Akıllı Çevre

AkilliCevreDünya üzerinde hızla artan nüfus oranı, kaynak kıtlığı, yetersiz altyapı, enerji krizi, göç ve plansız kentleşme insan doğasına aykırı yaşam alanlarını ve çevresel deformasyonu beraberinde getirmiştir. Akıllı çevre sistemleri, yenilikçi ve sürdürülebilir yöntemleri kullanarak kaynakların etkin ve akıllıca tüketildiği, doğaya saygılı, çevre sorunlarının minimuma indirgendiği, kendi kendire yetebilen yaşam alanları yaratabilmeyi hedeflemektedir.

AKILLI ÇEVRE SİSTEMLERİNİN HEDEFLERİ

  1. Sürdürülebilir Kaynak Yönetimini Sağlamak
  2. Kirliliği Azaltmak
  3. Enerji Verimliliğini Sağlamak
  4. Doğal Güzellikler Korumak, Kent Estetiğini Arttırmak
  5. Çevre Dostu, Sürdürülebilir Yeşil Bina ve Yaşam Alanları Oluşturmak

ÇÖZÜM ÖNERİLERİ

  1. Akıllı Bina Sistemleri
  2. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Kullanımı
  3. Atıktan Enerji Üretimi
  4. Akıllı Aydnlatma Sistemleri
  5. Akıllı Şebekeler

Enerji Yönetimi

Deloitte Akıllı Şehirler- Bir Deloitte Bakış Açısı Sürüm 1.0 “Teknolojideki Hızlı İlerlemeler Ekonomimizi ve Toplumu Nasıl Yeniden Şekillendiriyor?” raporuna göre:

Akıllı enerji yönetimi daha yeşil enerji üretimi, daha düşük enerji tüketimi, daha sabit yapıdaki tavan enerji tüketimi ve esnek bir dağıtım şebekesini hedefler.

rüzgar

Yenilenebilir Kaynaklarla Dağıtık Üretim

Geleneksel olarak fosil yakıta dayalı büyük ölçekli konvansiyonel santrallerde üretilen elektriğin bir kısmı güneş enerjisi panelleri ve rüzgar tribünleri gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından ve tüketim noktasında yani dağıtık olarak üretilebilir. Mevcut durumun aksine(yüksek kapasiteli az sayıda santralin bulunduğu durum)bu yenilik elektriğin pek çoğu görece daha düşük kapasitede ve çok sayıda ağ noktası tarafından üretilmesi anlamına gelmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarını enerji üretiminin kesildiği hallerde devreye girmek üzere konvansiyonel kapasiteye yine ihtiyaç duyulacaktır.

Akıllı Şebekeler

İletim ve dağıtım şebekeleri akıllı şebekelere dönüşüyor. Bu yeni nesil elektrik şebekeleri iki yönlü olacak şekilde tasarlanmıştır: Şebeke üzerinde noktalar hem sistemden enerji çekerek tüketebilir hemde(yenilenebilirlere dayalı dağıtık sistemlerde olduğu gibi üreterek şebekeye enerji verebilir. Ayrıca, akıllı şebekeler enerjiyi dağıtmakla kalmaz, son kullanıcının enerji yönetimini olanaklı kılan verileri de iletir.

Mikro Şebekeler

Mikro şebeke yerel enerji kaynakları ve yerel yükleri taşıyan, ulusal çaptaki şebekenin parçası olarak işleyebilen ama ulusal şebekeden bağımsız olarak tek başına da işletilebilen bir yerel şebekedir. Mikro şebekeleri iletim ve dağıtımdaki şebeke kayıplarını azaltıp enerji dağıtımı verimliliğini arttırarak akıllı kentlere katkıda bulunur.

Akıllı Sayaçlar

Akıllı sayaç elektrik enerjisi tüketimini bir saat ve ya daha kısa süreli şekilde kaydeder ve bu verileri dağıtım şirketine iletir. Bu dağıtım şirketlerinin  mevsime ve günün saatlerine göre farklı fiyatlar uygulamasına olanak verir. Bu ise tüketicilerin enerji tüketimini özellikle talep ve dolayısıyla da fiyat en üst seviyede olduğu zamanları dikkate alarak değiştirmesini teşvik eder.

