ENERJİ DAĞITIMINDA ENTERKONNEKTE SİSTEMİN YERİ VE KÜÇÜK GÜÇLÜ ELEKTRİK SANTRALLARININ ENERJİ PLANLAMASINDAKİ ÖZEL GÖREVİ

elektrik enerjisi

MÜHENDİSLİĞİ 235

ENERJİ DAĞITIMINDA ENTERKONNEKTE SİSTEMİN YERİ VE KOCOK GOCLO ELEKTRİK SANTRALLARININ ENERJİ PLANLAMASINDAN ÖZEL GÖREVİ sami tolgay

1. GÎRÎŞ

Enerji sorunu, gıda sorunu gibi, dünya nüfusunun denetimsiz artması ve buna paralel olarak sanayi nin ilerlemesi ile üzerinde önemle durulması ge reken bir sorun durumuna gelmiştir. Doğa, kendi yarattıklarının devamı için çok gerekli maddele ri, bir sorun olmayacak biçimde bol miktarda ver miştir; hava, su ve çeşitli bitkiler gibi.

Uygarlığın hızla gelişmesi enerjiyi onun ayrılmaz bir parçası durumuna getirmiş olduğuna göre, in sanın enerji gereksinmesini yeterince karşılaya bilmek için çaba göstermesi doğal bir sonuçtur ve bu da gelişmiş ülkelerde şimdiden gözönünde tu tulmaktadır. Kömür ve petrol rezervlerinin bitme tehlikesi karşısında, bir yandan nükleer enerjiyi pratik hale getirmek için çalışılırken öte yandan deniz suyunun hidrojenini yakıt gibi kullanma ola nakları aranmaktadır. Sonsuz bir enerji kaynağı durumunda olan güneş enerjisi üzerinde de ciddi çalışmalar sürdürülmektedir.

Enerji üretiminde, üretim sistemi ve üretim ham maddesi ne olursa olsun, büyük hatta çok büyük birimli enerji santrallarının daha rantabl, daha ekonomik oldukları bilinmektedir. Bugün 500 MU' lık birimler kolaylıkla yapılmakta ve 1000 MW'lık gruplar üzerinde çalışılmaktadır.

Bu büyük güçlü birimlerin sürekli ve tam yükte çalışmaları daha kârlı olduğundan, tam yük çalış ma düzeyini düşürmemek için, üretim fazlası ener jinin ihraç edilmesi konusu ülkeler arasında bir rekabet haline gelebilecektir. Başka bir deyim le; büyük birimli, örneğin atom santralleri için enerji fazlasını ihraç etmek ekonomik yönden zo

Sami Tolgay, Sümerbank

;İ.1BU

runlu olacaktır. Dolayısıyla elektrik enerjisinin alım ve satımında enterkonnekte sistemlerin önemi çok artacaktır, hatta uluslararası enterkonnekte sistemlerin bile tesisi gerekecektir.

Enterkonnekte sistemin gelecekteki önemini özet olarak böylece belirttikten sonra ülkemizde ör gütlenmek te olan enterkonnekte sistem üzerindeki görüşlerimi belirtmek istiyorum. Dergilerden ve yayınlardan edindiğimiz bilgilere göre ülke mizin, örneğin 50 yıl sonrası hedef alınarak sap tanmış, bir ana enterkonnekte sistem programı ve bu programı değerlendiren bir ön projenin var ol madığı kanısı ortaya çıkıyor.

Türkiye Elektrik Kurumu'nun Haziran 1974 tarih ve 5 sayılı dergisinde Türkiye'nin enterkonnekte sisteme geçiş tarihçesini kapsayan değerli bir yazıdan alacağım bir paragraf bu kanıyı kuvvet lendirmektedir. Yazıda şöyle denilmektedir:

Enerjiyi sağlarken sanayii en ön planda tutmak zorunludur, çünkü sanayi ile enerji birbirinden etle kemik gibi ayrılmaz konulardır. Bir ülkede sanayi varsa o ülkede, özellikle elektrik ener jisi üretimi ileri düzeydedir yada tersinden; bol elektrik enerjisi sağlanabiliyorsa orada der hal sanayi de oluşabilir.

Sanayinin kalkınma hızına enerji üretme hızı uya mazsa, sanayici elektrik enerjisi gereksinmesini kendisi karşılamak (otoprodüktör) durumuna düşer ve kuracağı elektrik santralını da, sonradan en terkonnekte sistemden enerji alabileceğini düşü nerek kurulması kolay, ancak enerji üretimi, rantabilite hesaplarında daima en pahalı ve en son gelen Dizel Jeneratör grupları ile, pahalı üretme yoluna gider. Nasıl olsa masraflar mamul maliyetine yansıyacağından ve kendisi zararlı çıkmayacağından, zararlar tüketicinin ve hüküme tin bütçesine yüklenir.

