Yenilenebilir enerjilerin şebekeye sağlıklı entegrasyonu için, yüksek hızlı batarya sistemlerinin yaygınlaştırılması ve yerel enerji üretimi-depolama çözümlerinin artırılması gerekiyor
İspanya ve Portekiz’de 28 Nisan’da yaşanan elektrik kesintisi hayatı felç etmiş ve milyonlarca kişiyi etkilemişti. Madrid, Barselona ve Lizbon gibi büyük şehirlerde hayatı adeta durma noktasına getiren bu olay, arıza mı yoksa siber saldırı mı gibi çok sayıda soruyu beraberinde getirdi. İTÜ Öğretim Görevlisi Prof. Dr. Mustafa Ergen, kesintinin nedenlerini ve Avrupa elektrik şebekesinin gelecekte karşı karşıya kalabileceği riskleri anlattı.
Beş saniyede 20 GW’lık yükleme: Şebekeyi devreden çıkardı
“Avrupa’nın güneybatısını etkileyen kesintinin temel nedeni, güneş enerjisi üretiminde yaşanan ani bir artış oldu. Beklenmedik şekilde bir anda 20 GW’ın üzerinde bir enerjinin şebekeye yüklenmesi, üretim ve tüketim arasında ciddi bir dengesizlik yarattı. Bu da gaz ve hidroelektrik santrallerindeki türbinlerin yüklerini kaybederek hızlanmasına, dolayısıyla şebeke frekansının 50 Hz’in üzerine çıkmasına yol açtı. Frekanstaki bu ani yükseliş, otomatik koruma sistemlerini tetikledi ve santrallerin devre dışı kalmasına, şebekenin bazı bölümlerinin izole edilmesine neden oldu. Zincirleme etkiler sonucunda, İspanya’nın büyük kısmıyla birlikte Portekiz ve Güney Fransa da karanlığa gömüldü. Modern elektrik şebekelerinde akıllı inverterler, otomatik üretim kontrol sistemleri ve bataryalar gibi dengeleme unsurları bulunsa da, bu teknolojiler bu kadar büyük ve hızlı bir enerji girişine yeterli yanıt veremedi. Özellikle yenilenebilir kaynakların mekanik atalet sağlayamaması, sistemin kırılganlığını artırdı. Yaşananlar, yüksek oranda güneş ve rüzgâr enerjisine dayalı sistemlerde güçlü batarya altyapıları ve dengeleme mekanizmalarının ne denli kritik olduğunu bir kez daha ortaya koydu.”
Doğa olaylarının görünmeyen etkisi
“Elektrik iletim hatları genellikle düşük frekansta çalıştığından, atmosferik olaylardan doğrudan etkilenmeleri nadirdir. Ancak sıcaklık farkları, ani rüzgârlar ve jeomanyetik fırtınalar gibi olaylar, iletim hatlarında mekanik titreşimlere veya salınımlara neden olabilir. Bu da koruma sistemlerinin devreye girmesine ve bazı hatların güvenlik amacıyla kapanmasına yol açabilir. Özellikle Nisan ayında İber Yarımadası’nda görülen 15–20 derecelik sıcaklık farkları, bu tür bir mekanik zorlanmaya zemin hazırlamış olabilir.”
ENTSO-E Ağı: Avantaj mı, risk mi?
“Avrupa elektrik sistemleri ENTSO- E ağı üzerinden birbirine sıkı şekilde bağlı. Avrupa şebekesinin ENTSO-E üzerinden yüksek düzeyde bağlantılı olması, önemli avantajlar ve riskler barındırıyor. Ülkeler, üretim veya talep dalgalanmalarında sınır ötesi hatlarla enerji ithal edip ihraç ederek kesintileri önleyebiliyor. Elektrik ticareti, gün öncesi ve gün içi piyasalarla maliyetleri düşürüyor. Yenilenebilir enerji kaynaklarının değişkenliği, geniş bir coğrafyada paylaşım sayesinde dengeleniyor. Ancak bu bağımlılık, bir ülkedeki arızanın diğerlerine yayılmasına, örneğin 2006’daki Avrupa “blackout’unda” olduğu gibi domino etkisine yol açabilir. Birbirine bağlı sistemler, siber saldırılara karşı daha savunmasız hale geliyor; tek bir zayıf nokta, tüm bölgeyi etkileyebilir. ENTSO-E, bu riskleri azaltmak için ‘ada modu’, yedek rezervler ve stres testleri gibi önlemler alıyor. Yine de bu olay, ‘tek noktadan çöküş’ riskini ve yeni yedekleme çözümlerine olan ihtiyacı gösteriyor. Yerel enerji üretimi ve depolama sistemlerinin artırılması, bu riskleri dengeleyebilir.”
