Akıllı enerji ekosistemi geliyor!

Enerji verimliliği teknolojilerinde refahı arttıran,vemisyonları azaltan inovasyonlar popülerleşecek…

Tarih: 12 Ocak 2023

EPİDA Baş Analisti Neslihan Gökdemir Ağar, bu yazısında, dünya çapında yükselişe geçen enerji verimliliği teknolojilerini geniş bir perspektifte değerlendirdi. Gelecekteki ekonomimizin temel itici gücünün bu alandaki inovasyonlar olacağını ulusa duyurdu.

Enerji tüketimini azaltmak için enerji verimli teknolojiler dünya çapında yükselişe geçerken, yeni bir hizmet ekosistemi oluşuyor. Enerji verimliliği ile yarının ekonomik büyümesine yön verecek teknolojiler arasındaki yakın bağ böylece belirginleşiyor. İklim politikalarının temelinde enerji kullanım verimliliğini artırmaya yönelik strateji ve çözümler var. Gelişen yeni teknolojiler; gelecekteki yatırımların bilgi teknolojisi, sistem biyolojisi, malzeme bilimi ve diğer alanlardaki yeniliklerle nasıl yakından bağlantılı olduğunu gösteriyor. Gelecekteki ekonomimizin temel itici gücü işte bu alandaki inovasyonlar olacak.

Karmaşık sistemlerin işletilmesinde ve yeni fırsatlar yaratılmasında, bilgi teknolojileri giderek ön plana çıkıyor. Popüler olan bu temalar arasında; sistemlerin verimliliği; bilgi teknolojilerinin mümkün kıldığı mobilite çözümleriyle bağlantılı yeni araç teknolojileri, güneş ışığıyla dikkatlice entegre edilmiş bina teknolojileri, çevrenin ve malzemelerin verimli kullanıldığı geri dönüşümle bağlantılı endüstriyel teknoloji ve kentsel sistemler; elektrifikasyon ve özellikle karbon tutmanın pratik olmadığı alanlarda potansiyel hidrojen kullanımı; malzeme ve cihazların tasarımı ile biyolojik üretim dahil üretimde kullanımı ve yaygınlaştırılması yer alıyor.

Lawrence Berkeley Laboratuvarı, NASA, Boeing, Georgia Tech ve Hollanda Çevresel Değerlendirme Ajansı gibi ünlü kurum ve yetkililerinin katkılarıyla hazırlanan bir çalışma başlıca şu konuları kapsaması oldukça çarpıcı: Binalarda ve bina sistemlerinde yeni yönler; endüstride verimlilik kazanımlarına yol açabilecek yeni üretim sistemleri, elektrifikasyon, hidrojen, sentetik biyoloji ve diğer yenilikler; elektrifikasyon ve otomatikleştirilmiş araçların potansiyeli ile geliştirilmiş, paylaşıma yönelik yeni iş modelleri aracılığıyla elde edilebilecek mobilitedeki olağanüstü iyileştirmeler; uçak tasarımı, rota optimizasyonu, temiz yakıtlar ve diğer önlemler yoluyla elde edilebilecek havacılıktaki verimlilikler; kentsel tasarıma yönelik yeni yaklaşımların, kentsel alanlarda verimliliği nasıl artırabileceği; enerji verimliliği teknolojilerinin potansiyel etkisini araştıran uluslararası çalışmalar kabul görüyor.  

Boston Üniversitesi Sürdürülebilir Enerji Merkezi Kıdemli Üyesi Henry Kelly’nin konu ile ilgili hazırladığı çalışmayı incelerken şu sözleri dikkatimi çekti. Kelly, on yıllarca sürecek bütün bu yatırımlara rağmen, enerji verimliliğindeki muazzam fırsatlardan yararlanmaya devam edeceğimizi söylüyor.