"Enterkonnekte sistemlerin gelişmesinde bütün ül kelerde görülen, sistemin ilk tesislerinin gerek tikleri bölgelerde kurulması, sonra bunların çev resinde alt sistemler oluşturulması ve daha son ra ülke sistemini kurmak üzere bu alt sistemlerin birbirine bağlanması yada en büyüğünün çevresinde

Enterkonnekte sistemimizde, ülkemizin uzun bir dikdörtgen biçiminde olması ve ortalama iletim uzaklıklarımızın da büyük olması gözönünde tutu lursa, yüksek gerilim düzeyimizi çok yüksek tut mak zorunda olduğumuz anlaşılır.

bağlanmaları gibi işler yurdumuzda da aynen gö rülmüştür.

Ülkemizin coğrafi durumunu Fransa'aınki ile kar şılaştıracak olursak ortalama iletim uzaklıkları

tik tesisler daha önce de belirtildiği gibi 1952' bakımından bizimkinin daha uzun olacağı kolayca

de Kuzeybatı Anadolu bölgesinde kurulmuş, bunu

görülebilir. Buna karşılık ülkemizde en yüksek

Orta Anadolu, Batı Anadolu ve Çukurova bölgelerinde gerilim 380 kV olarak alınırken, Fransa'da bu

kurulan tesis ve alt sistemler izlemiştir. 1957

düzey 750 ktf olarak alınmakta hatta 1200 kV

yılında Kuzeybatı ve Orta Anadolu alt sistemleri, üzerinde çalışmalar yapılmaktadır.

1963'de ise bu sonuncu sistem ile Batı Anadolu

alt sistemi bağlanmış ve böylelikle ortaya çıkan Her ne kadar gerilim tesbitinde yalnız enerji

sisteme "Enterkonnekte Sistem" adı verilmiştir." kaybının önlenmesi faktörünü öngörmek, diğer eko

Buradan anlaşılıyor ki bizde enterkonnekte sis tem kavramı 1950'lerde kullanılmaya başlanmış ve 25 yıl içinde de doğal yollarla bugünkü duruma gelinmiştir. Bundan sonrası için şimdiye kadar edinilen deneylerden ve bilgi birikimlerinden de yararlanılarak 50 yıl sonrasının gereksinmeleri ni karşılayacak güç ve nitelikte bir Türkiye en terkonnekte sistem projesi hazırlanırsa, bundan sonraki gelişmeleri olayların akışına bırakmamış oluruz. Şimdiye dek yapılan tesislerden amortis man sürelerini dolduranlar yenilenirken, yenisi

nomik koşulları öngörmemek, anlamına gelmez ise de, daha ileriyi düşünerek, gerilimi daima en yüksek tutmanın gerekli olacağı açıktır. Enerji kaybının önlenmesi enerji üretmek kadar önemli bir konu durumuna gelmiştir. Bugün, sanayisi ileri ülkelerde, enerji kaybını azaltmak için bir taraftan çok yüksek gerilim amaç olarak alı nırken, diğer taraftan çok yüksek gerilimli doğ ru akımla enerji iletme yöntemleri üzerinde ça lışılmaktadır. Hatta daha da ileri gidilmekte, mutlak sıfır dereceye kadar soğutma yöntemleri

nin hazırlanacak bu uzun erimli projeye uydurul

ile, iletkenlerin öz dirençlerini çok düşürerek

ması sağlanırsa 50 yıl sonrasının koşullarına

aygıtlarda omik ısı kayıplarının ortadan kaldı

uygun güç ve nitelikte bir sisteme kavuşulması

rulmasına çalışılmaktadır.

olanakları şimdiden sağlanmış olur.

Şebeke ve hat kayıpları oranını X f ile gösterir

sek aşağıdaki formül yüksek gerilim iletiminin

önemini açık bir biçimde belirtmektedir:

2. BÎR ENTERKONNEKTE SİSTEM NASIL OLMALIDIR ?

Enterkonnekte sistemin amacını: "Bir ülkenin coğ rafi ve jeolojik koşullarının zorunlu duruma ge tirdiği doğal büyük enerji kaynakları ile o ülke nin büyük sanayi birimlerini ve bölgelerini bir leştirerek üretici ve tüketici merkezler arasın da elektrik enerjisini en az kayıpla, en güveni lir ve ekonomik olarak iletmektir" biçiminde özetleyebiliriz.

