ED8-STATİK VE DİNAMİK KGK

ED8-STATİK VE DİNAMİK KGK 2013

Statik ve Dinamik KGK Karşılaştırması MALİYET 1- Satın alma Dinamik KGK dünyada KGK marketinin sadece %4,3 üne sahiptir, geriye kalan %95,7 si ise statik KGK lere aittir. Bu yüzden dinamik KGK marketinde rekabet ortamı oluşmamıştır. Dinamik KGK sabit bir yatırım gerektirir. Gelecekte yükün artma olasılığını göze alarak dinamik KGK nin %50 daha büyük seçilmesi gerekir. Statik KGK daha esnek bir yatırımdır. İhtiyaç anında paralellenerek veya modül eklenerek UPS gücü arttırılabilir. Statik KGK lerden 1,5-2 kat daha pahalı olan dinamik KGK lerin satın alma maliyeti bu yüzden statik KGK lerin 2,5 katına kadar çıkmaktadır. 2- Kurulum Büyük güçteki dinamik KGK lerin genellikle dışarıda ayrı bir bina veya oda içerisine kurulması gerekmektedir. Yapısal tasarım dikkate alınırsa dinamik KGK ler büyük bir binaya sonradan kolaylıkla kurulamaz. Tipik bir 600 kva dinamik KGK 13 ton ağırlığında olabilir. Ayrıca dinamik KGK ler büyük ağırlıklarından dolayı üst katlara kurulamaz, zemin katlara kurulurlar. Dinamik KGK lerin oluşturduğu titreşimlerinin binaya aktarılmasından dolayı, dinamik KGK nin titreşim frekansı ile binanın doğal titreşim frekansı rezonans oluşmasına sebep olabilir. Yardımcı donanım maliyetleri de farklıdır. Arıza ve bakım gibi durumlarda KGK yi şebekeden ayırmak için Manuel bypass şalteri gerekmektedir. Statik KGK lerde standart olarak cihaz üzerinde bulunan Manuel bypass şalteri, dinamik KGK lerde ilave kablolama ve donanım desteği ile kurulabilir. Dinamik KGK lerin çalışma alanları dumanı tahliye etmek için ek veya özel havalandırma donanımlarına ihtiyaç duyar. Dizel dinamik KGK ler için ise ayrı yapı yapılması gerekir. Ayrıca Bazı ülkelerin kirlilik karşıtı yasalarından dolayı katalitik dönüştürücü olmadan bu tarz dizel motorlu sistemlerin kullanımına izin verilmez. çoğaltılamaz. Sayfa 2

Statik KGK'ler esnekliğine sahiptir ve elektrik pano ve benzeri altyapı donanımları ile aynı yerde bulunabilir. Yukarıdaki gibi sebeplerden dolayı dinamik KGK lerin kurulum maliyetleri artmaktadır. 3- İşletme 100 98 98 98 98 98 Verim 96 94 92 90 88 86 94,5 92,1 93,5 94,8 95 91,3 90,8 91,9 90 93,7 89,5 88 Enel ED Serisi Enel D Serisi ENEL ECOMOD Dinamik UPS 84 82 100% 75% 50% 25% Yük Oranı Tablo-1 KGK verim tablosu Dinamik KGK lerin güç kontrol, flywheel ve küçük motor gibi parçalarından kaynaklı sabit kayıpları vardır. Ayrıca ön ısıtma, motor soğutucu, yağlanma, sürtünme ve rüzgârlanma gibi kayıplarda dinamik KGK nin verimine etki eden diğer sebeplerdir. Bu kayıplar standby kayıpları olarak adlandırılır ve motoru çalışır durumda tutmak ve flywheelin dönmesini sağlamak için gereken enerji miktarını temsil eder. Yukarıdaki şekilden de görüleceği üzere yük miktarı azaldıkça verim farkı artmaktadır. azaltılabilir. Statik KGK lerde bulunan Eco-Mode özelliği sayesinde işletme maliyetleri daha da çoğaltılamaz. Sayfa 3

