Enerji yönetiminde dijital ikiz devrimi

Araştırmacılar, akıllı bina yönetiminde kuralları değiştirecek bir projeye başladı. Odak noktaları ise çok net: Ofis ve sanayi ortamlarında, cihazlar kapalıyken bile tüketilen ve hayalet yük olarak bilinen o gereksiz enerji kaybını önlemek.

Ekip, bunu başarmak için “Dijital İkiz” teknolojisinden güç alan bir sistem kurdu. Bu sistem, cihazların kullanım alışkanlıklarını sanal ortamda analiz ederek enerji akışını optimize ediyor. Böylece sadece elektrik faturaları düşmekle kalmıyor, aynı zamanda cihazların da ömrü uzamış oluyor. Sürdürülebilirlik ve teknolojinin harika bir birleşimi!

Bu çalışma, dijital ikiz teknolojisinin yalnızca pasif bir izleme aracı olmaktan çıkıp; otonom kararlar alabilen ve fiziksel dünyayı manipüle edebilen bir siber-fiziksel sisteme evrildiğinin en somut kanıtlarından biri olarak nitelendiriliyor.¹

Görünmez enerji canavarı, hayalet yük

Modern ofis binalarında ve üniversite kampüslerinde tüketilen elektriğin önemli bir kısmı, aslında hiçbir iş üretmeyen cihazlar tarafından harcanıyor. Araştırmalar, ofis binalarındaki elektrik tüketiminin üçte birine varan kısmının hayalet güç kaynaklı olabileceğini gösteriyor. Bilgisayarlar, monitörler, yazıcılar ve çevresel birimler, bekleme (standby) modunda olsalar dahi şebekeden akım çekmeye devam ediyor.

Araştırma ekibinin geliştirdiği çözüm, bu pasif tüketimi aktif bir yönetim stratejisiyle ortadan kaldırmayı hedefliyor. Ancak ekip bunu basit bir zamanlayıcı ile değil, kullanıcı davranışlarına adapte olabilen yapay zeka destekli bir dijital ikiz mimarisiyle gerçekleştiriyor.¹

Teknik mimari ve çalışma prensibi

Sistemin başarısının arkasında, fiziksel varlıkların sanal kopyalarını oluşturan ve çift yönlü veri akışına dayanan çok katmanlı, sofistike bir mimari yatıyor.

Veri Toplama ve İletim Katmanı (Data Acquisition & Transmission): Sistem, ortamdaki cihazlara entegre edilmiş akıllı enerji sensörlerinden oluşan bir IoT ağı kullanıyor. Bu sensörler, verileri merkezi sunucuya iletmek için IoT dünyasında uzun menzili ve düşük güç tüketimiyle standart kabul edilen LoRaWAN protokolünü tercih ediyor. Dijital ikiz mimarilerinde veri toplama katmanı; titreşim, sıcaklık veya bu örnekte olduğu gibi elektrik akımı verilerini toplayarak sanal modelin sürekli “canlı” kalmasını sağlıyor.²

Bulanık Mantık ve Karar Mekanizması: Sistemin beynini, geleneksel “açık/kapalı” mantığının ötesine geçen bulanık mantık (fuzzy logic) algoritmaları oluşturuyor. Bu algoritmalar, kesin olmayan verileri işleme yeteneği ile bir cihazın gerçekten kullanılıp kullanılmadığını ayırt edebiliyo.

• Aktif Kullanıma karşın Hayalet Yük: Algoritma, cihazın güç çekim profilini analiz ediyor.¹
• Kullanıcı Etkileşimi: Sistem “boşta kalma” süresi uzadığında devreye girerek kullanıcıyla iletişime geçiyor. Ekrana gönderdiği bildirim sayesinde, bilgisayarın gerçekten kullanılmadığı mı, yoksa arka planda render alma veya sistem güncellemesi gibi yoğun işlemlerin mi devam ettiği doğrulanıyor. Bu özellik, kullanıcının uzaktan bağlı olduğu durumları da ayırt ederek iş akışının kesilmesini engelliyor.
• Kenar Bilişim (Edge Computing) ve Otonom Müdahale: Sistem, verilerin buluta gidip gelmesi sırasında oluşacak gecikmeyi (latency) en aza indirebilmek için kenar tabanlı (edge enabled) bir yapıya sahip. Bu sayede gerçek zamanlı müdahale de mümkün oluyor. Eğer kullanıcı bildirime yanıt vermez veya cihazın gerekli olmadığını onaylar ise, dijital ikiz fiziksel sisteme komut göndererek elektrik iletimini tamamen kesiyor.

