Elektrik Mühendisliği Penceresinden

Enerji Verimliliği

Yazı Dizisi -1

Cihan Karamık

Enerji Verimliliği şüphesiz ülke ekonomisi ve iklim değişikliğiyle mücadelede kritik bir konu. Enerji verimliliği gezegenimiz için de önemli çünkü enerji kaynaklarımız ihtiyacımızı karşılamayacak derecede azalıyor. Buna karşılık nüfus artışı ve şehirleşmeye bağlı olarak enerjiye olan talep her geçen gün artıyor. Enerji eksenli çatışmalar ve savaşlar da geleceğimizi tehdit etmeye devam ediyor. Bu anlamda tüm paydaşlara, tüm disiplinlere düşen önemli roller var. Mekanik sistemler, ısısal sistemler ve elektriksel sistemlerin içinde bulunduğu disiplinler bunlardan başlıcaları. Bizler de elektrik mühendisleri olarak elektrik disiplininin temsilcileriyiz. Ve bizlere de düşen çok önemli görevler var.

Peki nasıl başarabiliriz bunu? Halen % 30'a kadar enerji verimliliği elde etmek mümkün olsa da, bu potansiyel ancak aktif ve pasif enerji verimliliği arasındaki farkı anlamakla açığa çıkartılabilir.

Aktif ve pasif enerji verimliliği nedir o halde? Pasif enerji verimliliği, ısı kaybının azaltılması, az enerji gerektiren cihazların    kullanılması gibi pasif önlemlerle mümkün olabilir. Aktif enerji verimliliği ise; enerjiyi ölçme, izleme ve kontrol için bir altyapı oluşturmakla gerçekleştirilebilir. Aktif ve pasif önlemler bir arada olduğunda kalıcı değişikliklerden ve verimlilikten bahsedebiliriz. Örneğin, % 5 ila % 15 arasında bir verimlilik cihazların çalışma değerlerini optimize ederek sağlanırken daha büyük verimlilik fırsatları ekipmanların kontrolü ve otomasyonu ile mümkün olabilir. Motor kontrolü ile %40 a kadar, aydınlatma kontrolü ile % 30 a kadar verimlilik sağlamak mümkündür. Kısacası pasif enerji verimliliği düşük tüketimli aydınlatma aracını kullanmak, aktif enerji verimliliği ise bir aydınlatma aracını, ihtiyaca, insan varlığına, gün ışığı seviyesine bağlı olarak kontrol etmek demek. Tek başına pasif verimlilik sonuç getirmez çünkü düşük tüketimli oluşuna güvenip ihtiyaç olmaksızın açık kalmasına kayıtsız kalmak sık karşılaşılan bir pratiktir.

Bununla birlikte, tasarrufların kaybolabileceğini hatırlamak ta önemlidir.

• Ekipmanları ve süreçleri etkileyen planlanmamış / yönetilmeyen duruş


• Otomasyon / ayar mekanizmalarının eksikliği (motorlar, ısıtma, vb)


• Enerji verimliliği önlemlerinin sürekli uygulanmaması

gibi konular bu durumu tetikleyen unsurlardan bazıları. Koruyucu bakım ve kestirimci bakım yapılmaz ise rekatif bakım yani olay olduğunda yapılan bakıma mahkûm olmuş oluruz. Bu da plansız duruş, üretim ve enerji kaybı demektir. Ayrıca işlettiğimiz sistemlerde otomasyon olmaması yani operatör bağımlı olması yine bir verimsizlik kaynağıdır. Çünkü operatörün tam olarak istendiği gibi davranması gerçekçi ve pratik değildir. Proseslerdeki set değerlerinin ihtiyacı karşılayacak ve maksimum verimi sağlayacak şekilde ayarlanması da son derece önemlidir. İşletmedeki birçok kazan bu ayarsızlıklar yüzünden istenmeyen verimde, birçok kompresör ihtiyacın üstünde bir basınçta kullanılmaktadır. Diğer yandan işletmede sistematik bir enerji yönetim kültürünün olmaması, enerji verimliliği uygulamalarının bazı kişilerin yürüttükleri projelerle sınırlı kalması, iyileştirmelerin sürekliliğini engellemektedir.