Kullanıcıların %60-70 i KGK lerini % 45-55 yük aralığında kullanılırken %20 lik bir kısmı KGK lerini %80 yük aralığı üzerinde kullanılır. Yedeklemeli kullanılan KGK lerin ise yük oranı genellikle %30-50 arasındadır. Bu yüzden işletme maliyeti hesabı yapılırken %50 yükü göz önüne almak gerekir. Örnek olarak 1000 kva lık bir sistemi alalım. KGK %45-55 yük aralığında kullanılacağından yükü yaklaşık olarak 500 kw alabiliriz. 3 seviyeli Statik KGK ile dinamik KGK karşılaştırıldığında aradaki verim farkı 0,95-0,90=0,05 olacaktır. Bu dinamik KGK yerine 3 seviyeli Statik KGK kullanıldığında 25 kw tasarruf yapılacak demektir. Yıllık enerji kazancı aşağıdaki formülden hesaplanabilir. Yıllık Enerji Kazancı= Güç x verim farkı x enerji birim maliyeti x 24 x 365 500 kw x 0,05 x 0,14 $/kwh x 24 x 365= 30660$ Sahada çalışan cihazlarda ısı kayıpları olacaktır ve bu ısının tahliye edilmesi gerekecektir. Kayıp maliyetlerini hesaplarken soğutma maliyetlerini de bunadahil etmek gerekir. Soğutma kazancı aşağıdaki formülden hesaplanabilir. Açığa çıkan 1 kwh enerjiyi ortamdan uzaklaştırmak için 400W enerji harcanmaktadır, formüldeki 0,4 katsayısı buradan gelmektedir. Yıllık Soğutma Kazancı=Güç x verim farkı x enerji birim maliyeti x 24 x 365 x 0,4 500 kw x 0,05 x 0,14 $/kwh x 24 x 365 x 0,4= 12264$ Yukarıdaki hesaplamalardan da görüleceği üzere dinamik KGK yerine statik KGK kullanıldığında bir yılda toplam 42924$ lık enerji maliyet kazancı sağlanmaktadır. 1000 kva lık sistemde kullanılacak 2 adet 500 kva statik KGK nın maliyetini yaklaşık olarak 2 yılda karşılayacaktır. 4- Bakım ve Servis Mekanik elemanlar elektronik elemanlardan çok daha fazla bakım gerektirir. Dinamik KGK içerisindeki mekanik parçalar daha sık bakıma ihtiyaç duyarlar. Dinamik KGK ler haftalık, aylık, yıllık ve beş yıllık periyodik bakımlara ihtiyaç duyarlar. Bobin ve yatak sıcaklıkları, dizel motor starter aküsü, ön ısıtma için dizel soğutma suyu gibi parçalar haftalık bakıma ihtiyaç duyan parçalardır. Karbon fırçalarda aşınma kontrolünün ve sistemin acil operasyonuna geçirerek testinin aylık olarak yapılması gerekir. Bypass devresi ile köprüleme sonrası, KGK yi çalışma dışına çıkarma, KGK nin çoğaltılamaz. Sayfa 4

temizlenmesi, kavrama yağı değişimi ve frekans kontrol devresinin çalışması yıllık; yatakların değişimi ve tekerleksiz kavrama sisteminin incelenmesi beş yıllık bakıma ihtiyaç duyarlar. Dinamik KGK ye bakım yaparken kinetik enerji kaynağı yatakların değişimi (hatta basit bir kompanentin bile değişimi) 36 saatten fazla sürebilir. Ayrıca bu işlemi yapmak için vinç gerekir (kinetik enerji modülü 600 kva için 3 ton ağırlığındadır). Dinamik KGK ler çok fazla sayıda komponente sahip olduğundan çok düşük MTBF ve çok yüksek MTTR sayısına sahiptir.bu birimler için bakım, servis ve yedek parça maliyetleri gibi maliyetler çok yüksektir. Statik KGK ler ise genellikle yılda bir kere bakıma ihtiyaç duyarlar. Statik KGK lerin bakımı kolaydır. Aynı zamanda statik KGK lerin çoğu komponenti ve kart bloğu hızlı parça değişimine göre tasarlanmıştır. Statik KGK ler dünya KGK pazarının çoğuna sahip olması ve dinamik KGK lerin dünya pazarında küçük bir pazara sahip olması servis personeli sayılarını da belirtir. Dinamik KGK lerin yerel tedarikçileri çok fazla olmadığından dolayı bakım ve servis hizmetleri doğrudan üretici tarafından verilir. Bu yüzden servis ve bakım ücretleri hem pahalı hem de süreleri uzundur. Statik KGK ler son kullanıcıya uygun tasarlandığından kullanılması basittir. Dinamik KGK lerde ise kullanıcıların KGK yi kullanabilmesi için uzun eğitimler alması gerekir. Ayrıca statik KGK kullanıcıları doğrudan yerel tedarikçilerden teknik destek alabilirler. Fakat dinamik KGK ler fazla yerel tedarikçiye sahip olmadığından üreticiden teknik destek almak zorundadırlar. TEKNİK ÖZELLİKLER 1- Giriş Performansı Dinamik KGK lerin giriş gerilim toleransı +/-%10, frekans toleransı +/- 0,2 Hz dir. Şebekede meydana gelen gerilim düşümlerini ve gerilim yükselmelerini 200 ms sürede toparlayabilir. Şebekede meydana gelen frekans değişimlerinden yükü koruyamaz. Şebeke geriliminde meydana gelen dalga şekli bozulmaları yüke etki eder. Statik KGK lerde ise giriş gerilimi önce DC gerilime dönüştürülüp çıkış AC gerilimi evirici tarafından üretildiği için KGK çıkış gerilimi ve frekansı giriş gerilimi ve frekansından bağımsızdır. Şebekede meydana gelen gerilim düşümlerini ve yükselmelerini 1 ms içerisinde düzeltir. çoğaltılamaz. Sayfa 5

