Gün geçtikçe elektrik enerjisine olan ihtiyacın arttığına bireysel hayatlarımızda da şahit oluyoruz. Elektrik üretimi sırasında tüketilen fosil kaynaklarının kullanımı talebin artmasıyla riskli bir hale geldiği öngörülüyor. Kontrolsüz kullanıma sahip olan fosil yakıtlar ise birçok olumsuz etkiyi de beraberinde getiriyor. Fosil yakıtlara olan bu küresel bağımlılık, belirli politikalar ve önlemler uygulanmadıkça, karbon emisyonları açısından çevremiz için tehlikeli.
 

Enerji sistemleri; rekabetçi enerji kaynakları ve Enerji Depolama Sistemleri (ESS) ile uyum sağlayan merkezi olmayan bir modele doğru evriliyor. Enerjiye olan talebin artması geleneksel güç sistemlerinin alternatifi olarak Dağıtılmış Enerji Kaynaklarının (DER’ler) kullanımını önümüze çıkarmakta. DER'lerin artması ve bulut bilişim teknolojilerinde kaydedilen ilerleme, çeşitli akıllı şebeke uygulamalarının ve hizmetlerinin geliştirilmesini de mümkün kılmış ve kolaylaştırmıştır.

Son yıllarda enerji talebinde yaşanan ciddi orandaki artışlar toplam kurulu kapasitenin ve elektrik üretim miktarının artırılmasını gerektirir. Elektrik talebi artmaya devam ettikçe, üretici ve tüketici sayısında da dolaylı olarak artış olur. Eşler arası (P2P) enerji ticareti bu durum karşısında alternatif olarak karşımıza çıkar. P2P enerji ticareti tüketicilerin ve üretici-tüketicilerin enerji değişimini doğrudan, herhangi bir aracıya ihtiyaç duymadan gerçekleştirmelerine olanak tanımaktadır.




 

Geleneksel enerji şebekeleri, büyük ve merkezi jeneratörler sayesinde tüketicilere elektrik iletmek amacıyla tasarlanır. Ancak, günümüzde teknolojinin gelişmesi ile birlikte enerji iletim, dağıtım ve hatta tüketim noktasında da değişiklikler yaşanıyor. Üretim, iletim ve dağıtım olmak üzere üç kısımdan oluşan geleneksel güç sistemleri, gücün büyük enerji santralleri tarafından üretildiği dikey bir yapıya sahip. Bu sistemler genellikle uzak lokasyonlarda enerji kaynaklarına veya tedarik yollarına yakın ve yük merkezlerinden nispeten uzakta inşa edilir. Üretim sistemi, birincil enerji kaynaklarının elektrik enerjisine dönüştürülmesinden kaynaklanan mekanik gücü dönüştürürken iletim sistemi, elektrik gücünü yük merkezlerine uzun bir mesafe boyunca taşır. Dağıtım sistemi ise elektrik gücünü tüketicilere ve yüklere dağıtır.

Geleneksel güç sistemi bu hiyerarşik yapısı nedeniyle beraberinde çeşitli zorluklar getirir. Bu zorlukları şu şekilde sıralayabiliriz;

► Elektrik üretiminde karbon emisyonunun gittikçe artan bir seviyeye ulaşması
► Deregülasyon piyasası sebebiyle ekonomik operasyonlar yapılması
► Elektrik talebinin pik değerine ulaştığı zamanlarda elektrik kesintileri yaşanması

Sıraladığımız sorunlara alternatif olarak daha küçük ölçekli merkezi olmayan yerel iletim sistemleri kullanılmaya başlandığını söyleyebiliriz.

Dağıtılmış Enerji Kaynakları (DER'ler) tam da bu noktada, bahsettiğimiz sorunlara çözüm olarak karşımıza çıkmakta. Bünyesinde dizel motorlar, mikro türbinler, yakıt hücreleri, fotovoltaik ve küçük rüzgar türbinleri gibi çeşitli teknolojileri barındırır ve birçok son kullanıcıyı enerji tüketicisinden enerji üreticisi ve tüketicisi haline geçiş yapmalarını mümkün kılar. Bu dönüşüm, üretici-tüketicilerin aynı anda hem enerji üretmesini hem de tüketmesini sağlar. Yakın gelecekte, üretici-tüketiciler ve tüketiciler, arz ve talep arasında uyumsuzluk olduğunda bir pazar aracılığıyla birbirleriyle bağlanabilmekte ve yerel olarak enerji ticareti yapabilmekte.
 

