Enerji İzleme Sistemlerini Anlamak

👤Oğuz Çelikel, Proje Direktörü - Pi Otomasyon
Bir tesisin altyapısında yapılması planlanan bir yatırımı gerekçelendirmek, herhangi bir mühendis ya da teknisyen için en zor görev ve kararlardan biridir. Düşük riskli ve yatırım geri dönüşü en hızlı olan projeler üst yönetime kabul ettirilmesi en kolay olanlardır; ancak işletme ömrü boyunca hizmet verip, özellikle enerji maliyetleri de göz önüne alındığında, tüm bu süreçte hatırı sayılır bir geri dönüş yapacak enerji izleme sistemi yatırımı ise zaman zaman göz ardı edilmektedir. Artan enerji fiyatlarının bilançolar üzerindeki etkisi gitgide büyürken, pek çok tesis bu masrafları daha iyi yönetmek için gerekli fırsatlardan yararlanmamaktadır. Enerji izleme sistemi olmayanlar, büyük olasılıkla enerji kullanımları hakkında hiçbir bilgiye sahip değildirler; enerji izleme sistemi olup da bu sistemi tam verimli kullanamayanlar ise potansiyel kazançları elden kaçırıyor olabilirler. Bir enerji izleme yatırımını optimize etmek için, tesis içinde amaçlanan uygulamayı ve enerji kullanım önceliklerini anlamak en önemli noktadır. Bir enerji izleme sistemi için ihtiyaç değerlendirirken -veya mevcut sistemi yeniden değerlendirirken- kendimize bazı sorular sormamız gerekir. Kimin bir enerji izleme sistemine ihtiyacı vardır? Uygun şekilde kurulmuş ve yapılandırılmış bir izleme sistemi hiç şüphesiz herhangi bir enerji tüketicisinin en önemli varlıklarından biridir. Enerji tüketicilerinin tesis içinde enerjinin kullanışı ile ilgili çok çeşitli değerlendirme ve kaygıları vardır. Bu, büyük ölçüde yük tiplerindeki çeşitlilik, enerji tüketim programları ve tesisin ideal olmayan enerji kaynaklarından beslenmeye karşı toleransından kaynaklanmaktadır. Genel olarak, dört temel tüketici kategorisi vardır: Endüstriyel, ticari, kamu ve konut. Her birinin enerji tüketiminde farklı hedefleri ve enerji sağlayıcısından farklı beklentileri olsa da, birçok benzer yönleri de yok değildir. Enerji kullanımı/maliyet oranı ve elektrik sisteminin güvenilirliği enerji tüketicilerinin en önemli endişeleridir. Tüketici kategorilerine göre değişik tarife yapıları bulunur. Temel konut tüketicileri genellikle enerji kullanım miktarlarına karşılık düz veya tarifeli faturalamaya tabidir. Endüstri ve ticari tüketiciler gibi daha karmaşık yüklere ise güç talepleri ve enerji kullanımlarının varyasyonları ile düzenlenen daha değişik bir ücretlendirme yapısı uygulanır. Açıkçası, enerji izleme sistemleri büyük ve kompleks yapıya sahip tüketiciler için daha faydalı olur. İzleme sistemleri elektronik üretimi ya da ilaç endüstrisi gibi elektrik dalgalanmalarına toleransı az olan tüketiciler için de çok yararlıdır. Bu durumda, tüketici enerji kesintisi ve dalgalanmalarından kaynaklı zararlarını (örneğin, ürün kalite dalgalanması, ekipman arızası, vs.) en aza indirmek için güvenilir bir güç kaynağı arayışına ya da sistemindeki problemin nedenini bulmaya yönelir. Burada enerji izleme sistemleri problemli noktayı hızla belirlemek ve buradan kaynaklanan arızaları bir an önce çözmek için kullanılır. Enerji izleme sistemleri, enerji tüketimi olsun olmasın, daima devrededir yani 7/24 esasına göre çalışır. Sürekli kayıt edilen enerjiye ilişkin bu