YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAĞINDAN BESLENEN ELEKTRİK GÜÇ SİSTEMLERİ İÇİN HİBRİT ENERJİ DEPOLAMA TEKNOLOJİLERİ*

Transkript

1 YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAĞINDAN BESLENEN ELEKTRİK GÜÇ SİSTEMLERİ İÇİN HİBRİT ENERJİ DEPOLAMA TEKNOLOJİLERİ* Engin ÖZDEMİR Adem ÇALIKER İsmail Murat KOÇ ÖZET Yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik güç sistemindeki yaygınlığı ve aldığı pay son yıllarda giderek artmaktadır. Bu nedenle, elektrik güç sisteminin güvenilir ve tatminkâr bir şekilde işletilmesi konusunda kaygılar meydana gelmiştir. Elektrik enerjisi güç sistemlerinin güvenilirliğini ve performansını geliştirmeyi amaçlayan çözümlerden birisi de elektrik güç sistemine enerji depolama cihazları entegre etmektir. Bu çalışmada, batarya enerji depolama teknolojisinin şimdiki durumu ve ekonomik uygulanabilirliği değerlendirme, uygulama metotları ve elektrik güç sistemi şebeke işletmesine katkıları ve etkileri incelemektedir. Ayrıca, batarya ve ultra kapasitörden oluşan hibrit enerji depolama sistemleri (HEDS) açıklanırken HEDS nin yenilenebilir enerji destekli güç sistemi uygulamaları bağlamında geleceğine yönelik yeni bakış açısı getirilmektedir. 1. GİRİŞ Enerji depolama cihazları ve güç sistemine sağlayacağı faydalar uzun süredir tartışılmaktadır[1-5]. Güç sistemine farklı depolama teknolojilerinin uygulanması konusunda çok fazla sayıda çalışma ve araştırma olmasına rağmen, bunların uygulamaya geçenleri çok az sayıdadır. Bunun temel sebeplerinden bazıları şunlardır: a) Geleneksel güç sisteminde arz-talep dengesini karşılamak amacıyla kullanılan üretim kaynaklarının fazlasıyla bulunması ve bu sistemin enterkonnekte bir yapıda olması nedeniyle kullanımda olan depolama teknolojilerinin ekonomik kazançlarını belirlemek/ doğrulamak çok zordur. b) Pratik deneyim eksikliği, fiyat optimizasyonu, planlama aşamasında (piyasa modelleri oluşturulurken, karar verilirken) depolama teknolojisinin faydalarının tespit edilmesi/ değerinin belirlenmesi konularında kullanılan araçların yetersizliği diğer önemli nedenler olarak sıralanabilir. Günümüzde yapılan çalışmaların merkezinde, artan enerji ihtiyacının mümkün olduğunca büyük bir kısmını, çevre kirliliğini önleme ve dışa bağımlılığı azaltma gibi önemli iki avantaja sahip olan yenilenebilir enerji kaynaklarından sürdürülebilir ve ekonomik bir şekilde karşılanması bulunmaktadır. Bu sebeple, her geçen gün daha fazla yenilenebilir enerji kaynağı dağıtılmış üretim birimleri olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, kullanılan teknolojinin yeni ve gelişmekte olması nedeniyle birim enerji maliyetlerinin fazla ve birçoğunun meteorolojik şartlara bağlı olması nedeniyle emre amadelik sürelerinin az olması gibi dezavantajları vardır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen enerjinin güç kalitesi standartlarını sağlanması ve sürdürülebilir olması açısından belirtilen dezavantajların bertaraf edilmesi gerekmektedir. Bu noktada enerji depolama uygulamaları, güç sisteminin (izole/şebekeye bağlı/ yenilenebilir kaynakların yaygın şekilde kullanıldığı şebeke) bütüncül olarak kararlılığı ve güvenilirliğinin geliştirilmesinde hayati rol oynayabilir. Şebekenin ulaşamadığı alanlarda sürdürebilir enerjinin sağlanması ve arbitraj uygulamaları yenilenebilir enerji kaynaklarının değerini artıran diğer önemli enerji depolama uygulamalarıdır. Günümüzde çok farklı depolama teknolojilerine ulaşmak mümkün olmakla birlikte bu teknolojilerin fiyat-performans ve sistem kararlılığına katkısı açısından sınanması gerekmektedir. 