Z f= n2 (R+ Z) + R

Bu formülde n dönüşüm katsayısı, Rç yüksek geri lim hattı reaktansı, R alçak gerilim dağıtım sis teminin reaktansı, Z tüketicilerin paralel top lam reaktansı, K ise faz sayısına ve Cos^'ye bağ lı sabit bir katsayıdır.

Burada görülüyor ki n dönüşüm katsayısı ne kadar büyük olursa f kayıp oranı bunun karesi ile ters orantılı olarak azalır.

Bilindiği gibi, n katsayısı birincil yüksek ge rilimin, sabit olan alçak gerilime oranı olduğun dan;

ü V

U yüksek gerilimi ne kadar büyük olursa f kaybı da yüksek gerilimin karesi ile ters orantılı ola rak düşecek demektir.

Öte yandan enerji kaybını önlemenin yollarından biri de, bol enerji üretebilmektir. Dağıtım tra folarının ikincil devrelerinden tüketicinin da ğıtım şebekesine verilebilen en yüksek sabit gü cü P ile gösterirsek, ikincil uçlardan itibaren alçak gerilim dağıtım şebekesindeki enerji kaybı;

dP = P

O•K

R+ Z

dir. Bu formülde, R dağıtım şebekesinin reaktan sı, Z ise evvelki formülde olduğu gibi tüketici nin kullandığı aygıtların toplam paralel empe danslarıdır. Yani;

3. ENERJİ GEREKSİNİMİ ve KÜÇÜK SANTRALLARIN ÖNEMİ

Sekizinci Dünya Enerji Konferansı tebliğlerinden edinilen bilgiye göre 1971 yılında bütün dünyada üretilen enerji 5 tirilyon kWh'tır. Aynı yıl dün ya nüfusu 3,5 milyara yakın olduğuna göre ortala ma kişi başına yıllık üretim 1500 kWh dolayında dır. Oysa ki Türkiye'nin 1971 yılındaki ortalama sı kişi başına yalnız 300 kWh idi. Yine aynı kon ferans tebliğlerine göre enerji üretimi bütün dünyada yılda ortalama % 7 oranında artmaktadır, bu artış oranı dünya sanayi kapasitesindeki artı şa çok yakın olup onunla paralel bir tempodadır.

Buna göre 1971 yılını başlangıç alırsak herhangi bir (1971+ n) yılında dünyada kişi başına ortala ma üretim djı = 1500 (1 + 0,07)° olacaktır.

Nüfus artış oranı Z A ve 1971'deki nüfusumuz 35 milyon olduğuna göre; 1971+n yılında nüfusumuz

Z 2 dır.

Buradan görüldüğü gibi dağıtım şebekesine kendi kapasitesi dışında aygıtlar bağlandıkça Z düşe cektir. Bir fikir vermek için özel durum olarak tüketici aygıtlarının reaktanp1 .nı ortalama olarak;

Zı =

= ZQ kabul edersek,

Z=

olur. Başka bir deyimle n müşteri sayısı kapasi te dışı büyüdükçe Z empedansı düşecektir. 0 hal de yukardaki kayıp formülünde Z empedansı küçül dükçe dP_ şebeke kayıplarının çoğalacağı, hatta Z = 0 olunca P enerjisinin dağıtım şebekesinde tü müyle ısı şeklinde kaybolacağını göstermektedir ki bu da şebekenin tam kısa devre durumudur ve akla uygundur.

Ayrıca dağıtım şebekesinde bulunan asenkron mo torlar anma güçlerine ulaşabilmek için otomatik olarak frekans kayma oranlarını değiştirerek Z n reaktanslarını(enerji yetersizliği durumlarında) düşürürler. Dağıtım şebekesinde ne kadar çok asenkron motor bulunursa (dolayısıyla ne kadar çok sanayici müşteri varsa) Z toplam şebeke em pedansı (verilebilen gücün sınır değerde ve ye tersiz olduğu durumlarda, kendiliğinden ayarla narak düşecek) ve üretilen P enerjisi arttırıla madığı sürece, yukardaki dP kayıp formülüne göre verilebilen yetersiz gücün büyük bir bölümü da ğıtım sisteminde ısı olarak kaybolacaktır.

Bu durum gösteriyor ki, asenkron motor kullanan sanayicinin enerji gereksinimi, ayrı bir dağıtım sisteminden verilmeli ve enerji gereksinimleri yeterince karşılanmalıdır.