veriler, tüketiciye enerji sisteminin işletme karakteristiği hakkında çok detaylı bilgiler verir. Bu, enerjinin nerede tüketildiği, ne zaman tüketildiği, nasıl tüketildiği ve enerjiyi hangi yüklerin tükettiğini içerir. Bu bilgi, tüketici için sistemine iletilen ve sistemi tarafından tüketilen enerjiyi azaltmaya yardımcı olabilir. Tesisin enerji kalitesindeki değişiklikler zaman zaman, ekipman, üretim, kazanç ve itibar kaybına neden olurken, bu durumlar tesis yöneticilerine, iyi bir enerji izleme sistemi kurmanın avantajlarını tekrar değerlendirme imkanı tanır. Neden enerji izleme sistemi kurmalıyım? Enerji izleme sistemi kurmanın, birbiriyle sıkı bağlantılı birçok yararı vardır. Doğru tasarlanmış ve kurulmuş bir izleme sistemi, tesisin enerji sisteminin işletme parametrelerini daha detaylı anlamamızı sağlar. İzleme sistemi tarafından üretilen verilerin detaylı değerlendirmesi, çok açık ve net çeşitli yararları ortaya çıkarabilir: • Çevre: Enerjinin bir tesis içerisinde nasıl kullanıldığını anlamak, bize verimliliği artırmak, atığı azaltmak ve enerji tüketimini düşürmek için bir dizi imkan sunar. Bu da bizim doğal kaynaklarımızı daha verimli kullanmamızı sağlar. • Güvenilirlik: Enerji izleme sisteminin sağladığı verilerin değerlendirilmesi, tesis işletme ve üretimini olumsuz etkileyecek mevcut ve olası problemleri kısa zamanda ortaya çıkarır. İzleme sisteminden elde edilen geçmişe dönük veriler ise tesis içindeki akut ve kronik problemleri saptama ve gidermeyi hızlandırırken, üretimde de artış sağlar. • Bakım: Enerji veri grafiklerinden çıkan tahminler ile tesiste herhangi bir ekipmandaki problem saptanıp, bakımı önceden yapılıp, plansız oluşabilecek duruşların ve üretim kaybının önüne geçebilir. • Güvenlik: İzleme sistemleri tehlikeli alanlar içindeki cihaz ve ekipmanlar hakkında uzaktan durum bilgisi verdiğinden, personelin bu ortamlarda maruz kalma ihtimali olan kazaları azaltır. Bazı izleme cihazları ek modül ya da dönüştürücülerin kullanımı yardımı ile enerji dışında çeşitli ek bilgileri de (sıcaklık, basınç, debi, titreşim, durum göstergeleri vb.) kullanıcılarına sunar. • Finansal: Yukarıda bahsedilen her yarar, doğrudan veya dolaylı olarak bir işletme giderlerine etki eder. Ancak çoğu durumda, bu yararlardan bir ya da iki tanesinin parasal etkisi enerji izleme sisteminin sipariş ve kurulum kararının hızlı bir şekilde verilmesini sağlar. Güç izleme sistemleri tarafından sunulan ek avantajlara örnek vermek gerekirse; yedek elektrik sistemi kapasitesinin doğru tahmini, fatura dağıtımı ve doğrulaması veya azaltıcı cihazların optimum yerleştirilmesi. Enerji izleme sistemi kurmanın tesisinizin özel durumu için mantıklı olduğuna karar verirseniz, bir sonraki adım kurulacak sistemin ve kullanılacak cihazların seçilmesi olacaktır.Hangi ekipmanları kullanmalıyım? Gerçek bir enerji izleme sistemi birbirine bir ortam üzerinden bağlı iki veya daha fazla ayrı ölçüm noktasını içerir. Bir enerji izleme sisteminin üç temel bileşeni şunlardır: • Ölçüm cihazları, • İzleme, yönetim, hesaplama, kayıt ve raporlama yapan yazılım, • Ölçüm cihazları ve yazılım arasındaki haberleşme arayüzü İzleme sisteminin gerçekten yarar sağlaması için sistem içindeki tüm bileşenlerin birbirleri ile tam