2. BATARYA ENERJİ DEPOLAMA TEKNOLOJİSİ Batarya enerji depolama sistemi (BEDS) temel olarak bataryalar, kontrol ve güç koşullandırma sistemi ve tesisin kalanını kapsar. Tesisin geri kalan kısımları bataryalar için iyi bir koruma sağlamak üzere tasarlanmıştır[6][7]. Bataryalar kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü veya tam tersinin de geçerli olduğu istiflenmiş hücrelerden yapılırlar. İstenen batarya gerilimi ve aynı şekilde akım seviyeleri, bu hücrelerin seri veya paralel elektriksel bağlantıları ile elde edilir. Bataryalar enerji ve güç kapasitelerine göre sınıflandırılırlar. Çoğu batarya tipi için güç ve enerji kapasitesi bağımsız değildir; üretim aşamasında belirlenir ve sabittir. Bataryalar için verimlilikleri, şarj-deşarj çevrim sayısı, işletme sıcaklığı, deşarj derinliği, kendinden deşarj oranı ve enerji yoğunluğu kavramları başlıca önemli *Bu çalışma, Fotovoltaik kaynaktan beslenen 3-fazlı 4-telli akıllı mikro şebeke yapısının batarya ve ultrakapasitörden oluşan hibrit enerji depolama sistemi ile geliştirilmesi isimli ve 113E143 no lu TÜBİTAK projesi tarafından desteklenmektedir. 68

2 parametrelerdir. Günümüzde batarya teknolojilerinde büyük gelişmeler olmaktadır. Bazı çalışmalar hali hazırda ticari ürüne dönüşmüşken bazıları hala deneysel aşamada olan çok farklı tip batarya çalışmaları bilim dünyasında yerini almaktadır. Aşağıda bu batarya türleri açıkça incelenmiştir: (1) Kurşun-asit batarya: Bir kurşun asit bataryanın her iki hücresi de, kurşun dioksit bir pozitif elektrot ve bir negatif elektrot içerir. Bunlar birbirinden mikro geçirgen malzeme ile ayrılmış ve plastik kasa içerisindeki sülfürik asit elektrolite batırılmıştır. (a) Taşkın tip batarya: Bu batarya tipinde sulu sülfürik asit çözeltisi kullanılmaktadır. Deşarj süresince, pozitif elektrot üzerindeki kurşun dioksit, sülfürik asitle tepkimeye girerek kurşun sülfat oluşturan, kurşun oksite indirgenir ve negatif elektrot üzerindeki sünger/emici kurşun, kurşun iyonlarını oksitler. Bu da sülfürik asitle tepkimeyle kurşun sülfat oluşturur. Bu şekilde elektrik üretilir veya tam tersi döngü ile şarj işlemi gerçekleşir. b) VRLA- Valf ayarlı kurşun asit batarya: VRLA bataryalar, ıslak/taşkın kurşun asit bataryalar ile aynı temel elektrokimyasal teknolojiyi kullanırlar; bunun dışında farklı olarak bu bataryalar basınç ayarlı bir valf ile kapatılmış, böylece mühürlenmişlerdir, aynı zamanda asit elektrot sabitlenmiştir. (2) Sodyum-Sülfür (NaS): NaS batarya, bir solid beta alimina seramik elektrolit ile birbirinden ayrılmış, pozitif elektrotunda erimiş sülfür ve negatif elektrotunda erimiş sodyum bulundurur. Elektrolit yalnız pozitif sodyum iyonlarının geçmesine izin verir ve sülfürle birleşerek sodyum polisülfat oluşturulur. Deşarj süresince pozitif sodyum iyonları elektrolit üzerinden akar ve elektronlar 2V civarı batarya dışında üretilmiş harici bir devre üzerinden akarlar. Bataryanın bu işleme izin vermesi için 300 C civarında bir sıcaklıkta tutulması gerekir. (3) Lityum-İyon: Bu