Enerjide hizmet ekosistemi geliyor

İşletmeler ve tüketiciler gelecekte yeni alternatif enerji teknolojilerini benimserken, hizmet ekosistemi de karmaşık ve yüksek oranda dağıtılmış yeni bir genel görünüme doğru evriliyor.

Bu noktada, insanlar bazı zorlayıcı sorular soruyorlar. Ya elektrik şebekesi enerjiyi korumak ve maliyetleri düşürmek için daha fazlasını yaparsa? Tüketiciler, verimliliklerini artırmak için ev aletlerini uzaktan kontrol edebilir mi? Kamu hizmetleri, yüklerinin daha fazlasını yenilenebilir enerji kaynaklarına kaydırabilecek mi?

Bu hedeflere ulaşmanın olası bir yolu ise adı sıklıkla duyulan ancak her zaman iyi anlaşılmayan bir terim olan “akıllı şebeke” kavramıyla açıklanıyor. Özünde, bir akıllı şebeke dijital teknolojiyi kullanıyor, böylece bir enerji şebekesi sadece talep üzerine megavat sağlamaktan çok daha fazlasını yapıyor.

Geleneksel bir elektrik şebekesi bağlantısız, büyük ölçüde mekanikken, öncelikle tesisten kullanıcılara güç sağlamaya odaklanıyor. Geleneksel bir elektrik şebekesi, bir ağaç elektrik hattına düştüğünde veya bir transformatöre yıldırım çarptığında, kesintiyi ilk bildiren tüketiciler oluyor. Ancak o zaman bir elektrik şirketi sorunu bulmak ve onarmak için bir ekip gönderebiliyor.

Akıllı şebeke, güneş enerjisi santralinden veya elektrik santralinden eve kadar her parçayı birbirine bağlayan daha akıllı bir enerji ekosistemi yaratıyor. Bir kesintinin nerede olduğunu biliyor ve muhtemelen sorunu daha gerçekleşmeden tespit edip giderebiliyor. Akıllı şebeke ayrıca akıllı sayaçların, ev enerji yönetim sistemlerinin ve programlanabilir termostatların yaygın kullanımı için de kapsayıcı boyutlar kazanıyor.

Şebekeyi akıllı yapan şey elbette dijital teknolojiler… Rolün; perakende mağazalarının, katiplerinin fiyatları girdiği ve manuel envanter sayımı yaptığı yerlerden, ürünün her zaman rafta kalması için satın almalara dayalı gerçek zamanlı üretimi tetiklemek için tarama kullanımına doğru evrilecek bir sürece hazırlandığı açık. Teknoloji, elektrik üretimi, iletimi, dağıtımı ve yakında tüketimi genelinde kamu hizmetlerini birbirine bağladığından, ekosistemin tamamında daha fazla bilgi mevcut olacağından, akıllı şebeke ortamında, kamu hizmetleri, talep zirvelerinin ne zaman meydana geldiğini belirlemek için veri topluyor. Ardından, şebekenin aşırı yüklenmesini telafi etmek ve önlemek, kesintileri de engellemek için üretimi ayarlayabiliyor.

Günümüz tüketicisi kontrol istiyor

Akıllı şebeke teknolojileri ayrıca tüketicilere cüzdanlarını etkileyen günlük kararlar üzerinde daha fazla kontrol imkânı da sağlıyor. Microsoft’un global çaptaki güç ve kamu hizmetleri sektörüne liderlik etmiş olan John Arnold (vefat 2015), her şeyden önce, tüketicilerin bankacılık, sağlık hizmetleri ve perakende satışta kontrole sahip olduklarından bahsediyordu görevleri sırasında daha o yıllarda… Peki, enerjiyi ne zaman ve nasıl satın almıyorlardı?

Diyelim ki, evde ışıkları kapatmayı unuttunuz. Bunları cep telefonunuzla kapatma özelliği zaten mevcut. Yakın gelecekte, elektrikli veya hibrit araç kullanan kişiler, araç şarj cihazlarını yalnızca gücün daha fazla olduğu ve daha ucuz olduğu yoğun olmayan saatlerde akım çekecek şekilde programlayabiliyorlar.

