Arz güvenliği yerini “Dayanıklılığa” bırakırken

Neden not aldım?

Eğer elektrik şebekesinin geleceğinde daha fazla yenilenebilir ve kesikli kaynak olacak ise, “arz güvenliği”(security of supply)’dan bahsetmek anlamsız olabilir. Yani rüzgar ve güneşin “kaynak güvenliği” yerine bu kaynakların şebekeye daha fazla girmesi ile birlikte elektrik sistemi ve şebekenin daha esnek ve tepki verip iyileşebilen bir sisteme dönüşmesi kaçınılmazdır. Kısaca Arz Güvenliği eski ekol, Dayanıklılık yeni sorunsal diyebiliriz.

Giriş

Tarihsel bir perspektiften yaklaşması ile tüm bu yazıyı yazma fikri GreenTechMedia sitesindeki, “Enerji Dayanıklılığının kısa tarihi” yazısından geldi. İçeriğine katılmamakla birlikte temel mantığı açısından okunması gereken bir yazı diyebilirim.

Bugün ki enerji politikalarımız aslında petrol krizleri ile şekillenmiş görünüyor. Buna ilgili Bakanlık ve birimlerin kurulmasından uluslararası örgütlere kadar bir çok örnek verilebilir. Bilkent’te verdiğim “Enerji Krizleri” dersinde de bu konuya değiniyorum. 1970lerdeki petrol krizlerindeki yokluk, yüksek fiyatlar ve kuyruklar bir korku rüzgarı estiriyor. Bu korku rüzgarına verilen “güvenlik” cevabı da “Arz Güvenliği”dir. İlk petrol krizinin evladı IEA’in en önemli kriterlerinden biri de 90 günlük stok zorunluluğudur. Çünkü bir kaynak güvenliğine karşı yapılabilecek en önemli hazırlık yeterli stok bulundurmaktı.

Stoklar bugün o kadar önemli ki, ABD stokları petrol fiyatını etkileyen önemli haftalık verilerdendir. Fakat konu elektriğe geldiğinde, arz güvenliği 2000 sonrası piyasa modelleri ile yatırım ve yakıt güvenliği karışımı bir anlamda kullanıldı.

Sonunda tüketicinin istediği güvenilirlik(reliability)tir. Yani düğmeye basınca elektrik gelsin. Bunun sistem tarafındaki yansıması da arz güvenliği kabul edildi. Ve arz güvenliği geniş anlamda “güvenilirlik” demekti. İçine iletim hatları da girdi, dönem dönem fiyatlarda..

Dayanıklılık ise daha çok şebekenin ve daha önemlisi hava olayları ve deprem vs gibi öngörülemeyen olaylara karşı şebeke esnekliği gibi anlaşılıyordu. Fakat bugün güvenilirlik genel tanımı altındaki alt kriterlerden arz güvenliği dayanıklılığa kaymış durumdadır.

ABD örneği

Dayanıklılık dediğimiz zaman neyi konuşuyoruz” isimli makalede, ABD’de de son dönem dayanıklılık tartışmalarının kısa bir özetini bulabilirsiniz.

Kısaca Trump yönetimi iktidaya geldikten sonra kömürü ve nükleeri destekleme yolları için ABD enerji düzenleyicisi FERC’e düzenleme talimatı verdi. FERC’de “yakıt güvenliği” adı altındaki bu talimatı “fiyat” açısından reddetti. Ama “dayanıklılık” temelli yeni bir tartışma gündemi açtı. (FERC Gündem AD18-7) Bu yazıda atıfta bulunulan bir çok fikir de bu tartışmaların bir neticesidir.

Dayanıklılık

“Eğilme, bükülmeden sonra orjinal form ve pozisyona dönebilme gücü” dayanıklılığın tanımı olarak kabul edilebilir. Sue Tierney’in sunumunda dayanıklılık:

  • aktiviteler bütünü veya birleşimi;
  • güvenilirlikle aynı olmayan,
  • üretim veya elektrik sisteminden daha fazla büyükbir kapsamı olan

kavram olarak ele alınıyor. Eğer dayanıklılığı konuşuyorsak

  • Sistemde kesilmelerin olabileceği
  • bunlarla başa çıkmak için hazırlıkların yapılabileceği
  • etkilerinin en aza indirilebileceği
  • hizmetleri tekrar hızla eski haline getirebilecek
  • geçmişte yapılanlardan ders çıkararak gelecek performansları iyileştiren

kavramsal bir bütün olarak ele alınmış.

