının Çıkış Gücü
PV sistemlerinin uygulama alanındaki toplam randıman oranları (verim oranları) kapsüller (modül) için laboratuarda belirlenen randıman oranlarından oldukça düşüktür. Örneğin, standart laboratuar test sıcaklığı olan 25 ºC’nin üzerindeki her 10 ºC artış için güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin randıman oranı yaklaşık %0.5 düşer. Bu durum öğle sıcaklığının sık sık 30 ºC’yi geçtiği ve kapsüllerin çoğunlukla 60 ºC ve daha yüksek sıcaklığa sahip olduğu bir çok tropik ülkede gerçekten önemli olabilir. Toprağa ulasan günlük toplam güneş enerjisi miktarının azami olduğu koşullarda, söz konusu aşırı sıcaklık güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteler randıman oranında %20’ye kadar bir düşüşe yol açabilir.
Ticari olarak piyasada bulunan tüm güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin teknoloji ve alet itibariyle belirli bir zamanda ulaşılan en üst gelişme düzeyinde randıman vermediğini hatırlatmakta fayda vardır. Bu özellikle piyasadaki daha ucuz ürünler için söz konusudur. Birçok ucuz fiyatlı kapsüller, daha yüksek-kaliteli ürünlere geçiş yapan üreticiler tarafından indirimli fiyatlarla eski stoktan verilen ürünlerden oluşmaktadır. Ayrıca kablolardan, devre anahtarlarından, elektrik yükü regülatörlerinden ve diğer elemanlardan da kayıplar olur. Bu nedenle kablo uzantıları mümkün olduğu kadar kısa ve kablo çapları uygun ebatta tutulur; uzun, ince ve ucuz kabloların kullanılması önemli kayıplara neden olabilir. Gevşek veya paslanmış bağlantılar da bu kayıpları artırır. Tozlar ve gölge yapan pislikler de sistemin performansını maksimum değerinin altına indirir.
Kapsüllerin elektrik akımı çıkış gücü için kabul edilen toplam %10’luk bir kayıp, çoğunlukla başlangıçta sistemin enerji verim gücünün hesaplanmasında biraz iyimser bir varsayım olarak alınmaktadır. Cereyanı şarj etme-boşaltma devresinin genel toplam randımanı (verimliliği) yaklaşık %80’dir, ancak akü eskidikçe kayıplar önemli ölçüde daha büyük hale gelebilir. Bu yüzden, üreticiye verilebilir nihaî elektrik akımı çıkısı kapsülün kabul edilen çıktısından türetilen değerin yaklaşık %70’idir. Bu kayıpların etkisi metre kareye 1.000 wattlık (W/m2) öğle güneşinin düştüğü ve günlük ortalaması 5 kWh/m2 olan bir alanı dikkate alarak görülebilir. Bu koşullar altında 100 Wp’lik bir kapsülün günlük nazarî elektrik akımı çıkısı 500 vat saattir (Wh). Donatı ve tel kayıpları için %10 ayırırsak, bu miktar akü depolamasından önce 450 Wh’ye düşer. Akünün dolmasından sonra, aydınlatma ve elektrikli aletler için verilebilecek net miktar günlük yaklaşık 360 Wh’dir.

RÜZGAR TÜRBİNLİ KULELER

2009-04-27T17:16:00.000+03:00

Manama, Bahreyn'de bulunan Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi, "dünyanın ilk rüzgar türbinli binası" olma özelliğini taşımakta. 2008 yılında bitirilen kulelerin toplam maliyeti 150 milyon dolar. 240 metre yüksekliğinde ve 50 katlı olan Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi, "dünyanın ilk rüzgar gücüyle elektrik üreten rüzgar türbini entegre yüksek binası". Türbinler Nisan 2008'de tamamlandı. 29 metre kanat çaplı, 3 adet yatay eksenli rüzgar türbini, yılda 1100 ~ 1300 MW saat’lik üretimleriyle, binanın yıllık elektrik enerjisi ihtiyacının yaklaşık yüzde 15’ini karşılıyor. Türbinlerden üretilen elektrik enerjisi, 300 evin ihtiyacı olan enerjiye eşit.

Rüzgar türbini, mimari dizayn üzerinde büyük bir etkiye sahip olup binanın, rüzgarı toplayarak türbine yönlendiren bir mekanizmaya dönüştürülmesi amaçlanmaktadır. Bahreyn Ticaret Merkezi'nin şeklinden görüleceği gibi rüzgarın gücünü artırabilmek için kuleler dışa doğru üçgen formda dizayn edilmiş. Bu dizayn şekli rüzgar gücünü ortalama olarak yüzde 30 oranında artırmış. Aynı zamanda bina, rüzgarı merkeze yönlendirerek, rüzgarın türbinlere dik bir açıyla çarpmasını sağlar ki bu da rüzgar verimliliğini artıran önemli bir özellik. Türbinler günün yarısı kadar bir süre aktif olarak çalışabilmekte.

Uygulama alanı ağırlıklı olarak rüzgar çiftlikleri olan rüzgar enerjisi, çok yakın bir gelecekte, hemen hemen her yüksek binada rüzgar türbini olarak karşımıza çıkacaktır.Gelişmiş ülkelerin çoğu, yüksek bina rüzgar enerjisi ilişkisine gereken önemi vererek, konuyu halen yapımı sürmekte olan yüksek binalarda uygulamaya geçirmeyi hedeflemektedir. Özellikle Avrupa ülkeleri ve ABD’de yapımı planlanan yüksek binalarda, rüzgar enerjisi dahil tasarımların ağırlığı giderek artmaktadır.
-Kaynak-
bahrainwtc.com
emo.org.tr
popsci.com
flickr.com
cihanozdemir.com

KONYA, KOP VE KURAKLIK

2009-02-18T17:18:00.004+02:00

Konya’da yeraltı suyu kaynağının sürdürülebilirliğini sağlamak açısından, Havza dışından yeni su kaynaklarının Konya’ya getirilmesi ve bu çalışmaların gün geçirmeden ivedilikle yapılması gerekmektedir. Çünkü yeraltı su seviyesi düştükçe enerji sarfiyatları da katlanarak artmaktadır. Bu yüzden mevcut yeraltı suyu kaynaklarımızı daha fazla zorlamamamız gerektiğine inanmaktayız.
Dışardan su getirebilmek için öncelikle DSİ ile ortak çalışmaların yapılması ve getirilecek kaynakların (bu kaynaklar; Göksu ırmağı, Derebucak civarı ırmaklar veya Beyşehir gölü olabilir.) KOSKİ’ ye tahsis edilmesi gerekmektedir. Bu çalışma uzun bir çalışma olacaktır. Çünkü gerekli fizibilite çalışmaları, ondan sonra proje çalışmalarının uzun zaman alacağı bir gerçektir. 2015 Yılı da çok uzakta değildir.