P2P enerji ticaret yapısının uygulanması, mikroşebeke içindeki küçük ölçekli DER'lerden elde edilen fazla enerjinin yerel paylaşımına olanak tanır ve üretici-tüketicilerin, tüketiciler ve dağıtım sistemi operatörleri (DSO) için avantajlar sağlar. P2P enerji ticareti, yerel enerji dengesini sağlamayı kolaylaştırır ve geleneksel enerji değişim sürecini iyileştirir. P2P enerji ticareti aynı zamanda fosil yakıtların meydana getirdiği birçok soruna da alternatif oluşturmaktadır.

Mikro şebeke, hem enerji hem de veri alışverişi yaparak etkileşimde bulunan elektrikli araçlar (EV'ler), fotovoltaik sistemler (PV'ler), enerji depolama sistemleri (ESS'ler), üretici-tüketiciler, tüketiciler ve kamu hizmetleri dahil olmak üzere çeşitli tarafları içeren modern ve yenilikçi bir enerji sistemidir.

Nesnelerin İnterneti (IoT) teknolojileri, çeşitli sensörler, aktüatörler ve ölçüm cihazları kullanılarak izleme ve kontrol olmak üzere farklı akıllı şebeke uygulamalarını etkinleştirmek için yaygın olarak kullanılır. Blockchain teknolojisi, veri gizliliği, siber güvenlik ve güvenilirlik gibi özelliklerle heterojen IoT sistemlerinin enerji piyasasıyla entegrasyonu gibi kripto para birimiyle ilgili olmayan araştırmalarda dikkat çekmektedir. Blockchain teknolojisinin kullanıldığı elektrik iletim sistemlerinde daha verimli enerji ticaretinin sağlayacaktır. Tüketici birimleri de üretici olarak bu sayede sisteme dâhil edilebilecektir. Bu sistem sayesinde her birim diğer birimde üretilen enerjiyi de izleyebilmekte ve sistem şeffaflaşmaktadır. Zamana bağımlılık ve enerji depolama gibi fiziksel sınırlamalar blockchain ile en aza indirilmektedir. Genel olarak, P2P enerji ticaret sistemini dört katman oluşturur: elektrik şebekesi katmanı, bilgi ve iletişim teknolojisi (BIT) katmanı, kontrol katmanı ve iş katmanı.

Son dönemlerde dağıtılmış enerji kaynaklarının artmasıyla enerji dağıtım sistemlerinde meydana gelen değişimler aynı zamanda enerjinin üretilme ve tüketilme şeklinde de önemli ölçüde değişime yol açmıştır. Enerjinin sürdürülebilirliği fosil yakıtların tüketiminin artmasıyla önemli bir hale gelmiştir. Devletler, dağıtılmış enerji kaynaklarının kullanımını teşvik edecek hamleler yapmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının konut ölçekli kullanımının artması bu durumda karşımıza çıkmaktadır.

Merkezi olmayan açık bir şebeke sağlayan, enerji tüketen tüketicilerin sayısında meydana gelen artış eşler arası enerji ticaretinin önemine dikkat çeker. Dünya üzerinde birçok proje yerel enerji topluluklarını içeren eşler arası enerji ticaretine odaklanarak enerjinin verimli kullanımını artırmayı başarmış. Projelerden bazıları benzerlikleri paylaşırken, aynı zamanda farklı odak noktalarına sahiptirler. Blockchain teknolojisinin P2P enerji ticaretinde kullanılması ölçüm ve faturalandırma sistemini basitleştirebilecek çok umut verici bir teknik olarak kabul edilebilir.
 

Dünya üzerinde birçok proje merkezine P2P enerji ticaretini almıştır. Bir kısmı proje aşamasında kalırken hayata geçirilen projeler de mevcuttur. İncelemek isterseniz bazı proje başlıkları şu şekildedir:

► Brooklyn Microgrid
► Piclo | İngiltere
► Vandebron | Hollanda
► SonnenCommunity | Almanya
► Yeloha ve TransActive Grid | Amerika
► E-Cloud Projesi | Belçika

Bu yazıda ise benim de oldukça ilgimi çeken Brooklyn Microgrid projesini sizlere anlatmaya çalışacağım.