2- Çıkış Performansı Dinamik KGK ler dengesiz yüklenmeye uygun değildir. %10 luk yük değişiminde gerilimde %1,5 luk çökme meydana gelir, %50 lik yük değişiminde ise gerilimde %6 lık çökme meydana gelir. Ayrıca dengesiz yükler dinamik KGK da aşırı ısınmaya sebep olur. Dinamik KGK lerde çıkış harmonikleri lineer yükte %4 ün altındadır. Statik KGK lerde ise %1 nin altındadır. Non-lineer yükler dinamik KGK çıkış dalga şeklini bozar ve yüksek harmoniklere sebep olur. Aynı zamanda bu yüksek harmonikler dinamik KGK nin jeneratöründe ısınmaya ve kayıplara sebep olur. Yüksek demeraj akımı çeken yüklerde dinamik KGK ler statik KGK lerden daha iyi performans göstermektedirler. Dinamik KGK lerin kısa devre akım kapasitesi (15In) statik KGK lerden (3In) daha yüksektir. 15In kısa devre dayanımı avantaj gibi görünse de kullanıcılar için çok yüksektir ve yangın çıkması gibi tehlikeleri beraberinde getirir. 3- Gürültü Statik KGK ler bir metrede 70 db kadar gürültü üretirken, dinamik KGK ler 120 db kadar gürültü üretirler. Yedekleme olarak dizel jeneratör kullanan dinamik KGK ler ise 130 db kadar gürültü üretirler. Dinamik KGK nin bu yüksek gürültüsü insanı rahatsız edecek boyuttadır ve dinamik KGK nin ortamında insan çalışması sağlıklı değildir. SONUÇ Kullanılacak cihazların yüksek verimde çalışması, bakım ve işletme maliyetlerin az olması, nakliye-kurulum gibi işlemlerin kolay ve ucuz olması ürün seçimini etkileyen faktörlerin başında gelmektedir. Dinamik UPS lerin, yatırım maliyeti, işletme maliyeti, bakım ve servis maliyetleri oldukça yüksektir. Dinamik KGK lerin yüksek maliyeti ve arızaya müdahale süresi çok uzun olduğundan, 5 MVA gücüne kadar kurulabilen statik KGK uygulamaları kullanıcı açısından daha avantajlıdır. Dinamik KGK Statik KGK Cihaz Tipi Mekanik Elektronik Satın Alma 135.000$ 75.000$ Açıklama Dinamik KGK ler birçok mekanik parça içerir. Statik KGK lerde ise fanların haricinde mekanik parça yoktur. Gelecekte yükün artma olasılığını göze alarak dinamik KGK nin %50 daha büyük seçilmesi gerekir. Dinamik KGK'ler KGK pazarında %4'lük bir kesime sahip olduğundan pazar rekabeti oluşmamıştır. çoğaltılamaz. Sayfa 6