uyumlu olması gerekir. Bunun dışında sistemde çeşitli yardımcı ekipmanlar da olabilir, ancak bu ekipmanlar ve seçilen izleme sistemi gerekliliklerine göre değişebilir. Piyasada çeşitli şekil, boyut ve fonksiyonellikte cihazlar mevcuttur. Uygun bir ölçüm cihazının seçilmesi için, her bir cihaz için amaçlanan uygulama ve tüm enerji izleme sistemi için hedeflerin değerlendirilmesi gerekir. Alt seviye ölçüm cihazları (sayaç, multimetre, basit analizör vb.) genellikle voltaj, akım, aktif güç, reaktif güç, güç faktörü ve enerji kullanımı gibi temel ölçümleri sağlar. Nispeten ucuz olan bu çözüm genel olarak fonksiyonellik ve genişletilebilirlik konularında sınırlıdır. Ayrıca alt seviye ölçüm cihazları maliyet endişesi ile daha ucuz bileşenler ile imal edildiklerinden doğruluk sınıfları da genellikle düşüktür. Diğer yandan üst seviye ölçüm cihazları (ileri düzey analizör, enerji kalite ölçer vb.) daha karmaşıktırlar ve çok çeşitli özellikler sunarlar. Bu cihazlar, alt seviye cihazların sağladığı özelliklere ek olarak harmonik analizi, otomatik alarm konfigürasyonu, anlık dalgalanma ve kesinti saptama, arıza konum belirleme, dalga formu yakalama gibi birçok karmaşık görevi de yerine getirebilir. Üst seviye ölçüm cihazları genellikle daha hassas bileşenler ile üretilmiş olduklarından daha yüksek doğruluk seviyelerinde veri sunma imkanları vardır, bununla birlikte doğal olarak da daha pahalıdırlar. Sonuçta, bir cihazı diğerine karşı tercih ederken, cihazın kullanılacağı uygulama veya sistemin yanı sıra ayrılacak bütçeye de dikkat edilmesi gereklidir. İzleme cihazlarından alınan verilerin değerlendirilmesi günümüzün olmazsa olmazı kişisel bilgisayarlar ile daha kolay ve verimlidir. Yazılım sadece farklı cihazlardan veri görüntülemekle kalmaz, aynı zamanda bir sistem düzeyinde karmaşık analizler yapmamıza da olanak sağlar. Yazılım kayıt yeteneği olmayan alt seviye cihazlardan veri toplayıp kaydetmeyi de gerçekleştirir. Ayrıca, tekli (single) veya çoklu (multi) izleme sistemleri üzerindeki verileri bir araya getirmek için de yapılandırılabilir. Ayrıca tek bir noktadaki herhangi bir ayrık cihazın alarm verilerini görüntüleyebilirsiniz. Genellikle enerji izleme sisteminin yönetim yazılımı barındıran bilgisayar-server, dağınık ölçüm cihazlarından verileri üzerine çeker ve kullanıcılar bu dağınık cihazların verilerine bu bilgisayar-server üzerinden ulaşır. Ancak, bazı sistemlerde kullanıcı bir veya daha fazla dağınık ölçüm cihazının verisini barındıran bir Web tarayıcı üzerinden de enerji sistemi verilerine erişebilir. İzleme cihazlarının kendi aralarındaki veya yazılım ile izleme cihazları arasındaki etkileşimi sağlamak için, üzerinden bilgi taşınan bir ortam ve bilgi alıp vermeyi sağlayan bir protokol gereklidir. Haberleşme ortamı sürekli kesintisiz bir fiziksel bağlantı olabildiği gibi, kablosuz bağlantı ya da ikisinin bir bileşimi olabilir. Her ne kadar günümüzün başlıca ortamı bakır kablo olsa da kablosuz ve fiber optik hatların kullanımı da gün geçtikçe daha yaygın hale gelmektedir. Kablosuz hatlar fiziksel bir kabloya ihtiyaç duymadığından montaj açısından bakır kabloya göre daha elverişli iken fiber optik ise elektromanyetik etkileşime karşı çok gelişmiş bir izolasyon