Dijital İkiz HES’te Ne İşe Yarar? Pratik Senaryolar, Mimari Katmanlar ve Hydrowise Yol Haritası
Gerçek bir hidroelektrik santralin (HES) performansı çoğu zaman tek bir sayıda (MW) özetlenir; oysa “neden bu MW?” sorusunun cevabı; su yolu (headloss), türbin verimi, kapak/kanat ayarı, titreşim, yatak sıcaklığı, kavitasyon belirtileri, iletim kısıtı ve hatta bakım geçmişi gibi birçok değişkenin birlikte davranışında saklıdır. Dijital ikiz (digital twin) tam da bu noktada devreye girer: fiziksel varlık ile onun dijital temsili arasında sürekli veri alışverişi kurarak, “anlık durum”un ötesine geçip tanı (diagnose), tahmin (predict) ve optimizasyon (optimize) üretmeyi hedefler [1][2].
Bugün dijital ikiz kavramı bazen “3D model”, bazen “simülasyon”, bazen de “dashboard” ile karıştırılıyor. Oysa dijital ikizin ayırt edici tarafı; yaşam döngüsü boyunca güncellenen modelleri ve sahadan gelen veriyi bir araya getirerek karar desteği üretmesidir [3][1]. NIST de dijital ikizlerin temel işlevini, bir sistemin durum göstergesi olmanın yanında tahmin/optimizasyon üretmek şeklinde konumlandırır [2].
Bu blogda HES özelinde dijital ikizi “gerçek değer üreten” senaryolarla açıklayacağız: türbin verim izleme, arıza sinyali erken uyarısı, alarm korelasyonu, kesinti senaryosunda davranış analizi, su yönetimi ve bakım planlama. Ardından, uygulamaya dönük bir mimari şablon ve Hydrowise/Renewasoft yaklaşımıyla bu yetkinliklerin nasıl ürünleştirilebileceğini özetleyeceğiz.
1) TL;DR (5 madde)
- Dijital ikiz; dashboard veya statik model değildir. Sahadan veri alan, model doğrulayan ve karar önerisi üreten “yaşayan” bir sistemdir [1][2][3].
- HES’te en hızlı değer üreten dijital ikiz senaryoları genellikle 3 başlıkta toplanır: verim/performans izleme, kestirimci bakım, operasyon optimizasyonu.
- Başarılı dijital ikiz; veri kalitesi (timestamp senkronu, etiket standardı, quality flag), model yönetişimi (kalibrasyon, versiyonlama) ve güvenlik (OT/IT sınırları) olmadan sürdürülemez [4][5].
- “Tek büyük ikiz” yerine, önce kritik ekipman/hat için “dar kapsamlı ikizler” (türbin, jeneratör, su yolu) ile başlayıp zamanla birleşen bir mimari daha gerçekçidir [6].
- Hydrowise perspektifinde dijital ikiz; SCADA/IoT entegrasyonu, zaman serisi veri katmanı, analitik/ML ve alarm yönetimi modülleriyle birlikte ele alındığında işletme değerine dönüşür.
2) Kavramlar ve teorik arka plan
2.1 Dijital ikiz nedir, ne değildir?
Dijital ikiz kavramını en pratik şekilde üç seviyede düşünmek faydalıdır:
- Dijital model: Fiziksel varlığın matematiksel/3D/parametrik temsili (tek yönlü).
- Dijital gölge (digital shadow): Sahadan veri dijitale akar; dijital taraf güncellenir ama geri besleme sınırlıdır.
- Dijital ikiz (digital twin): Veri akışı “yakın gerçek zamanlı” çalışır; model doğrulanır/kalibre edilir; çıktılar operasyonel eyleme bağlanır (uyarı, öneri, optimizasyon) [1][2].
NIST, dijital ikizlerin tahmin ve durum göstergesi üretme rolünü vurgular; ayrıca doğrulama/test metodolojileri ve gereksinim tanımlama konularına odaklanır [2]. ISO 23247 ise dijital ikiz çerçevesinin terimler, gereksinimler ve genel prensipler düzeyinde standardizasyonunu amaçlar [3].