Yukarıdaki veriler düşünüldüğünde Konya ili için sağlıklı su projeleri hakkında çalışmalar yapılma zorunluluğu ortaya çıkmaktadır.
Konya ile ilgili olarak Su/sulama deyince ilk akla gelen konu kuşkusuz Mavi Tünel olacaktır.
Mavi Tünel tek başına Konya Ovaları Projesi’nin (KOP) sembolü olmuş durumda.
Ancak, Mavi Tünel’in etüd hedeflerinin mutlak suretle aşılması gerektiğine inanıyoruz.
Konya şehir merkezinin içme suyu sorunlarının 2015 Yılı’na kadar çözülmüş durumda olduğu söyleniyor. Ne var ki hızla artan nüfus, sanayileşme ve daha da önemlisi muhtemel kuraklık plan hedeflerini riskli konuma getirmektedir. Sonuç olarak, inşaat dönemlerini de göz önüne alırsak önümüzdeki birkaç yıl içinde Konya şehir merkezine havza dışından su getirme projesinin hayata geçirilmesi gerekmektedir. Bunun için gözüken iki ihtimal de Mavi Tünel yolu ile getirilecek Göksu’nun (debi 25190 lt/sn) suyu ve Derebucak Bölgesi sularıdır. (Beyşehir gölü üçüncü alternatif olarak düşünülebilir ancak son aylarda Beyşehir gölünde görülen mantarlaşma ve su altı yosunlaşma hareketinin artması Beyşehir gölü suyunun tarım, çevre ve sağlık açısından ciddi tehdit oluşturmakta olduğudur, bunun için Beyşehir gölü ve çevresinin ıslahı projesi de ayrıca değerlendirilmelidir.)
Bu çerçevede, merkezde sulama amaçlı depolamalar, rekreasyon amaçlı göletler de gündeme gelebilecektir ki bu da Konyalıların hayat kalitesini artırıcı bir unsur olarak ortaya çıkmaktadır.
Neden Mavi Tünel?
- Mavi Tünel Projesi’ne önümüzdeki birkaç yıl içinde Konya Şehri’nin ve Ovası’nın mutlak surette ihtiyacı vardır.
- Konya ili merkezi yıllık içme ve kullanma suyu ihtiyacı Altınapa Barajı ve yer altı kuyularından karşılanarak, tüketim miktarı yıllık yaklaşık 50 milyon m³ (toplam üretim miktarı 90 milyon m³) olup şu andaki araştırmalara, nüfus artışına ve yağış miktarlarının yıllara ait seyrine göre 2015 yılına kadar su sıkıntısı açısından problem yaşanmayacağı söylenmektedir. Ancak 2001 yılı yağış verilerine göre önümüzdeki yıllarda olası bir kuraklık, tarımı olumsuz etkilemekle birlikte gerek Altınapa Barajı ve gerekse yer altı su rezervlerini besleyemeyeceğinden Konya halkı susuz kalacaktır.
-Tuz Gölü’nün beslenmesi için havza dışından suya ihtiyaç vardır.
-Altınekin-Cihanbeyli Bölgesi yer altı sularının dışında su kaynaklarına açılmalıdır.
-Aslım öncelikli olmak üzere, Cihanbeyli Platosu’ndaki çorak topraklar ülke ekonomisine kazandırılmalıdır. Bunun için de havza dışından su getirilmesi mecburidir.
-Ova’da sulu tarım, verim artışını beraberinde getirecektir. Ancak, endüstriyel bitkiler ve karlılık oranı yüksek bitkilere yönelim, bir yapı ile teşvik edilmelidir. İnşaat ve sonrası için gerekli olan bu yapı Meclis Gündemi’nde yer alan KOP Kanunu’nun çıkması ve bağlantılı olarak KOP İdaresi’nin kurulması ile olacaktır.
-Konya’ya her ne kadar denizi getiremesek de dev boyutlarda göletler inşa edilebilecektir.
-Göksu ve Gembos Suları’nın yıkıcı etkisi giderilecektir.
-Manavgat-Köprüçay Havzası sularının getirilmesi projesi yeniden ele alınabilecektir.
Bakınız Mavi Tünel’in gerçekleşmesi ile neler olacak?
 Denize dökülen 816,8 milyon m³ suyun yaklaşık 410 milyon m³ ü içme suyu, tarımsal sulama ve enerji üretiminde kullanılacak.
 210000 ha tarım arazisi suyla buluşacak.
 Yılda 100 GWh enerji üretilecek.
 Ürün yelpazesi içerisindeki yeri % 80-90’lar olan hububat verimi artacak ve çeşitlilik nedeniyle % 20’lere düşecek.
 Hububatın yerini yem ve yağ bitkileri, bakliyat, sebze ve meyve ile ekolojik ürünler alacaktır.
 Hububat üretip dünyanın fakir ülkelerine satarak para kazanılmaz. Mavi Tünelle birlikte Konya Ovası’nda iklim şartları ile mütenasip batı standardında meyve ve sebze üretilip zengin ülkelere satılacak.
 Dünyanın gündeminde olan Türkiye’nin de gündeminde olması gereken ekolojik (organik) tarım gelişecek, Konya Ovası bu konuda bir numara olacak ve sulanacak toprakların % 10-20’sini bu tarım şekline ayıracaktır.
 Organik tarım % 80 ihraç amaçlı olacaktır.
 Dondurulmuş ve kurutulmuş gıda sektörü için bölge yeni bir kazanç kapısı olacaktır.
 İhraç amaçlı ekolojik şartlarda yağ bitkileri üretimi gerçekleştirilecektir.
 Türkiye’nin bitkisel ham yağ açığını kapatacak oranda yağlık bitki ekimi yapılacaktır.
 Hayvancılık gelişecek et ve süt üretiminde kalite, miktar ve fiyatta Avrupa ve Dünya ile rekabet şansı yakalanacaktır.
 Su ürünleri bölge insanı için yeni bir kazanç kapısı olacaktır.
 Stopaj ve vergi gelirleri, kullanılacak dış kredinin ana para ve faiz ödemeleri için yeterli olacaktır.
 Göksu ve Gembos Suyu’nun Ova’ya akıtılması amacıyla toprak kanallar yapılabilir. Böylece başlangıç maliyeti düşürülmüş olur. Öte yandan sulama koopretiflerinden elde edilecek gelir işletmenin inşasında kullanılabilecektir.
 Konya halkının sağlıklı su içebilmesi için 4 ayrı tatlı su kaynağından sağlanan ve şehir içinde yaklaşık 800 adet çeşmeden vatandaşlara ücretsiz olarak ulaştırılan memba suyunun devamlılığını ve kalitesini arttırmak amacıyla ilgili tatlı su havzalarının yeşillendirme ve koruma çalışmalarında katkı sağlayacaktır.
 Büyükşehir Belediyesi projeleri içinde adı geçen uluslar arası fuar alanı ve rekreasyon alanları, aqua park, dev akvaryum, hayvanat bahçesi ve şehir içinde (özellikle Meram bölgesinde) bulunan bağ, bahçe ve yeşil alanların korunması, yaşatılması için daimi çözüm olacaktır. Mevcut Meram çayı ve Sille deresi restore edilerek sürekli su akışı sağlanarak ayrıca Selçuklu ve Karatay ilçelerinde coğrafi zemin etüdleri yapılarak şehir merkezinde geniş dereler oluşturulabilir, hatta Alaaddin tepesi etrafındaki dairesel bölge komple kazılarak suyla çevrilebilir ve köprü ve sallarla ulaşılabilen Alaaddin adası haline dönüştürülebilir. Dolayısıyla şehrin silüetini değiştirecek ve dünya kenti iddiasını destekleyecek görsel güzellikler katılabilir.
 Konya Kapalı Havzası 6 ili sınırları içinde barındırıyor (illerin siyasi sınırlarının tamamı olmamakla birlikte). KOP İdaresi’nin hedeflediği iller de doğal olarak Havza sınırları ile örtüşüyor. İlk bakışta salt su/sulama gibi anlaşılacak Konya Kapalı Havzası’nın Akılcı Kullanımına Doğru Projesi de gerçekte, Entegre Su Yönetimi, daha da ötesinde Holistik Su Yönetimi çerçevesinde ele alınmak durumunda. Sözkonusu yaklaşım beraberinde, su yönetimi ile birlikte havzanın ve etkileşim içinde olunan havzaların, sulama, insanların yaşama biçimi ve üretim/tüketim zincirlerini (örneğin oluşturdukları atıklarla mücadele), doğal hayatın sürdürülebilirliğini ve insan yaşam kalitesi ile doğal hayatın sürdürülebilirliğini denk düşünmeyi getirmektedir.
Göz önünden uzak tutulmaması gereken, zarar önleyici faydaları da işlememiz gerekmektedir. Bunlar projenin/projelerin yapıcı yönlerinden istifade kadar yıkıcı tehlikelere tedbir almak açısından da öne çıkmaktadır.
 Geçtiğimiz 5 yıl Konya ciddi bir kuraklık tehlikesi yaşadı. Beyşehir su seviyesi kritik değerlerin altında kaldı. Her ne kadar Isparta’ya su pompajı devam etse de Çumra-Karatay Bölgesi’ne su verilemedi. Sonuç olarak, bütün sektörler kriz içinde iken sondaj işletmecileri hayatlarının en verimli dönemlerini yaşadı. Yeni kuyuların açılması ile birlikte (DSİ’den izin alınması gerekirken, zor şartlar nedeni ile yeterli kontrol yapılmadı-yapılamadı), eski kuyuların derinlikleri artırıldı. Ancak, havza kapalı ve besleme yeterli olmadığı için taban sularında kritik seviyeler aşılmaya, acı su tabir edilen, çeşitli mineral tuzları ile kirlenmiş sular yüzeye çekilmeye başlandı. Bir taraftan, ekilen ürünlerde verim kaybı yaşanırken, bir taraftan da acı su, toprakta çoraklaşma sürecini başlattı.