Oyunlaştırma Üzerinden Daha Düşük Tüketim

Akıllı sayaçlar tarafından oluşturulan veriler enerji kullanımı yapıları hakkında ayrıtılı tablolar elde edilmesi için kullanılabilir. Bu veriler tüketicileri enerji kullanımları hakkında daha bilinçli hale getirmek ve onları enerji tüketimini azaltmak için davranışlarını değiştirmek yönünde etkilemek amaçlı oyunlaştırma gibi konseptler kullanan akıllı uygulamalarda kullanabilir.

Talep Tepkisi Cihazları

Pik zamanlarında enerji talebini azaltma amaçlı bir diğer çözüm ev aletlerini tepki verebilir hale getirmektir. Bu tepkili cihazlar(örneğin çamaşır ve kurutma makineleri) enerji talebi(ve fiyatı yükseldiğinde enerji tüketimini geçici olarak durduracaktı. Böylece elektrik talebi pik düzeyleri düşecek ve bu da yalnızca pik kullanımında devreye giren pahalı yedek kapasiteye olan ihtiyacı azaltacaktı.

Mevsimlik Termik Enerji Depolaması (STES)

Kentlerdeki ofis binalarının çoğunluğu yaz aylarında aşırı ısı üretmektedir. Bu ısı yaz mevsiminde yer altında depolanarak kış mevsiminde geri pompalanabilir. Önceden üretilen ısıyı böyle geri dönüştürmek suretiyle enerji tüketimi azaltılabilir.

Fazla ısının kullanımı

Kentteki tesislerin pek çoğu diğer amaçlarla kullanılabilecek ısı üretmektedir. Bu fazladan ısıyı binaları ısıtma amaçlı sıcak su üretiminde kullanarak enerji tasarrufu yapılabilir. Bunun tipik bir örneği veri merkezlerince üretilen fazladan ısının çevredeki seraları ısıtmak için kullanılmasıdır.

Elektrikli Araç Şarjı Kentlerde kullanılan elektrikli taşıtların sayısı artmaktadır ve gelecekte daha da hızlanarak artması beklenmektedir. Bu araçların tamamı bataryaya sahiptir ve bataryaların şarj edilmesi gerekmektedir. Bu ise üretim pik döneminde enerji depolanması ve tüketim pik dönemlerinde ek enerji sağlanmasını olanaklı kılacak imkânı sağlar. Potansiyel olarak ciddi bir depolama kapasitesi akıllı şehirlerin enerjiyi daha verimli kullanmasını olanaklı kılabilir.

Entegrasyondan gelen güç Her ne kadar yukarıda belirtilen teknolojik gelişmelerin enerji piyasalarındaki etkisi ciddi olsa da gerçek güç bunların entegrasyonundan gelmektedir. Mikro şebekeler tüketim veya üretim pik dönemlerinin sonucu elektrik kesintilerini önlemek için dağıtık enerji kaynaklarına ihtiyaç duyar. Eğer akıllı şebekeler enerji şebekesindeki enerji fazlası ve eksikliğini bildirirse tepkili cihazlar ve elektrikli araç şarjının tüketim yapıları üzerine etkisi yalnızca olumlu olacaktır. Bu tür karşılıklı bağımlılıkların listesi sonsuzdur diyebiliriz.

Enerji piyasalarında işbirliği

Teknolojik gelişmelerin entegrasyonundan elde edilecek yararların mümkün olduğu kadar verimli olması için kamu ve özel sektörün birlikte çalışmaları gerekir. Kamu-özel iş birliğinin enerji piyasalarında yaşanan geçişi destekleyecek düzenlemeleri oluşturması gerekir. Teknolojik gelişmeleri uyumlulaştırmak için ise şirketler arasında işbirliği gereklidir. Akıllı sayaçları evlerdeki tepkili cihazlarla bağlantılı hale getirme örneğinde olduğu gibi, standartlaşma şirketleri birbirine bağlayarak önemli katkılar sağlar.

