AKILLI ŞEBEKE YAPISI (SMART GRID STRUCTURE)

Akıllı şebeke, bir dağıtım bölgesindeki kullanıcı davranışlarının bilinmesini, bölgenin enerji ihtiyacının toplanan veriler ışığında analiz edilmesini ve bu bölgedeki dağıtım işlemlerinin analiz sonuçlarına göre yönetilmesini amaçlamaktadır. Bu tanımdan yola çıkılarak akıllı şebeke yapılarının işletilebilmesi için  3 ana sistem gereksiniminden bahsedebiliriz;

• Veri Toplama Sistemleri
• Analiz Sistemleri
• Yönetim Sistemleri

Veri toplama sistemleri, akıllı şebekelerin alt yapısını oluşturmakta ve diğer basamaklar için gerekli olan verileri otonom olarak sahadan toplamaktadır. Veri toplama sistemleri içerisinde akıllı sayaçlar, veri toplayıcı üniteler(data concentrator), alt dağıtım trafo merkezi yönetim elemanları, aydınlatma sistemleri kontrol elemanları vb. bulunmaktadır. Bu sistemler birbirleri ile GSM/GPRS, PLC(Powerline Communication), RF, Ethernet, PSTN, RS-485, RS-232 vb. gibi fiziksel arayüzler ile haberleşmekte ve sahadan toplanan verileri merkezi kontrol sistemlerine iletmektedir. Kullanılan haberleşme arayüzleri saha şartlarına göre değişiklik göstermektedir.

Analiz Sistemleri, veri toplama sistemi tarafından toplanan verilerin analiz edilmesi, gereksinimlerin ortaya çıkarılması ve şebeke ile ilgili bilgilerin elde edilmesi işlemlerini yerine getirmektedir. Kayıp/kaçak bilgilerinin ortaya çıkartılması, anlık enerji gereksinimlerinin belirlenmesi, ileriye dönük enerji ihtiyacının belirlenmesi, arıza ve önleyici bakım alanlarının belirlenmesi, tarife yönetimi vb. işlemler bu sistemeler tarafından yapılmaktadır.

Yönetim Sistemleri, elde edilen veriler ve analizler sonucu şebekenin yönetimi ile ilgili öngörülerin belirlenmesi ve talebe göre arzın kontrol edilmesi işlemlerini yürütmektedir. Şebeke planlama, faturalandırma, analiz verilerine göre arz/talep yönetimi, bakım ve onarım ile ilgili iş emirleri, kullanıcı geri dönüşleri kapsamında iyileştirme stratejileri gibi işlemler bu sistemler tarafından yerine getirilmektedir. 

Bir akıllı şebeke alt yapısnın kontrol edilebilmesi için yukarıda belirttiğimiz üç sistemin birbirlerine entegrasyonunun çok iyi yapılması ve gerçek zamana yakın bir biçimde çalışması sağlanmalıdır. Bu sistemlerden herhangi biri beklenen performans ile çalıştırılamadığında veri ve ekonomik kayba uğramanın dışında son kullanıcıya verilen hizmet kalitesi de düşecektir. 

Yenilebilir enerji kaynaklarının devreye girmesi ile oluşacak enerji dağıtım şebekesi eskiye oranla daha karmaşık bir hal alacaktır. Eskiden genellikle fosil yakıtlardan üretilerek tek yönlü olarak kullanıcıya enerjiyi ileten şebekeler yerini kullanıcıların da enerji üretip satmasına imkan veren, yenilenebilir enerji kaynaklarının daha aktif kullanıldığı çift yönlü şebekelere bırakacaktır. Bu da şebekenin karmaşıklığını ve kontrolünü güçleştirecektir. Enerji üretiminde merkezi bir yapı yerine yerel enerji üretim tesislerinin, yenilenebilir enerji kaynaklarının ve enerji depolama sistemlerinin şebekeye dahil edilmesi aşağıdaki problemleri ortaya çıkartmaktadır;

• İki yönlü enerji akışından dolayı reaktif gücün kontrolünün zorlaşması,
• Değişen aktif ve reaktif güçten dolayı şebekede istenmeyen gerilim değişimlerinin olması,
• Şebeke üzerindeki transformatörlerin bağlantı gruplarına göre kısa devre akımlarının etkilerinin artması ve röle seçim kriterlerinin sürekli değişmesi,
• Mevcut şebeke elemanlarının kısa devre akım limitleri ile ısıl dayanım kapasitelerinin zorlanması,
• Fliker ve harmonik üretiminin kabul edilebilir sınırlar içinde olmaması,
• Anahtarlama ve anlık devreye girme olayları gibi geçici durumlarda şebeke kararlılığının limit değerler dışına çıkması.