H = (l + 0,0A)n • 35 • 106 n olacaktır. 0 halde (1971+n) yılında ülkemizin o yılın dünya ortalamasına ulaşabilmesi için

P = 1500 (l + 0,07)n • 35 • 106 (1 + 0,0A)n n kWh/yıllık bir üretime kavuşması gerekir. Nüfus artışımız ortalama X 2 olduğuna göre n m 25 yıl, yani 1996 yılında:

f = 1500 (1,07)" . 35 • 106 (l,02) (1996)

P = 467 x 1 0 9 (1996)

yıllık üretimimizin 1996'da 467 milyar kWh olma sı gerekmektedir. Oysa ki 1971 yılındaki üretim kişi başına 1500 kWh olmayıp 300 kWh olduğundan ülkemiz için X 7 artış hızının yeterli olmadığı açıktır, öyleyse yukardaki sonuçtan yararlanarak % B enerji artış hızının ne olacağını hesaplar sak;

467 109 = 300 (1 + 0 , 0 B ) 2 5 . 35 • 1 0 6 (1 + 0,02) 2 5

eşitliğinde, B = X 14 olacağı görülür. Yaai 1996 yılında örneğin Romanya'nın aynı yıldaki üretim düzeyine varabilmemiz için onların X 7 artış hı zına karşılık, iki kat bir artış hızı ile, yani X 14 ile enerji üretimimizi her yıl artırmış ol mamız gerekecektir (1971'de Romanya'nın üretimi kişi başına yaklaşık olarak 1600 kWh idi).

Revizyon duruşlarını gözönünde tutarak bir biri min ortalama tam yükle yılda 5000 saat çalıştığı nı kabul edersek 1996 yılındaki enerji santralla rı toplam:

467 x ! 0 9 _ 5 xlO3

7 .„ nn

yani 90 milyon kW güçte olması gerekir. 1971 yı

lındaki kurulu toplam gücümüz 2 milyon kW oldu ğuna göre, her yıl ortalama

90 2 _

—25"

'^ milyon kW toplam gücünde ener

ji santrallarını devreye sokmamız gerekecektir.

Görülüyor ki enerji üretimi konusunda ülkemiz büyük çabaları gerektirmektedir. Bugün ancak Z 5'inden yararlandığımız 430 milyor kWh kapasi tedeki su gücümüzü hızla hizmete hazırlamalıyız. Öte yandan toprak altında yatan milyarlarca ton linyit rezervlerimizi, kuracağımız büyük birimli ısı santrallarında enerjiye çevirmeliyiz. Su ve ısı gibi ulusal enerji kaynaklarımız dururken herşeyi ile dışa bağlı atom santralları tesis et me önerileri bugün ülkemiz için çok fantazi bir anlam taşır.

Büyük birimli su ve ısı santraliarının kuruluş ları 8 10 yıl gibi büyük zaman aralıklarını ge rektireceğinden bu boşlukları doldurmak için kı sa sürede kurulabilen küçük birimli enerji san trallarma gerek vardır.

Küçük birimli santralların iki önemli yararı ola caktır.

1. İlk planda büyük sanayinin gereksiniminin kar şılanması şart olan enterkonnekte sistemi, (şehir, kasaba, köy gibi) küçük gereksinimi i tüketicilerden kurtarmak,

2. Enerji sanayiinin ülkemizde gelişmesini sağ lamak.

Yukarda da belirttiğimiz gibi enterkonnekte sis temin ilk planda gelişmekte olan ve halen büyük enerji sıkıntısı çeken sanayimize tahsis edilme si şarttır. Oysa ki bugünkü durumda tümüyle bunun tersi bir politika güdülmektedir. Köylerimizin elektriklendirilmesi konusu enterkonnekte siste min köye kadar uzatılmasına bağlıdır. Transforma tör yapan firmalarımız TEK'in, İller Bankası'nın ve Köy tşleri Bakanlığı elektriklendirme bölüm lerinin verdikleri binlerce 30 40 kW gibi küçük güçlü köy tipi trafo siparişleri ile doludur.