bataryalarda katot; çökmüş/bastırılmış bir metal oksit ve anot ise grafit bir karbon ile tabakalı/ katmanlı bir yapıda yapılmıştır. Elektrolit ise organik karbonat içinde çözünmüş lityum tuzlarından yapılmıştır. Batarya şarj olmaya başlayınca, katottaki lityum atomları iyon haline gelir ve karbon anota doğru elektrolit üzerinden geçerler bu arada harici elektronlarla birleşerek karbon katmanları arasında lityum atomları olarak çökelirler. (4) Metal-Hava: Bu bataryalarda anotlar; okside olduğunda elektronları serbest bırakan, yüksek enerji yoğunluğu için uygun alüminyum veya çinko gibi metallerdendir. Katotlar veya hava elektrotlar sıklıkla gözenekli bir karbon malzemeden veya metalden ağ ile kaplanmış uygun katalizörlerle yapılırlar. Elektrolitler sıklıkla iyi bir hidroksit (OH-) olan potasyum hidroksit gibi (KOH) iyon iletkendir. Elektrolit belki sıvı formda olabilir veya KOH ile doyurulmuş katı polimer membran olabilir. (5) Akışlı bataryalar: Bu bataryalar, akışkan elektrolit maddelerin; bir membran ile ayrılmış, bir anot, bir katot içeren elektrokimyasal bir hücre boyunca çevrildiği (pompa yardımı ile) iki elektrolit hazne içerirler. Elektrokimyasal hücrede, elektrolitlerin akışı gerçekleştiğinde kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüştürülür. Elektrolitlerin ikisi de ayrılmış olarak elektrokimyasal işlemin gerçekleştiği hücrenin dışında depolama tanklarında depolanırlar. Tankların boyutları ve elektrolitlerin miktarı bataryanın enerji yoğunluğunu belirleyen faktörlerdir. Bununla beraber, akışlı bataryalarda güç yoğunluğu; anot ve katot arasında meydana gelen elektrot reaksiyon değerlerine bağlıdır. Akışlı bataryalar sıklıkla sistemdeki iki elektrot arasındaki redox reaksiyonundan (indirgemeoksidasyon) esinlenerek Redox (reduction-oxidation) akışlı bataryalar olarak isimlendirilirler. Tüm bu bataryalar arasında kurşun asit bataryalar güç sistemi uygulamalarında kullanılan en eski ve olgun teknolojidirler. Li-ion, NaS, NiCd bataryalar yüksek güç yoğunluğu gerektiren uygulamalarda yoğun olarak kullanılmaktadır. Bu duruma istinaden Li-ion gelecekteki gelişim ve optimizasyonu bakımından büyük potansiyele sahiptir. Küçük boyutları ve düşük ağırlıklarına bağlı olarak Li-ion bataryalar %100 e yakın depolama verimi ve en yüksek enerji yoğunluğunu sunarlar; bu özellikleri ile taşınabilir uygulamalar için en ideal çözüm durumundadırlar. Bununla birlikte karmaşık üretim süreci, bataryayı korumaya yönelik özel devre gereksinimine bağlı olarak yüksek maliyet ve derin deşarjın batarya ömrüne olumsuz etkisi gibi dezavantajları vardır. NiCd ve kurşun asit bataryalar ani güç sağlama bakımından çok başarılı olmalarına karşın büyük yapılıdırlar, zehirli ağır metaller içerirler ve ciddi oranda kendinden deşarj problemi mevcuttur. NaS batarya, NiCd bataryalara oranla daha küçük ve hafif yapılı olmakla beraber 300 C işletme sıcaklığında çalışmaktadır ve elektrolitlerin erimiş durumlarının korunması için sabit düzenli ısı ihtiyacı vardır. Metal-hava tipi bataryalar düşük maliyet ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip olmalarına karşın tekrar şarj olmaları çok zordur. Akışlı bataryalar da kendinden deşarj olmama özellikleriyle uzun süreli depolama uygulamaları için umut vaat etmektedir. Akışlı bataryaların en önemli dezavantajı, yüksek