Devin Hartman’ın sunumund güvenilirlik, kaynak yeterliliği ve dayanıklılık aşağıdaki şekille şöyle gösterilmiş:

Hartman’a göre güvenilirlik, aslında kaynak yeterliliği ve dayanıklılığını da kapsayan bir kavram. Fakat herkes aynı düşünmüyor.

Geleceğe Bakarken

Özellikle elektrik şebekesinde son dönemde çok tartışılan esneklik ihtiyacı da aslında “dayanıklılık” talebinin bir izdüşümüdür. Daha fazla yenilenebilir kaynak gelmesi ile birlikte, daha esnek, daha doğrusu bir olay durumunda hızla sistemi eski haline getirebilecek “plastik” kaynaklara olan ihtiyaç artacaktır.

Bunun en ilginç göstergesi de “piller”dir. Pillerin gelecekteki elektrik şebekesinde oynayacağı kilit rolü, arz güvenliğine bağlamak yanlış olacaktır. Çünkü pil sistemleri bir “kaynak”tan çok sisteme esneklik ve dayanıklılık getiren çift yönlü bir araçtır. Bence “plastik” bir sistem elemanıdır. Bu sebeple pillerin şebekedeki önemi giderek artacaktır.

Daha karbonsuz bir elektrik şebekesinde artan güneş ve rüzgar gibi kaynaklar ile birlikte arz güvenliği anlamını bugünkine oranla kaybedebilir. Bu kaynakların gelmesi aslında bizim “doğal olmayan” elektrik şebekemize, doğayı tekrar geri getiriyor. Çünkü elektrik sistemi doğal koşullardan bağımsız olarak(kömür, nükleer, doğalgaz) istenilen zamanda doğal olmayan faaliyetleri (mesela gece aydınlık, tv izleme, bilgisayar ile haberleşme gibi etkinlikleri) yapmamızı sağlıyordu.

Şimdi daha fazla doğa olaylarına maruz bir elektrik şebekesi ve kaynağı daha fazla doğadan gelen bir sistemimiz olacak gibi duruyor. O zaman arz güvenliği kavramını ne kadar genişletirsek genişletelim, ne orman yangınlarından ne doğa olaylarından, çok soğuk kışlar, çok kurak yıllardan kaçmak imkansız gibi duruyor. Aksine tüm doğa olaylarından etkilenen de bir “yakıt” girdisi olacak. Yani “mükemmel şebeke” daha da uzakta, bu sebeple daha “dayanıklı bir elektrik sistemi” artık sistemin yeni hedefidir. Ta ki bir sonraki yakıt krizine kadar.

Elektrik tüketicisi Netflix seyircisine benzer mi?

Neden önemli?

Netflix’in tüketici yaklaşımı acaba elektrik şirketleri için de örnek olabilir mi? Öncelikle dürüst bir noktadan yola çıkılmış, söylenen ile gerçek tercihler çok farklı. Kişiselleştirirken değişik tüketici kümeleri oluşturmak ve ona göre erişmek, görüntüye önem vermek, test grupları ile denemeler yapmak. Tüketicinin herşeyi bilmesine değil, tüketici ile etkileşime odaklanmak önemli. Bu konular Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığının Tüketici zirvesinde de gündeme gelmişti. Not olarak durmasında fayda var.

Farklı Tüketici Tipleri

Tartışmanın asıl raporlardan biri bidgely’nin “Learning from Netflix” raporu

Rapor kısaca 4 noktaya değiniyor:
– Kümeleme ile başlayan kişiselleştirme
– Tüketici geri bildirimleri gürültülü
– Görünüş önemlidir
– Test edip, denemek

Soru şu : Sürekli google, apple ve netflix gibi hizmetleri alan ve bu hizmetlerin kendi arama geçmişi ve tercihlerine göre kişiselliştirilmesinden hoşlanan tüketiciler, diğer hizmetlerin de “hiper-kişiselliştirilmesini” istemez mi?

Netflix’in Baş İçerik Sorumlusu Ted Sarandos : “Ben hiç bir şov programımızın markamızı belirlemesini istemem, veya bizim markamızın da şovları… Bizim markamız kişiselleştirme [kişiye özel hale getirme]”

Tamam da bu iş nasıl olacak? Burçlara göre mi tüketicileri belirleyeceğiz. Netflix 130 milyon izleyicisini, 2000 “farklı tad kümesine” indirgemiş. Fakat bunu gerçek “izleme alışkanlıklarına” göre yapmış.