Teknik Not: Dijital ikizin “minimum çalışan” tanımı
Bir HES dijital ikizinin “MVP” düzeyinde dijital ikiz sayılabilmesi için genellikle şu üç koşul aranır:
1) Sahadan süreklilik arz eden veri akışı (SCADA/IoT)
2) Bu veriye dayalı doğrulanan bir model (fiziksel/istatistiksel/hibrit)
3) Model çıktısının operasyona bağlanması (KPI, alarm, öneri, bakım aksiyonu)
(Kaynak dayanağı: standartlaşma ve tanım yaklaşımları [2][3])
2.2 HES bağlamında dijital ikiz “hangi varlığın ikizi”dir?
HES’te dijital ikiz tek bir şeyin kopyası olmak zorunda değildir. Uygulamada yaygın kapsamlar:
- Ekipman ikizi: Türbin, jeneratör, trafo, yatak/yağ sistemi
- Süreç ikizi: Su yolu + türbin + jeneratör üretim zinciri (head, debi, kapak/kanat)
- Operasyon ikizi: Üretim planı, arıza/bakım iş emirleri, alarm yönetimi, KPI panoları
Hydropower alanında dijital ikiz uygulamalarını ele alan güncel çalışmalar; gerçek zamanlı veri, kestirimci bakım ve adaptif operasyon stratejileri ile ilişkilendirir [6][7].
3) Nasıl çalışır? Dijital ikiz mimarisinin katmanları
3.1 Veri katmanı (SCADA/IoT entegrasyonu)
- Tag standardı ve envanter: (kW, debi, kapak, titreşim RMS, yatak sıcaklığı vb.)
- Zaman senkronizasyonu: NTP/PTP olmadan ikiz “zamanı” kayar.
- Veri kalitesi: quality flag, outlier, eksik veri, sensor drift
- Kesinti dayanımı: edge buffer/gateway ile bağlantı kopsa bile veri kaybını azaltma
3.2 Model katmanı (fiziksel / istatistiksel / hibrit)
- Fiziksel modeller: verim eğrileri, head–flow–power ilişkileri, sürtünme kayıpları
- İstatistiksel modeller: trend, regresyon, korelasyon, kontrol limitleri
- ML modelleri: anomali tespiti, arıza sınıflandırma, remaining useful life (RUL)
Hidrolik ve mekanik davranış birlikte değerlendirildiğinde hibrit yaklaşım çoğu zaman daha dayanıklıdır [7].
3.3 Senkronizasyon ve kalibrasyon (model yönetimi)
- Parametre kalibrasyonu (ör. türbin verim haritasının saha verisine uyumu)
- Versiyonlama: model değiştiğinde önce/sonra farkı izlenebilir olmalı
- İzleme: model drift, performans metrikleri, alarm yanlış pozitif oranı
3.4 Karar ve eylem katmanı
- Alarm/uyarı: verim düşüşü, titreşim artış trendi, sensör arızası
- Öneri: optimum kapak/kanat ayarı, bakım önceliklendirme
- Otomasyon entegrasyonu: OT güvenlik sınırları içinde kontrollü geri besleme
Risk Kutusu: Dijital ikiz projelerinin en sık başarısızlık nedenleri
- Veri kalitesi ve zaman senkronizasyonu ihmal edilir.
- Model/işletme sahipliği belirsiz kalır.
- Tek seferlik PoC yapılır, yaşam döngüsü planlanmaz.
- OT güvenliği ve erişim kontrolü düşünülmeden entegrasyon açılır [5].
- Ürünleştirme yerine “demo” seviyesinde kalınır.
(Kaynak dayanağı: NIST dijital ikiz güvenlik ve güven (trust) değerlendirmeleri [5])
Açıklama: Dijital ikizin operasyonel değer üretebilmesi için veri, model ve eylem zincirinin birlikte tasarlanması gerekir.
4) HES tarafında etkisi: Nerede gerçekten fark yaratır?
4.1 Verim ve performans sapmaları
Dijital ikiz, türbin verimini yalnızca aylık raporlarda değil, işletme rejimine göre “anlık ve bağlamsal” izlemeyi mümkün kılar. Aynı debide üretim düşüyorsa; su yolu kaybı mı arttı, kanat ayarı mı drift etti, kavitasyon belirtileri mi var, sensör mü hatalı? Bu soruların cevabı, çoklu değişken davranışın birlikte değerlendirilmesiyle daha hızlı bulunur [7].
