NETES MÜHENDİSLİK
Profesyonel Üye
"Yeşil" olmak artık sadece moda bir kelime değil. Hem özel sektörde hem de kamu sektöründe enerji dönüşümü sadece gerçekleşmekle kalmıyor, aynı zamanda büyük bir hızla artıyor.
Uzun vadeli enerji güvenilirliğinin yanı sıra tüketici ve düzenleyici baskının bir karışımı, endüstri kollarındaki şirketlerin rakiplerine göre farklılaşma aracı olarak yenilenebilir enerji aramasına neden oluyor. Bu dönüşümü hızlandırmak için şirketler, gelişmiş programlanabilir güç çözümleri de dahil olmak üzere daha iyi güç ve test ekipmanlarına ihtiyaç duyuyor.
Bu teknik incelemede, güç ve enerji sektörünün bugünkü durumuna, güç ve teste ilişkin temel hususlara ve gelecekteki yenilikleri neyin tetiklediğine odaklanılacaktır.
Güç ve Enerji Sektörü Bugün Ne Yapıyor?
ABD Enerji Bilgi İdaresi'ne (EIA) göre, yenilenebilir enerji kaynakları, 2019'da Amerika Birleşik Devletleri'ndeki toplam enerji tüketiminin yaklaşık %11'ini oluşturuyordu. 2021 yılına kadar EIA, rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretiminin nükleer ve kömürü geçeceğini öngörüyor. 2045'e kadar doğalgazı da geçeceğini öngörüyorlar.
Büyüme yaşayan başlıca yenilenebilir enerji kaynakları şunları içerir:
• Güneş
• Jeotermal
• Rüzgâr
• Hidroelektrik
Bu ve diğer yenilenebilir enerji kaynakları yeni fırsatlar sunarken, daha yenilenebilir geleceğe doğru geçiş, bir düğmeyi çevirmek kadar basit değil. Başlıca zorluk olarak şunları içermektedir:
Enerji Kullanılabilirliği
Yenilenebilir enerji kaynakları her zaman 7/24 kullanılabilir değildir. Güneş battığında veya rüzgar dindiğinde, başlıca yenilenebilir enerji kaynaklarını kaybetmeye başlarız. Ne yazık ki güneş battı diye dünya çalışmayı bırakmıyor. Bu, yalnızca yenilenebilir enerjiye güvenmek istiyorsak, uygun enerji depolama araçlarına sahip olmamız gerektiği anlamına geliyor. Ancak o zaman güneş ve rüzgarın “kapalı” olduğu saatlerde dünyaya güç vermeye devam edebiliriz.
Güvenilirlik
Modern dünyadan beklediğimiz bir şey varsa, o da cihazlarımızın ve makinelerimizin çalışır durumda kalmasıdır.
Elektriğiniz kesilirse, sisteminiz çöker - bu kadar basit. Yenilenebilir kaynaklardan gelen gücü dönüştüren cihazların güvenilirliğinin sağlanması son derece önemlidir. Şebekeye bağlı invertörler gibi cihazları onlarca yıllık garanti kapsamı içinde sunan şirketler, bu kapsamla eşleşmeyen ürünleri sahaya çıkarmayı göze alamazlar.
Güç Çözümleri
Her enerji kaynağı aynı şekilde çalışmaz. Petrol ve gaz için tasarlanmış güç dönüştürme ekipmanı, yenilenebilir enerjiyi yakalama ve kullanma amaçlı bir sisteme kolayca yerleştirilemez.
Örneğin güneş enerjisini ele alalım. Güneşi bir enerji kaynağı olarak kullanmanın ölümcül kusuru, yalnızca güneş parlarken enerji toplayabileceğiniz anlamına gelir. Çabalarınız yalnızca geceleri kesintiye uğramakla kalmaz, bulutlu bir gün bile işlevi büyük ölçüde azaltabilir. Bulutlu günlerin, açık bir günde alacağınız enerjinin yalnızca yaklaşık yüzde 10 ile 25'ini sağladığı tahmin edilmektedir.
