Avrupa elektrik şebekesinin güzel bir görselleştirmesi (2022)
(121gigawatts.org)- Avrupa iletim şebekesini bağlantı noktaları ve enerji hatları olarak gösteren bir harita; bölgelere göre tüketim ve üretimin, gerçek elektrik akışı kısıtları içinde nasıl birbirine uyduğunu tek bakışta görmeyi sağlıyor
- Yeşil noktalar tüketimden fazla üretim olan noktaları, mor noktalar üretimden fazla tüketim olan noktaları gösteriyor; üçgenler ise enerji hatlarındaki akış yönünü işaret ediyor
- Gösterilen sayılar, seçilen tarihi 2 saatlik dilimlere bölerek toplam tüketimi karşılarken toplam üretim maliyetini en aza indiren optimizasyon algoritmasının sonucu
- Veriler, açık Avrupa elektrik şebekesi modeli pypsa-eur'dan alınmış; görselleştirme kodu ise
coppersushideposunda açık olarak yayımlanmış - Hesaplama yöntemi gerçek elektrik şebekesi işletimindeki optimal güç akışıyla aynı, ancak gerçek teklif fiyatları ve üretim miktarları açık olmadığı için tarihsel ortalamalara dayalı varsayımlar kullanılıyor
Haritanın gösterdiği elektrik akışı
- Harita, Avrupa elektrik iletim şebekesini noktalar ve çizgilerle görselleştiriyor
- Her nokta, yakındaki yerleşimlerin elektrik tüketimi ile santrallerin elektrik üretiminin şebekeye bağlandığı bir bağlantı noktası
- Noktalar ve semboller, elektriğin arz-talep durumunu ve akışını ayırt ediyor
- 🥒 Yeşil nokta: Üretim miktarı tüketimden fazla olduğu için şebekeye elektrik gönderiyor
- 🍇 Mor nokta: Tüketim miktarı üretimden fazla olduğu için şebekeden elektrik alıyor
- ▲ Üçgen: Elektriğin akış yönünü gösteriyor
- Üçgenin üzerine fareyi getirdiğinizde, hattan geçen elektrik miktarını ve her hattın toplam kapasitesini görebilirsiniz
- Bir noktanın üzerine fareyi getirdiğinizde görünen sayı, o noktadaki toplam üretimden tüketimin çıkarılmasıyla elde edilen değer
Optimal güç akışı nasıl hesaplanıyor
- Gösterilen sayılar, optimal güç akışı (optimal power flow) bulan bir optimizasyon algoritmasının çalıştırılmasıyla elde edilmiş sonuçlar
- Algoritma, seçilen tarih için şu koşulları hesaplıyor
- Hangi santralin ne kadar elektrik üretmesi gerektiğini
- Günü 2 saatlik dilimlere bölerek hesaplama yapıyor
- Toplam üretim maliyetini en aza indirecek şekilde ayarlıyor
- Tüm elektrik tüketiminin karşılanmasını garanti ediyor
- Her bağlantı noktası ve zaman dilimi için şu girdiler toplanıyor
- Yakındaki yerleşimler ve sanayinin toplam tüketimi
- Güneş, rüzgar, hidroelektrik, kömür, petrol, gaz ve nükleerin MW başına üretim fiyatı
- Gaz, kömür, nükleer gibi mevcut santrallerin noktaya göre toplam üretim kapasitesi
- Seçilen tarihin geçmiş verilerine dayanarak hesaplanan güneş, rüzgar ve nehir akışı durumu
- Güneş, rüzgar ve hidroelektrik santrallerinin üretebileceği azami elektrik miktarı
- Her enerji hattının iletebileceği azami elektrik miktarı
- Ardından santral bazında üretim miktarı tahmin edilip iyileştirilerek, tüm koşulları karşılayan en düşük üretim maliyetli bileşim bulunuyor
Verinin ve kodun kaynağı
- Veriler
pypsa-eur'dan alınıyor pypsa-eur, Avrupa iletim sisteminin açık bir optimizasyon modeli- Harita görselleştirmesini oluşturmak için
pypsa-eurüzerine yazılan ek kodlarcoppersushideposunda açık olarak yayımlanmış
Gerçek elektrik şebekesinden farkı
- Matematiksel hesaplama yöntemi, gerçek elektrik şebekesi işletmecilerinin istikrarlı elektrik arzı için kullandığı yöntemle aynı
- Her santralin gerçekte ne kadar üretim yaptığı, santralin sunduğu fiyata bağlı olarak değişiyor
- Bu fiyatlar zamana göre büyük ölçüde değişiyor ve gerçek fiyatlar ile gerçek üretim miktarları kamuya açık değil