 Ovada bunlar olurken, Tuz Gölü’nde de ilginç bir durum ortaya çıktı. Bilindiği gibi Tuz Gölü Konya Kapalı Havzası’ndan beslenmekte. Havza’da yeterli su olmayınca, bir yağ lekesinin dağılmasında olduğu gibi, yer altında Tuz Gölü kaynaklı, kirli su ihtiva eden geri besleme süreci yaşandı ve Tuz gölünde tuz üretimi bir süre durduruldu. Dolayısıyla Mavi Tünel, sulama maksatlı kullanılmasa bile havzadaki mevcut yapıyı beslemek amacıyla gerçekleştirilmek zorunda olan bir projedir.
 Yine geçtiğimiz yıllarda Konya ovası susuzluktan kavrulurken, Silifke, Derebucak sular altında kaldı. Göksu yatağı boyunca yerleşim bölgelerinde ekili alanları su basarken, canlı hayvanlar telef oldu, evler yıkıldı. Hatta can kayıpları yaşandı. Benzer gelişmeler Derebucak’ta yaşandı. İlçe merkezi günlerce su altında kaldı.
Yukarıda da belirttiğimiz gibi Mavi Tünel ve Gembos Projeleri’ne artı faydaların yanı sıra yıkıcı etkilerden kurtulmak için de büyük ihtiyaç duyulmaktadır.
Projenin sağlayacağı bu avantajlarla birlikte tarımsal ürünlerle ilgili şu gelişmeler de son derece dikkat çekici;
Yeni ürün çeşitleri ve kazanç durumu şöyledir:
% 20 Hububat
% 15 Şeker Pancarı
% 15 Sebze
% 10 Yağ Bitkileri (Kolza, Mısır, Ayçiçeği)
% 10 Yem Bitkileri (Mısır)
% 10 Ekolojik (Organik Tarım) Ürünler - (Sebze)
% 15 Bakliyat
% 5 Meyve (Vişne, Kiraz, Elma)
Sonuç Türk ekonomisine yılda yaklaşık 1 milyar Dolar’lık bir katma değer ilavesi olacaktır. Devletin stopaj ve vergi gelirleri ise yılda en az 100 milyon Dolar civarında olacaktır.
Son yıllarda GSMH (Gayri Safa Milli Hasıla)’nın 150-160 milyar dolar seviyesinde olduğu düşünülürse, yılda 1 milyar dolarlık gayri safi hasıla üretimi gerçekleştirilecek bu ve benzeri projelere start vermemenin cinayete eş değer olduğunu söylememiz yanlış olmasa gerek.
Konya il toplamında projelendirilen sulama sahasının 482 bin 094 hektar olduğu, bunun 2002 yılı itibari ile yüzde 47’sine tekabül eden 228 bin 633 hektarının sulanmakta olduğunu hatırlarsak, Mavi Tünel’in sulama hedefi olan 210 bin hektarın ne kadar önemli bir alan olduğu daha iyi anlaşılacaktır.
Bu projenin mali boyutuna bakacak olursak;
2007 rakamları ile (Mavi Tünel hariç olmak üzere) Konya sulama yatırımlarının toplam bedeli 682 milyon 326 bin YTL. (500.000.000 $)’dir. Mavi Tünel projesi ile birlikte toplam KOP yatırım bedeli 800.000.000 $ olacaktır. Konya projelerinin toplam yatırım bedelinin 2 milyar 100 milyon YTL.(1.500.000.000 $) olduğu göz önüne alınırsa, toplam projeler içinde sulama yatırımlarının yarısı kadar bir ağırlığa sahip olduğunu görmekteyiz. Devlet su İşleri Genel Müdürlüğü’nce yürütülen bu projeler Seydişehir-Suğla Depolaması (tamamlanıp hizmete açıldı), Seydişehir-Suğla Pompaj Sulaması (tamamlanıp hizmete açıldı), Konya-Çumra 2. Merhale Projesi, Beyşehir-Kıreli Pompaj Sulaması, Seydişehir-Karaören Pompaj Sulaması ve Derebucak Barajı ve Gembos Derivasyon ve Sulaması’dır.
Demiştik ki sulama yatırımları ile ilgili proje toplamında Mavi Tünel bulunmamaktadır. Proje, 17 km uzunluğunda 4 m çapında tünel ile Göksu-Bozkır, Göksu-Bağbaşı ve Göksu-Avşar Barajları’nı kapsamaktadır. 3. Merhale Projesi’nin su kaynaklarını oluşturan bu proje demeti su dağıtım şebekesi ile hayat bulmaktadır.
Mavi Tünel Projesi tüm merhaleleri ile birlikte yapım ve işletme maliyeti yaklaşık olarak 300 milyon dolardır. Kaldı ki burada ortaya koyacağımız teklif, yakın ve orta vadede projenin tamamına ilişkin harcama zorluğunu aşmaya dönük olacak.
Mavi Tünel için öncelikli çözüm; suyun bölgeye taşınması için gerekli tünellerin Tutup Beli’nde kısmen hazır olmasıdır. Bu kapsamda DSİ, Köy Hizmetleri, Kara yolları ve yerel yönetim ekipman ve iş makinaları havuz sistemi ile kullanılarak, açık beton kanalet sistemi ile suyun Konya ile buluşması sağlanabilir. Bunun için suyun cazibeyle gelebilmesi çalışmaları başlatılarak coğrafi zemin etüdleri ile gerekli istimlak işlemleri tamamlanıp baraj yollarıda açılarak proje birkaç yıl içinde sonuçlandırılabilir. Bu proje kapalı kanalet sistemine göre uzun ömürlü olmamakla birlikte toplam mavi tünel projesinin üçte biri maliyetine yapılabilirliği nedeniyle tercih edilebilir. İşletmeye alındıktan sonra getireceği katma değer ile kalıcı projeye finansman sağlayacaktır.
Böylece kanalet güzergahındaki tarımsal alanların pompaj sulaması veya salma sulama ile Konya’nın sulanan alanları hemen hemen iki katına çıkacaktır. Bu da ürün çeşitliliği, istihdam ve tarıma dayalı sanayiyi destekleyecektir.
20. Yüzyılın başlarında BSA (Beyşehir-Suğla-Apa) Kanalı yolu ile Beyşehir Gölü’nün suları Çumra Ovası’na akıtılmıştı. Kanal, toprak kanaldı. Toprak kanal işletmecilik açısından su kayıplarını beraberinde getirmekle beraber, yer altı sularını beslemişti. Böylece taban suyu Çumra-Bölgesinde yerine göre 50 cm yerine göre 5-10 metreye kadar yükselmişti. Şebeke ile birlikte, küçük çaplı kuyular da sulamada etkin olarak kullanılmıştı. Şimdilerde BSA beton kaplanıyor. Su zaiyatı asgariye indirgeniyor. Planlama itibari ile Mavi Tünel Yolu ile ovaya akacak su da beton şebekeler yolu ile tarlalara ulaşacak.
Bu durumda çok yönlü bir fayda ile karşı karşıya kalacağız demektir.
Şöyle ki;
Konya merkeze gelen su (Gembos alternatifinde de su önce Beyşehir Gölü’ne akıtılacağı için benzer güzergah kullanılacaktır. Dolayısı ile ister Göksu, ister Gembos suyu isterse her ikisi için de teklifte farklılık getirmiyor), içme, Meram öncelikli sulama ve her 3 ilçe için rekreasyon amaçlı kullanılır.
Su, Çumra-Karatay-Karaman Bölgesi’nde sulama maksatlı kullanılır.
Cihanbeyli-Altınekin’e de su aktarılır.
Altınapa barajına aktarılan su mevcut olan arıtma tesisinin tam kapasite çalışması neticesinde şehrin tamamına yetecektir.
Kaşınhanı Beldemiz havuç üretimi ile son yıllarda kendini gösteren bir Kasaba. Havuç üretiminin yanı sıra mor lahana, domates, marul üretimi de dikkat çekmekte. Kaşınhanı Beldesi’nin kurulduğu arazisinin geçmişine bakarsak, Aslım Kırı’nın parçası olduğunu görürüz. Söz konusu arazi drenaj kanallarının açılması ve sabırlı bir çalışma ile tarıma ve ülke ekonomisine kazandırılmış durumda. Konya’da en fazla 4 çeker traktörün Kaşınhanı’da bulunduğu hatırlanırsa gerçek bir başarı öyküsü olduğu kabul edilecektir. Peki Kaşınhan’ın verimli topraklarının hemen yanı başında, hatta bu topraklara bitişik çorak araziye ne demeli? Bir taraftan Çumra’ya bir taraftan Karatay’ın derinliklerine uzanan uçsuz bucaksız topraklar. Bu topraklar neden tarıma kazandırılmasın?
Bahsettiğimiz çorak toprakların üzerinde kimi kırık-dökük kanaletler var. O kanaletler, toprak drenaj kanalları ile birlikte 5-6 yıllık toprak kazanma projesinin bir parçası idi. Ne var ki; kanaletleri besleyecek 60 kuyu bürokratların siyasi rantları sebebiyle yıllardır atıl kalmıştır.
Sözün kısası, Konya’nın kalkınması, ülke ekonomisine yapacağı katkı, içme suyu sürekliliği, yeşil alanlara ve iklime olan katkı ve Aslım’ın ülke tarımına kazandırılması için Mavi Tünel kaynaklı su kullanılması için KOP Projesi zaruridir.