Buradaki sorun, bazı günlerin daha az güç üretmesi kadar basit olmamasıdır. Güneş enerjisi toplama, kısa bir bulutlu havadan dakikadan dakikaya büyük ölçüde değişebilir.
Güneş panelinden aldığınız güç, elektrik şebekesine doğrudan bağlanamayan DC gücüdür. Elektrik şebekesinin kabul edeceği şekilde DC gücünü AC gücüne dönüştüren inverter adı verilen bir cihaz aracılığıyla işlenmesi gerekir. AC ızgara simülatörleri gibi test ekipmanları, elektrik şebekesi gibi davranmak ve gerilim kesintileri ve elektrik kesintileri gibi şeyleri simüle edebilmek için araçlar sağlamak üzere tasarlanmıştır. Karasal güneş dizisi simülatörleri (TerraSAS) gibi diğer ekipmanlar, bir güneş paneli gibi davranacak şekilde tasarlanmıştır. Bunlar, güneşin açısının sabahtan akşama nasıl değiştiği ve panelin üzerinden geçen bulutların nasıl yerel gölgeleme oluşturabileceği gibi farklı gerçek dünya senaryolarını simüle edebilir.
İşleri daha da karmaşık hale getirmek için, güneş paneli dizileri tekdüze bir birim değil, bireysel güneş panellerinden oluşmaktadır. Bunlar, güneşten gelen fotonları toplayan ve onları elektrik enerjisine dönüştüren şeylerdir. Bir bulut geçtiğinde veya bir ağacın gölgesi bir güneş paneline yansıtıldığında, genellikle tüm güneş panelini bir kerede kaplamaz. Bazı hücreler hala doğrudan güneş ışığı alırken diğerleri gölgede olacaktır, yani panelin sadece güneş alıp almadığı değil, ne kadar güneş aldığı da önemlidir.
Aynı mantık, rüzgar enerjisi gibi diğer değişken yenilenebilir enerji kaynakları için de geçerlidir. Hava akımları hızlandıkça veya yavaşladıkça, bir test sistemi, enerji kaynağı tarafından deneyimlenenle aynı güç davranışını sağlayabilmelidir.
Bu yenilenebilir enerji kaynaklarından gelen gücü dönüştüren saha ekipmanının tasarımını doğrulamak istiyorsanız, her kullanım durumuyla eşleşen güç simülasyonu davranışı sağlayan bir test platformunun oluşturulabilmesi gerekir.
Programlanabilir güç, sahip olduğunuz test sisteminin gereksinimlerine uyması için elektriksel özellikleri (gerilim, akım, frekans, dönüş hızı, geçici tepki vb.) değiştirmenize olanak tanır. Esnek ve uyarlanabilirdirler ve zorlu güç geçişlerinin veya diğer benzersiz elektriksel özelliklerin üstesinden gelebilirler. Bir analog giriş, dijital arabirim veya yerleşik kullanıcı arabirimi aracılığıyla doğrulama gereksinimleriyle eşleşen uygun test metodolojisini ve dizilerini tasarlayabilirsiniz.
Örneğin, Maksimum güç noktası takibi (MPPT), şebekeye bağlı invertörlerin güneş panellerinden gelen gücü dönüştürürken verimliliği artırmak için kullandıkları bir yöntemdir. Güneş paneli gücünü taklit etmek için bir güneş dizisi simülatörü kullanırken, eviricinin MPPT algoritması tarafından getirilen çok küçük değişikliklere çok hızlı tepki vermesi gerekir. Çok yavaşsa, evirici çıkışını doğru bir şekilde optimize edemeyecektir. Kalitesiz test ekipmanıyla, tasarım mühendisinin standart altı verimliliğin MPPT tasarımında mı yoksa test ekipmanında mı olduğunu belirlemesi gerekecektir. Bu zaman alır ve belirlemek için önemli miktardaki kaynağı boşa harcayabilir.