Enerji verimliliğinin sürekliliğini sağlamak için daha sistematik bir yaklaşıma ihtiyaç vardır aslında. Önce mevcut durum analizi yapılmalıdır. Ne kadar tüketiyoruz? Nerelerde tüketiyoruz? İyileştirme hangi alanlarda yapılabilir? Ne kadar iyileştirme yapılabilir? Bu yaklaşımın arkasındaki mantık, yalnızca ölçebildiğiniz bir şeyi geliştirebilirsiniz.

Bir sonraki aşama pasif olarak temel gereksinimlerin oluşturulmasını içerir. Mevcut cihazları düşük tüketimli alternatifleriyle değiştirme (aydınlatma araçları, motorlar, vb), ısı yalıtımının iyileştirilmesi gibi.

Bunu izleyen aşama otomasyon ve aktif enerji verimliliğini içerir. Enerji tüketiminden sorumlu olan her cihaz enerji verimli olup olmadığına bakılmaksızın bu sürece dahil edilebilir. Bina yönetim sistemleri, aydınlatma kontrolü veya otomasyonu, motor kontrol sistemleri, akıllı ev sistemleri gibi.

Son aşamada ise temel değişikliklerin uygulanması ve sürekli iyileştirme için izleme ve kontrol sistemlerinin hayata geçirilmesi gerekir.

Elektriksel Ölçümler iki temel parametreye dayanır: Akım ve gerilim. Buradan hareketle güç, enerji, güç faktörü gibi diğer veriler de hesap yoluyla bulunabilecektir. Bunun yanında ihtiyaca bağlı olarak cihazların çalışma konumları (başlat / durdur, açık / kapalı, vb.), çalışma saatleri / anahtarlama işlemleri sayısı, motor yükü, pil şarjı durumu, cihaz  arızaları vb. Ölçümlemeler de eklenebilir. Bunların her biri için farklı nitelikte ölçüm cihazları kullanılabilir. Teknik ve ekonomik açıdan optimum noktayı tespit etmek ise biz mühendislerin görevi zaten.

Enerji verimliliği yaklaşımları diğer bazı parametreleri de hesaba katmayı gerekli kılar. Sıcaklık, aydınlatma düzeyi, basınç, vb. Çünkü, enerjinin kaybı söz konusu değildir. Sadece başka formlara dönüşebilir. Örneğin motor elektrik enerjisini ısı ve mekanik enerjiye dönüştürür.

İyi bir enerji yönetim stratejisi temelde birkaç konuyu birlikte ele almakla gerçekleştirilebilir. Bunlardan ilki enerji kullanımını düşürmek. Bu da iki şekilde olur: daha düşük tüketimli cihazlar kullanarak aynı sonuçları elde etmeye çalışmak ya da sadece gerektiği kadar tüketmek, israfı önlemek.

İkincisi enerji yoğunluğunu azaltmak. Yani çok tütekmek her zaman sorun olmayabilir. Önemli olan karşılığında ne kadar ürettiğiniz. Kullandığınız enerji miktarını düşürmeden ve hatta daha fazla tüketerek ürettiğiniz katma değeri arttırabiliyorsanız, bu da iyi bir stratejidir.

Üçüncüsü tüketim miktarından ziyade enerjinin birim fiyatını düşürecek zaman planlamaları yapmak. Tarife değişikliği, tüketimi peak zamanların dışına kaydırma, talep tarafı katılımı gibi aslında başlı başına bir konu olan piyasa mekanizamasına geçme gibi önlemler...

Son olarak ta enerjinin kalitesi ve sürekliliği ile ilgili alınan önlemler. Bu önlemler üretim kaybını engelleyerek operasyonel verimi arttırdığı gibi aynı zamanda da sık devreye girip çıkma ile ilgili enerji kayıplarını da en aza indirir.

Birçok insan enerji yönetimi yapmak için ilk önce ekipmanı değiştirmeyi düşünür. Motor, aydınlatma, kazan vb. Ancak çeşitli kontrol cihazları ve yazılımlarla sağlanabilecek verimlilik fırsatları bunlardan daha büyük ve kolaydır.

Bundan sonraki yazımızda  Motorlarda Enerji Verimliliği”  anlatılacaktır.