sabit maliyet ve pompa sistemlerini gerektiren kimyasal tesisin işletilmesi ve harici bir depolama ile akış kontrolü gibi işlemlerle ilişkili olarak yükselen işletme maliyetleridir. Akışlı bataryalar için gelecekteki gelişimler açısından en önemli zorluk güç yoğunluğunun artırılması konusudur. Bir bataryanın işletme çevrim ömrü; işletme sıcaklığı ve deşarj derinliği gibi değişkenlere bağlıdır. Genellikle bataryanın tamamen deşarjı (%100 deşarj derinliği) veya normal işletme sıcaklığından daha yüksek sıcaklıklarda işletme batarya ömründe olumsuz etkiler yapar. Derin 69

3 Tablo 1. Şarj Edilebilir Bataryaların Performans Karşılaştırması Parametre Li-ion (Polimer) Hücre gerilimi (V) Ağırlık- Enerji yoğunluğu (Wh/Kg) Hacim-Enerji yoğunluğu (Wh/l) İç direnç (mω) Hızlı şarj süresi Kurşun- Asit deşarjın veya yüksek sıcaklıkta işletmenin batarya ömrüne etki oranı batarya tipine bağlı değişir. Örneğin, sıcaklıktaki her F artış 70 C nin üzeri, kurşun asit batarya ömrünü yarıya düşürür. Tablo 1 de şarj edilebilir batarya teknolojilerine ait performans karşılaştırması ile ilgili bilgi verilmektedir. Batarya depolama teknolojisi, önemli miktarda yenilenebilir enerji içeren akıllı elektrik şebekesinin güvenilir ve ekonomik bir şekilde işletilmesinde önemli bir rol oynayacaktır. Batarya teknolojisi ile ilgili olarak, gelecekte batarya maliyetinin azaltılması ve güvenilirliklerinin artırılması konularında önemli gelişme olacaktır. Elektrik şebekesinde kullanılmak üzere tasarlanmış büyük ölçekli bataryaların geleceği de dikkate değerdir. Büyük ölçekli bataryalar, bazı rüzgâr çiftlikleri gelişimine entegre edilmektedir. 3. ULTRAKAPASİTÖRLER Ni-Cd Ni-M-H Li-ion (Sıvı) 2 1,2 1,2 3,6 3, h 1h 2-4h 1,5-3h 1h Yük akımı 0,2C 1C 0,5C 1C 10C İşletim sıcaklığı Bakım ihtiyacı Çevrim ömrü Kendi kendine deşarj(%/ Ay) Elektrolit durumu 3-6 Ay Gün Gün Gerekmiyor Gerekmiyor Sıvı Sıvı Sıvı Sıvı Polimer jel Bellek etkisi Hayır Evet Hayır Hayır Hayır Çevre kirliliği etkisi Evet Evet Hayır Hayır Hayır Üretim maliyeti En düşük Düşük Orta Yüksek Orta Ultrakapasitör temel olarak, elektrik enerjisinin depolandığı elektro-kimyasal çift katmanlı bir yapı üzerinde çok sayıdaki yüzeysel elektrotlardan ve bir ayırıcı yüzeyden oluşmaktadırlar. Ayırıcı yüzey elektrotlar arasında teması fiziksel olarak engellemekte, fakat iyon geçişine izin vermektedir. Ultrakapasitörün yapısındaki yüzeysel elektrotlar nano boyutlarda olup yüzey alanını ve buna bağlı olarak kapasite değerini çok yüksek değerlere çıkartmaktadır[8][9]. Şekil 1 de genel yapısı verilen ultrakapasitör ile oluşturulan enerji depolama sistemi, enerji tamponu görevi dışında aynı zamanda şebekenin güç kalitesinin iyileştirilmesini de sağlamaktadır. Güç ve enerji yoğunluğu açısından batarya ve geleneksel alüminyum elektrolitik kondansatör arasındaki boşluğu dolduran yeni nesil bir enerji depolama elemanı olan ultrakapasitörler literatürde, çift katmanlı elektriksel kondansatör veya süper-kapasitör olarak da adlandırılmaktadır. Ultrakapasitörlerin kapasiteleri birkaç Farat tan başlayarak binlerce Farat a kadar geniş olmakla birlikte, güç yoğunlukları da bataryalardan 10 kat daha fazladır[10]. Her geçen gün daha yaygın bir şekilde kullanılan ultrakapasitörler aşağıda belirtilen avantaj ve dezavantajlara sahiptirler. Ultrakapasitörlerin