4.2 Kestirimci bakım ve arıza önleme
Titreşim, sıcaklık, yağ basıncı ve elektriksel ölçümler; bir arızanın erken işareti olabilir. Dijital ikiz, bu sinyalleri işletme koşullarıyla birlikte değerlendirerek daha düşük yanlış alarm ile erken uyarı üretebilir. HES’e özel dijital ikiz örnekleri; eksik dokümantasyon ve entegrasyon zorluklarının pratikte kritik olduğunu da gösterir [4].
4.3 Alarm korelasyonu ve olay inceleme
Dijital ikiz; alarmı tek bir tag’a değil süreç bağlamına oturtarak “kök neden”e daha hızlı yaklaşmayı sağlar. Örneğin “titreşim HH” alarmı; verim düşüşü + titreşim trendi + sıcaklık artışı kombinasyonu ile daha anlamlıdır.
4.4 Operasyon optimizasyonu
Çoklu ünite veya çoklu santral işletmelerinde üretimi; su kullanım etkinliği, bakım riski ve kısıtlarla birlikte düşünmek gerekir. Dijital ikiz, farklı senaryoların simülasyonunu ve karar desteğini güçlendirir [6][7].
5) Örnek senaryo: Türbin verimi dijital ikizi (mini akış + hesap)
Amaç: Türbin verimindeki düşüşü erken yakalamak, yanlış alarmları azaltmak ve operatöre net bir aksiyon önerisi sunmak.
Varsayılan ölçümler (SCADA):
- Aktif güç P (MW)
- Debi Q (m³/s)
- Net düşü H (m)
- Kapak/kanat açıları (%)
- Titreşim RMS, yatak sıcaklığı, yağ basıncı
Mini hesap fikri:
Hidrolik güç yaklaşık olarak Ph = ρ·g·Q·H. Üretim P ≈ η·Ph kabul edilirse, verim tahmini kabaca η ≈ P / (ρ·g·Q·H) şeklinde izlenebilir. Burada amaç “mutlak verim” değil, işletme rejimine göre göreli sapmayı yakalamaktır.
Akış:
1) Veri doğrulama: zaman senkronu, outlier filtresi, kalite bayrakları
2) Rejim sınıflama: Q ve kapak aralığına göre işletme bölgesi seçimi
3) Verim sapması: o rejimde beklenen η bandına göre sapma hesapla
4) Korelasyon: sapma ile titreşim/sıcaklık trendini birlikte değerlendir
5) Eylem: “ızgara tıkanma kontrolü”, “kanat kalibrasyon kontrolü”, “bakım incelemesi” gibi öneri üret
Bilgi Kartı: HES dijital ikizinde hızlı kazanım sağlayan 6 kullanım
- Verim bandı izleme (rejim bazlı)
- Titreşim/sıcaklık trend erken uyarısı
- Sensör drift / arıza tespiti
- Alarm korelasyonu (kök neden)
- Kesinti senaryosunda backfill + veri tutarlılığı kontrolü
- Bakım önceliklendirme (risk bazlı)
(Kaynak: hidroelektrik dijital ikiz uygulama alanları ve mimari katmanlar [4][6][7])
6) Hydrowise / Renewasoft yaklaşımı: “Dijital ikizi ürünleştirmek”
Dijital ikiz, tek bir model dosyası olarak değil; ürünleşmiş bir iş akışı olarak değer üretir.
6.1 Entegrasyon ve veri standardı
- SCADA/OPC UA üzerinden güvenli veri akışı (edge buffer ile kesinti dayanımı)
- Tag sözlüğü, birim standardı, kalite bayrakları
- Zaman serisi veri katmanında ölçeklenebilir saklama
6.2 Analitik ve model yönetimi
- Rejim bazlı KPI’lar (verim bandı, sapma, trend)
- Anomali tespiti ve bakım sinyali çıkarımı
- Model versiyonlama ve drift izleme
6.3 Operasyon ekranları ve aksiyonlaştırma
- Operatör ekranı: “ne oldu, neden olabilir, şimdi ne yapmalıyım?”
- Bakım ekranı: “hangi ekipman riskli, hangi iş emri önce?”