SU YÖNETİMİ NASIL OLMALIDIR

2008-09-21T17:19:00.000+03:00

Dünya genelinde tüm ülkelerde su mülkiyeti ve işletmeciliği kamuya aittir. 20. yüzyılın son çeyreğinde geliştirilen politikalar, su kaynaklarının korunması ve geliştirilmesi amacıyla alınması gereken önlemlerin en başında bu mülkiyet ve işletmecilik yapısının çözülmesini öngörmektedir. Su hakları kullanımında yetkilerin yerelleştirilmesi ve su mülkiyeti ile işletmeciliğinin özelleştirilmesi hedeflenmektedir. Sürdürülebilir kalkınma yaklaşımı içine yerleştirilen bu hedefler, su varlığının kamu işletmeciliği sisteminde benimsenmiş olan arz odaklı yönetim tarzı yerine talep odaklı yönetim tarzının benimsenmesini; bunun için de suyun fiyatlandırılarak piyasa malına dönüştürülmesini gerektirmektedir.
Diğer ülkelerde olduğu gibi Türkiye'de de su, mülkiyeti ve işletmeciliği bakımından kamuya aittir. Ulusal çapta sorumlu kurum Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü'dür. Kırsal yerleşmelerin su yönetimi Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü'ne, kentsel yerleşmelerdeki su yönetimi İller Bankası Genel Müdürlüğü'ne verilmiştir. Her üç kurum da bölge müdürlükleri temelinde örgütlenmiş, genel olarak bölge sınırları birbirlerine koşut belirlenmiştir. Yerleşmeler bazında sorumlu kurumlar yerel yönetimlerdir. Su işletmeciliği, yerel yönetimlere tekel hakkı olarak verilmiş, buna bağlı olarak su hizmetinin özel sektöre gördürülmesi sözkonusu olduğunda imtiyaz sözleşmesi yapmak yükümlülüğü getirilmiştir.
Belediye içmesuyu ve kanalizasyon hizmeti, 1980'li yıllara kadar odağında İller Bankası'nın bulunduğu, kamu kaynaklarına ve kamu kredilerine dayanan bir yatırım ve finansman modeli eliyle gerçekleştirilmiştir. 1980'li yıllardan bu yana İller Bankası odaklı model değişmeye başlamıştır. Sektör doğrudan belediyelere bırakılarak finansmanda dış kredi kullanımı genişletilmiştir. Büyükşehir belediyelerine bağlı olarak kullanılan su ve kanalizasyon idareleri en büyük harcamacı kurumlar haline gelmiş bulunmaktadır. Kentsel su hizmetleri için belediyeler arasında birlik kurma uygulamasının, henüz başlangıç aşamasında olan bir gelişmedir. Bu tür birlikler, kendi belediye sınırları içinde hizmet görmenin yanısıra hinterlandlarında yer alan köy yerleşmelerine de hizmet vermek yaklaşımı sergilemektedirler. Var olan bu tür birliklerin ortak özelliği dış kredi kullanmalarıdır.
Su kaynakları tüm insanlığa aittir; bu nedenle ekonomik ya da ticari meta değil toplumsal varlıktır. Benimsenmiş genel ilke, her insanın sağlıklı ve güvenilir suya erişme hakkına sahip olduğudur. Öte yandan su kaynakları dünya genelinde ulusal sınırlar içinde kalır; uluslararası ilişkilerin örülmesinde başlıca araçlardan biri olarak iş görür. Bu yönüyle su varlığı, dünya sistemi içinde ulusal kimliği ile de öne çıkmaktadır. Gelecekte -ve hatta günümüzde dünyanın "petrol savaşları" yerine "su savaşları" ile karşı karşıya kalacağı savı, suyun ulusal çapta koruma altına alınması gerektiğini doğrulamaktadır. Bu gerekliliğin bir diğer gerekçesi, dünya genelinde su sektörünün transnasyonel şirketlerin başlıca ilgi alanlarından biri haline gelmiş olmasıdır. Küresel iş stratejisi doğrultusunda davranan ve doğaları gereği ulusal görüş açısını kendi dışlarında bırakan bu unsurlar, suların toplumsal ve ulusal amaçlara uygun yönetimini güç ve daha karmaşık bir duruma getirmiş bulunmaktadırlar. Günümüzde küresel iş stratejileri ile toplumsal - ulusal stratejiler, su sektörünün başlıca gerilim noktalarından biri haline gelmiştir. Su yönetimine ilişkin geliştirilecek her türlü öneri, model ve politika, iç - yerli parametreler kadar dış - küresel parametreleri de hesaba almak zorundadır.