AMETEK Programmable Power'ın TerraSAS™ serisi fotovoltaik (PV) simülatörleri, karasal bir PV güneş dizisinin dinamik elektriksel davranışını taklit etmek için özel olarak tasarlanmıştır. TerraSAS, çevik bir güç kaynağını yenilikçi bir I-V eğrisi üreteci ile birleştiren küçük bir form faktöründe yüksek performanslı bir çözüm sunar - hepsi tek bir bağımsız ünitede. Düşük çıkış kapasitansları ve yüksek kapalı döngü bant genişlikleri, daha yüksek güç testi için gelişmiş MPPT algoritmalarına ayak uydurmalarına da olanak tanır.
Hem güç sağlayabilen hem de kabul edebilen rejeneratif güç kaynakları, özellikle enerji depolama ve genel verimlilik kilit faktörler olduğunda belirli uygulamalar için önemlidir.
Tipik elektronik yükler enerjiyi ısıya dönüştürürken, rejeneratif güç kaynakları bu enerjiyi güvenli bir şekilde şebekeye geri verebilir. Bu, daha sonra kullanılmak üzere saklanabilen enerji tasarrufu sağlarken, ısı yönetimiyle birlikte gelen ek maliyetleri de ortadan kaldırır. Enerji depolama, değişkenlikleri nedeniyle yenilenebilir güç kaynakları için kritik öneme sahiptir, bu nedenle rejeneratif güç kaynakları, tutarlı bir güç kaynağının korunmasına yardımcı olabilir.
Daha kompakt güç kaynakları geliştirmek de önemli bir husustur. Daha küçük tasarımlar, aynı güç çıkışına çok fazla yer kaplamadan veya sistemlerinizin ağırlığını kaldırmadan ulaşmanızı sağlar.
İleri Düzey Test
Kesin ve güvenilir test ekipmanlarına sahip olmak, enerji ve enerji sektörünün başarısı için kritik öneme sahiptir. Sadece tasarımlarımızı doğrulayarak ticari ve endüstriyel kullanıma hazır olduklarından emin olabiliriz. Tıpkı güç kaynaklarının ve elektronik yüklerin yenilenebilir enerjinin değişken doğasını idare etmesi gerektiği gibi, test ekipmanımızın da aynı şekilde olması gerekir. Uygun test ekipmanı, gölgeli bir güneş paneli veya rüzgarda bir artış gibi enerjide düşüşlere veya ani artışlara neden olan gerçek dünya senaryolarını yeterince simüle edebilmelidir. Yenilenebilir enerjinin girdisi değişken olsa da, o enerjinin elektriksel izlemesinde önemli bir değişiklik elde edemezsiniz veya bir testi geçersiz kılma riskiniz vardır. Bu nedenle ultra yüksek hassasiyetli izleme ekipmanına ihtiyacınız vardır.
AMETEK Programlanabilir Güç: Değişimi Körüklemek
AMETEK Programmable Power, dünyanın önde gelen pazarları için yüksek oranda farklılaştırılmış güç ve test ekipmanı geliştirmede uzmanlaşmıştır.
AMETEK Programmable Power, onlarca yıldır çeşitli pazarlar ve endüstriler için yeni seviye enerji çözümleri geliştirmede dünya lideri olarak hizmet vermiştir. Bu uzmanlık, hâlihazırda başardıklarımıza dayanarak neyin işe yarayıp neyin yaramadığını bilmemizi sağlar.
Güç ve teste tam hizmet yaklaşımı için bu deneyimi yenilikçi ürün tekliflerimizle birleştiriyoruz. Modern teknoloji ile yapılabileceklerin ötesinde olabileceğini düşündüğünüz bir fikriniz mi var? Mümkün olup olmadığını ve değilse bir sonraki en iyi alternatifin ne olacağını size bildireceğiz. Doğru yaklaşımla, oraya giden yol başlangıçta düşündüğünüzden farklı olsa bile çoğu şeyin mümkün olduğunu göreceksiniz.