Enerji herkes tarafından rahat ulaşılabilir ve verimli bir şekilde kullanılabilir olması gerekmektedir. İncelediğim ve sizlere aktaracağım projede bunun uygulanabilir olduğunu göreceksiniz. Bu noktaya kadar bahsettiğimiz sorunlarının çözümü olarak sunulan P2P Enerji Ticaretinin Brooklyn’de ortaya çıkışı yerel toplulukların acil ihtiyaçları kapsamında esneklik sağlayan yerel olarak üretilen enerjinin geliştirilmesi üzerine olmuştur. Odaklanılan diğer başlıklar ise şu şekildedir;

► Müşteri maliyetlerini azaltmak ve temiz, yenilenebilir elektrik, enerji verimliliği ve enerji depolama seçeneklerini teşvik etmek,
►Yerel ekonomiyi korumak amacıyla dağıtılmış enerji kaynaklarını (DER’leri) elektrik kesintileri ve acil durumlar için yönetmek,
► Dağıtılmış enerji kaynakları ve kritik altyapı yükseltmeleri için en uygun olanı belirlemek için topluluk liderleri, kamu hizmetleri ve teknoloji ortaklarıyla birlikte çalışmak.

Konvansiyonel elektrik iletim sistemleri, elektriğin uzak yerlere iletilmesi nedeniyle kayıplara maruz kaldıkları için merkezi sistemi kapsayan yapıları nedeniyle dünyanın her yerinden saldırılara karşı savunmasızdır. Hemen hemen tüm ihtiyaçlarımız için ihtiyaç duyduğumuz elektrik sistemleri dünyada birçok saldırı ve arızaya maruz kalmakta ve toplumlarda sorunlara neden olmaktadır. Bu duruma örnek olarak, 2013 yılında Brooklyn’de yaşanan doğa olayları neticesinde uzun süreli elektrik kesintisi verilebilir. Brooklyn Microgrid, aşırı hava olayları veya diğer acil durumlar sırasında daha büyük elektrik şebekesinden ayrılma yeteneğine sahip yerel enerji ağları oluşturma hedefiyle Brooklyn, NY'nin Gowanus ve Park Slope bölgelerinde 2015 yılında kurulan bir topluluktur. Enerji ticaretinde blokchain teknolojisini kullanmayı başarmıştır. Brooklyn Microgrid, yerel olarak üretilen güneş enerjisi için bir enerji pazarıdır.

Bu projede blockchain teknolojisi ve yenilikçi çözümler sayesinde, mevcut şebeke altyapısında enerji alışverişi yapmak için yerelleştirilmiş enerji pazarları yaratan izinli bir veri platformu olan Exergy geliştirilerek kullanılıyor. Exergy platformu ile kendi yenilenebilir kaynaklarıyla enerji üreten üreticiler, yerel pazarlarında platformdaki tüketicilerle enerjiyi neredeyse gerçek zamanlı olarak özerk bir şekilde işlem gerçekleştirebilir.

Geleneksel şebekelerin kullanımında kullanıcılar tamamen şebekeye olan bağlantılara bağlıdır. Olası bir durumda bu bağlantının kötü etkilenmesiyle kullanıcıların elektriği kesilmektedir. Ancak mikro şebekeler şebekeden bağımsız çalışabilir ve kullanıcılar yerel enerji kaynaklarından faydalanabilir. Acil durumlarda ise hala şebekeye bağlı olmalarına rağmen yerel olarak güç almaya devam ederler.



Günümüzden Geleceğe Not

Dünya üzerinde birçok proje yerel enerji topluluklarını içeren eşler arası enerji ticaretine odaklanarak enerjinin verimli kullanımını artırmayı başarmış. Projelerden bazıları benzerlikleri paylaşırken, aynı zamanda farklı odak noktalarına sahiptirler. Blockchain teknolojisinin P2P enerji ticaretinde kullanılması ölçüm ve faturalandırma sistemini basitleştirebilecek çok umut verici bir teknik olarak kabul edilebilir. Biz de bilim ve teknoloji gelişmeye devam ederken hayatımızı güzelleştirmek için elimizde olan gücü, bilgiyi, verimli kullanmanın yolunu bulalım. Yaşadığımız ve yaşayacağımız alanları güzelleştirelim.


Kaynaklar:

[1] Soto E., Bosman L., Wollega E., Leon-Salas W., “Peer-to-peer energy trading: A review of the literatüre,” 2020, vol. 283, 2021, Applied Energy.
[2] Li Z, Bahramirad S, Paaso A, Yan M, Shahidehpour M. “Blockchain for decentralized transactive energy management system in networked microgrids.” Electr J 2019;32: 58–72.
[3] Papaefthymiou G., Integration of Stochastic Generation in Power Systems, Volume1, Page 2.
[4] Wu S., Zhang F., Li D., “User-Centric Peer-to-Peer Energy Trading Mechanisms for Residential Microgrids,” 2018, 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2).
[5] Zhang, C.; Wu, J.; Zhou, Y.; Cheng, M.; Long, C. “Peer-to-Peer energy trading in a Microgrid.” Appl. Energy 2018, 220, 1–12.
[6] Brooklyn Microgrid için: https://www.brooklyn.energy/