Su Yönetimi

Deloitte Akıllı Şehirler- Bir Deloitte Bakış Açısı Sürüm 1.0 “Teknolojideki Hızlı İlerlemeler Ekonomimizi ve Toplumu Nasıl Yeniden Şekillendiriyor?” raporuna göre:

Su (veya susuzluk 21. yüzyıl kentlerinin önündeki en büyük güçlüklerden birisi olacaktır. Akıllı su çözümleri, atıkların azaltılmasını ve su kalitesinin güvenceye alınmasını sürdürülebilirliğin temel ilkelerinden birisi olarak görür.

su kaçak

Sızıntı denetimi

Nüfus artışı ve su kıtlığı nedeniyle su kaybı yönetimi gittikçe daha önemli hale gelmektedir. Deneyimler, ücretlendirilemeyen kaçak ve kayıp suyun %25 oranına kadar çıkabildiğini göstermektedir. Bu kaybı en aza indirmek için su tedarikçileri dağıtım ağını basınç, akış ve kalite yönünden gerçek zamanlı veriler sağlayacak sensörlerle donatabilir. Bu verileri analiz ederek özellikle normal tüketimin en alt düzeyde olduğu gece saatlerindeki akışları analiz ederek sızıntılar saptanabilir.

Kirlenme denetimi Sensörler yüzey suyunun kalitesini gerçek zamanlı ölçmek üzere kullanılabilir. Geleneksel olarak su kalitesi denetimi elle numune alma ve analiz etme şeklinde uygulanmakta, bu da kirlenme ile kirlenmenin saptanması arasında gecikmeye neden olmaktadır. Yüzey suyunu kapsayan sensör ağı sayesinde su kalitesinin gerçek zamanlı olarak denetlenmesi kent kaynaklarının sürdürülebilirliğinin sağlanmasına önemli katkı sunmaktadır.

İleri sel uyarısı Aşırı yağış veya fırtına nedeniyle sel tehlikesi altında bulunan kentler meteoroloji verilerini coğrafi verilerle birleştirerek olası taşkın bölgelerini ve zamanlarını tahmin eden analitikler ortaya koyabilir. Bunlar risk altındaki bölgelerde trafiğin güzergâhını değiştirmek ve sakinleri önceden uyarmak için kullanılabilir.

Öngörülü bakım planlaması Su altyapısının bakımı pahalıdır ve dikkatle planlanması gerekir. Veriler bakımın su dağıtım sistemi ile kanalizasyon sisteminin en çok gereksinim duyan kısımların da yoğunlaştırılmasını sağlayacak şekilde kullanılabilir. Muhtelif veri kaynakları bu amaçla birleştirilebilir. Borularda ki sensörler akışı, basıncı ve ses sinyallerini ölçerler. Bu veriler sel nedeniyle sigorta ödeme talepleri ve Coğrafi Bilgi Sistemlerinden gelen veriler gibi diğer veriler ile birleştirilebilir.

Atık Yönetimi

Deloitte Akıllı Şehirler- Bir Deloitte Bakış Açısı Sürüm 1.0 “Teknolojideki Hızlı İlerlemeler Ekonomimizi ve Toplumu Nasıl Yeniden Şekillendiriyor?” raporuna göre:

Zamanında atık toplama

Kentlerin çoğunluğu evler tarafından üretilen atıkları toplamak için bir tür atık konteyner sistemi kullanmaktadır. Çöp kamyonları kent çapında tüm konteynerlere giderek konteyneri kamyona boşaltır ve atığın bertaraf edileceği merkez noktasına taşır. Geleneksel olarak bu çöp kamyonları sabit güzergâhlar üzerinde faaliyet gösterirler. Örneğin her bir konteyneri haftada bir uğrarlarki buda bazı konteynerlerin henüz yarı dolu durumdayken boşaltılmasına, bazılarının ise dolduktan günler sonra boşaltılmasına yol açabilir. ‘Akıllı çözüm’ atık konteynerlerini konteyner içindeki atık düzeyini saptayan sensörlerle donatılmasıdır. Bu veriler çöp kamyonlarının sayısını ve güzergâhlarını uygun hale getirmek, henüz dolmamış olan konteynerlere uğramadan geçip doluluk sınırına yaklaşan konteynerlere süresinden önce uğramasını sağlamak amacıyla kullanılabilir. Bunun sonucunda daha ekonomik bir operasyon (durma sayısı ve toplam çalışma süresi azalır) ve dolu atık konteynerlerinin çevreye taşmadan boşaltılması (çöplerin dolu konteyner yerine yakınında sokağa atılmasının önlenir) mümkün olur.