İnsanlar evdeki enerji kullanımları üzerinde kontrol sahibi olmayı seviyorlar, ancak meşguller ve bunu yönetmek için çok fazla zaman harcamak da istemiyorlar. Değer kontrolü sadece kolay değil, aynı zamanda süreci şeffaf hale de getiriyor.

Dijital uygulamalar, elektrikli araç sahiplerinin araç şarj ihtiyaçlarını optimize etmelerine ve evlerinin enerji kullanımını daha iyi yönetmelerine yardımcı olabiliyor. Kamu hizmetlerinin elektrikli araç sahipliğindeki artıştan beklenen enerji talebindeki artışı anlamasına ve daha iyi yönetmesine imkân sağlıyor.

İnsanlar evde enerji kullanımı konusunda daha akıllı kararlar aldıkça, tüketici davranışındaki toplu değişimin olumlu bir etkisi oluyor. Kamu hizmetlerinde talebi daha iyi yönetmek ve tüketicilerin daha az enerji kullanmasına yardımcı olmak için yollar aranıyor.

Büyük bir çalışma alanı yenilenebilir enerji kaynaklarını mevcut olanlarla entegre etmek için de kullanılabiliyor.

Geleceğe 10 ila 20 yıl bakarsak, enerji ekosisteminin bugün sahip olduğumuzdan çok daha karmaşık olacağını görebiliriz. Önümüzdeki 100 yıl, “İnsanları aya göndermeyi çocuk oyuncağı gibi gösterecek” diyordu John Arnold.

Avrupa’nın tüketicileri koruma ve işletme maliyetlerini düşürme konusunda nasıl çalıştıklarını; her iki cephe için de enerji verimliliğine ve teknolojilerine yöneldiklerini günümüzde ilki yaşanan enerji savaşlarında yakından gözlemliyoruz. Enerji verimliliği teknolojilerinin ve kampanyalarının Avrupa’nın fosil yakıtlara olan bağımlılığını kalıcı olarak dizginlemenin en önemli yollarından biri…

İnsanoğlu ölümsüzlüğün, gücün ve kontrolün hep daha fazlasını isteye dursun… Henüz hafta başında; yazılarımıza fikirlerimize hayat veren, 33 yıllık Babıali’den bu yana tanıdığımız, birlikte çalıştığımız, çalışkan ve sabırlı arkadaşımız Ali Bayramoğlu’nu kaybettik. Anısına, Bernard Show’un “Yeryüzünde hüküm süren insan değil, ölümdür” sözleri ile bitirelim. Nurlar içinde uyusun.

Teknolojinin erdemli şekilde kullanıldığı, insanca yaşanabilecek; mutlu ve ‘verimli’ yarınlarda görüşmek dileğiyle,

■ 2023 Enerji verimliği haftası ve düşündürdükleri

Türkiye’de Ocak ayının ikinci haftasının, 9-15 Ocak tarihleri arasında, Enerji Verimliliği Haftası olarak kutlanması elbette anlamlı ve değerli… Ancak dünya enerji ekosistemi son derece karmaşık ve multidisipliner düşünmemizi, yalın ve etkili düşünüp hareket etmemiz gerektiriyor… Enerjiyle özel bir ilgisi olmayan birine, Enerji Verimliliği Haftası’nı duyup duymadıklarını sorarsanız, cevap muhtemelen ‘hayır’ olacaktır. Davranışları değiştirmeyi amaçlayan temel eğitimden elde edilecek büyük kazanımlar ihtiyaç var. Göreceğimiz sonraki kamusal kampanyaların enerji verimliliğinin önemine gerçekten gözlerimizi açmasını umuyoruz.

IEA kaynaklarına göre, önümüzdeki on yılın verimlilik gündemi

Fosil yakıt operasyonları ve temiz enerji yeniliğine yönelik destek önemli.