Bu problemleri ortadan kaldırmak amacıyla akıllı şebeke alt yapısı için kullanılacak şebekelerin yenilenmesi ve bu yapıya uygun hale getirilmesi gerekmektedir.

Bu şekilde bir şebekenin yönetilebilmesi için dağıtık bir kontrol mekanizmasına ihtiyaç duyulacaktır. Bu kontrol mekanizmasının verimli bir şekilde çalışması için yukarıda belirttiğimiz veri toplama, analiz ve yönetim sistemlerinin görevlerini tam olarak yerine getirmeleri gerekmektedir.

Akıllı Şebekeler İçin Haberleşme Sistemleri

Günümüz kablolu ve kablosuz haberleşme teknolojilerinde kaydedilen gelişmeler, akıllı şebekelerin haberleşme katmanının inşasına ivme kazandırmıştır. Akıllı şebekelerin mimarilerinde haberleşme ihtiyacı yakın-alan (bina ve tesis içi) ve uzak-alan (şehir içi ve şehirlerarası) haberleşmelerinin her ikisini de kapsamaktadır. Milyonlarca kullanıcıya hizmet veren bir akıllı güç dağıtım altyapısının kendi içinde uyumlu çalışabilmesi ve haberleşebilmesi için yüksek bant-genişliklerine sahip yüksek hızlı veri iletim altyapılarına ihtiyaç duyacaktır. Bu altyapı günümüzde gerek fiber teknolojisi ile gerekse kablosuz iletişim imkanları ile mümkün olmaktadır. IEEE tarafından akıllı şebeke uygulamaları için önerilmiş başlıca haberleşme teknolojileri ZigBee, WiMAX ve Kablosuz LAN (Wi-Fi) teknolojileri, GSM/GPRS, DASH 7 ve güç hatları üzerinden haberleşme ( PLC)’dir.

Akıllı şebekelerin gerçek zamanlı haberleşme yeteneği kazanması, elektrik şebekelerinin modernizasyonu için bir dönüm noktası teşkil edecektir. Bu durumda veri merkezleri, üretici/tüketici tabanlı yazılımlar, dağıtık kontrol birimleri, geniş alan yönetim uygulamaları bu altyapı üzerinden haberleşebileceklerdir. Bu haberleşme altyapısı; bugün için fiber optik kablo, güç hattı üzerinden geniş bant iletim ve kablosuz teknolojiler içeren çeşitli iletişim yollarını barındıracak şekilde inşa edilebilmektedir.

GSM/GPRS teknolojisi sabit hat telefon ağından sonra dünyanın en yaygın haberleşme teknolojisi olarak akıllı şebeke uygulamalarında avantajlı bir konuma sahiptir. Fakat aylık ve yıllık haberleşme maliyetleri sebebiyle şebeke içerisinde bulunan tüm elemanlara eklenmesi pek mümkün görülmemektedir. Genellikle alt dağıtım trafo merkezlerinin izlenmesinde ve veri toplayıcı ünitelerin sahadan topladığı verileri merkez yönetim sistemine aktarmasında tercih edilmektedir. Hollanda da tüm elektirik sayaçlarının GSM/GPRS teknolojisi üzerinden haberleşme teknolojisine sahip olması ve gaz sayaçlarını da okuyarak toplanan verileri merkeze iletebilmesi üzerine çalışmalar yapılmaktadır.