Kurulum Yüksek Düşük Dinamik KGK lerin genellikle ayrı bir bina veya oda içerisine kurulması gerekmektedir. 600 kva dinamik KGK 13 ton ağırlığında olabilir. Manuel bypass, havalandırma gibi yardımcı donanım maliyetleri de farklıdır. Statik KGK'lerde standart olarak bulunan donanımların dinamik KGK'lerde harici olarak kurulması gerekir. İşletme Soğutma Havalandır ma 58.400$ 26.663$ 23.360$ 10.665$ Gerekli Aküler için gerekli Yapılan araştırmalara göre kullanıcıların çoğu KGK'lerini %45-55 yük aralığında kullanmaktadır. Dinamik KGK'lerde gelecekteki yük artışı da düşünülerek KGK %50 büyük seçildiğinden maksimum %50 yük oranında kullanılacaktır. Yandaki veriler 600 kva KGK nin 300 kw yükü beslemek için bir yılda şebekeden çekeceği kayıp enerji maliyetidir. 600 kva KGK %50 yük oranında kullanıldığında soğutma maliyetleri. Dinamik KGK nin soğutma maliyetleri statik KGK nin 2-2,5 katı kadardır. Dinamik KGK ler çıkan dumanı tahliye etmek için ek veya özel havalandırma donanımlarına ihtiyaç duyarlar. Gürültü 130 db 70 db Statik KGK ler bir metrede 70 db kadar gürültü üretirken, dizel jeneratör kullanan dinamik KGK ler 130 db kadar gürültü üretirler. Dinamik KGK nin bu yüksek gürültüsü insanı rahatsız edecek boyuttadır ve dinamik KGK nin ortamında insan çalışması sağlıklı değildir. Güvenirlik Düşük MTBF Yüksek MTTR Yüksek MTBF Düşük MTTR Dinamik KGK ler çok fazla sayıda mekanik komponente sahip olduğundan çok düşük MTBF ve çok yüksek MTTR sayısına sahiptir. Ağırlık %100 yükte verim %50 yükte verim Giriş Gerilim Toleransı Giriş Frekans Toleransı Çıkış Gerilim Kararlılığı Toparlanma Süresi 13.000 kg 1.600 kg Dinamik KGK lerde bulunan mekanik parçalar büyük ağırlıklara sahiptir. Bu yüzden statik KGK lerden 8-10 kat daha ağırdırlar. 92,1 94,5 Dinamik KGK lerde yüksek miktarda mekanik kayıpları vardır. 90 95 +/-%10 +/-%20 +/- 0,2 +/-%10 Dinamik KGK lerin standby kayıplarından dolayı düşük yüklenme oranlarında verimleri de azalmaktadır. Statik KGK ler geniş giriş aralığı sayesinde regülatör görevi de yapar ve yükleri Sorunsuz bir şekilde beslemeye devam eder. Dinamik KGK ler ise giriş gerilim Aralığı düşük olduğundan sık sık yedek enerjisini kullanmak zorunda kalacaktır. Statik KGK ler geniş frekans aralığı sayesinde regülatör görevi de yapar ve yükleri Sorunsuz bir şekilde beslemeye devam eder. Dinamik KGK ler ise giriş frekans Aralığı düşük olduğundan sık sık yedek enerjisini kullanmak zorunda kalacaktır. Düşük Yüksek Statik KGK lerde çıkış gerilimi şebekeden bağımsızdır. 200 ms <2ms Statik KGK ler çıkış gerilimini bozucu etkilere karşı çok hızlı ve yüksek doğrulukla tepki verir. Kısa Devre Kapasitesi 15In 3In 15In kısa devre dayanımı avantaj gibi görünse de kullanıcılar için çok yüksektir ve yangın çıkarma gibi tehlikeleri beraberinde getirir. Ani Yüke Cevap Verme (sıfırdan %100 e) Dengesiz Yüklenme >%10 <%5 Dinamik KGK lerde %50 lik yük değişiminde gerilimde %6 lık oynama meydana gelir, %100 lük yük değişiminde ise gerilimde %10 luk oynama meydana gelir. Statik KGK lerde %100 lük yük değişiminde çıkış geriliminde ki oynama %5 in altındadır. Yok Evet Dengesiz yükler dinamik KGK da aşırı ısınmaya sebep olur Kullanım Zor Kolay Statik KGK ler son kullanıcıya uygun tasarlandığından kullanılması basittir. Dinamik KGK lerde ise kullanıcıların KGK yi kullanabilmesi için uzun eğitimler alması gerekir. Servis ücretleri Pahalı Ucuz Dinamik KGK lere üretici tarafından servis verildiğinden servis ücreti hem pahalı hem de servis süresi uzundur. Lokal uzman Sınırlı Çok Dinamik KGK lerin yerel distribütörleri az olduğundan lokal uzaman bulmak zordur. Sadece üreticiden uzman desteği alabilirler. Teknik destek Üretici Yerel distribütörler Dinamik KGK lerin Pazar payı çok düşük olduğundan yerel distribütörleri de azdır. Statik KGK lerin ise servis ve destek ağı çok geniştir. çoğaltılamaz. Sayfa 7