Elektrik şalt sistemleri, evlerimize ve fabrikalara güvenli enerji iletiminin gizli kahramanlarıdır. Ancak son 10 yılda bu alanda, iklim krizi ve dijitalleşme baskısıyla köklü değişimler yaşandı. Peki bu değişim hangi teknolojilerle mümkün oldu? Gelin, enerji devriminin perde arkasındaki bilimsel gelişmelere birlikte bakalım.

  1. Akıllı Şalt Sistemleri: Artık Trafolar Konuşuyor!

Eskiden şalt sistemlerinde arıza olduğunda, ekipler saatlerce sorunun kaynağını arardı. Günümüzdeyse ‘dijital ikizler’ ve ‘IoT sensörleri’ sayesinde trafolar adeta konuşmaya başladı.

Örneğin, Almanya’daki E.ON şebekesi, 10.000’den fazla şalt ünitesini Siemens’in MindSphere platformuyla izliyor ve arızaları daha oluşmadan öngörebiliyor (IEEE, 2023).

Bilim Nasıl İlerliyor?

IEC 61850 Standardı, enerji sektörünün WiFi’ı gibi çalışarak tüm cihazların aynı “dili” konuşmasını sağlıyor.

Yapay zeka makine öğrenimi modelleri (örneğin LSTM ağları), trafo sargılarındaki anormallikleri %98 doğrulukla tespit edebiliyor (Zhang vd., 2022). Bu gelişmeler, bakım maliyetlerini %40’a kadar düşürdü. Artık bir trafo bozulmadan önce mühendisler cep telefonundan uyarı alabiliyor!

 

  1. SF6’ya Veda: İklim Dostu Gazlar Yükselişte

SF6 gazı, küresel ısınmaya CO2’den 23.500 kat daha fazla katkı yapıyor. Avrupa Birliği’nin F-Gaz Yönetmeliği, 2030’a kadar SF6 kullanımını %70 azaltmayı zorunlu kılıyor. Peki alternatif ne?

1) g3 Gazı: General Electric’in geliştirdiği g3 gazı, SF6’nın performansını korurken küresel ısınma etkisini %99 azaltıyor.

2) Kuru Hava: Basit ama etkili! Özellikle orta gerilimde SF6’sız çözümler için tercih ediliyor (CIGRE, 2021).

İlk Uygulama: İngiltere’deki National Grid, 2022’de SF6 içermeyen ilk 420 kV’luk şalt sistemini devreye aldı. Bu, adeta sektörün “Ay’a ayak basma anı” oldu!

  1. Offshore Rüzgar Çiftliklerini Ağa Bağlayan Teknoloji: Hvdc

Devrim Niteliğinde Bir Proje: Kuzey Denizi’ndeki rüzgar çiftlikleri o kadar büyük ki, üretilen enerjiyi karaya taşımak için HVDC (Yüksek Gerilimli Doğru Akım) sistemleri şart.

Almanya ve Norveç arasındaki NordLink projesi, 1.400 MW’lık kapasiteyle Avrupa’nın en uzun denizaltı kablosunu kullanıyor. Bu teknoloji olmadan, offshore rüzgar enerjisinin 2030’da 120 GW’a ulaşması da hayal olurdu!

Devrim Niteliğinde Bir Proje: Kuzey Denizi’ndeki rüzgar çiftlikleri o kadar büyük ki, üretilen enerjiyi karaya taşımak için HVDC (Yüksek Gerilimli Doğru Akım) sistemleri şart.

Almanya ve Norveç arasındaki NordLink projesi, 1.400 MW’lık kapasiteyle Avrupa’nın en uzun denizaltı kablosunu kullanıyor. Bu teknoloji olmadan, offshore rüzgar enerjisinin 2030’da 120 GW’a ulaşması da hayal olurdu!

Teknik Detaylar:

5 ms’de Kesme: ABB’nin HVDC kesicileri, bir göz kırpma süresinden (300 ms) 60 kat hızlı çalışıyor.

%30 Tasarruf: Araştırmalar, HVDC sistemlerinin alternatif akıma göre enerji kaybını üçte bir oranında azalttığını gösteriyor (Elsevier, 2021).

  1. Yangın Riskini Sıfırlayan Teknoloji: Katı Hal Şalt

Geleneksel kesicilerde oluşan elektrik arkı, 2022 verilerine göre Türkiye’de çıkan 20.000 yangından (TÜİK) yaklaşık 5.000’ine (TETD,2023), ABD’de ise yılda 30.000’den fazla yangına neden oluyor (NFPA, 2020).

İşte Bilimin Elektrik Arkı Nedeniyle Çıkan Yangınları Önlemek Üzere Sunduğu Çözüm!

  • SiC ve GaN Yarı İletkenler: Silisyum karbür ve galyum nitrür tabanlı kesiciler, ark oluşumunu tamamen ortadan kaldırıyor.
  • Süper Hız: Bu kesiciler, saniyenin milyonda biri kadar kısa sürede devreyi açabiliyor (IEEE, 2023).
  • Bir Gerçek Hayat Örneği: Google’ın Nevada’daki veri merkezi, 2023’te katı hal şalt sistemlerine geçerek enerji kaybını %50 azalttı. Artık hem daha güvenli hem de daha verimliler!

  1. Büyük Şehirlerin Kurtarıcısı: Kompakt GIS Sistemleri

Singapur gibi metropollerde trafo merkezi için ayrılan alanın metrekare maliyeti 10.000$’ı buluyor. Bu maliyetin ülke ekonomisine getirdiği yük elbette ciddi bir sorun.

Çözüm için geliştirilen Nano Kaplamalar, Alümina (Al2O3) nano parçacıklar, izolasyon malzemelerinin dayanımını %25 artırıyor.

Mitsubishi Electric’in geliştirdiği modüler tasarımlı kompakt GIS’leri ile geleneksel sistemlere göre %40 daha az yer kaplıyor.

İlham Verici Bir Proje: Singapur’un Marina Bay bölgesi, 145 kV’luk kompakt GIS’i 2022’de devreye alarak şehir merkezine trafo kurma problemini çözdü.

Enerji devriminin anahtarı şalt sistemlerinde yaşanan bu yenilikler bize gösteriyor ki; SF6’sız sistemlerle 2050 net-sıfır hedefine adım adım yaklaşıyoruz. Dijitalleşme, küresel enerji maliyetlerini yılda 60 milyar $ azaltabilir.Katı hal şalt, elektrik kaynaklı iş kazalarını %70 düşürme potansiyeli taşıyor.

CIGRE’den Dr. Elena Rodriguez’in dediği gibi:

“Şalt sistemleri artık sadece elektriği kesip açan cihazlar değil, akıllı enerji ağlarının beyinleri”

Kaynaklar

– IEEE Power & Energy Society (2023). Grid Modernization Trends.

– CIGRE Technical Brochure 772 (2021). SF6 Alternatives.

– ABB Whitepaper (2022). HVDC Breakthroughs.

– Mitsubishi Electric Report (2022). Compact GIS Design.