- Alarm yönetimi: korelasyon ve sınıflandırma
İç link önerileri (site içi):
- /hydrowise/scada-entegrasyonu
- /hydrowise/gercek-zamanli-izleme
- /hydrowise/predictive-maintenance
- /renewasoft/ot-guvenligi
Dış link (otorite kaynak):
- NIST Digital Twin Technology [2][5]
- ISO 23247 [3]
7) Sık sorulan sorular (FAQ)
1) Dijital ikiz ile simülasyon aynı şey mi?
Simülasyon belirli varsayımlarla çalışan bir modeldir. Dijital ikiz sahadan veri alır, modeli doğrular/kalibre eder ve eyleme bağlanır [2][3].
2) HES’te dijital ikize nereden başlanmalı?
En hızlı değer; türbin verim bandı izleme + titreşim/sıcaklık trend analizi ile gelir. Dar kapsamlı bir ikiz ile başlayıp genişletmek daha gerçekçidir [4][6].
3) Veri kalitesi ne kadar kritik?
Çok kritik. Zaman senkronu ve quality bayrakları olmadan model hatalı sonuç üretebilir.
4) Yanlış pozitif alarm nasıl azaltılır?
Rejim bazlı eşikler, trend pencereleri, korelasyon kuralları ve operatör geri bildirimi birlikte kullanılmalıdır [5].
5) Dijital ikiz OT güvenliğini zorlaştırır mı?
Yanlış tasarlanırsa evet. Entegrasyon yüzeyi büyüyebilir. NIST, güven ve siber güvenlik konularını özellikle vurgular [5].
6) Tek bir büyük ikiz mi kurmalıyız?
Çoğu sahada önce modüler ikizler (türbin, jeneratör, su yolu) ile başlamak daha başarılıdır [6][7].
7) Dijital ikiz ROI’si nasıl ölçülür?
Plansız duruş azalması, verim kaybının erken yakalanması, alarm gürültüsünün düşmesi ve bakımın daha iyi planlanması tipik ölçütlerdir [1][7].
8) Sonuç
Dijital ikiz, HES’lerde “daha çok veri” değil; daha iyi karar üretmenin bir yoludur. Sahadan veri akışı, doğrulanan bir model ve operasyona bağlanan eylem zinciri kurulmadıkça dijital ikiz, dashboard seviyesinde kalır [2][3]. En iyi sonuç, dar kapsamlı ama iş değeri yüksek senaryolarla başlayıp (verim bandı, trend erken uyarı, alarm korelasyonu) veri ve model yönetişimini kurarak ölçeklemekle alınır [4][6][7].
Uygulanabilir sonraki adımlar:
1) Tag envanterini çıkarın ve veri kalitesi/ zaman senkronu kontrolünü standardize edin.
2) Türbin verim bandı için rejim bazlı KPI seti tanımlayın.
3) Titreşim/sıcaklık trendlerine “erken uyarı + korelasyon” kuralı ekleyin.
4) Bir pilot ünite için dijital ikiz MVP’yi 4–8 hafta içinde devreye alın.
5) Hydrowise ile KPI ekranı + alarm korelasyonu + bakım iş akışını tek zincirde aksiyonlaştırın.
Kaynakça
[1] Semeraro, C., et al. Exploring Digital Twin Implementation in Power Plants. 2025. (https://media.sciltp.com/articles/2506000795/2506000795.pdf) Erişim: 2026-02-22
[2] NIST. Digital twins. 2025. (https://www.nist.gov/digital-twins) Erişim: 2026-02-22
[3] ISO. ISO 23247-1:2021 Digital twin framework for manufacturing — Overview and general principles. 2021. (https://www.iso.org/standard/75066.html) Erişim: 2026-02-22
[4] Machalski, A., et al. The Concept of a Digital Twin for the Wały Śląskie Hydroelectric Power Plant: A Case Study in Poland. 2025. (https://doi.org/10.3390/en18082021) Erişim: 2026-02-22
[5] Voas, J., et al. NIST IR 8356: Security and Trust Considerations for Digital Twin Technology. 2025. (https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2025/NIST.IR.8356.pdf) Erişim: 2026-02-22
[6] Ohiemi, I. E., et al. Supporting the Digitalisation of Existing Hydropower Plants via Digital Twin Integration. 2025. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148125018385) Erişim: 2026-02-22
[7] Machalski, A., et al. The Concept of a Digital Twin for the Wały Śląskie Hydroelectric Power Plant (Energies). 2025. (https://www.mdpi.com/1996-1073/18/8/2021) Erişim: 2026-02-22