Avantajları Uzun işletme ömrü, Yüzlerce veya binlerce çevrime rağmen düşük performans kaybına sahip olması, Elektrokimyasal bataryalarda görülen yaşlanma etkilerinin görülmemesi, Düşük empedansa sahip olmaları, Bataryalarla paralel kullanımda maksimum akım taleplerine cevap verebilme yeteneği, Hızlı şarj ve deşarj yeteneği, Kolay şarj yöntemleri, Şarj denetim düzenlerine ihtiyaç duymaması, aşırı şarj probleminin olmaması, Maliyet/ performans açısından uygun olması, Geniş işletme sıcaklığı aralığına sahip olması, Birlikte kullanıldığında bataryaların düşük sıcaklıkta işletilebilmesine imkân sağlaması, İşletme sırasında düşük ısınma değerlerine sahip olması, Çevresel şartlara uygun (gaz salımı yok) olması. Ultrakapasitörlerin Dezavantajları Düşük enerji yoğunluğu, Düşük gerilim, Şekil 1. Ultrakapasitör hücresi. 70

4 Yüksek gerilim için seri bağlantı gerekliliği ve buna bağlı gerilim dengeleme zorluğu, Doğrusal deşarjın tüm enerjinin kullanımını sınırlaması, Bataryalara göre yüksek kendinden deşarj durumu. 4. BATARYA VE ULTRAKAPASİTÖRDEN OLUŞAN HEDS Önerilen fotovoltaik destekli hibrit enerji depolama sistemi (HEDS) genel topolojisi Şekil 1 de görülmektedir. Şekil 3. Önerilen fotovoltaik destekli HEDS tek hat gösterimi. Şekil 2. Çift yönlü DA-DA dönüştürücü. 3-fazlı 4-telli elektrik şebekesine 4-kollu evirici üzerinden bağlanan fotovoltaik elektrik üretim sisteminin DA barasında ultrakapasitör grubu doğrudan batarya grubu ise çift yönlü çalışabilen bir DA-DA dönüştürücü üzerinden bağlanmaktadır. Enerji depolama için yalnızca bataryalar kullanılırsa; tepe yük taleplerini karşılayabilmesi için büyük güç değerlerine ulaşmak üzere büyük boyutlu depolama elemanı gerekir. Aynı şekilde sadece ultrakapasitör kullanılırsa, YEK lerin ve yüklerin kesintili yapısıyla baş edebilmek üzere yüksek değerde enerji sağlayabilmesi için yine büyük boyutlu (fazla büyük) olması gerekmektedir. Mikro şebeke yapısı düşünüldüğünde enerji depolama uygulamaları için batarya ve ultrakapasitör gibi depolama elemanlarının bir arada kullanımı daha uygun olmaktadır. Batarya ve ultrakapasitörlerin bir arada kullanıldığı HEDS oldukça umut vaat eden başarılı sistemler olmaktadır. Şekil 2 de bağlantı şeması verilen çift yönlü (bidirectional) DA-DA dönüştürücü; ultrakapasitör ve bataryadan DA baraya yük akışının kontrolü için gereklidir. Proje kapsamında önerilen sistemdeki, çift yönlü DA-DA dönüştürücü ile temel yük akımının ultrakapasitör ve batarya arasında aktif şekilde paylaştırılması ve benzer biçimde fotovoltaik panellerden sağlanan gücün geçici olarak HEDS de depolanması da sağlanmaktadır. Böylece güç talebinin yüksek frekans ve alçak frekans bileşenlere ayrı olarak kontrol edilebilir. Çift yönlü dönüştürücü akım referansları, düşük frekans bileşenleri bataryadan karşılanacak şekilde ve yüksek frekans bileşenleri de ultra-kapasitörden karşılanacak şekilde ayarlanmaktadır. Batarya ve ultrakapasitörü DA baraya bağlayan çift yönlü DA-DA dönüştürücü yapısı, modüller arasında esnek güç dağıtımı sağlamak ve çıkış gerilimini regüle etmek için, dahili bir akım kontrol döngüsü ve harici gerilim kontrol döngüsü birleşimini içeren kademeli bir kontrol döngüsü içermektedir. Çift yönlü dönüştürücü temel özellikleri, sabit güç taleplerini ve geçici rejim anlık güç