AKILLI BİNALAR

Deloitte Akıllı Şehirler- Bir Deloitte Bakış Açısı Sürüm 1.0 “Teknolojideki Hızlı İlerlemeler Ekonomimizi ve Toplumu Nasıl Yeniden Şekillendiriyor?” raporuna göre:

Akıllı binalar binanın gerek doluluğu, gerekse koşulları (örneğin sıcaklık, nem ve ışık) hakkında detaylı ve gerçek zamanlı veriler elde etmek için çok sayıda sensörden yararlanırlar. Bu veriler binadaki insan sayısının az olduğu dönemlerde daha tasarruflu soğutma, havalandırma ve aydınlatma sağlanması için kullanılır. Daha az sayıda insanın beklendiği günlerde sistemin bazı kısımları tamamen kapatması, böylece ısıtma, soğutma, aydınlatma ve temizlik maliyetinin azalması dahi sağlanabilir.

binason

Dinamik enerji tüketimi–Akıllı binalar enerji tüketimlerini elektrik azlığına gerçek zamanlı uyarlama yeteneğine sahiptir. Eğer yükler yüksek seviyede ise enerji şebekesi akıllı binalara bir talep göndererek şebekenin tamamında pik yükü azaltmak amacıyla enerji tüketimlerini azaltmalarını isteyebilir. Pik zamanlarda enerji fiyatları en yüksek seviyede olduğu için bu şekilde, akıllı bina en düşük enerji maliyetinin elde edilmesini güvenceye alacaktır.

Yenilenebilir enerji–Akıllı binalar tüketilen net enerjiyi en aza indirmek için güneş enerjisi panelleri gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından ve termal enerji depolamasından yararlanır. Hatta bu  suretle binanın tükettiğinden daha fazla enerji üretmesi bile sağlanabilir.

Akıllı tekrar dolum–Kahve makineleri veya tuvaletlerdeki havlu otomatları gibi tesisatın düzenli olarak tekrar doldurulması gerekir. Eğer bu çok erken yapılırsa gereksiz maliyet ortaya çıkacaktır. Geç yapılması halinde ise kullanıcılar hizmet alamayacak ve böylece konfor düzeyleri düşecektir. Akıllı binalar bu makinelerde sensörler kullanarak tekrar dolum yapılması için en uygun zamanın saptanmasını sağlarlar.

Kullanım temelli temizlik–Akıllı binalar gün boyunca faaliyet seviyesini tespit etmek için incelikli sensör ağlarından yararlanırlar. Bu veriler en yoğun şekilde kullanılan alanların temizlenmesi için temizlikle sorumlu kişilere ve robotlara talimat vermek için kullanılabilir.

Akıllı Çevre Sistemlerine Örnek Ülkelerdeki Durum

cgc-phase1-final

Japonya: Japonya’nın başkenti Tokyo’nun bir banliyösünde kurulan eko-kent “sıfır karbondioksit” üretilmektedir. Kentte bütün elektrik tüketimi için yüksek verimli cihazlar kullanılmaktadır. Sokak ve ev aydınlatmasında %100 LED ampul kullanılmaktadır. Evler hava durumuna göre ısıtılmakta ve soğutulmaktadır.

ABD: ABD’nin San Francisco kenti elektrik ihtiyacının yüzde 41’i yenilebilir kaynaklardan elde edilmektedir. LED ampullü akıllı sokak lambaları ile aydınlatma miktarı ve süresi optimumda tutulmaktadır. Akıllı şebeke sayesinde enerji sektöründe istihdam 10 yılda yüzde 130 arttığı ifade edilmektedir.

İsveç: İsveç’in başkenti Stockholm’de kimse olmadığında aydınlatma sistemlerini otomatik olarak kapatan enerji kontrol sistemlerini evlerine ve iş yerlerine yerleştirenlere vergi indirimi sağlanmaktadır.

Şili: Şili’nin başkenti Santiago’da binalarında güneş enerjisi sistemi olanlar ürettikleri fazla elektriği kent şebekesine satabilmektedir. Böylece alternatif enerji kaynakları özendirilmektedir.

Viyana: Viyana’lı mimarlar binalarda karbon tüketiminin azaltılması, şehir planlama ve ulaşımın kolaylaştırılması gibi konularda paydaş görevi üstleniyor ve belediyeyle işbirliği yapmaktadır.

Danimarka: Danimarka’nın başkenti Kopenhag’da sokak lamba direkleri hava kirliliği ölçümlerinde de
kullanılmaktadır.