PYTHON İLE ENERJİ YÖNETİMİ

Dünyada tüketilen toplam enerjinin %40’ı ev ve ofis binalarında kullanılıyor, üretilen toplam elektrik enerjisinin %70’i de yine yaşam alanlarında ve binalarda tüketiliyor. Bu enerji miktarının temiz veya yeşil enerji denilen rüzgâr, güneş, jeotermal kaynaklarla değiştirilmesi dünyanın önünde çözülmesi gereken bir sorun olarak duruyor. Bu yüzden enerjinin hem üretilirken hem de tüketilirken yönetimi her geçen gün daha da önem kazanıyor. Hem binaların enerji koruyucu şekilde tasarlanması hem de kullanılacak enerjinin en doğru şekilde tahmin edilip en verimli şekilde modellenmesi enerji mühendisliğinin önündeki en önemli konulardan birisi olarak görülüyor. Bu problemlerin çözümünde de son günlerde kullanım yaygınlığı iyice artan Python programlama dili, yazılımcılara sunduğu kullanım esnekliği, kütüphane çeşitliliği ile enerji problemlerinin çözümünde de enerji mühendislerin en önemli yardımcısı, İsviçre çakısı olacak gibi görünüyor.    

Binaların enerji modellemeleri tamamen simülasyona dayalı. Bu simülasyonlar verimlilik, ısı transferi ve regülasyonlara uyum algoritmalarını içinde barındıran çeşitli senaryoların çalıştırıldığı yazılımlar ile yapılıyor. Bu tür yazılımlar 1970 yıllarından beri geliştiriliyor, açık kaynak kodlu olanlar da var. Tüm çalışmalarda ortak amaç doğal olarak minimum enerji kullanımını sağlamak. Temel olarak dikkate alınan konular hava durumu değişiminin etkileri, yerden, duvarlardan ve pencerelerden oluşabilecek ısı transferleri, kullanıma göre ışıklandırma, havalandırma, iklimlendirme ve su ısıtma gibi fonksiyonlar, tüm bunların birbirleri olan etkileşimlerinin düzenlenmesi ve eldeki enerji kaynaklarının en verimli ve en az maliyetli şekilde kullanılmasını sağlamak olarak belirtilebilir.

Enerji yönetim sistemlerinin en eskilerinden bir tanesi açık kaynak kodlu EnergyPlus enerji yönetim sistemidir (EMS). Dış dünyaya açık olması, rahat kullanılabilen bir API sağlaması ve enerji yönetim sistemlerinde olması gereken hemen her özelliği barındırması ile yıllardır enerji yönetim simülasyonlarında aranılan bir ürün olmuştur. Bu ürüne şimdi önemli bir geliştirme daha yapıldı ve çoklu platform desteği, geniş bir kullanıcı kitlesi olması, hemen her konuda kütüphane desteği olması ve her geçen gün dünyada daha fazla tercih edilir olması nedenleri ile Python dilini destekler hale getirildi. Bu sayede Python EMS dış dünya ile başka şirketlerin geliştirdikleri yazılımları da kullanarak büyük veri düzeyinde iletişim kurmaya bilgi alışverişi yapmaya muktedir oldu (NumPy). Bunun yanında Python’un sağladığı makine öğrenmesi algoritmaları ile Python EMS bir anda eskisinden çok daha akıllı hale, kendi kendine öğrenir pozisyona geldi. (PyTorch, Tensorflow). Python EMS ile hazırlanan bir hipermarket simülasyonunda 6000 değişik enerji kontrol senaryosu gerçek zamanlı veriler ile test edilmiş, en optimum senaryolar bulunmuş ve gerçek hayatta başarı ile kullanılmış. Python ile geliştirilen modüller başka projelerde de tekrar kullanılabilir olduğundan bir kere geliştirilen modüllerin katma değeri bütün diğer benzer projelere de yansıtılabiliyor, böylece uygulamalar daha kısa sürede gerçekleştiriliyor. Python desteği ile kaynaklardan gerçek zamanda veri toplanabiliyor ve gerçeğe en yakın simülasyonlar yapılabiliyor. Yapay zekâ, makine öğrenmesi, derin öğrenme gibi günümüzde değer bulan konularda Python rakipsiz durumda, enerji konusunda da enerji yönetim sistemlerine kattığı değer çok büyük oluyor. Dolayısı ile çağımızın en büyük sorunlarından enerji krizlerinin çözülmesine veya en azından hafifletilmesine Python dili çok destek oluyor.

Python sadece enerji simülasyonlarında değil her türlü enerji yatırımlarında, yatırım optimizasyon projelerinde de başarı ile kullanılıyor. Mesela güneş enerjisi ile ilgili projelerde pvlib adlı Python kütüphanesi yine açık kaynak olarak fotovoltaik performans simülasyonunda hem de yatırım optimizasyonunda kullanılıyor. Bunun gibi pypi.org sitesinde enerji projeleri ile ilgili açık kaynak kodlu 2795 proje var ve her gün de yenileri ekleniyor. İhtiyaç netleştirilerek liste daraltılabilir. Python dünyasında seçenekler pratik olarak sonsuz.