taleplerini batarya ve ultrakapasitör arasında ayrı ayrı ve dinamik biçimde paylaştırabilmesi, farklı batarya grupları arasında esnek güç akışının mümkün olması, ultrakapasitör şarj-deşarj süreçlerinin normal işletmeyi bozmadan gerçekleştirilmesi ve böylece HEDS in güç ve enerji değerlerinde artışlar için esneklik sağlanmasıdır. Şekil 3 te tek hat gösterimi verilen HEDS hem yüksek enerji yoğunluğu hem de yüksek güç yoğunluğu sağlamaktadır. Batarya, yüksek enerji yoğunluklu deposu olarak seçilerek, YEK lerin kesintili yapısı gereği uzun süreli enerji sağlayabilmektedir. Batarya kapasitesi yüksek olmak zorunda olduğundan çok sayıda bataryanın seri bağlanması ise hacimsel verimi düşürmektedir. Önerilen enerji yönetim sisteminin amacı sürekli güç talebini bataryalara ve geçici ve ani güç talebini ultrakapasitöre ayırmak ve bu şekilde yönlendirmektir. 5. SONUÇ VE ÖNERİLER Bu çalışma kapsamında fotovoltaik enerji üretimi ve şebeke entegrasyonu, batarya ve ultrakapasitör bileşenlerinden oluşan HEDS kullanılarak YEK lerin dalgalı/değişken karakterlerinin depolama üniteleri ile düzenlenmesi, evsel düzeyde bir akıllı mikro şebeke yapısı ile enterkonnekte ve ada modu çalışma durumları ve geçişler sırasında optimizasyonun sağlanması gibi konular bir arada ele alınmaktadır. Ayrıca enerji dağıtım sistemlerinin gelecekte akıllı şebeke yapısına doğru gideceği düşünüldüğünde, önerilen proje çalışmasının ülkemizde bu alanda yapılacak çalışmalar için de temel oluşturan yerli bir uygulama olması bakımından önemli olduğu açıktır. Dağıtılmış enerji üretim birimlerinin yaygınlaşması ile tüketicilerin mikro şebeke yapıları ile bölgesel kaynaklardan veya kendi üretim birimlerinden beslenmesinin sağlanabilmesi, hem iletim hatlarında yüklenmelerin azaltılmasına katkı sağlamakta ve kayıplar azaltılmaktadır, hem de bakım-arıza durumlarında enerji sürekliliğini sağlamaktadır. 71

5 Akıllı enerji yönetim sistemlerinin yaygınlaşması ile tüketiciler için ekonomik fayda sağlanabileceği gibi ulusal ekonomiye de fayda sağlanacaktır. Elektrikli araçların yaygınlaşması enerji depolama konusundaki araştırmaların yoğunlaşmasına sebep olmakla birlikte bu çalışmada geliştirilecek enerji depolama ve yönetim sistemlerinin araştırılması akıllı mikro şebeke yapısı ile elektrikli araçlarda uygulanabilecek enerji depolama ve yönetim sistemlerine yönelik bir altyapı da oluşturulacaktır. KAYNAKLAR [1] ANDERSON, M., CARR D., Battery energy storage Technologies, Proceedings of the IEEE 81 (3) pp , [2] LACHS, W., SUTANTO, D., Application of battery energy storage in power systems, Proceedings of the International Conference on Power Electronics and Drive Systems, 2, pp , February [3] MILLER, N., ZREBIEC, R., DELMERICO, R., HUNT G., Battery energy storage systems for electric utility, industrial and commercial applications, in: Proceedings of the Eleventh Annual Battery Conference on Applications and Advances, pp , January [4] GYUK, I., KULKARNI, P., SAYER, J.H., BOYES, J.D., COREY, G.P., PEEK, G.H., The united states of storage, IEEE Power and Energy Magazine 3 (2), pp 31 39, [5] JOSEPH, A., SHAHIDEHPOUR M., Battery energy storage systems in electric power systems, IEEE 1 8, [6] TSAI, M.-T., LIN, C.-E., TSAI, W.-I., HUANG C.