Bir sanayi tesisi için BESS nasıl boyutlandırılır?

“Kaç MWh batarya almalıyız?” sorusu çoğu zaman bir ürün katalogundan cevaplanmaya çalışılır. Oysa doğru boyut ürünle değil, tesisin yılın 8.760 saatindeki davranışıyla belirlenir. Bu yazıda boyutlandırmada kullanılan kavramları ve örnek bir analizde üç farklı boyutun nasıl karşılaştırıldığını anlatıyoruz.

MWh, MW ve C-oranı ne anlatır?

Bir bataryanın iki temel büyüklüğü vardır:

• Enerji kapasitesi (MWh): Bataryanın ne kadar enerji depolayabildiği.
• Güç (MW): Bataryanın bir anda ne kadar hızlı şarj ya da deşarj olabildiği. Bunu batarya kadar PCS (güç dönüştürme sistemi) de belirler.

İkisinin oranı C-oranı olarak ifade edilir. 0,5C bataryanın gücünün enerji kapasitesinin yarısı olduğunu, yani tam doluyken yaklaşık 2 saatte boşaldığını gösterir. 0,25C 4 saatlik, 1C 1 saatlik bir sistem demektir.

Seçim tesisin ihtiyacına göre yapılır. Örnek analizdeki tesiste 0,5C seçildi: batarya öğlen güneş fazlasını 7,5 MW’a kadar alabiliyor, akşam puantta deşarjı tesisin o saatteki tüketimiyle sınırlı kalıyor. Tedarikçi teklifinde aynı 5 MWh’lik blokların 0,25C sürümü de yer alıyor; hangisinin daha iyi olduğu yine saatlik hesapla görülür.

Kâğıttaki kapasite ile kullanılabilir kapasite neden farklı?

Etiketteki MWh’nin tamamı kullanılmaz. Hesaba katılması gereken kayıplar ve sınırlar şunlardır:

• Deşarj derinliği (DoD): Bataryayı tamamen boşaltmamak ömrünü korur. Örnek analizde %95 DoD ile 15 MWh’lik bataryanın kullanılabilir kapasitesi 14,25 MWh.
• Gidiş-dönüş verimi: Şarj ve deşarjda PCS ve batarya kayıpları oluşur. Örnek analizde AC’den AC’ye verim %88: bataryaya giren her 1 MWh’nin yaklaşık 0,88 MWh’i geri döner.
• Soğutma ve yardımcı tüketim: Bataryayı sabit sıcaklıkta tutan soğutma sistemi de enerji harcar. Örnek analizde bu yılda 163 MWh, teslim edilen enerjinin %3,5’i.
• Yaşlanma: Batarya her yıl biraz kapasite kaybeder. İlk yılın kazancı bile bataryanın o yıl içindeki ortalama sağlığıyla hesaplanmalıdır.

İyi bir ön fizibilite bu kalemlerin hepsini sonuçların içine yazar; hiçbir rakamı brüt göstermez.

Neden 8.760 saat?

Ortalamalarla boyutlandırma yapmak cazip ama yanıltıcıdır. “Günde ortalama 20 MWh güneş fazlası var, o zaman 20 MWh batarya” demek, fazlanın kışın neredeyse sıfır, ilkbaharda çok yüksek olduğunu görmezden gelir.

Doğru yöntem, tesisin bir yıllık saatlik verisi üzerinde her aday batarya boyutunu ayrı ayrı işletmektir. Her saat için batarya şu soruyu cevaplar: dolayım mı, boşalayım mı, bekleyeyim mi? Örnek analizde enerji yönetim sistemi her 4 saatte bir sonraki 36 saati tahminle planlıyor ve tahmin hatası da hesabın içinde. Geleceği kusursuz bilen bir planlama sonucu yalnızca %3,3 iyileştiriyor; bu, sonuçların gerçekçi bir işletmeye dayandığını gösterir.

Bu yöntem bir şeyi daha gösterir: bataryanın boyutunu hangi mevsimin belirlediğini. Örnek tesiste ilkbahar, güneş fazlasının en geniş olduğu mevsimdir; daha büyük bir batarya önce orada iş bulur.

Örnek analizde üç boyut nasıl karşılaştı?