Yüksek hızlı batarya sistemlerinin yaygınlaştırılması gerekiyor
“Elektrik şebekesinin sağlıklı işlemesi için tüm jeneratörlerin aynı frekansta senkronize şekilde çalışması gerekiyor. Bir bölgedeki frekans sapması, zincirleme etkiyle diğer bölgeleri de etkileyebiliyor. İspanya’daki bu olayda, ani tüketim azalmasıyla türbinlerin yüklerini kaybetmesi, aniden yükü boşalan bisiklet pedalı gibi hızlandı ve şebeke frekansını tehlikeli seviyelere yükseltti. Frekans 50.5 Hz üzerine çıktığında, koruma sistemleri devreye girerek birçok santrali ve iletim hattını kapattı. Küçük bir sapmanın büyük bir enerji krizine dönüşmesi, frekans dengesinin ne kadar hassas olduğunu gözler önüne serdi. Bu tür sorunları önlemek için, yüksek hızlı batarya sistemlerinin yaygınlaştırılması ve yerel enerji üretimi-depolama çözümlerinin artırılması gerekiyor.”
Teknolojiye yatırım şart
“Modern inverterler, bataryalarla birlikte sanal atalet sağlayarak frekans düşüşlerinde enerji enjekte edebilir. Batarya sistemleri, ani üretim düşüşlerini telafi eder. Akıllı şebekeler, gerçek zamanlı veri analiziyle dengeyi optimize eder. Yüksek gerilim doğru akım hatları, yenilenebilir enerjiyi uzak bölgelere taşır. Hava durumu modelleri, üretimi daha iyi öngörür. Avrupa’da ENTSO-E, yenilenebilir enerji entegrasyonunu kolaylaştırmak için standartlar geliştiriyor. Örneğin, Danimarka rüzgâr enerjisini bataryalar ve Norveç’le bağlantılarla dengeliyor; Almanya, şebeke modernizasyonuyla hassasiyeti azaltıyor. Yenilenebilir enerjiler şebekeyi hassaslaştırsa da, bu durum sanal atalet, depolama ve akıllı sistemlerle yönetilebilir. Yenilenebilir enerji kullanan ülkeler; büyük ölçekli bataryalar, yüksek kapasiteli pompalı hidro sistemler, diğer ülkelere enerji aktarabilecek güçlü iletim hatları olmaksızın kırılgan hale gelebilir. Avrupa da, 2030’da yenilenebilir enerji payını yüzde 50’ye çıkarmayı hedeflerken, teknolojik yeniliklerle bu riskleri kontrol altına alıyor.”
Türkiye’nin konumu ne?
- “Türkiye, 2011 yılından bu yana Avrupa elektrik şebekesine senkronize şekilde bağlı. 2023’te ENTSO-E’nin gözlemci üyesi statüsünü kazanan Türkiye, Bulgaristan ve Yunanistan üzerinden bu ağa entegre olmuş durumda. Bu entegrasyon, elektrik ticareti ve şebeke güvenliği açısından önemli avantajlar sunarken, Avrupa’daki risklerin dolaylı olarak Türkiye’yi de etkileyebileceği anlamına geliyor. Türkiye şebeke sisteminin Avrupa ağının en kenarında yer alması, bu tür zincirleme kesintilerin Türkiye’ye ulaşma ihtimalini düşürüyor. Türkiye’de yenilenebilirin artmasıyla da aynı riski bizde yaratabiliriz.”
Şebekeyi dengede tutmak gerekiyor
- “İspanya, geçtiğimiz yıl elektrik üretiminin yarısından fazlasını rüzgâr ve güneş gibi yenilenebilir kaynaklardan sağladı. Hükümet, bu oranı 2030 yılına kadar yüzde 81’e çıkarmayı hedefliyor. Güneş ve rüzgârın tüm avantajlarına rağmen, sürekli ve istikrarlı güç ihtiyacıyla her zaman uyum içinde çalışmıyorlar. Güneş aniden kaybolduğunda ya da rüzgâr dindiğinde, şebekeyi dengede tutmak çok daha zor hale geliyor. Şimdiki durum ise tam tersi, daha çok üretim olursa ne olacağını gördük.”