-L., Design and implementation of a demand-side multifunction battery energy storage system, IEEE Transactions on Industrial Electronics 42, , [7] ZHAN, C., BARNES, M., Ramachandaramurthy V., Jenkins N., Dynamic voltage restorer with battery energy storage for voltage dip mitigation, in: Proceedings of the Eighth International Conference on Power Electronics and Variable Speed Drives, pp , September [8] ERDİNÇ, O., UZUNOĞLU, M., VURAL B., Hibrit Alternatif Enerji Sistemlerinde Kullanılan Enerji Depolama Üniteleri, Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu, , [9] KÖTZ, R. and CARLEN, M., Principles and applications of electrochemical capacitors, Electrochimica Acta, 45(15-16): , [10] ÖZDEMİR, E., UÇAR M., KESLER, M., ÖZDEMİR Ş., 3fazlı 4 Telli Sistemlerde Güç Kalitesinin Düzeltimi İçin Aktif Filtre Tasarımı, Denetimi ve Gerçekleştirilmesi 108E083 nolu TÜBİTAK Proje Raporu Kasım SUMMARY In today s world, there is a consistent global need for more sustainable energy which, at the same time, has to be cleaner than the energy produced from the traditional generation technologies. This necessity has facilitated the increasing penetration of distributed generation (DG) and renewable energy sources (RES). However, the biggest challenge with incorporating renewable energy into the current power system is the fact that the energy they produce is inconsistent. Solar energy is only available for use when the sun is out and the sky is clear. Wind energy is only there when there is a breeze, and usually this breeze needs to exceed a certain speed in order to drive generator. In another words, the power output of these energy sources is not as reliable and as easy to adjust to changing demand cycles as the output from the traditional power sources. Other disadvantage of renewable energy sources (such as solar and wind etc.) are that they are much expensive. The intermittency is one of the reasons they are so costly compared to traditional energy sources. These disadvantages can only be effectively surmounted by the storing of the excess power produced by DG or RES. Therefore, energy storage is a crucial factor for these new sources to become completely reliable as primary sources of energy. Functioning as energy buffer or backup to counteract power imbalance between the supply and the demand sides, energy storage systems (ESS) can eliminate these problems. With developments in power electronic, usage of ESS become easier and more efficient. Moreover, hybrid ESS (HESS) which has more complicated control strategy has been taken into consideration. For example, when batteries and ultracapacitors are combined together to supply load demand, ultracapacitors can provide peak power with a faster response than the battery, but it lasts shorter than the battery. Hence, the batteries discharge or charge slowly, but meet the steady demand, while the ultracapacitors can supply excess transient and peak power to limit the current of the batteries. In that case, two individual loops are needed for control of both the batteries and the ultracapacitors. In this paper, an HESS made from ultracapacitor and Lion battery source connected to the 3-phase 4-wire electrical power grid is proposed. The paper will investigate with a capacity sizing estimation of the energy storage system supported by renewable energy source. 72