AMETEK Programmable Power, güç ortağınız olarak bu yolculuğa sizinle birlikte çıkmaya hazır. Bu şekilde, yenilenebilir enerjiyle beslenen döngüsel bir ekonomi için birlikte çalışabiliriz.
Uzun vadeli enerji güvenilirliğinin yanı sıra tüketici ve düzenleyici baskının bir karışımı, endüstri kollarındaki şirketlerin rakiplerine göre farklılaşma aracı olarak yenilenebilir enerji aramasına neden oluyor. Bu dönüşümü hızlandırmak için şirketler, gelişmiş programlanabilir güç çözümleri de dahil olmak üzere daha iyi güç ve test ekipmanlarına ihtiyaç duyuyor.
Bu teknik incelemede, güç ve enerji sektörünün bugünkü durumuna, güç ve teste ilişkin temel hususlara ve gelecekteki yenilikleri neyin tetiklediğine odaklanılacaktır.
Güç ve Enerji Sektörü Bugün Ne Yapıyor?
ABD Enerji Bilgi İdaresi'ne (EIA) göre, yenilenebilir enerji kaynakları, 2019'da Amerika Birleşik Devletleri'ndeki toplam enerji tüketiminin yaklaşık %11'ini oluşturuyordu. 2021 yılına kadar EIA, rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretiminin nükleer ve kömürü geçeceğini öngörüyor. 2045'e kadar doğalgazı da geçeceğini öngörüyorlar.
Büyüme yaşayan başlıca yenilenebilir enerji kaynakları şunları içerir:
• Güneş
• Jeotermal
• Rüzgâr
• Hidroelektrik
Bu ve diğer yenilenebilir enerji kaynakları yeni fırsatlar sunarken, daha yenilenebilir geleceğe doğru geçiş, bir düğmeyi çevirmek kadar basit değil. Başlıca zorluk olarak şunları içermektedir:
Enerji Kullanılabilirliği
Yenilenebilir enerji kaynakları her zaman 7/24 kullanılabilir değildir. Güneş battığında veya rüzgar dindiğinde, başlıca yenilenebilir enerji kaynaklarını kaybetmeye başlarız. Ne yazık ki güneş battı diye dünya çalışmayı bırakmıyor. Bu, yalnızca yenilenebilir enerjiye güvenmek istiyorsak, uygun enerji depolama araçlarına sahip olmamız gerektiği anlamına geliyor. Ancak o zaman güneş ve rüzgarın “kapalı” olduğu saatlerde dünyaya güç vermeye devam edebiliriz.
Güvenilirlik
Modern dünyadan beklediğimiz bir şey varsa, o da cihazlarımızın ve makinelerimizin çalışır durumda kalmasıdır.
Elektriğiniz kesilirse, sisteminiz çöker - bu kadar basit. Yenilenebilir kaynaklardan gelen gücü dönüştüren cihazların güvenilirliğinin sağlanması son derece önemlidir. Şebekeye bağlı invertörler gibi cihazları onlarca yıllık garanti kapsamı içinde sunan şirketler, bu kapsamla eşleşmeyen ürünleri sahaya çıkarmayı göze alamazlar.
Güç Çözümleri
Her enerji kaynağı aynı şekilde çalışmaz. Petrol ve gaz için tasarlanmış güç dönüştürme ekipmanı, yenilenebilir enerjiyi yakalama ve kullanma amaçlı bir sisteme kolayca yerleştirilemez.
Örneğin güneş enerjisini ele alalım. Güneşi bir enerji kaynağı olarak kullanmanın ölümcül kusuru, yalnızca güneş parlarken enerji toplayabileceğiniz anlamına gelir. Çabalarınız yalnızca geceleri kesintiye uğramakla kalmaz, bulutlu bir gün bile işlevi büyük ölçüde azaltabilir. Bulutlu günlerin, açık bir günde alacağınız enerjinin yalnızca yaklaşık yüzde 10 ile 25'ini sağladığı tahmin edilmektedir.
Buradaki sorun, bazı günlerin daha az güç üretmesi kadar basit olmamasıdır. Güneş enerjisi toplama, kısa bir bulutlu havadan dakikadan dakikaya büyük ölçüde değişebilir.