KÜRESEL ISINMA VE DÜNYAMIZ

2008-09-20T17:20:00.001+03:00

Dörtte üçü su ile kaplı olan dünya “mavi gezegen” olarak adlandırılmaktadır. Ancak dünya yüzündeki suyun %97.5’i tuzludur. %2.5 oranındaki tatlı suyun %70 gibi önemli bir oranı Antartika ve Greenland’da buz kütlesi halindedir, kalan kısmın büyük bölümü ise derin yeraltı suküresinde bulunmaktadır. Tatlı suyun kaynağı, okyanuslardan yılda yarım milyon kilometre küpten fazla miktarda buharlaşan sudur. Buharlaşan suyun %90’ı yağmur olarak denizlere düşmekte ve yeryüzüne geri dönen suyun büyük kısmı daha insan kullanımına hazır duruma gelmeden buharlaşmaktadır.
Nehirlerden, yeraltı sularından ve buzullardan okyanuslara dökülen 47.000 km3 su, teorik olarak insan kullanımı için mevcut olan miktardır. Tatlı su kullanımı üzerinde, yağış miktarındaki coğrafi ve zamansal değişiklikler (kurak bölgelere ya da kurak mevsimlerde az, nemli bölgelere ya da yağışlı mevsimlerde çok fazla yağmur düşmesi) gibi baskılar da vardır. Sonuçta hidrolojik döngü tahminen 14.000 km3suyu insan kullanımına sunmaktadır. Toplam tatlı su tüketiminin %90’ı sulama suyu olarak kullanılmaktadır. Bunun dışında en fazla su tüketimi sanayi sektöründe olmaktadır.
Kişisel ve kentsel kullanım tüketim açısından önemli bir yekun tutmamakla birlikte, kullanım sonrası pissu, özellikle gelişmekte olan ülkelerde, sağlık sorunları ile çevre sorunlarına neden olmaktadır. Talebin artması, su kaynaklarının kirletilmesi ve kötü yönetilmesi, suyu giderek daha da kıt bir kaynak haline getirmektedir. Bu özelliklere, suyun yerküre üzerindeki eşitsiz dağılımı da eklenmekte, böylece su yönetimi çağımızın en önemli sorun alanlarından birine dönüşmektedir.
Ülkemizin kullanılabilir su potansiyeli, yıllık çekilebilen 12,2 km3 yeraltı suyu, yıllık tüketilebilen 95 km3 yerüstü suyu dahil olmak üzere toplam 107,2 km3 tür. Bu miktarlardan fiili yıllık tüketime alınmış yerüstü suları 26,4 km3, yeraltı suları ise 7,6 km3 hacmindedir. Kullanım amaçlarına göre suyun %74’ü sulama suyu, %16’sı içme-kullanma suyu,%10’u endüstriyel kullanım suyu olarak değerlendirilmektedir. Türkiye, su kaynakları açısından dünya çapında yapılan değerlendirmeler ışığında, su kıtlığı çeken ülkeler arasında yer almamaktadır. Bununla birlikte nüfus artışı, kentleşme ve sanayileşme olgularına bağlı olarak artan su tüketim değerleri dikkate alındığında, nicelik açısından yenilenebilir tatlı su kaynaklarında bir azalma ile karşı karşıya kalındığı açıktır. Bunun yanı sıra su kaynaklarında aşırı çekim sonucu sahil kesimlerinde yeraltı suyu tuzlanması, tarımsal faaliyetlerde kullanılan kimyasallar ile evsel, endüstriyel atıklar nedeniyle kirlenme yaşanmakta, su kaynaklarının nitelik açısından korunması gereği ortaya çıkmış bulunmaktadır.
Tüm dünya ülkelerinde sular hemen tümüyle kamu mülkiyetindedir; su kaynakları kamu kurumları tarafından yönetilmektedir. Günümüzde su hizmetinin Asya ülkelerinde %99'u, Afrika'da %97'si, Orta ve Doğu Avrupa ile Güney Amerika'da %96'sı, Kuzey Amerika'da %95'i, Batı Avrupa ülkelerinde %80'i kamu kurumları tarafından yürütülmektedir. Dünya genelinde "özel su piyasası" son derece dardır; bir başka deyişle insanların çok küçük bir bölümü su hizmetini özel şirketlerden almaktadır.
Kirlilik, aşırı nüfus ve yoğun kullanım nedeniyle dünya su rezervleri gün geçtikçe azalıyor. Bazı uzmanlara göre, 2020 yılında susuzluk birçok ülkeyi pençesi altına alacak, yılda kişi başına 1000 m³' den daha az kullanılabilir içme suyu kaynaklarına sahip bölgeler için ciddi tehlike çanları çalıyor olacaktır. Küresel kuraklık, buzulların erimesi, toplu ölümler dünyanın eksenini değiştirecek sonuçlar verecektir.
İçilebilir su yatakları, yeryüzündeki toplam su stokunun sadece % 3'ünü oluşturuyor. Bu miktarın da tamamını değişik nedenlerle kullanma imkanı olmuyor.
· Dünya genelinde sağlıklı suya erişen nüfusun toplam nüfusa oranı %82.
· Sanayileşmiş ülkelerde %99, gelişmekte olan ülkelerde %66.
· Afrika’da %38, Asya ve Pasifik’te %63. Latin Amerika - Karaibler ile Kuzey Afrika ve Orta Doğu'da %77. Türkiye’de%93.
Kişi başına günlük ortalama kentsel su tüketim standardı 150 litre olarak kabul edilmektedir. Dünya genelinde bölgelere göre kişi başına su tüketim miktarları sanayileşmiş ülkelerde 266 litre iken Afrika’da 67, Asya’da 143, Arap ülkelerinde 158, Latin Amerika’da 184 litre olarak gerçekleşmektedir. Türkiye'de ise kişi başına günlük su tüketimi ortalama 111 litredir. Bu oran İstanbul için 125, Ankara için 141 Konya için 136 lt/gün/kişi olarak hesaplanmaktadır. Türkiye'de su yönetiminin kamu mülkiyeti ve kamu işletmeciliğine dayanan, gücünü merkeziyetçi örgütlenmeden alan ve suyu ekonomik mal olarak değil toplumsal değer olarak gören, sistemi arz-odaklı işleten yapısı kırılmaktadır. Su yönetimi, uluslararası politikalar doğrultusunda özel mülkiyet ve işletmeciliğe dayanan, yerelleşmiş, suyu ekonomik mal olarak gören ve temel ilkeyi fiyatlandırma olarak benimseyen, sistemi talep-odaklı işletmeyi amaçlayan bir yapıya doğru değişme sürecine girmiştir. Türkiye'de su yönetimi, değişme sürecinin başlangıç aşamalarını yaşamaktadır.

SCADA SİSTEMLERİ (1)

2008-09-19T17:21:00.001+03:00

KÜRESEL ISINMA VE İKLİM DEĞİŞİKLİĞİ SÜRECİNDE
KAYNAKLARIN ETKİN KULLANIMI VE SCADA SİSTEMLERİ
ÖZET
Küresel ısınma ve iklim değişikliklerinin dünyamızı tehdit ettiği bu günlerde, yenilenebilir enerji kaynakları araştırmanın yanında mevcut kaynakların kullanımında da insanlar olumlu bir yol izlemektedir. İşletmeler ürettikleri ve tükettikleri kaynaklarla ilgili problemleri tanımlayamadıkları için çözüm önerileri de getirememişlerdir. Son yıllarda ortaya çıkan (SCADA) veri toplama, izleme ve kontrol sistemlerinin getirdiği, kaynak yönetimini akılcı ve teknolojik sistemlerle kontrol etmenin sağladığı tasarruflar, bu kıt kaynakların işletilmesinde işletmecilerin az enerjiyle daha çok iş yapabilme yeteneğini ortaya çıkarmıştır. Çok geniş bir coğrafi alana yayılmış üretim ve dağıtım sistemlerinin kontrolünün zorluğu sebebiyle, üretim kaynakları ile dağıtım hattının sürekli izlenmesi gerekmektedir. Su, Petrol, Gaz, Enerji, Trafik kısaca akan her şeyin kumanda ve kontrolünde SCADA kullanılabilmektedir. SCADA sistemlerinin kurulmasıyla; veri iletişiminin hızlı, güvenilir ve planlı olmasına ilave olarak sistemin sağlayacağı iş gücü, zaman, malzeme ve enerji tasarrufları nedeni ile kaynakların etkin kullanımı sağlanmaktadır.