1,5 °C stabilizasyon açık: Temiz elektrifikasyon için büyük bir itme; yeniden odaklanma enerji verimliliğinin tam potansiyelini gerçekleştirmek; sızıntıları önlemek için ortak çaba gerekiyor.

Önümüzdeki on yıl içinde bu açığı kapatmak için eyleme yönelik dört temel öncelik ve

2030 ve ötesinde daha hızlı emisyon azaltımı şart.

– Temiz elektrifikasyonda bir artış sağlayın.

– Enerji verimliliğinin tam potansiyelini gerçekleştirin.

– Fosil yakıt operasyonlarından kaynaklanan metan sızıntılarını önleyin.

– Temiz enerji inovasyonunu artırın.

Enerji verimliliğinde iyileştirmeler

Enerji verimliliğindeki iyileştirmeler, elektrik ve her türlü yakıt talebini azaltacaktır. STEPS (Stated Policies Scenario/Belirlenen Politikalar Senaryosu)’de, genel küresel enerji talebi artmaya devam ediyor; APS’de 2030’dan sonra düzleşiyor; içinde NZE (Net Zero/Karbo Sıfır Emisyonları), 2030 yılına kadar APS (Announced Pledges Scenario / Duyurulan Taahhütler Senaryosu)’dekinden %15 daha düşük. Sonuç olarak, küresel enerji yoğunluğu 2020 ile 2030 arasında yılda %4 ile iki kattan fazla küçülüyor. Önceki on yılın ortalama oranı bu. Enerji verimliliğindeki bu gelişme olmadan, NZE’deki toplam nihai tüketim, 2030’da yaklaşık üçte bir oranında daha yüksek olacak; eEnerji arzını dekarbonize etmenin maliyetini ve zorluğunu artıracaktır.

NZE’de son kullanım enerji verimliliğine ilişkin çok daha güçlü politikalarla; emisyonlar azaltılabilecektir.

APS ile karşılaştırıldığında 2030’de 1,3 Gt CO2 ve ulaşım da özel bir öneme sahiptir ve tabii yapı sektörü de. Bu ek enerji verimliliğinin yaklaşık %80’inin yani NZE’deki kazanımların, önümüzdeki on yıl içinde uygun maliyetli bir şekilde elde edilmesi bekleniyor. Kaçınılan talep dijitalleşme ve malzeme verimliliği gibi önlemler yoluyla emisyonları azaltabilir.

2030’a kadar 1,3 Gt daha: Potansiyelin çoğu sanayi sektöründe.

Malzeme verimliliği için fırsatlar önemlidir ve düşük emisyonlu teknolojiler daha az diğer sektörlerin çoğundan daha olgundur. Davranış değişiklikleri, yaklaşık 1 Gt daha fazla katkıda bulunur.

2030 ek emisyon azaltımlarının formülü özellikle ulaşım sektöründe.

Cihazlar ve yakıt ekonomisi için daha güçlü standartlar, hedeflere ulaşımda etkili olacaktır.

Endüstride malzeme verimliliğine daha güçlü bir politika vurgusu ve NZE’de verimlilik kazanımları ön planda olmalıdır.

Bina sektöründe, bina güçlendirme sayısının iki kat artması gerekiyor.

Açığı kapatmak için açıklanan taahhütlerle karşılaştırıldığında devre arasında; özellikle gelişmiş ekonomilerin önemi ortada… İyileştirmeler ve cihaz standartları gibi enerji verimliliği önlemleri ayrıca bina sektörü dışındaki yaklaşık 0,5 Gt dolaylı CO2 emisyonunu da büyük ölçüde elektrik talebini azaltarak çözmeyi hedefliyor.

Temiz elektrifikasyon, verimlilik ve metan emisyonlarının azaltılması, ağır yükü kaldıracaktır.