Kablosuz ağ teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte cihazlar arası kablolu haberleşme, yerini kablosuz haberleşmeye bırakmıştır. Genel olarak kablosuz sinyaller, iletim zayıflamasına ve gürültüye önemli ölçüde maruz kalmaktadır. Bu nedenle, kablosuz ağlar genellikle nispeten düşük veri hızları ile kısa mesafe bağlantıları sağlar. Akıllı şebekeler için IEEE 802.11 (Wi-Fi) ve IEEE 802.16 (WiMAX) gibi standartlar getirilmiş olup bu standartların geliştirilmesi ve olgunlaştırılması yolunda çalışmalar devam etmektedir. IEEE 802.11 (Wi-Fi) ağlarında haberleşme için maksimum veri hızı 150 Mbps ve maksimum haberleşme mesafesi 250 m olarak belirlenmiştir. IEEE 802.16 standardında ise 50 km mesafede 100 Mbps hızında veri transferi sağlanabilmektedir. Wi-Fi ve WiMAX kullanımı için yeterli kapsama alanı ve alt yapı yetersizliğinden dolayı akıllı şebekelerde kullanımları sınırlıdır.

Elektrik hattı üzerinden haberleşme teknolojisi, çift yönlü iletişim için mevcut güç hattı kablo altyapısı üzerinden modüle edilmiş taşıyıcı bir sinyalin bilgisini içerir. PLC, dar bant PLC ve geniş bant PLC olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır. Dar bant PLC, (3-500) kHz band genişliğine sahip olan bir haberleşme aralığına sahiptir. Geniş bant PLC teknolojisi, birkaç yüz Mbps veri hızı ile (2-250) MHz bant genişliğinde çalışma potansiyeline sahiptir. Dar bant PLC teknolojisi, yakın-alanda ölçümleme ve kontrol uygulamaları için daha uygundur. Geniş bant PLC ise, akıllı şebeke uygulamalarına ek olarak son kullanıcı multimedya ve internet hizmetleri için iletişim imkanı sunar. Geniş bant PLC kullanımı haberleşme mesafesinin düşük olmasından ötürü akıllı şebeke uygulamalarında pek kullanılmamaktadır. Dar bant PLC için kıtasal ve ülkesel olarak haberleşme bantları belirlenmiştir. Amerika Birleşik Devletlerinde 3-500kHz arasında olan dar bandın tamamının kullanımı serbet iken Avrupa akıllı şebeke yapısı için sadece 3-95kHz arasında olan CENELEC-A bandının kullanılmasına izin verilmektedir. Bant genişliğinin azlığı ve kullanılan bandın gürültü oranlarının daha yüksek olması sebebiyle Avrupa ülkelerinde PLC kullanımı istenilen performansı genellikle sağlayamamaktadır.

IEEE 802.15.4, fiziksel katman ve ortam erişim denetimi için tanımlı, düşük hızlı, kablosuz ve kişisel alan ağları için belirlenmiş bir standarttır. ZigBee, düşük güç tüketimi ile birlikte haberleşmede düşük veri hızı gerektiren kablosuz cihazlar için geliştirilmiştir. ZigBee için potansiyel kullanım alanları; ev otomasyonu, bina otomasyon, enerji yönetimi ve verimlilik, endüstriyel kontrol, tüketici elektroniği ve haberleşme servisidir. 

Akıllı şebeke haberleşme sistemlerinde devam eden çalışmaların çoğu tüketici bölgesi üzerine yoğunlaşmıştır. PLC, IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.15.4 (ZigBee) ve GSM/GPRS tabanlı geliştirilen çözümler, ev otomasyonu ve otomatik sayaç okuma (Automatic Meter Reading- AMR) gibi amaçlar için kullanılabilmektedir. Önümüzdeki yıllarda önemli bir elektrik tüketicisi olarak karşımıza çıkacak olan hibrit elektrikli araçlar için GSM/GPRS tabanlı çözümler geliştirilmiş olup, diğer teknolojilerin uygulanabilmesi için çalışmalar sürdürülmektedir. IEEE 802.16 (WiMAX), araştırmacılar arasında fazla ilgi görmediğinden sadece AMR tabanlı uygulamalarda yer edinmiştir.

DASH7, yeni ve ticari amaçlar için geliştirilmiş bir teknolojidir. İlk aşamada askeri haberleşme sistemlerinde kullanılmış ve oldukça başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Bu nedenle tüketici ölçekli akıllı şebeke haberleşme sistemi için ideal teknolojiler arasındaki yerini almıştır.