pypsa-eur, güneş, rüzgar, kömür, nükleer gibi kaynakların fiyatlarını tarihsel ortalamalara göre varsayıp, toplam tüketimi en düşük üretim maliyetiyle karşılayan optimizasyon algoritmasını çalıştırıyor- Bu nedenle sonuçlar, “kimin ne kadar ürettiği ve elektriğin nasıl aktığı”nı hesaplayan gerçek yönteme yakın olsa da girdi verileri gerçek teklif fiyatları ve gerçek üretim miktarları değil
- Modelin sınırlamaları,
pypsa-eurmakalesinin 4. bölümünde daha ayrıntılı ele alınıyor
Yenilenebilir enerji ve şebeke kısıtları
- Isıtmayı, binek otomobilleri ve kamyon taşımacılığını elektrikli hale getirip elektriği neredeyse sıfır emisyonlu yöntemlerle üretmek, gelişmiş ülkelerdeki emisyonların büyük kısmını azaltabilir
- Ancak sadece daha fazla yenilenebilir enerji üretim tesisi kurmak yeterli değil
- Her bölgedeki tüketimin karşılanması gerekir; şebeke bunu taşıyamazsa üretilen enerji kullanılamadan boşa gidebilir
- Yenilenebilir enerji tesislerinin nereye kurulacağı da önemlidir; üretilen elektriğin gerçekten kullanılabilmesi için şebeke kısıtları da birlikte dikkate alınmalıdır
- Konuyu daha kapsamlı ele alan ilgili yazı olarak The Copper Plate Must Die bağlantısı verilmiş
1 yorum
Hacker News yorumları
Fransa’ya tüm ülkenin görülebildiği bir ölçekte bakınca yeşil noktaların hepsi nükleer santrallerin yakınında
Fransa elektrik şebekesinin büyük ölçüde nükleerle döndüğünü iyi gösteriyor
Aynı haritaya yazın bakınca elektrik üretim karmasındaki değişimin farklı bir harita ortaya çıkarıp çıkarmayacağını merak ediyorum
Emisyonsuz elektrik üretiminde nükleerin mutlaka karmanın içinde yer alması gerektiği netleşiyor
Bu yüzden Almanya’daki nükleer santraller de hâlâ elektrik üretiyormuş gibi gösteriliyor
Arayüz iyi ve veriler ilginç, ama http://gridwatch.co.uk/ veya https://gridwatch.templar.co.uk/france/ gibi gerçek zamanlı veriye bağlı değil; daha çok ortalama değerlerden türetilmiş statik bir tahmin gibi görünüyor
2 saatlik aralıklar kullandığını söylüyor ama son güncelleme zamanı gibi bir gösterge olmadığından net değil
Ancak her santralin gerçekten ne kadar elektrik ürettiği teklif edilen fiyata göre değişiyor; bu fiyat saatten saate ciddi biçimde dalgalanıyor ve hem fiyat hem de üretim miktarı kamuya açık değil
Bunun yerine pypsa-eur, güneş, rüzgâr, kömür, nükleer vb. için fiyatları geçmiş ortalamalara dayanarak varsayıyor, ardından tüm tüketimi en düşük üretim maliyetiyle karşılayacak şekilde bir optimizasyon algoritması çalıştırıyor
Örneğin hızlıca kontrol edince Fransa’daki Fessenheim santrali hâlâ gösteriliyor ama artık üretim yapmıyor
Kişisel olarak daha hızlı ve daha net olanı: https://app.electricitymaps.com/
electricitymaps.com ülkeler arası akışları görmek için iyi, çok daha makro bir bakış sunuyor; bu harita ise tek tek üretim noktalarını ve akışları görmek için iyi
Orada tüm veriler var, görüntüleyici de oldukça iyi
Haritanın bu şekilde eğik durmasına ve bunu değiştirmenin bir yolu olmamasına irrasyonel biçimde sinir oluyorum
Yakınlaştırdıkça bozulma daha da artıyor; sonuna kadar uzaklaştırsam bile açı bozulması kaybolmuyor
Programcı muhtemelen bunu özellikle emek vererek eklemiştir; kim bunun iyi bir fikir olduğunu düşündü, merak ediyorum
Kuzeyi yukarıda sabitlemeyen otomobil ya da oyunlardaki navigasyon minimaplerine benziyor, ama daha kötü
Yaşlı hâliniz bunun için size teşekkür eder
Birisi bunu ücretsiz yapıp ücretsiz sunmuş; sadece mükemmel değil, hayatta daha kötü şeyler de var
Gerçekten öfkeyse başka bir temel nedeni vardır ve bu sadece tetikleyici olabilir
Kıtanın tamamı senkronize bir elektrik şebekesiyse, her ülkenin elektriği kime ihraç ettiğini ya da kimden ithal ettiğini nasıl bildiğini eskiden beri merak ediyordum
Üretim ve tüketimi karşılaştırarak toplam ithalatı/toplam ihracatı ölçmek mümkün olabilir; ama hangi komşu ülkeden alındığını, hangisine gönderildiğini nasıl anlıyorlar?