Önümüzdeki on yılda dünya net sıfır geleceğe taşınamaz. Aşağı yukarı 2050 için belirlenen bu hedeflere ulaşmak için emisyon azaltımlarının yarısı, bugün gösterim veya prototip aşamasında olan ve özellikle ağır sanayi sektörlerini ve uzun mesafeli taşımacılığı karbondan arındırmak şeklindeki elektrifikasyona duyarlı değildir.

Bu nedenle bir diğer önemli “boşluk” 2020’lerde yapılması gereken inovasyonlarla ilgilidir. Hükümetler desteği artırmalı gelişmiş piller, düşük karbonlu yakıtlar, hidrojen gibi kilit teknoloji alanlarında elektrolizörler ve doğrudan hava yakalama vs. Bu çerçevede uluslararası işbirliği yapılması gerekir; maliyetler düşer ve yeni teknolojilerin pazara girişi kolaylaşır. NZE’de yaklaşık 90 milyar ABD doları 2030’dan önceki proje portföyünü tamamlamak için kamu parası seferber edilir.

Şu anda, bu dönem için yalnızca yaklaşık 25 milyar ABD doları bütçe ayrılmıştır.

Açıklanan taahhütler, hidrojen bazlı ve diğer düşük- karbon yakıtlarının yanı sıra CCUS (Karbon yakalama, kullanma ve depolama / Carbon capture, utilisation and storage ) Örneğin, 2030’a kadar APS, hedeflenenin %40’ından daha azına ulaşıyor.

NZE’de görülen temiz nakliye yakıtlarının dağıtım düzeyi ve hatta daha da gerisinde

Endüstride hidrojenin konuşlandırılması hakkında NZE

Endüstriyel CCUS veya elektrikli kamyonlar gibi seçenekler sadece 2030’dan sonra NZE’de emisyonlara önemli ilerlemeler yapın, ancak erken dağıtım 2030’dan önce, maliyetleri düşürmek ve etkinleştirici altyapı oluşturmak için çok önemlidir. Çünkü uzun altyapı ömürleri ve bu alanlarda nispeten yavaş değişim oranları, 2030’dan sonrası, bu kilometre taşları kaçırılırsa özellikle zorlu olacaktır. bu nedenle yakın vadedeki politika desteğinin, önemli unsurların erken konuşlandırılmasına yönelik olması kritik yenilikçi teknolojiler ve destekleyici altyapının geliştirilmesi. Yeni Zelanda’da, gelecekte önemli bir role sahip olan yeni teknolojiler, hayati önem taşıyan erken ilerlemeler sağlıyor.

Hidrojen bazlı yakıtlar ve CCUS’lu fosil yakıtlar, toplam nihai yakıtın %1,5’inden biraz daha azını oluşturur

2030’a kadar tüketim, bugün neredeyse hiç yokken. Bu nispeten küçük saldırılar, pazarın bu teknolojilerin 2030’dan sonra hız kazanmasına ve daha büyük bir pazar yaratmasına zemin hazırlayacaktır.

2050 yılına kadar net sıfır enerji emisyonuna katkı

Bu nedenle, enerji verimliliğinde daha güçlü adımlar atılması, hedefin yaklaşık %10’unun gerçekleşmesini sağlayacaktır. Açığı kapatıp talebi önlemek için ek önlemler %10 daha yapılabilir. Ancak bu önlemlerin önemi emisyon azaltımlarının ötesine geçer. Düşük talep azalır, tedarik edilmesi gereken düşük emisyonlu enerji miktarı, genel maliyetleri düşürmeye yardımcı olur geçiş ve enerji sisteminin esnekliğini arttırır.

TÜRKİYE ENERJİ ENDÜSTRİSİ (TEE) – Kitap

Artık endüstride ve elektrik mühendisliği araştırma topluluklarında önemli bir konu haline gelen mühendisler, analiz, teşhis ve olası çözümlere odaklanmaya başladılar. Elektrik enerjisi verimliliği konularının karmaşıklığı ve disiplinler arası doğası nedeniyle, optimum çözüm ve maliyet etkinliğinin sağlanması, kritik çözüm ve değerlendirme bileşeniyle hareket edilmesini ve çok yönlü düşünmeyi gerektiriyor.