Toplanan Verilerin Anlamlandırılması ve Yönetimi

Günümüzde enerji dağıtım şirketleri tarafından kullanılan akıllı şebeke yönetim yazılımlarının genel özelliklerine bakacak olursak;

• Arıza ve Bakım Yönetimi,
• Karar Destek ve Analitik Hizmetlerin Yönetimi,
• Varlık ve Envanter Yönetimi,
• Ticaret Yönetimi,
• Dağıtım Hizmeti Müşteri İlişkileri Yönetimi,
• Saha Operasyonları Yönetimi,
• Faturalama ve Tahsilat Yönetimi,
• Perakande Satış Yönetimi,
• Ticari Risk Yönetimi 

gibi iş süreçleri akıllı şebeke yönetim sistemleri tarafından gerçekleştirilebilmektedir. Bu tür iş süreçlerinin sağlıklı olarak yürütülebilmesi için bu yapıyı kaldırabilecek bir bilişim teknolojisi (BT) alt yapısına sahip olunmalıdır. Özellikle akıllı şebeke yapılarının dünya genelinde yaygınlaşması ile enerji üretim ve dağıtım sektöründe bilişim teknolojilerinin önemi artmıştır. Üretim, dağıtım ve şebeke yönetimi işlemlerinin belirli yazılımlar ile kontrol edilmesi insan faktörünü devreden çıkartarak hata ihtimalini düşürmektedir. Özellikle IBM, Google ve Microsoft gibi büyük yazılım firmaları bu alanda çalışmalarını hızlandırmış ve Pazar paylarını arttırabilmek için rekabete girmişlerdir. 

Özellikle sahadan toplanan verilerin analiz edilmesi ile önleyici bakım, otonom arıza giderme, yüklerin dengeli dağılımı, aydınlatma sistemlerinin verimliliğin arttırılması, kayıp/kaçak oranlarının tesbit edilerek önlemlerin alınması, arz/talep kestirimlerinin yapılması gibi konularda yapılan çalışmalar enerji dağıtım şirketlerinin maliyetlerinde önemli düşüşlere sebep olmuşlardır. 

DÜNYADA AKILLI ŞEBEKE UYGULAMALARI

Avrupa Birliği, 2006 yılında Avrupa Birliği Akıllı Şebekeler Teknoloji Platformunu kurarak; Avrupa’nın gelecekteki şebeke yapısı için vizyonunu ve bu vizyona ulaşmak için gerekli stratejiyi belirlemiştir. Akıllı şebeke vizyonu “yeni ürünlerin, süreçlerin ve hizmetlerin ortaya çıkması, sanayide verimliliğin artması ve daha temiz enerji kaynaklarının kullanımı ile Avrupa’nın küresel pazarda rekabet gücünü arttırması” olarak belirlenmiştir. Bu vizyon, AB’nin ekonomik ve çevresel hedeflerinde, akıllı şebekelerin öncü rol oynayacağını göstermektedir. Avrupa Birliğinin belirlemiş olduğu 20-20-20 hedefine (2020 yılında enerjinin %20 si yenilenebilir kaynaklardan üretilecek, CO2 emisyonu %20 oranında azalacak ve enerji verimliliği %20 artacak) bağlı olarak AB ülkeleri ile aday ülkeler geleceğin akıllı şebekelerine ulaşmak için gerekli altyapı çalışmalarına başlamışlardır. Avrupa’da akıllı sayaç konusunda zorunlu yasaları olan veya konu ile ilgili pilot program yürüten ülkeler sırasıyla İngiltere, Fransa, İspanya, İtalya, Malta, Norveç, İsveç ve Hollanda’dır. Almanya, Çek Cumhuriyeti, Slovenya ve Estonya gibi ülkelerde ise yasal bir zorunluluk olmamasına rağmen bazı dağıtım şirketleri müşterilerin mevcut sayaçlarını akıllı sayaçlar ile değiştirmektedir. Avrupa’da son 10 yılda 300 kadar akıllı şebeke projesine yaklaşık 5,5 Milyar Euro yatırım yapılmıştır. Avrupa’da şu anda evlerin yaklaşık % 10’unda akıllı sayaç varken, 2020 yılına kadar 240 Milyon akıllı sayacın Avrupa genelinde aktif olması hedeflenmektedir.