Güneş panelinden aldığınız güç, elektrik şebekesine doğrudan bağlanamayan DC gücüdür. Elektrik şebekesinin kabul edeceği şekilde DC gücünü AC gücüne dönüştüren inverter adı verilen bir cihaz aracılığıyla işlenmesi gerekir. AC ızgara simülatörleri gibi test ekipmanları, elektrik şebekesi gibi davranmak ve gerilim kesintileri ve elektrik kesintileri gibi şeyleri simüle edebilmek için araçlar sağlamak üzere tasarlanmıştır. Karasal güneş dizisi simülatörleri (TerraSAS) gibi diğer ekipmanlar, bir güneş paneli gibi davranacak şekilde tasarlanmıştır. Bunlar, güneşin açısının sabahtan akşama nasıl değiştiği ve panelin üzerinden geçen bulutların nasıl yerel gölgeleme oluşturabileceği gibi farklı gerçek dünya senaryolarını simüle edebilir.
İşleri daha da karmaşık hale getirmek için, güneş paneli dizileri tekdüze bir birim değil, bireysel güneş panellerinden oluşmaktadır. Bunlar, güneşten gelen fotonları toplayan ve onları elektrik enerjisine dönüştüren şeylerdir. Bir bulut geçtiğinde veya bir ağacın gölgesi bir güneş paneline yansıtıldığında, genellikle tüm güneş panelini bir kerede kaplamaz. Bazı hücreler hala doğrudan güneş ışığı alırken diğerleri gölgede olacaktır, yani panelin sadece güneş alıp almadığı değil, ne kadar güneş aldığı da önemlidir.
Aynı mantık, rüzgar enerjisi gibi diğer değişken yenilenebilir enerji kaynakları için de geçerlidir. Hava akımları hızlandıkça veya yavaşladıkça, bir test sistemi, enerji kaynağı tarafından deneyimlenenle aynı güç davranışını sağlayabilmelidir.
Bu yenilenebilir enerji kaynaklarından gelen gücü dönüştüren saha ekipmanının tasarımını doğrulamak istiyorsanız, her kullanım durumuyla eşleşen güç simülasyonu davranışı sağlayan bir test platformunun oluşturulabilmesi gerekir.
Programlanabilir güç, sahip olduğunuz test sisteminin gereksinimlerine uyması için elektriksel özellikleri (gerilim, akım, frekans, dönüş hızı, geçici tepki vb.) değiştirmenize olanak tanır. Esnek ve uyarlanabilirdirler ve zorlu güç geçişlerinin veya diğer benzersiz elektriksel özelliklerin üstesinden gelebilirler. Bir analog giriş, dijital arabirim veya yerleşik kullanıcı arabirimi aracılığıyla doğrulama gereksinimleriyle eşleşen uygun test metodolojisini ve dizilerini tasarlayabilirsiniz.
Örneğin, Maksimum güç noktası takibi (MPPT), şebekeye bağlı invertörlerin güneş panellerinden gelen gücü dönüştürürken verimliliği artırmak için kullandıkları bir yöntemdir. Güneş paneli gücünü taklit etmek için bir güneş dizisi simülatörü kullanırken, eviricinin MPPT algoritması tarafından getirilen çok küçük değişikliklere çok hızlı tepki vermesi gerekir. Çok yavaşsa, evirici çıkışını doğru bir şekilde optimize edemeyecektir. Kalitesiz test ekipmanıyla, tasarım mühendisinin standart altı verimliliğin MPPT tasarımında mı yoksa test ekipmanında mı olduğunu belirlemesi gerekecektir. Bu zaman alır ve belirlemek için önemli miktardaki kaynağı boşa harcayabilir.