sağlar. Protokoller enerji izleme sistemi bileşenlerinin kendi aralarında haberleşmesi için ortak bir düzen sağlarlar. Yaygın olmayan protokolleri kullanan enerji izleme sistemi bileşenleri, veri alış verişini etkin bir şekilde gerçekleştirmekte sıkıntı yaşarlar. İzleme cihazı üreticileri, üreticiye özel protokoller ya da açık kaynaklı protokoller (Modbus, Modbus TCP vb.) kullanabilirler. Açık kaynaklı protokolleri kullanmanın avantajı, yazılımın çeşitli üreticiler tarafından temin edilen izleme cihazları ile veri alışverişi için kolaylıkla uyarlanabilir olmasıdır. Enerji izleme sistemi için gereksinimleri tespit edip uygun ekipmanları seçtikten sonra sıra bunu en iyi yerleşimi belirlemeye gelir. Hangi ekipmanları nerede kullanmalıyım? Bir tercihe göre üst seviye izleme cihazlarını ana enerji girişlerine monte etmek, daha az gelişmiş izleme cihazlarını ise ana girişlerin arkasına tesisin geri kalanına dağıtmak daha uygundur. Bu yaklaşım elektrik dağıtım şirketinin sağladığı enerjinin kalitesini anlarken tesisin geri kalanı ile ilgili de genel bir bilgi edinmemizi sağlar. Başka bir tercih ise tesis içine dağınık her bir uygulamaya özel ölçüm cihazları monte etmektir. Daha çok enerji kalitesi konusunda hassas tüketiciler, tesis içindeki enerji tüketimlerini kayıt ederken aynı anda enerji kalitelerini de değerlendirmek için bu pahalı yaklaşıma ilgi gösterirler. Büyük yüklerin izlenmesi, enerji tasarrufu olanaklarını belirlerken eş zamanlı olarak yüke zarar verecek ya da üretimi etkileyecek enerji değişkenlerinin de tespit edilmesini sağlar. Daha fazla izleme noktasının enerji sistemi hakkında daha iyi bir modeli temsil edeceği açıktır. Neden yatırım yapmalıyım? Herhangi bir yatırımda olduğu gibi, bir enerji izleme sistemi satın alma kararı da çok dikkatle düşünülmelidir. Önümüzdeki uzun yıllarda düzenli bir şekilde getiri sağlayacak etkili bir çözüm olan enerji izleme sistemini tasarlayıp kurarken, yukarıda bahsettiğimiz faktörleri göz önüne alıp ana hedeflerimizi belirlememiz çok doğru bir yol olacaktır. Neden Pi Otomasyon? Enerji izleme sistemi temel bileşenlerinden, ölçüm cihazı ve haberleşme arayüzlerinden (ortam ve protokol) bağımsız olarak hizmet veren Pi Otomasyon, danışmanlık, tasarım, projelendirme, ürün seçimi, montaj ve özellikle yazılım konularında son kullanıcılara uzman destek sağlamaktadır. Yazılım konusunda standart enerji izleme çözümleri sağlayabildiği gibi, standart dışı ve kullanıcıya özel aşağıdaki özellikleri de birçok son kullanıcının beğenisine sunmuştur; • Özel enerji raporları ve grafikleri (elektrik, doğal gaz, su, buhar, hava vb.), • Tüketim maliyeti raporları ve grafikleri (tarife, ay, fatura vb.), • Tüketim – üretim oran raporları ve grafikleri (kW/adet, kW/kg vb.), • Kullanıcı tanımlı değerler, sanal sayaç tanımlama (Sayaç1 + Sayaç2 = Sayaç3), • Kullanıcı tanımlı raporlar, • Periyodik ya da sınır değer tanımlı otomatik e-posta rapor gönderimi, • Çift yönlü ERP (SAP, Oracle, Axapta, Netsis, Logo vb.) entegrasyonu. Bu özelliklerin bir kısmı ya da tamamını kullanan firmalar, enerji izleme sistemi yatırımlarını yukarıda bahsedilen faydaları en yüksek verimle sağlayacak şekilde sonuçlandırmış ve çok kısa bir sürede bu yatırımlarını amorti etmişlerdir.