İtalya Telegestore Projesi (2000-2005)

2000 yılında başlayıp 2005 yılında ENEL şirketi tarafından İtalya’da tamamlanan Telegestore projesi; mimarisine akıllı sayaçların entegre edilmesi, hassas ölçüm, iletişim fonksiyonları ve veri yönetimi gibi özelliklerle diğer projelerden farklılık göstererek dünyada ilk akıllı şebeke uygulaması olarak kabul edilmektedir. Proje maliyeti yaklaşık 2.1 milyar Euro olarak belirlenmiş ve yıllık 500 milyon Euro kazanç sağlaması beklenmektedir. Bu proje kapsamında yaklaşık 30 milyon akıllı sayaç ve 350 bin adet veri toplayıcı ünite kullanılmıştır.

Malta Enemalta Projesi (2008-2013)

Enemalta projesi, 2008 yılından başlayarak 5 yıllık bir sürede Malta’daki tüm elektrik ve su sayaçlarının akıllı sayaçlarla değiştirilmesini hedeflemektedir. Bu yüzden Malta dünyadaki ilk akıllı şebeke ülkesi olarak tanımlanmaktadır. Proje kapsamında kullanılmaya başlanan 250 bin akıllı sayaç; elektrik tüketimini gerçek zamanlı ölçerek otomatik olarak idareye bildirmiş, kullanıcılara farklı tarifelerden yararlanma imkânı sağlamış, daha az enerji ve su tüketen müşterileri ödüllendirerek kaynakların verimli kullanılmasını sağlamıştır.

İngiltere Akıllı Sayaçlara Geçiş Programı

2019 yılının sonuna kadar 50 milyon akıllı elektrik ve gaz sayacını sisteme dahil etmek amaçlanmaktadır. Sayaçların teknik özellikleri mevzuatla henüz tam olarak belirlenmemiş olsa da, yatırımların toplam maliyetinin 11 milyar Euro’yu bulması beklenmektedir.

Fransa Linky Pilot Projesi

Fransa’da, Ağustos 2010’da çıkarılan mevzuat ile Ocak 2012’den 2016 yılının sonuna kadar ülkenin % 95’ine akıllı sayaç montajı yapılması hedeflenmektedir. Pilot projenin başarılı olması durumunda, ERDF 35 milyon sayacı akıllı sayaçlar ile değiştirecektir.

İspanya Endesa (2010 - 2015)

İspanya, 2008 yılında çıkardığı yasa ile dağıtım şirketlerinin, mevcut sayaçlar yerine tüketicilere ek maliyet getirmeksizin akıllı sayaç takmalarını zorunlu kılmıştır. Bu yasa çerçevesinde, Endesa dağıtım şirketi 2010-2015 yılları arasında 13 milyon müşterisine otomatik sayaç okuma ve yönetim yapabilecek alçak gerilimli akıllı sayaç takacaktır.

Amerika Birleşik Devletleri

ABD’de akıllı şebeke yatırımlarının önümüzdeki 20 sene içindeki maliyetinin 338 ile 476 milyar dolar arasında olması beklenmektedir. 2011 yılında ülkedeki oranı % 11 olan elektrik dağıtım şirketlerince kullanılan akıllı sayaç sayısının, 2020 yılında 60 milyonu bulması beklenmektedir. ABD Akıllı şebeke vizyonu ile; 2035 yılında elektriğin % 80’inin yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilmesi ve 2015 yılında 1 milyon elektrikli aracın kullanılması hedeflenmiştir.

Japonya

Japonya, 1990’lardan bu yana, akıllı şebeke için çok büyük yatırımlar yapmış ve dünya lideri konumuna gelmiştir. Yatırımlarına çok önceden başladığı için de, akıllı şebeke çalışmalarına, talep tarafında devam etmektedir. 2010 yılında, 4 şehirde akıllı şebeke kapsamında akıllı şehir pilot uygulamalarına başlamışlardır.

Brezilya

Brezilya’da 2012 itibariyle 1 milyonu aşkın uzaktan otomatik okumalı sayaç kurulumu yapılmıştır. 2021 yılı sonuna kadar 63 milyon elektrik sayacı akıllı sayaçlar ile değiştirilmesi planlanmaktadır.