Bu tek kaynak referansı, elektrik enerjisi verimliliği konusuna pratik bir odaklanma getiriyor kitapta. Mühendislerin elektro verimlilik sorunlarına çözüm bulmasını sağlamak için ayrıntılı bir teori ve pratik uygulamalar içeriyor. Güç tedarikçisinin yanı sıra elektrik kullanıcılarının bakış açılarını sunuyor ve iyi mühendislik uygulamalarının rutin olarak uygulanmasını destekliyor.

TEE – AYIN BİLİM PROFİLİ

Prof. Dr. Emre Erdem

Emre Erdem, 2018 yılından beri Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Malzeme ve Nanomühendislik programında öğretim üyesi olarak görev yapmaktadır.

Erdem, Ankara Üniversitesi Fizik bölümünü 1998’de bitirdi. Almanya’nın Leipzig Üniversitesi’ne Türk Eğitim Vakfı (TEV) bursu ile gitti ve yaklaşık 18 yıl Almanya’da Master, Doktora ve Doktora sonrası çalışmalar yaptı. 2017 yılında Almanya Freiburg Üniversitesi’nden Fiziko-Kimya dalında Habilitasyon derecesini almaya hak kazandı. Haziran 2012’de Türkiye’de YÖK tarafından doçentliğini Fizik dalında aldı. 2017-2018 yılları arasında Le-Studium Marie-Curie fellow olarak Fransa’nın Tours Üniversitesi’nde piezoelektrik malzemelerden nano-jeneratörar üretilmesini kapsayan bir projede yer aldı.

Emre daha çok spektroskopik ve mikroskopik karakterizasyonlar, malzeme sentezi ve bazı semi-empirik hesaplar ile malzeme yapısı ile fonksiyonelliği arasında bağlantılar kurmaya çalışmaktadır. Özellikle süperkapasıtor dizayn etme ve yüksek kapasitans değerleri elde etme konusunda uzmanlaşmıştır. 2017 yılında dünyanın prestijli burslarından biri olan “Alexander-von-Humboldt Stiftung Fellowship”ini kazanmıştır.

Emre Erdem 2018 yılından beri Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Malzeme ve Nanomühendislik programında öğretim üyesi olarak görev yapmaktadır.

TEE – AYIN KAMU PROFİLİ

Dr. Abdullah Buğrahan Karaveli

Dr. Abdullah Buğrahan Karaveli, Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) Çevre Mühendisliği Bölümünden mezun olmuş ardından aynı üniversitenin Yer Sistem Bilimleri Bölümünden Yüksek Lisans ve Doktora dereceleri almıştır. Yüksek Lisans Tezi ODTÜ Yılın Tezi Ödülü’ne, Doktora Tezi Prof. Dr. Mustafa Parlar Vakfı Yılın Tezi Ödülü’ne layık görülmüştür. 

Kasım 2009 – Ağustos 2019 arasında Sanayi ve Teknoloji Bakanlığında Avrupa Birliği Uzmanı olarak görev alan Dr. Abdullah Buğrahan Karaveli, Ağustos 2019 – Şubat 2021 arasında Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Yabancı Sermaye Koordinasyon Dairesi Başkanlığı görevini yürütmüştür. 9 Temmuz 2021 itibari ile 3 sayılı Cumhurbaşkanlığı Kararnamesinin 2 ve 3 üncü maddeleri gereğince Enerji Verimliliği ve Çevre Dairesi (EVÇED) Başkanlığı’na atanmış olup halan bu görevi gerçekleştirmektedir.

Kaynak: 12 Ocak 2023, Ekonomi Gazetesi

nga@epida.org