Asıl Konu:Söylenen Tercihler ile Açığa Çıkan Tercihler

Raporun bence en vurucu kısmı burası. Meselea ABD’deki tüketiciler daima daha ekonomik araç istediklerini belirtirken daima daha yüksek motor hacimli araç-jipimsi(SUV) alıyor. Bu literatürde çok bilinen “Söylenen vs Açığa Çıkan Tercihler” (declared vs revealed preferences) olarak biliniyor.

Netflix bunu ABD’li komedyen Adam Sandler’in geyik filmleri üzerinden görmüş.. Bu filmler tüketiciden 3 yıldız alıp defalarca izlenirken, çok iyi denilen bir belgesel 5 yıldız alıp bir defa izlenebiliyor. Davranış Adam Sandler, söylem National Geographic.. Bu sebeple 5 yıldız puanlamayı bırakıp sadece parmak yukarı/aşağı uygulamasına geçiyor ve daha başarılı bir sonuç elde ediyor.

Sonuç: Tüketici anketleri gürültülüdür, yani asıl sinyal ve mesajı duymak zordur.

Peki elektrikte ne yapılabilir. Mesela fatura ödeme gruplarına göre tüketicileri ayırarak, ödeme yöntem ve taksitlendirme konusunda kullanmak istedikleri arayüzü seçme imkanı gibi, evdeki tüketim cihazlarını canlı takip ederek , “faturanız bu ay şu cihazların çok kullanımından dolayı yüksek gelebilir” uyarısı da verebilir. Aynı şekilde faturalarını düşürmek için tüketicilere “yaptım/yapacağım” (Netflix’deki başparmak yukarı/aşağı) ile bir yapılacaklar listesi kişiselleştirilebilir.

Görünüş Önemli

Netflix araştırması tüketicilerin program başlıklarına ortalama 1.8 saniye baktıklarını, zamanın %82sini ise çizim, fotoğraf ve görsellerde geçirdiklerini gözlemiş. Aesthetic Visual Analysis denilen Estetik Görsel Analiz ile kullanıcılar mesela komedi izlemişler ise filmdeki komik kahramanların resimlerinin olduğu kapak görüntüsü ekrana geliyor.

Elektrik sektöründe mesela, daha çevreci olan tüketicilere “Enerji tüketimini azaltarak, ağaç dikmemize yardım edin” mesajı giderken, daha maliyet etkin kümelere “enerji tüketiminizi düşererek 5 TL tasarruf edebilirsiniz” mesajı gönderilebilir.

Test etmek çok önemli, Netflix’in de bir “deneysel platformu” var. Arayüz, öneriler, tekrar oynatma, arama ve üyelik konularında deneyler yapıyor.

Bidgely, tüketicilere atılan emaillerde elektrik tasarruf programı yerine şirket isminin görülmesinin maillerin açılma oranını arttırdığını görmüş. Şirket ismini konuda yazan maillerin açılma oranı %41. Program isimleri ise %29.

Elektrikte ABD örnekleri

ABD’deki Smart Energy Consumer Collaborative – akıllı enerji tüketici işbirliği- SECC, 5 grup enerji tüketicisi kümesi belirlemiş.

  1. Kararlı ve etkileşen: Enerjiyi verimli kullanmak için daima arayış içinde olan ve hizmet sağlayıcı ile iletişim halinde olan (tüm pazarı %15i).. Bunların ilgisini çeken 3 hizmet: Gelecekteki enerji maliyetlerini tahmin etme, yenilenebilirler, yatırımların geri dönüşünü hesaplama
  2. Motive ama aktif değil: Genelde enerji verimlidir, ilgilenir ama adım atmamıştır. Bunlar da maliyet öngörme, işine uygun tarife ve pik zamanlarda tüketim düşüşü ile destek sistemleri(bill credit)
  3. Destek varsa ilgilenen: Çok enerji verimliliği yapmamış, belki erişilse yapacak. İlgilendikleri hizmetler tarifeler, iş yerinde enerji verimliliği etüdü, pik zamanlarda tüketim düşürme(fatura indirimi karşılığı) . Pazarın %27si
  4. Tasarruf eden ve memnun: Genelde hep enerji verimli olmuş, ama aktif olarak enerji verimliliğini takip etmeyen. İlgilendikleri hizmetler gelecek enerji maliyetleri, yatırım(enerji verimliliği) geri dönüş hesabı, pik talep düşümden fatura kazancı. Tüm kümenin %13ü
  5. Kararlı olarak ilgisiz: Hem enerji verimli değil hem de bu konuda erişilmeye de açık değil. Maliyetler, kesinti uyarıları ve pik talep düşümleri. Bunlar da tüm kümenin %28’i