GİRİŞ
SCADA terimi İngilizce Supervisory Control And Data Acquisition kelimelerinin ilk harflerinden oluşan izleme, bilgi toplama ve merkezi denetim sistemidir. Bugünün veri toplama ve kontrol sistem kullanıcıları, gereksinimleri için güçlü, esnek, kolay uygulanabilir ve aynı zamanda pahalı olmayan çözümler aramaktadır. Veri tabanlı kumanda ve kontrol sistemleri endüstriyel bilgisayarlar ve iş istasyonları için tasarlanmış, gerçek zamanlı (real time), çok görevli (multi tasking) denetim ve yazılım paketi olup birçok uygulamanın gereksinimlerini karşılamaktadır. Modern üretim, enerji, su ve atık su, doğalgaz ve petrol boru hattı sistemlerinde, sürecin denetimi ve görüntülenmesi oldukça önemlidir. Günümüzde bu uygulama alanlarında, denetim ve görüntüleme amacıyla SCADA sistemleri kullanılmaktadır.
Bu çalışmada, endüstriyel otomasyon sistemlerdeki süreç denetiminin gelişimi sunulmakta ve gerçek zamanlı sistemler tanıtılmaktadır. SCADA sistemleri; sistem operatörlerine, merkezi bir kontrol noktasından geniş bir coğrafi alana petrol ve gaz alanları, boru sistemleri, su şebekeleri, termik ve hidrolik enerji üretim sistemleri ile iletim ve dağıtım tesisleri gibi alanlarda vanaları, kesicileri, ayırıcıları, anahtarları uzaktan açıp kapama, ayar noktalarını değiştirme, alarmları görüntüleme, ölçü bilgilerini toplama işlevlerini güvenilir, emniyetli ve ekonomik olarak yerine getirme avantajı sunmaktadır. Kapsamlı ve entegre bir SCADA kontrol sistemi sayesinde, bir tesise veya işletmeye ait tüm ekipmanların kontrolünden üretim planlamasına, çevre kontrol ünitelerinden yardımcı işletmelere kadar bütün birimlerin kontrolü ve gözetlenmesi sağlanabilir.
SCADA SİSTEMLERİ (SCADA SYSTEMS)
SCADA Sistemleri, kaynakları daha verimli kullanmak, dağıtımı merkezi olarak izleyebilmek ve yönetebilmek, ortaya çıkan sorunlardan anında haberdar olup müdahale edebilmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. SCADA uygulama programları, aynı anda birçok farklı programlanabilen elektronik kontrol ünitesinin sürücü ve protokolüne destek verebilmektedir. Ürünün veya kontrol edilmesi gereken prosesin dağıtımını ve yönetimini bilgisayar tabanlı bir sistem aracılığıyla, tek bir merkezden yapmak suretiyle, üretim ve dağıtım üzerinde hâkimiyet ve sürekli denetim SCADA sistemleriyle mümkün olmaktadır. Bu sistemler, anlık olay ve alarmları saklayarak geçmişte meydana gelen olayları tekrar o günün tarihinde ve saatinde gözleyebilmenizi de sağlayan geniş kapsamlı mükemmel sistemlerdir.
SCADA Sisteminin Uygulama Alanları
SCADA sisteminin birçok kullanım alanı vardır. Geniş bir coğrafi alana yayılmış, bölgesel ve yerel tesislerin birçoğunda kullanılmaktadır. Başka sistemlere de alt yapı teşkil etmektedir. SCADA sistemine ilave işlevler eklenerek ENERJİ YÖNETİM SİSTEMLERİ (EMS) veya DAĞITIM YÖNETİM SİSTEMLERİ (DMS) gibi sistemler oluşturulur.
SCADA sisteminin başlıca kullanım alanları şunlardır:
· Kimya Endüstrisi
· Doğalgaz ve Petrol Boru Hatları
· Petrokimya Endüstrisi
· Elektrik Üretim ve İletim Sistemleri
· Elektrik dağıtım Tesisleri
· Su Toplama, Arıtma ve Dağıtım Tesisleri
· Hava Kirliliği Kontrolü
· Çimento Endüstrisi
· Otomotiv Endüstrisi
· Bina Otomasyonu
· Proses Tesisleri
Kısaca bir tesiste, ölçüm yapılacak yerlerin alanı km2 ile ölçülüyor ve kilometrelerce uzakta ise, basit komutlar ve görüntülemelerle kontrol edilebilecekse ve iyi bir işletme için, sık, düzenli ve hızlı cevap süreleri gerekli ise SCADA sistemi uygulanabilir.
SCADA Sisteminin Bileşenleri
SCADA sistemi başlıca üç ana bileşenden oluşmaktadır:
· Yerel Birimler
· Merkez Birim
· İletişim Ortamı
a- Yerel Birimler
Saha üzerinde ölçüm yapılması veya denetlenmesi istenen noktalara yerleştirilecek RTU (Remote Terminal Unit ) cihazlarıyla gereksinim duyulan tüm ölçüm ve denetleme işlevleri yerine getirir. RTU’lar tüm ölçüm sonuçları ile cihazların çalışma durumlarını merkeze bildirir ve merkezden gelen komutları icra ederler. Programlanabilir RTU’ların seçilmesi ile merkezin görevlerinin bir kısmının RTU’lara aktarımı ve böylece merkezin işlem yükünün hafifletilmesi mümkündür. Bu tür RTU’lar ile yazılım, donanım, ölçüm sonuçlarının test edilmesi, program ve mantık çerçevesinde karar vererek yaptırım uygulaması (vana kapatmak gibi) ve gerekli görülen hallerde yine program mantığı içerisinde alarm üretmesi mümkündür. Sahaya yerleştirilmiş yerel enstrümanlar ile istenen ölçümlerin yapılması sağlanır.
b- Merkez Birim
Sahadan gelen bilgilerin toplandığı, izlendiği, değerlendirildiği ve saklandığı birimdir. Uygun yapıda ve sayıda bilgisayardan, veri aktarma cihazlarından (Modem gibi), veri işleme ünitelerinden (RTU) ve izleme birimlerinden (Mimik pano ve saha enstümanları) oluşur. SCADA Merkezi; yönetim kararlarının, müdahale kararlarının, alarm değerlendirmelerinin ve konfigürasyonlarının yapıldığı birimdir. Bilgisayar ağı, bilgisayar destekli veri tabanlı kontrol ve gözetleme paketi, insan-makine iletişimi için bilgisayarlar, işletme fonksiyonlarını yerine getirecek yazılımlar, yazıcılar, gerekiyorsa duvar mimik panoları ve benzeri projeksiyon ünitelerinden oluşur.
c- İletişim Ortamı
İletişim ortamı, programlanabilir elektronik kontrol üniteleri seviyesinden kontrol merkezi seviyesine, çeşitle yardımcı işletmelerin kontrol ünitelerinden işletme ve yönetim seviyesine kadar tüm veri ve bilgileri yüksek hızda aktaran haberleşme sistemidir. Bu sistemler telli, telsiz, özel kablolarla ve uydu aracılığı ile yapılabilen veri iletişim ortamını tarifler. Telsiz iletişim ortamı yatırım maliyeti açısından diğer sistemlere göre (GPRS, wap, kablo, telefon gibi) yüksek olmasına rağmen, işletme maliyeti açısından diğer sistemlere göre ucuzdur. Veri iletişimi, haberleşme protokolleri ile diğer bir deyişle iletişim dilleri kullanılarak yapılmaktadır.
SCADA Sisteminin Katmanları
SCADA programları, “Katmanlaşan-Scalable” özelliklerinden dolayı, değişik işletmelerin tüm kontrol ihtiyaçlarını kademeli olarak gerçekleştirilmelerine imkân verir. Bu katmanlar şunlardır:
· Kaynak Yönetim
· İşletme Yönetim
· Süreç Denetim
· İşletme Kontrol
Kaynak Yönetim Katmanı