Hindistan

Hindistan Enerji Bakanlığı'nın yapmış olduğu araştırma ile dünyadaki en büyük iletim ve dağıtım kayıplarının Hindistan elektrik şebekesinde olduğu ortaya çıkmıştır. Bu kayıpların, kaçaklar dâhil edildiğinde ortalama %50 olduğu ifade edilmektedir. Bu nedenle 2008 yılında "Smart Grids India" konferansı ile ilk adım atılarak akıllı şebekeler üzerindeki çalışmalarını başlatmışlardır. 2020 yılına kadar 130 milyondan fazla akıllı sayacın kurulumunun yapılması planlanmaktadır.

Güney Kore

Güney Kore hükümeti, 3 aşama ve 5 fazdan oluşan programıyla, 2030 yılına kadar akıllı şebeke uygulamasına tamamen geçmeyi planlamıştır. Aşamalar, 2010-2012, 2012-2020 ve 2021-2030 olarak ayrılmış, fazlar ise akıllı şebeke, akıllı tüketici, akıllı taşımacılık, akıllı yenilenebilirler ve akıllı elektrik hizmetleri olarak adlandırılmıştır. Bu yol haritasında, şebekenin uzaktan izlenebilmesi, akıllı evlerin enerji yönetimlerinin yapılabilmesi ve pilot araç şarj ünitelerinin kurulması gibi adımlar bulunmaktadır. Program tamamlandığında ise, şebekenin kendi kendini onarabilmesi, gerçek zamanlı fiyatlandırmanın mümkün kılınması ve enerji depolama cihazlarının yaygınlaştırılması gibi pek çok akıllı sistemi kapsaması beklenmektedir.

Çin

Akıllı Şebeke yol haritası, üç aşamada tanımlanmıştır: Planlama ve Pilot (2009-2010), Kurulum (2011-2015), Geliştirme (2016-2020)’dir. Çin’de enerji üretimi yapılan kaynaklar, enerji tüketiminin yoğun olduğu bölgelere çok uzak olduğu için, yatırımların çoğu daha verimli bir şekilde enerji taşınabilmesi amacıyla iletim ağlarına yapılmıştır. 2009-2020 yılları arası akıllı şebeke teknolojisinin geliştirilmesi için 101 milyar dolar yatırım planlanmıştır.

Rusya

Rusya’da 1,5 milyonu aşkın apartman dairesi akıllı elektrik şebekesine bağlamıştır. Dairelerin her birine, elektrik tüketiminin enerji şirketi tarafından kontrol edilmesine imkân veren sayaçlar kurulmuştur.

Avustralya

Avustralya enerji piyasaları düzenleme kurumu tarafından elektrik dağıtım şirketlerine, tüketicilere akıllı sayaç bağlama zorunluluğu getirilmiştir. Buna ek olarak, Avustralya devleti, “akıllı şebeke, akıllı şehirler” projesi kapsamında enerji sektörü ile ortak bir proje yürütmekte ve bu projeye 52,5 milyon Euro ayırmış durumdadır.

NEDEN AKILLI ŞEBEKE?

Akıllı şebeke kavramının ortaya çıkış sebepleri

• Elektrik enerji sistemlerinde, talebin zamanında, sürekli, ekonomik ve kaliteli bir şekilde karşılanması gereksinimi,
• Dünya nüfusunun artması sonucu fosil yakıta dayalı enerji rezervlerinin azalmasıyla enerji verimliliğinin önem kazanması,
• Teknoloji odaklı sosyal gelişim ve yoğun sanayileşmenin enerji tüketimini arttırması,
• Artan enerji tüketimi ve verimsiz kullanım sonucu ortaya çıkan çevresel etkilerin görülmeye başlanması,
• Yenilebilir enerji kaynaklarından elde edilen enerjinin depolanamaması sebebiyle bu tür kaynakların verimli kullanılmasını sağlamak,
• Şebekedeki kayıp ve kaçak oranlarını azaltmak,
• Şebeke kontrol, yönetim ve bakım maliyetlerini azaltmak,
• Kullanıcıları daha hızlı ve kaliteli hizmet vermek,

gibi sebepler karşımıza çıkmaktadır.