SECC’in bir başka raporunda ise 5 tüketici grubu belirlemiş. “Yeşil Şampiyonlar”, “Tasarruf arayanlar”, “Teknolojiye mesafeliler”, “Belirleyiciler”, ve “Statükocular”…(özetler burada)

Sadece gruplar belirlenmemiş, ayrıca bu grupların değişik programlara tepkileri de ölçülmüş. (Çevrimiçi energy perakende pazarı, enerji yöneticis aracı ve canlı ödül programı)

Nihai sonucu ise tüketici havuca daha fazla ve iyi tepki veriyor. Bidgely raporunda çok ilginç bir kısım da var “Ortalama tüketici kWh’in ne olduğunu bilmiyor veya umursamıyor, ama onlar ile etkileşim kritik. Şirketler değişen tepkilere cevap vermek zorunda”

Bidgely’e göre “tüketiciler, kendi deklare ettikleri kadar iyi, çevreci vatandaşlar olmayabilir”. Bu da şirketler için çözülmesi gereken bir bilmece. Yöneticilere göre %44’ü tüketcinin ne istediğini çözmenin en büyük problem olduğunu söylemiş.

Şirketler tarafında ise tüketicinin en çok (%56) kolay kullanım, %19’u temiz/yeşil enerji, %19u hızlı, kişiselleştirişmiş hizmet, %13’er lik kesim de daha fazla kontrol ve daha ucuz enerji istediği düşünülüyormuş.

PJM’in 2020 uzun dönem yük öngörüsü raporundaki teknik detaylar

Tüm detaylı bilgiler, Excel dosyaları ve rapora bu linkten erişebilirsiniz.

Neden önemli gördüm?

PJM’in öngörülerinde modelin arka planında bazı parametreler çok ilgimi çekti. Mesela veri merkezlerinin enerji tüketimi ile ekonomik büyüme arasında birebir ilişki olmaması, CVR gibi gerilim düşümlü tasarruf yöntemlerinin etkileri, talep düşümünde verimliliğin güneşten daha etkili olması, teknik detaylarda günlerin, noel ışıklandırmalarının, CDD yani soğutma gün derecenin gecikmeli olarak da hesapta yer alması vs. ilginç geldi.

PJM nedir?

30 Aralık’ta ABD’deki önemli bölgesel iletim birliklerinden (organization). PJM ile ilgili yazılmış bir kitap da var : “Creating Competitive Power Markets: The PJM Model” adıyla (link)

PJM’in öngörüleri önemli, çünkü teknolojinin uç noktalarında denemeleri ve planlamaları var. Bunun en büyük sebebi ise muhtemelen bağımsız bir organizasyon anlaşması ile kurulması ve yeni şeyler denemek için kanun değişikliklerine ihtiyacının olmaması.

Benim ilgimi çeken PJM’in 2020 yük öngörüsünden çok ek yani supplamentteki bazı detaylar.
Rapor ile ilgili özet burada :
Sayfanın son paragrafında raporun linki ve ekinin linki var.

Rapor özetinden bazı satır başları

-Hane tüketim artışlarını 1998’den bu yana gelen %0.9’dan geleceğe %0.6 artış olarak düşürerek taşımaları
-Ticari tüketim de %1’den 2020-2035 içi %0.6 olarak öngörülmüş
-En ilginci ise sanayinin 1998-2018’de ortalama %-0.5 küçülen sanayi elektrik talebini ile pozitif yani %0.4 ile öngörmeleri
-Elektrikli arabaların talep artışına %0.1den daha az tüketim artışı ekleyeceğini öngörmüşler
-Eğer güneş ve cihaz verimliliklerindeki artışlar olmasa talep artışını %1 bekliyorlar
-Fakat mevcut yük artışı %0.5.
-Yük artışındaki düşüşün %0.2si tüketicilerin yaptığı güneş üretimleri, %0.3’ü de verimlilik. VERİMLİLİK etkisini güneşten fazla öngörmeleri de ilginç

Asıl Kısım:Ek ve Model detayları

(link)

PJM rapora verdiği ekte detaylı olarak modellemedeki temel parametrelerini anlatmış. Bana ilginç gelen bir kaç kısım şunlar:

  1. Model Yapısı:Modeli önce iklim-hava faktörlerinden etkilenmeyen şekilde kurgulayarak daha sonra hava etkilerini içeren ikinci modele geçiyorlar.

2. Takvim etkilerinde Christmas – yani Noel aydınlatma etkilerini de dikkate alıyorlar. Tatilden önceki günlerde de sanki %20lik bir göreceli (tatil=1, diğer günler =0, tatilden önceki gün =0.2) bir düşüşleri var.