Rusya da Avrupa’nın büyük bir parçası ama yukarıdaki haritada yer almıyor; Baltık ülkeleriyle aynı elektrik şebekesinde olabilir diye düşünüyorum
Sorunun kendisine gelince, güç akışını ölçmek sıradan elektrik mühendisliği işidir; ev tipi elektrik sayaçları da aynı işi yapar
Ancak bunu doğrudan devletin yapmasından çok, işletmecilerin yapmasına daha yakın
EEVblog’da bunun analog ev tipi elektrik sayaçlarında nasıl gerçekleştiğini iyi anlatan bir video var: https://www.youtube.com/watch?v=P_3DXcB9-xE
Energy Charts’ta Almanya için hem fiziksel akış hem de ticaret grafikleri var
Ticaret: https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=tcs_saldo
Fiziksel akış: https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=cbpf_saldo
İkisi aynı değil; bu yüzden bazen yalnızca transit elektrik ortaya çıkıyor, ama buradaki transit ifadesini epey gevşek anlamak gerek gibi
Kimin ne için para ödediğini ayrıca biliyorlardır diye düşünüyorum
Birbirine bağlı ülkeler arasında tedarikçiler başka piyasalara da katılabilir
Bir Fransız santrali İspanya’ya elektrik satabilir ama Portekiz’e satamaz
Esas nokta, her işletmecinin teklif fiyatının bir ölçüde fırsat maliyetine göre hesaplanmasıdır
Bir rüzgâr türbini, şu an rüzgârla ürettiği elektriği satmazsa bunu daha sonra satamaz; bu yüzden fırsat maliyeti yoktur ve belirli bir tahmin için kabul edilen tüm teklifler, içlerindeki en pahalı teklif fiyatından uzlaştırılır
Bu arada 1.21 GW, 1985 yapımı Back to the Future filmine bir göndermedir
İlgili sahnenin klibi: https://www.youtube.com/watch?v=BDuZqYeNiOA
Film bilgisi: https://en.wikipedia.org/wiki/Back_to_the_Future
Henüz izlemediyseniz üçlemenin tamamı izlemeye değer; çok eğlenceli ve aile dostu
Benim dünya görüşümde gerçekten ilginç derecede küçük bir gruba dahilsiniz
https://youtu.be/AtPA6nIBs5g?si=QidOC7VEn6mxXjBK
gigawatts’ın böyle telaffuz edildiği yerin neresi olduğunu merak ediyorum
Bu görselleştirme epey tuhaf
Çizgi kalınlığı watt miktarıyla orantılı olacak gibi duruyor ama gerçekte öyle görünmüyor
O zaman neyi gösterdiğini bilmiyorum; çok kafa karıştırıcı ve oldukça yanıltıcı
Avrupa elektrik verileriyle yapılmış bir Grafana panosu da https://energygraph.info/ adresinde var
Avusturya’nın ayırt edici özelliği pompaj depolamalı hidroelektrik
Çok sayıda dağ ve vadi olduğu için gölleri dev bir batarya gibi kullanıyorlar
Arz fazlası olduğunda suyu yukarı pompalıyor, talep yüksek olduğunda akıtarak elektrik üretiyorlar
Böylece iletim hatlarını istikrarlı tutuyor; rüzgâr eksikliği, termik santrallerin devreye alma/devreden çıkarma süreleri, soğuk havanın yol açtığı tüketim kalıplarındaki farklılıklar gibi etkenleri telafi ediyorlar
Tekrar yukarı pompalanacak su gerektiğinden, barajın altında büyük bir alt rezervuar ya da debisi yüksek bir nehir gerekir; bu da iyi hidroelektrik sahalarından bile daha nadirdir
Taum Sauk County tarzı tamamen yapay pompaj depolamalı santral neredeyse tekil bir örneğe yakın
Elektrik kapasitesine oranla dünyada İsviçre başlıca kullanıcı ve faydalanıcıdır; toplam miktarda ise yalnızca Çin, Japonya ve ABD’nin üretim kapasitesi çift haneli GW’nin üzerindedir
Görselleştirmede görülebilen şey, büyük şehirlerin çevre bölgelerden elektrik çekiyor gibi görünürken aynı zamanda çok büyük üretim merkezlerine sahip olmalarıydı
Bu özellikle Londra yakınlarında belirgin
Büyük şehirlerde hem sanayi hem de konut tüketimi yüksek olduğundan talebin büyük olduğunu düşününce bu doğal görünüyor