Akıllı Şebekelerin Avantajları

Akıllı şebekelerin başlıca üstünlüklerini şu şekilde sıralayabiliriz;

• Tüketicilere daha kapsamlı bilgi ve enerji tüketim tarifeleri sunabilir.
• Akıllı ev otomasyon projelerinin hayata geçirilebilmesine olanak sağlayarak tüketicinin elektrik sistemindeki işletme optimizasyonunda kendi rollerini oynamasına imkan tanıyabilir.
• Tüketiciler daha dinamik fiyatlandırma ile elektrik satın alabilir.
• Kullanılacak elektrik enerjisi kadar elektrik üretimi yapılacağından Kyoto protokolünde kabul edilen karbon salınımı azaltma hedefi için önemli bir adım olacaktır.
• İletim-dağıtım altyapısının iyileştirilmesini ve geliştirilmesini sağlayacaktır.
• Yenilenebilir enerji kaynaklarının daha kolay ve hızlı bir şekilde şebekeye entegre edilebilmesi sağlanacaktır.
• Dağıtım sisteminde ve son kullanıcı bağlantılarında mikro üretimin eklenmesi ile şebekedeki güç kalitesi optimize edilebilecektir.
• Elektrik tüketim oranları belirli noktalarda gerçek zamanlı olarak karşılaştırılarak elektrik kayıp-kaçak oranı azaltılabilecektir.
• Dağıtım ve iletim şirketlerine daha fazla şebeke yönetim imkânı sunacaktır.
• Sistemin ihtiyaç duyacağı enerji yatırımları, elde edilen ölçümler ve analizler sayesinde daha iyi planlanabilecektir.
• Elektrikli araçlar için sağlam bir altyapı oluşturacaktır.
• Düşük kullanım maliyetlerinin yanı sıra üretim yönetim sistemine de büyük kolaylıklar sağlayacaktır. En önemlisi de mevcut kapasite daha etkin ve doğru bir şekilde kullanılacaktır.

Teknolojinin gelişimi ve enerji arzındaki artışlar göz önüne alındığında günümüzün en önemli konularından biri verimli ve ucuz enerji üretimidir. Akıllı şebeke yapısı tamda bu noktada ortaya çıkmış ve bu probleme cevap verecek şekilde gelişmeye devam etmektedir. Özellikle şebeke yapısının daha dağıtık bir hale gelmesi ve kullanıcıların istediği firmadan enerji satın alma serbestliği kazanması ile bu yapı daha da önemli bir hale gelecektir. Özellikle ülkemizdeki mevcut durumda enerjide dışa bağımlılık göz önüne alındığında verimlilik ve maliyetlerin azaltılması çok daha önemli hale gelmektedir. 

Bütün bu avantajlarının yanı sıra akıllı şebekelerin yatırım maliyetlerinin yüksek oluşu, kablosuz haberleşme sistemleri sebebiyle ortaya çıkardığı elektromanyetik kirlilik ve haberleşme güvenliği problemlerinin oluşabilme ihtimalleri başlıca sistemin dezavantajları olarak sıralanabilir. 

Akıllı şebekeler, akıllı ev ve akıllı şehir gibi teknolojik gelişmelere de yol açacak önemli bir noktada bulunmaktadır. Ülkemizdeki elektrik dağıtım şebekesi eski bir altyapıya dayandığından akıllı şebeke çalışmalarının başarılı olabilmesi için öncelikle şebekelerin düzenlenmesi ve düzenli bir yapıya geçilmesi gerekmektedir. Bunun yanı sıra kullanılacak ürünler arasında ortak protokoller geliştirilerek yapının devamlılığının sürdürülebilmesi önemlidir. Şebeke gürültü oranlarının  düşürülmesi için kullanılan son kullanıcı cihazları ile ilgili standartlar gözden geçirilmeli ve yeniden düzenlenmelidir. Özellikle veri analiz ve değerlendirme konusunda ülkemizde yerel bir çalışma bulunmamakta ve bu ürünler yurtdışı merkezli şirketlerden sağlanmaktadır. Bu konudaki çalışmalar teşvik edilmeli ve devlet tarafından desteklenmelidir. 

Akıllı şebekelere geçiş yapılmadan bilgi güvenliği ile ilgili çalışmalar hızlandırılmalı standartlar oluşturulmalıdır. Kullanıcı bilgilerinin ve şebeke yönetiminin siber saldırılara karşı korunması en kritik nokta olarak gözükmektedir. Aksi takdir de akıllı şebeke yapısı faydadan çok sorun üreten bir yapı haline dönüşebilir.