İşletmenin üretimi için gerekli kaynakların planlandığı bu katmanda üretim ve hizmet politikalarını destekleyecek kararlar alınır ve uygulanır. Hizmet ve üretim yönetimi departmanları ile diğer departmanlar arasındaki işbirliği gerçekleştirilir. Burada “İşletme Kaynakları Planlaması” (Enterprice Resource Planning -ERP) yazılımları bu düzeydeki yönetim fonksiyonlarını desteklemek amacıyla kullanılır. Entegre bir SCADA kontrol sisteminin bu katmanında en alt katmandan gelen veriler değerlendirilerek işletmelerin stratejileri geliştirilir, politikalar saptanır ve işletme ile ilgili önemli kararlar alınır.
İşletme Yönetim Katmanı
İşletmelerde veya tesislerde bulunan bölümler arası işbirliği bu düzeyde sağlanır. İşletme yönetim katmanında bir önceki seviyede saptanmış stratejilere uygun kararlar oluşturulur ve işler sırası ile yürütülür. Bu katman daha çok bir işletme müdürlüğü işlemini üstlenir.
Süreç Denetim Katmanı
Süreç Denetim Katmanında izleme ve veri toplama fonksiyonlarının gerçekleştirilmesiyle tesisler ve makineler arası eşzamanlılık sağlanması amaçlanır. Bu katman, genellikle merkezi kontrol odası bünyesinde kontrol cihazları ve SCADA yazılımları içerir.
İşletme Kontrol Katmanı
İşletmelerin fiziksel kontrollerinin yapıldığı katman olarak tanımlanabilir. Burada, mekanik ve elektronik aygıtlar arabirimlerle bağlanarak işletme fonksiyonlarını yürütürler. Denetim komutları bu düzeyde tesisin çalışmasını sağlayan elektriksel işaretlere sinyallere ve makine hareketlerine dönüşür, bu dönüşümler elektronik algılayıcılar aracılığıyla toplanır. Toplanan veriler elektrik işaretlerine çevrilerek SCADA sistemine aktarılır. Tahrik motorları, vanalar, lambalar, hız ölçü cihazları, yaklaşım detektörleri, sıcaklık, kuvvet ve moment elektronik algılayıcıları burada bulunur. SCADA sisteminden verilen komutlar, bu katmanda, elektrik işaretlerine çevrilerek, gerçek dünyada istenen vanaların açılması, ısıtıcıların çalıştırılıp–durdurulması gibi hareketlerin oluşması sağlanır.
SCADA Sisteminin İşlevleri
Ø Veri Toplama
· Elektriksel Ölçüm Değerleri
· Kimyasal Ölçüm Değerleri
· Fiziksel Ölçüm Değerleri
Ø İzleme İşlevleri
· Olaylar
· Alarmlar
Ø Kontrol İşlevleri
· Konumsal Değerler
Ø Verilerin Kaydı ve Saklanması
· İstatistik yeteneği ve trendler
· Arşiv
Sistemin Planlaması
Değişik tesisler, işletmeler veya prosesler için bir kontrol sistemi tasarlanırken genellikle iki ana prensip göz önüne alınır. Bunlar modüler yapı ve uygulama esnekliğidir. Modüler yapı: Ana veya yardımcı tesisleri kontrol eden sistemin üniteleri iç içe olmalarına rağmen, fiziksel olarak ayırt edilebilmeli ve bu bazda tanımlanmalıdır. Sistemin yapısı, üst ve alt kademe bazındaki konfigürasyon ile herhangi bir zamanda ihtiyaç duyulan genişletmeye imkan vermelidir. Uygulama esnekliği: Sistem, gerekli programlanabilir kontrol ünitelerinin ve SCADA paketlerinin tamamını kullanabilme esneklik ve alternatifini ihtiva etmelidir. Kontrol sisteminin yapılanması, aynı zamanda işletme organizasyonunun ve yönetim stratejisinin bir yansıması olmalıdır.
Türkiye’de SCADA Sistemleri
Türkiye’de İstanbul, Ankara, İzmir, Adana, Konya, Kayseri, Bursa, Gaziantep, Antalya ve Diyarbakır Büyükşehir Belediyeleri içme suyu üretimlerini ve kısmi olarak dağıtım şebekelerini SCADA sistemleri ile sağlamaktadır. Ayrıca Botaş ve yerel doğal gaz dağıtım idareleri de gaz dağıtımının boru hatlarında, TEDAŞ, TEAŞ ve bağlı elektrik idareleri enerji üretim ve dağıtımında kumanda ve kontrol sistemi olarak SCADA sistemlerini tercih etmektedir. Bu büyük şehirlerin yanı sıra birçok il belediyeleri de yine SCADA sistemi ile üretim ve dağıtım safhalarını denetlemektedirler. Türkiye’de birçok büyük, orta ve küçük ölçekli üretim işletmeleri üretim proseslerinin takibinde, kumanda ve kontrol işlevlerinde SCADA sistemini kullanmaktadır.
KOSKİ SCADA Sistemi
Türkiye’de su üretim ve dağıtımı yapan su idareleri içinde ilk olarak Ankara ve İstanbul illeri SCADA projesine 1980’li yıllarda basınç bölgelerini ve pompa istasyonlarını ayrı ayrı kısımlara bölerek ihale etmiş daha sonra bu kısımları tek merkezden izlemek için girişimde bulunmuştur. Ancak parçalara bölünerek yapılan SCADA sistemleri donanım, yazılım ve iletişim ortamı farklılıkları nedeniyle birleştirilememiş, ASKİ ve İSKİ yapılan sistemi sökerek 1998 yılında komple yeni bir SCADA sistemi kurma çalışmalarına başlamıştır. Dağınık yapıda ve parça parça yapılan SCADA sisteminin yatırım maliyetini; yazılım ve projelendirme açısından da yaklaşık 2 katına çıkardığı görülmüştür. Bu nedenle SCADA projeleri bir bütün olarak düşünülmeli ve komple olarak ihale edilmelidir.
Gelişen ve büyüyen Konya için, su üretim, dağıtım ve kontrolüne getireceği modernizasyon ileriye dönük kararlara getireceği katkılar nedeni ile SCADA sisteminin kurulması zorunlu ve kazançlı bir yatırım olarak görülmektedir. Mevcut su şebeke ve tesislerin topluca birlikte izlenmesi bilgi ve verilerin şahıslara bağlı dağınık bir halde olması işletmede istenilen rantabilite tam olarak sağlanamamaktadır. Günde bir defa kontrol edilebilen tesislerde meydana gelecek enerji kesikliği veya arızanın haber alınması bir sonraki kontrol saatine kadar veya evlerden su akmaz şikâyeti gelinceye kadar sürmektedir. Bu geçen uzun zaman içinde idareye ait su depolarında, şebekede ve evlerin deposunda su tükenmiş olduğundan arızanın giderilmesi ile tekrar çalışan tesisin boşalan su haznelerini doldurması zaman zaman bir iki günü alabilmekte bu da vatandaşın haklı şikâyetine sebebiyet vermektedir. Tesislerin birbirleri ile koordinesi su sarfiyatına bağlı olarak değişiklik arz etmektedir. Bunun sağlıklı yapılabilmesi hepsinin bir merkezden aynı anda izlenmesi ile mümkün olacaktır. Tesislerle, üretimle, enerjiyle, tüketimle, elemanla ilgili istatistikî bilgiler mevcut halde istenilen seviyede elde edilememekte dolayısı ile ileriye dönük karar ve tedbirler almada sıkıntı çekilmektedir. SCADA sistemi ile ileriye dönük alınacak karar ve tedbirlerde de isabet kaydetme imkânı doğacaktır.
Bu amaçla ilk olarak 1991 yılında KOSKİ’de başlanan SCADA sistemi kurulmasına ait fizibilite çalışmalarıyla yapılan deneme faaliyetlerinin olumlu sonuç vermesi neticesinde, 1998 yılında 4 tesiste, 2003 yılında 50 tesiste ve 2007 yılında 201 tesiste SCADA uygulaması başlatarak su üretim tesislerinin kumanda ve kontrolünün tamamen tek merkezden yapılması hedeflenmiştir. Şu anda Konya’nın su ihtiyacı 232 adet derin kuyu, toplam 186.700 m3 kapasiteli 57 adet depo, 20 adet pompa istasyonu ve 1 adet barajdan sağlanmaktadır. 2007 yılı başında yapımına başlanan 201 tesise ait SCADA sistemi projesi daha önceden yapımı tamamlanan 54 tesisin de sisteme ilavesiyle dünyanın en büyük su üretim kumanda ve kontrolünü içeren SCADA sistemlerinden birisi olacaktır.