AMETEK Programmable Power'ın TerraSAS™ serisi fotovoltaik (PV) simülatörleri, karasal bir PV güneş dizisinin dinamik elektriksel davranışını taklit etmek için özel olarak tasarlanmıştır. TerraSAS, çevik bir güç kaynağını yenilikçi bir I-V eğrisi üreteci ile birleştiren küçük bir form faktöründe yüksek performanslı bir çözüm sunar - hepsi tek bir bağımsız ünitede. Düşük çıkış kapasitansları ve yüksek kapalı döngü bant genişlikleri, daha yüksek güç testi için gelişmiş MPPT algoritmalarına ayak uydurmalarına da olanak tanır.
Hem güç sağlayabilen hem de kabul edebilen rejeneratif güç kaynakları, özellikle enerji depolama ve genel verimlilik kilit faktörler olduğunda belirli uygulamalar için önemlidir.
Tipik elektronik yükler enerjiyi ısıya dönüştürürken, rejeneratif güç kaynakları bu enerjiyi güvenli bir şekilde şebekeye geri verebilir. Bu, daha sonra kullanılmak üzere saklanabilen enerji tasarrufu sağlarken, ısı yönetimiyle birlikte gelen ek maliyetleri de ortadan kaldırır. Enerji depolama, değişkenlikleri nedeniyle yenilenebilir güç kaynakları için kritik öneme sahiptir, bu nedenle rejeneratif güç kaynakları, tutarlı bir güç kaynağının korunmasına yardımcı olabilir.
Daha kompakt güç kaynakları geliştirmek de önemli bir husustur. Daha küçük tasarımlar, aynı güç çıkışına çok fazla yer kaplamadan veya sistemlerinizin ağırlığını kaldırmadan ulaşmanızı sağlar.
İleri Düzey Test
Kesin ve güvenilir test ekipmanlarına sahip olmak, enerji ve enerji sektörünün başarısı için kritik öneme sahiptir. Sadece tasarımlarımızı doğrulayarak ticari ve endüstriyel kullanıma hazır olduklarından emin olabiliriz. Tıpkı güç kaynaklarının ve elektronik yüklerin yenilenebilir enerjinin değişken doğasını idare etmesi gerektiği gibi, test ekipmanımızın da aynı şekilde olması gerekir. Uygun test ekipmanı, gölgeli bir güneş paneli veya rüzgarda bir artış gibi enerjide düşüşlere veya ani artışlara neden olan gerçek dünya senaryolarını yeterince simüle edebilmelidir. Yenilenebilir enerjinin girdisi değişken olsa da, o enerjinin elektriksel izlemesinde önemli bir değişiklik elde edemezsiniz veya bir testi geçersiz kılma riskiniz vardır. Bu nedenle ultra yüksek hassasiyetli izleme ekipmanına ihtiyacınız vardır.
AMETEK Programlanabilir Güç: Değişimi Körüklemek
AMETEK Programmable Power, dünyanın önde gelen pazarları için yüksek oranda farklılaştırılmış güç ve test ekipmanı geliştirmede uzmanlaşmıştır.
AMETEK Programmable Power, onlarca yıldır çeşitli pazarlar ve endüstriler için yeni seviye enerji çözümleri geliştirmede dünya lideri olarak hizmet vermiştir. Bu uzmanlık, hâlihazırda başardıklarımıza dayanarak neyin işe yarayıp neyin yaramadığını bilmemizi sağlar.
Güç ve teste tam hizmet yaklaşımı için bu deneyimi yenilikçi ürün tekliflerimizle birleştiriyoruz. Modern teknoloji ile yapılabileceklerin ötesinde olabileceğini düşündüğünüz bir fikriniz mi var? Mümkün olup olmadığını ve değilse bir sonraki en iyi alternatifin ne olacağını size bildireceğiz. Doğru yaklaşımla, oraya giden yol başlangıçta düşündüğünüzden farklı olsa bile çoğu şeyin mümkün olduğunu göreceksiniz.
AMETEK Programmable Power, güç ortağınız olarak bu yolculuğa sizinle birlikte çıkmaya hazır. Bu şekilde, yenilenebilir enerjiyle beslenen döngüsel bir ekonomi için birlikte çalışabiliriz.