AKILLI ŞEBEKE ( SMARTGRID)

Günümüzün elektrik dağıtım sistemleri, 1880’li yıllarda geliştirilen Tesla’nın tasarım prensiplerine göre kurulmuştur. Bu prensiple inşa edilen elektrik şebekeleri; ülkemizde ve dünyanın bir çok ülkesinde, enerji santrallerinin uzun iletim hatları ile birbirlerine bağlandığı bir yapıdadır. 2003 yılında, Amerika Birleşik Devletlerinde meydana gelen enerji kesintisi nedeniyle yaklaşık 55 milyon kişi enerjisiz kalmıştır. Birbirini takip eden zincirleme olaylar sonucu oluşan büyük çökme, 7 dakikada oluşmuş ve komşu ülke Kanada’da bile enerji kesintisine yol açmıştır. Merkezi üretim, talep kontrolü ve tek yönlü iletim sistemlerinin günümüz ihtiyaçlarına artık yeterince cevap veremediği görülmüş ve elektrik şebekelerine, günümüzün bilgisayar ve ağ teknolojisi entegre edilerek akıllı şebeke sistemi oluşturulmuştur.

Kısaca akıllı şebeke, tüketicinin talebi ile üreticinin arzı arasındaki dengeyi çift yönlü haberleşerek sürekli izleyen ve kontrol eden bir enerji yönetim sistemi olarak tanımlanabilir. Akıllı şebekenin temel görevi şebeke dahilinde bulunan bütün kullanıcılara verimli, sürekli, ekonomik ve güvenilir bir şekilde elektrik enerjisi sağlamaktır.

Tarihçe

İlk alternatif akım güç şebekesi 1886 yılında Great Barrington, Massachusetts’de kurulmuştur. Bu şebeke tek yönlü ve tek merkezli bir yapıdadır. Fakat 20. yüzyıla girildiğinde ekonomi ve güvenilirlik sepebleri birbiri ile bağlanmış çok daha büyük şebekeleri ortaya çıkarmaya başlamıştır. 1960’lı yıllardan itibaren binlerce elektrik üretim santrali birbirine bağlanmaya ve yüksek kapasite ile büyük yük dağıtım merkezlerine enerji gönderilmeye başlanılmıştır. 1970’lerden 1990’lara kadar büyüyen enerji talebi elektrik üretim santrali sayısını arttırmış olsa da artan ihtiyaçlar sebebiyle belirli zamanlardaki ihtiyaca karşılık verememiş kesintiler artmış ve şebekeden kaynaklı problemlerden ötürü enerji iletim kalitesi düşmüştür. 

Bu tür problemlerin ortadan kaldırılması ve talebin doğru yönetilebilmesi açısından 21. yüzyılın başlarından itibaren akıllı şebeke araştırmaları önem kazanmış ve yaygınlaşmıştır. Bu yıllarda elektronik haberleşme teknolojisinin ilerlemesi ve teknolojik sınırlamaların yavaş yavaş aşılması ile birlikte Çin, Hindistan, Brezilya gibi ülkelerde akıllı şebeke kurulumları gerçekleştirilmeye başlanmıştır. Günümüzde yapılan pilot bölge çalışmaları ışığında bir çok ülke akıllı şebeke kurulum oranını arttırmış ve yaptığı kurumlar ile milyon dolarlar mertebesinde kazançlar elde etmişlerdir. 

Günümüzde gelişen elektronik endüstrisi sayesinde ortaya çıkan akıllı sayaçlar ile akıllı şebeke yapısı son kullanıcıya kadar uzanan bir veri toplama ve yönetim sistemi halini almıştır. Önümüzdeki yıllarda nesnelerin interneti (Internet of Things) kavramının yaygınlaşması ile akıllı şebeke yapılarının akıllı şehir kavramına dönüşmesi kaçınılmaz bir sonuç olarak görülmektedir. 

Diğer ülkelerde olduğu gibi ülkemizde de akıllı şebekeler konusunda çalışmalar hızla devam etmekte ve devlet kurumları tarafından desteklenmektedir.