Küçük güçlü enerji üretimi konusunda köyleri, il çeleri hatta nüfusu 100 000 in altındaki kentle rimizi kendi çevresinin olanaklarına bağlayarak küçük ve orta güçte santraller kurmaya teşvik edilmelidirler. Hatta bu küçük enerji kaynakları daha mütevazı olanaklarda tesis edilebilecek böl gesel enterkonnekte sistemlerde toplanarak bölge için daha yararlı ve ekonomik sonuçlar elde edi lebilir. Bu bölgesel özerk enterkonnekte sistem lerden iyi örgütlenmiş olanlar, toplam üretimle ri ile orantılı olarak, ana enterkonnekte sistem le, bir trafo aracılığı ile irtibatlanarak karşı lıklı enerji alış verişi de sağlanır. Yalnız bu rada irtibat trafosunun, örneğin 5000 kVA güçten aşağı olmayacağı ve bunun içinde bölgesel enter konnekte sistemin toplam üretim gücünün 25 000 kV dan aşağv olmaması gibi koşullar önerilirse hem ana enterkonnekte şebeke bugünkü (salkım saçak) durumundan kurtarılmış olur, hem de bölgesel en terkonnekte sistemlerle belli bir oranda irtibat 1anmış olarak enerji alışverişi sağlanır.

Öte yandan bölgesel enterkonnekte sistemlerin, bölgelerde kurulacak küçük santralların kurulma sı ve işletilmesi konuları TEK'in denetimi a l t ı n da oluşacak anonim ş i r k e t l e r tarafından yürütül mesi, işin zorlukları bakımından, çok yararlı olur kanısındayım. Böylece TEK'in, büyük t e s i s lerle ve ana enterkonnekte sistemle daha yakından uğraşması olanağı sağlanır, öte yandan bu anonim şirketlere o bölge halkının yatırım yapması müm kün olacağından t e s i s l e r i n finansmanında da büyük olanaklar sağlanır ve bölge halkının küçük enerji kaynaklarını araştırıp ortaya çıkartmaları teşvik edilmiş olur. Vatandaşa kendi çevresinin olanak larını değerlendirmede yardımcı olunur.

4. KÜÇÜK SANTRAL BÎRİM ve GEREÇLERİNİN YURDUMUZDA YAPILMASI

Küçük santralları, bir birimi 100 kVJ'dan 1500 2000 kW'a kadar olan ısı yada su birimlerinden örgütlenmiş santraller olarak kabul ediyoruz. Böy lece, örneğin, 5000 kW kuruluş güçlü bir enerji santralı: 2x1500 kW + 2x1000 kVTlık dört biri min bir dağıtım harasında paralel çalıştırılması ile elde edilebilir.

Yukarda sınırlandırdığımız güçlerde ısı ve su bi rimlerinin ülkemizde yapılabileceği inancındayım. Su ve buhar türbinleri, prensip olarak klasikleş miş ve ufak bir çabayla ülkemizin bugünkü sanayii düzeyinde yapılması olanaklıdır. Konu bir bütün olarak ele alınacak olursa önce ülkemizin yapısı na uygun birkaç tip proje standartlaştırılır; Ör neğin; 1500 kU güce kadar su türbinleri, 100 150 250 500 1000 1500 kW türbinleri içinde, 500 700 1000 2000 kW gibi kademeler düşünülebilir. Böyle ce herhangi bir bölgeye kurulacak santralın top lam gücü bu birimlerden örgütlenecek şekilde pro jelendirilir.

Bu standart tiplerin ülkemizin koşullarına en uy gun biçimde olmasını sağlamak için teknik üniver sitelerimizin düşünceleri alınır ve en iyi stan dart tipler için proje yarışmaları yapılarak ödül kazanacaklar arasında en uygun olan bir bakıma ulusallık özelliğini kapsayacak olan pratik tip ler tesbit edilir. Seçilen tiplerin yapım proje leri o şekilde düzenlenir ki her bölüm ayrı ayrı sanayicilerimize ısmarlanabilir, ülkemizin küçük endüstri örgütlerine ısmarlanan parçalar kurula cak bölgesel montaj merkezlerinde toplanarak uz manlar tarafından monte edilir, tamamlanan grup lar isteğe hazır olarak depolanır.

Gelişmiş ülkeler, büyük birimler yapmayı küçük bi rimler yapmaya yeğlediklerinden, endüstrinin gö rece boş kalan bu alanından işe başlamamız bize çok büyük olanaklar sağlar; enerji endüstrimiz filizlenmiş olur.

Ülkemizin en az 30 40 yıllık sürekli küçük güçlü santral gereksinimi hükümetin de teşvik ve deste ği ile, bu endüstrinin sürekliliğini ve gelişmesi ni sağlayacağı gibi, bizden daha geri ve kalkın makta olan Asya, Afrika ülkelerinden pazarlar bu lunarak bu endüstrinin yaşaması garantilenir ve ülkemize büyük bir döviz kaynağı sağlanmış olur.

TİMİ