ED8-STATİK VE DİNAMİK KGK
2013
Statik ve Dinamik KGK Karşılaştırması
MALİYET
1- Satın alma Maliyeti
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 Maliyeti
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.
©2013 Enel Enerji-Elektronik. Her hakkı saklıdır. Bu yayının hiçbir bölümü izinsiz kopyalanamaz, dağıtılamaz ve
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 Maliyeti
100
98
98
98
94,5
94,8
95
98
98
96
93,7
Verim
94
92
92,1
93,5
91,3
90,8
91,9
Enel ED Serisi
89,5
90
90
Enel D Serisi
ENEL ECOMOD
88
88
Dinamik UPS
86
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.
Statik KGK’lerde bulunan Eco-Mode özelliği sayesinde işletme maliyetleri daha da
azaltılabilir.
©2013 Enel Enerji-Elektronik. Her hakkı saklıdır. Bu yayının hiçbir bölümü izinsiz kopyalanamaz, dağıtılamaz ve
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 Maliyeti
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
©2013 Enel Enerji-Elektronik. Her hakkı saklıdır. Bu yayının hiçbir bölümü izinsiz kopyalanamaz, dağıtılamaz ve
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.
©2013 Enel Enerji-Elektronik. Her hakkı saklıdır. Bu yayının hiçbir bölümü izinsiz kopyalanamaz, dağıtılamaz ve
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
Maliyeti
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.
©2013 Enel Enerji-Elektronik. Her hakkı saklıdır. Bu yayının hiçbir bölümü izinsiz kopyalanamaz, dağıtılamaz ve
çoğaltılamaz.
Sayfa 6
Kurulum
Maliyeti
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
Maliyeti
58.400$
26.663$
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.
Soğutma
Maliyeti
23.360$
10.665$
600 kVA KGK %50 yük oranında kullanıldığında soğutma maliyetleri. Dinamik
KGK’nin soğutma maliyetleri statik KGK’nin 2-2,5 katı kadardır.
Havalandır
ma
Gerekli
Aküler için
gerekli
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
13.000
kg
1.600 kg
92,1
94,5
%50 yükte
verim
90
95
Giriş
Gerilim
Toleransı
+/-%10
+/-%20
Giriş
Frekans
Toleransı
+/- 0,2
+/-%10
Çıkış
Gerilim
Kararlılığı
Düşük
Yüksek
Toparlanma
Süresi
200 ms
<2ms
15In
3In
15In kısa devre dayanımı avantaj gibi görünse de kullanıcılar için çok yüksektir
ve yangın çıkarma gibi tehlikeleri beraberinde getirir.
%100 yükte
verim
Kısa Devre
Kapasitesi
Dinamik KGK’lerde bulunan mekanik parçalar büyük ağırlıklara sahiptir. Bu
yüzden statik KGK’lerden 8-10 kat daha ağırdırlar.
Dinamik KGK’lerde yüksek miktarda mekanik kayıpları vardır.
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.
Statik KGK’lerde çıkış gerilimi şebekeden bağımsızdır.
Statik KGK’ler çıkış gerilimini bozucu etkilere karşı çok hızlı ve yüksek doğrulukla
tepki verir.
Ani Yüke
Cevap
Verme
(sıfırdan
%100’e)
>%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.
Dengesiz
Yüklenme
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.
©2013 Enel Enerji-Elektronik. Her hakkı saklıdır. Bu yayının hiçbir bölümü izinsiz kopyalanamaz, dağıtılamaz ve
çoğaltılamaz.
Sayfa 7
Download

ED8-STATİK VE DİNAMİK KGK