Sistem devreye alındıktan sonra açık mimari yapıda (Open Architectural) olduğundan istenilen genişlemeye ve ilavelere imkân verecektir. Bu nedenle; dağıtım hatlarındaki ve kritik şebeke manevralarının gerektiği yerlerdeki vanaların ve pompa istasyonlarının sürekli kontrolü ile büyük arızalar meydana gelmeden engellenecektir. Buralara yerel kontrol enstrümanı ve merkezle haberleşme cihazlarının ilavesiyle kontrol ve manevra yapılabilecektir. Derin kuyulara konulacak ultrasonik seviye sensörleri ile On-line olarak kuyunun statik ve dinamik seviyesi ölçülebilecek, yeraltı su rezervleri, pompa verim değerleri ve üretim miktarları net anlaşılabilecektir.
Gelecekte yapılacak baraj hatları, havza dışından su temini gibi projeler nedeniyle iptal edilmesi muhtemel istasyonlarda kullanılan her türlü donanımın montajı ve yazılım geliştirmeleri kendi personellerimiz tarafından yapılacağından ilave bir maliyet gerektirmeden ilgili baraj hatları ve şebeke yönetiminde kullanılarak yatırımın zayi olması engellenecektir.
SCADA’dan Beklenen Faydalar
İş Gücü Tasarrufu
Şu anda Konya’da mevcut pompa istasyonları, Kuyular ve Depolarda istihdam edilen personel işlerin düzenli akışı için yeterli sayıda değildir. Tamamlanacak ve programlanmış yeni tesislerin devreye alınması ile bu sayı artacaktır. Bunun yanı sıra; dağıtım hatlarının, depoların kimi personel bulundurmayan pompa istasyonlarının, ana taşıyıcı hatlar üzerindeki kontrol elemanlarının (Debimetre, basınçölçer, klor ölçüm cihazları gibi) ve aktarma elemanlarının (vana, hidrat, vantuz gibi) kontrolü ile arıza giderici bakım çalışmaları nöbetçi ve gezici ekipler tarafından düzenli ve sürekli olarak yapılmaktadır. Pompa Tesisleri ve depolardaki elemanlar tarafından yapılan rutin işler (Pompa durdurma, pompayı devreye alma, vana uygulama, elektriksel, fiziksel ve kimyasal ölçüm değerleri izlenmesi vb.) SCADA sistemi ile elektronik cihazlar tarafından yerine getirilerek otomatize edilecek ve SCADA merkezince izlenebilecektir.
Şu anda ekiplerin işlerinin büyük kısmını oluşturan ölçüm, test, kontrol, vana uygulamaları gibi işlevlerin SCADA sistemi tarafından yerine getirilmesi sonucunda personelin, su dağıtım sisteminin iyileştirilmesi, yenilenmesi, daha küçük alanlarda şebeke kontrolü, testler gibi daha özel amaçlı işlevlerde görevlendirilmesi ile iş gücünün daha verimli kullanımı sağlanacaktır. SCADA sisteminin güvenirliği sayesinde insan hatası ve ihmalinden kaynaklanan olayların önüne geçilebilecektir. Özellikle ana hatlarda oluşan arızaların zamanında öğrenilmesi, kayda alınması ve ekiplerin olay mahallîne intikali arasında geçen süre kısalacak ve arızaya zamanında müdahale sayesinde kayıplar azaltılacaktır. SCADA sistemi kapsamındaki verilerin ortak kullanımı ile faaliyetlerde etkinlik, güvenlik ve süratlilik sağlanacaktır.
Enerji Tasarrufu
Su temin ve dağıtımında enerji sarfiyatları takip edilerek, ihtiyaç durumuna göre uygun su üretim kaynaklarının devreye alınması ve devreden çıkarılması suretiyle enerji tasarrufuna gidilecektir. Su üretimini ve su dağıtımının örneklenmesi, simülasyon programları ile uygun ve rantabl modellerin belirlenmesi; enerji maliyetleri ile birlikte zaman, iş gücü ve su kayıplarını azaltacaktır. SCADA Projesi kapsamında su kaçaklarının önlenmesi ile aynı oranda enerji tasarrufu da sağlanacaktır.
Kaçakların Önlenmesine Katkısı
Su trafiğinin simülasyon modelleriyle incelenmesi, arşiv bilgilerinin istatiksel değerlendirilmesi ve yapılacak test çalışmaları ile su dağıtımı üzerinde etkin ve sürekli bir denetim kurulacaktır. SCADA sistemi kapsamının genişletilmesi ile bölgesel bazda su dağıtımı üzerinde denetim kurulması ile kaçak önleme faaliyetleri hızlanacak ve yapılacak tadilat, iyileştirme ve arıza giderim faaliyetleri ile kaçak su miktarı hedeflenen orana düşürülecektir.
Sağlıklı Su Temininde Devamlılık
Klor, pH, iletkenlik, bulanıklık gibi kimyasal ölçüm değerlerinin sürekli olarak kontrol altında tutulması ile Konya’ya verilen suyun kalite güvencesine süreklilik kazandırılacaktır. Klor ölçüm ekiplerinin görev alanları daraltılacak ve ölçüm hataları minimize edilecek, personelden kaynaklanan ihmal ve hataların önüne geçilecektir.
Malzeme Tasarrufu
Hidrolik ve elektriksel değerler ile motor gövde sıcaklıklarının ölçümü ve izlenmesi sonucu, arızalar büyümeden ve motorlar yanmadan müdahale imkânı doğacağından pompalarının gövdelerinin zarar görmesi ve motorlarının yanmasının getireceği masraflar yönünden tasarruf sağlanacaktır.
Depo seviyelerinin sürekli izlenmesi ve kontrolü ile depo taşmaları önlenecek ve su kaybı ve çevreye verilen zararın önüne geçilecektir. Üretim kaynakların sürekli takibi ve değerlendirilmesi ile gereksiz su üretimi önlenecektir. SCADA sistemi içindeki elektronik cihazların ve yazılımın yaptığı cihaz testleri ve ölçüm değerlerinin mukayesesi ile cihaz arızaları minimuma indirilerek sağlıklı çalışmaları temin edilecektir.
SONUÇ
Dünyada yaygın olarak kullanılmakta olan otomasyon sistemleri ile rutin işler ve görevler, uygun mantıkla oluşturulan algoritmalar çerçevesinde çalışan, programlanabilir cihaz ve makineler tarafından icra edilmekte ve bu sayede üretim, dağıtım, kontrol ve yönetim fonksiyonlarına hız ve güvenirlik kazandırılmaktadır. Kurulan sistemin iletişim şekli, kullanılan enstrümantasyon miktarı, program yazılımının işlevi, kontrol merkezinin donanımı yatırım maliyetini etkileyen faktörlerdir. Dolayısıyla kurulan sistemler büyüklüklerine göre ve yapılan prosesin işlevine göre ortaya çıkan işletme tasarrufuyla yatırım maliyetlerini 12-30 ay arasında amorti etmektedirler.
Bir tesisten elde edilebilecek maksimum fayda, yöneticilerin işletmeye ve üretim bilgilerine tam olarak hâkim olmasıyla sağlanabilir. Bu sebeple hedefi, kaynaklarının daha verimli kullanılması, sistemin merkezi olarak izlenmesi ve yönetilmesi, anlık denetim imkânı, istatistik ve sürekli iyileştirme olan SCADA sistemleri küresel ısınma ve iklim değişikliklerinin getirdiği su, petrol, elektrik sıkıntısı gibi problemlere karşı, kaynakların etkin kullanımında vazgeçilmez olmuştur.