Ege’de, orta gerilimden bağlı bir ticari kampüs için aynı yıl verisiyle üç batarya boyutu çalıştırıldı. Hepsi 0,5C, tarife ve işletme kuralları aynı:

Bu tablodan üç ders çıkar:

1. Küçük batarya daha hızlı öder, büyük batarya daha çok kazandırır. 5 MWh 4,7 yılda geri döner ama 11 yılın sonunda 15 MWh’den yaklaşık 930 bin dolar daha az nakit bırakır.
2. Küçük batarya daha çok çalışır, daha hızlı yaşlanır. 5 MWh’lik batarya 11 yılda 6.198 tam döngü yapıyor; bu, 6.000 döngülük garantinin üzerinde ve sağlığı %79’a iniyor. 15 MWh aynı işi daha rahat yapıyor.
3. Her ek MWh daha az getirir. İlk 5 MWh ilk yıl yaklaşık 280 bin dolar kazandırırken son 5 MWh yaklaşık 108 bin dolar ekliyor.

Tarife değişirse ne olur?

Bir batarya 10 yılı aşkın süre çalışır; bu sürede elektrik fiyatları değişecektir. Örnek analizde 15 MWh’lik bataryanın geri ödemesi tarifeye göre şöyle değişiyor:

Fiyatlar yükseldikçe her boyutun geri ödemesi kısalır. Örnek analiz, bugün sağlam olan ve fiyat artışıyla daha da güçlenen 15 MWh’yi öneriyor. Farklı bir yatırımcı en hızlı geri dönüşü öncelikli tutup 5 veya 10 MWh’yi seçebilir; ikisi de savunulabilir kararlardır. Önemli olan seçimin tablo görülerek yapılmasıdır.

Boyutlandırmada sık yapılan hatalar nelerdir?

Batarya tekliflerinde ve hızlı hesaplarda sık karşılaştığımız hatalar şunlar:

1. Ortalama günle hesap yapmak. Yılın ortalama günü, ne kışın az fazlasını ne de ilkbaharın büyük fazlasını gösterir. Boyut ortalamaya göre seçilirse batarya ya yılın çoğunda boş kalır ya da en değerli mevsimde yetersiz gelir.
2. Etiket kapasitesiyle hesaplamak. Örnek analizdeki %95 deşarj derinliği, %88 verim ve %3,5 soğutma payı birlikte düşünüldüğünde etiketteki her MWh, tesise yaklaşık 0,8 MWh olarak ulaşır. Bunları düşmeden yapılan hesap kazancı dörtte bir oranında şişirir.
3. İlk yılı yıllarla çarpmak. Batarya yaşlandıkça kazancı azalır. Geri ödeme, her yılın kendi sağlığıyla hesaplanan kümülatif nakit akışından okunmalıdır.
4. Geleceği kusursuz bilen bir batarya varsaymak. Gerçek bir EMS yarının tüketimini ve güneşini tahminle bilir. Tahmin hatası hesaba katılmazsa sonuç gerçekte elde edilemeyecek kadar iyi çıkar.
5. Aşınmayı yok saymak. Her küçük fiyat farkında bataryayı çalıştıran bir strateji, kâğıt üzerinde kazanç gösterip bataryayı garanti süresinden önce tüketebilir.
6. Sözleşme gücü düşüşünü garantisiz hesaba katmak. Bataryanın tepe anında boş kalma olasılığı düşünülmeden yazılan bir sözleşme gücü düşüşü, aşım bedeline dönüşebilir.
7. Saha kısıtlarını sona bırakmak. Bağlantı gücü, yerleşim alanı ve yangın güvenliği gereksinimleri en baştan bilinmezse hesaplanan boyut sahaya sığmayabilir.

Boyutlandırma için hangi veriler gerekir?

1. 12 aylık tüketim verisi: Saatlik ya da 15 dakikalık, tercihen sayaçtan doğrudan alınmış.
2. GES üretim verisi: Varsa inverter kayıtları; yoksa kurulu güç ve konumdan modellenir.
3. Tarife ve sözleşme: Bant fiyatları, sözleşme gücü, güç bedeli, fazla üretimin değerlendirilme şekli.
4. Saha bilgisi: Bağlantı noktası ve gücü, yerleşim alanı, iklim verisi.
5. Yatırım hedefi: En kısa geri ödeme mi, en yüksek toplam kazanç mı, yoksa ikisi arasında bir denge mi?

Son madde teknik değil ama sonucu en çok o belirler. Simülasyonumuzda farklı boyutları kaba bir tahminle karşılaştırabilir, 12 aylık verinizle detaylı ön fizibilite isteyebilirsiniz.