3. Alt sektörler bazında 3 ana sektör var ve “Appliance Saturation” yani cihaz sayısındaki doygunluk en ilginç parametrelerden biri. Daha önce gördüğümüz makalelerde cihaz sayısındaki doygunluk yanında, yeni tip cihazlar (ipad, vs) daki artışında önemli olduğunu görmüştük

4. Konut tüketiminde ısıtma, soğutma ve diğer diye bir ayrım var. Yıllık konut kullanımında bu 10000 kWh’e denk geliyor. Yani aylık 900kWh, bunun 500 kWh ‘ı ısıtma hariç gibi gözüküyor. Sanki Türkiye’deki ortalamanın 3-4 katı.

5. Ticarethanede alan başına tüketim esas alınıyor. Buradaki dikkat edilmesi gereken nüfus başına alanın da artacağı tahmini

6. Sanayide ise 3 ana sektöre bakılmış. İnşaat, doğal kaynaklar ve maden ile imalat sektörleri. Moody’s Analytics’den istihdam öngörüleri almışlar. Burada da sanayi enerji yoğunluğu energy use per output,yani çıktı/üretim başına enerji kullanımı bana ilginç geldi. Normalde birçok kişi $ çıktı başına enerji kullanımına bakar

7. Isıtma ve soğutma kısmı çok detaylı: Nihai tüketimde ısı tüketimi endeksini sabit tutarak, soğutma endeksini yükseltmişler. Yani ısınma ihtiyacı nisbeten sabit, ama soğutma talep artışı bayağı pozitif görünüyor.

8. Isıtmada CDD yani soğutma gün derecesini kullanmışlar. Fakat daha da farklı olarak geciktirilmiş CDD (lagged Cooling Degree Days) de kullanılmış. Bizdeki modellerde genelde bu bir gün önceki talep ile aslında modellere dahil edilir. Sayfa 18’e kadar detaylı kısımlar var

9. Dağıtık güneş ise dağıtım altında olduğundan PJM’in piyasalarında yer almıyor kabul edilmiş. Yani PJM’in hesapladığı talepten pay alan, PJM’i gördüğü talebi düşüren bir faktör.

10. PEV :Şarjlı elektrik arabalar, PJM’in 2020 raporuyla ilk defa yer verdiği bir konu. Bu hesaplamada araçların 20 yıl piyasada kaldığı öngörülmüş. Pik talebe etkide ise iki seviye şarj ayrımına gidilmiş. Seviye 1 (Level 1) şarj 1.4kW ve seviye 2 şarj 7.7 kW çekiyor kabul edilmiş. Araçların %80’i 1.seviye şarj kullanacak deniyor Oysa ileri doğru tahminlerde 40kWh batarya için seviye 1 tahminleri çok yüksek. Buradaki tahminlerine katılmıyorum. Seviye 2 bence daha çok olmalı

Ortalama şarjlı elektrikli araba (PEV)yılda 4500kWh tüketiyor var sayılmış. Kabaca 21-22 kWh/100km dersek yılda 20000 km’ye denk geliyor.

11. CVR – Yani Gerilim Düşürmeli Tasarruf – Conservation Voltage Reduction konusunda sayfa 23’teki Baltimore Gas and Electric’in (alt dağıtım bölgesi) kısmı bana ilginç geldi. 2014’te başlayan program 2022’de tüm bölgede kullanılacakmış. Bu sistemde trafo çıkış voltajları cihazları kapatmayacak şekilde tolere edilebilecek şekilde düşürülerek, bir miktar tasarruf sağlanıyor. Benzer şekilde detayını anlayamamakla birlikte COMED bölgesinde de Gerilim Eniyileme (Voltage Optimization) programı da oldukça talepte etkili gözüküyor

12. Belki de en ilginç noktalardan biri veri merkezleri (data center) : Dominio bölgesi, bölgesindeki veri merkezlerinin yük oluşturduğunu ama ekonomik etkisinin nisbeten daha az olduğunu söyledi. Şöyle düşünün Google 5 tane daha veri merkezi kurdu ama fatura ve ekonomik büyüklük California’da. Yani veri merkezleri ile ekonomik büyüme-talep ilişkisi gerçekten anlamsızlaşıyor.

13. İleri doğru yük tahminlerinde ise (sayfa 29) olasılıksal yani percentile bir grafik oluşturmaları gayet iyi olmuş. Yani o yıldaki pik ne olacak yerine, yazın pik talep dağılımı olasılığı nasıl olacak sorusu daha mantıklı(aşağıda).