İzlemeden yönetime dijital ikizlerin evrimi

Bu proje, dijital ikiz kavramının literatürdeki tanımına tam uyum sağlıyor. NASA tarafından ilk kez yapılan ve havacılıkta kullanılan bu teknoloji, “fiziksel bir sistemin entegre, çoklu fizik, çok ölçekli ve olasılıklı simülasyonu” olarak ifade edilir. Ancak Glasgow çalışması, bu projeyi dahada ileri taşıyarak sistemin davranışa uyarlı (behavior-adaptive) olmasını sağladı.³

Diğer sektörlerdeki (örneğin trafik yönetimi veya demiryolu) dijital ikiz uygulamalarıyla karşılaştırıldığında, bu sistemin farkı mikro ölçekli kararları otonom alabilmesidir.

• Trafik Sektörü: Sensörlerden kamera, LiDAR gelen verilerle trafik ışıklarını optimize eder veya tıkanıklığı tahmin eder.⁴
• Enerji Sektörü (Glasgow Modeli): Benzer bir mantıkla, ancak tekil cihaz bazında enerji akışı optimizasyonu sağlar. Tıpkı trafik akışında LiDAR verilerinin sanal ortama aktarılması gibi, burada da enerji tüketim verileri sanal modele işlenir ve optimize edilmiş komutlar (aç/kapa) fiziksel dünyaya geri döner.⁴

Laboratuvar sonuçları ve ekonomik etki analizi

Akademisyen liderliğindeki ekip, sistemi 30’dan fazla cihazın bulunduğu bir laboratuvarda test etti ve teknolojinin potansiyelini nicel verilerle kanıtladı.

• %40 Anlık Tasarruf: İş istasyonlarının toplam güç tüketimi haftalık bazda %40 oranında düşürüldü.
• %82 Hayalet Yük Eliminasyonu: Sistem, 27 farklı kural setini kullanarak karar verme sürecini optimize etti ve toplam hayalet yükü %82 oranında azalttı.
• Yatırım Getirisi: Araştırmacılar, bu sistemin üniversite genelinde tam zamanlı kullanılması durumunda yıllık yaklaşık 9.000 Sterlin elektrik maliyeti tasarrufu sağlayacağını öngörüyor.

Araştırmacılar, sistemin sadece elektrik faturasını düşürmediğini, aynı zamanda cihazların kullanım ömrünü uzattığını da vurguluyor. Gereksiz yere açık kalan cihazların yıpranması önlenerek, eski cihazların yenilenme ihtiyacı öteleniyor. Bu durum, özellikle ekonomik belirsizlik dönemlerinde kurumlar için ek bir maliyet avantajı sağlıyor.

Senkronizasyon ve zorluklar

Dijital ikiz sistemlerinin başarısı, sanal model (digital twin – DT) ile fiziksel ikiz (physical twin – PT) arasındaki senkronizasyona bağlıdır. Literatürde de belirtildiği üzere, DT ve PT arasında kaçınılmaz farklılıklar ve hesaplama sınırları oluşabilir.

• Zamanlama: Glasgow sistemi, kullanıcı deneyimini bozmamak ve gerçek zamanlı doğruluk sağlamak için verileri sürekli işlemek zorundadır. Trafik sinyalizasyonundaki gibi, hesaplama süresinin gerçek dünya olaylarının gerisinde kalmaması gerekir.⁵
• Kullanıcı Güveni: Otomatik kapanma sistemlerinde en büyük risk, kullanıcının devam eden işinin (unsaved work) kaybolmasıdır. Sistem, kullanıcıya bir onay sorusu (prompt) göndererek bu riski minimize eder ve insan-merkezli bir otomasyon sağlar.

Net sıfır hedefi

Bu teknoloji, Glasgow Üniversitesi’nin 2030 “Net Sıfır” karbon hedefine ulaşmasında kilit bir oyuncu. Ancak hedefler kampüs duvarlarıyla sınırlı değil; ekip bu sistemi ticari ofislerden fabrikalara, hatta akıllı evlere kadar yaygınlaştırmak için çalışıyor. Kısacası Dijital İkiz, artık sadece köprü veya demiryolu gibi devasa altyapı projelerinin bir parçası değil. Teknoloji artık günlük enerji yönetiminin mikro seviyesine inerek hayatımızın tam merkezine yerleşiyor. Bu sistem, küçük ve kolektif eylemlerin iklim değişikliğiyle mücadelede büyük etkiler yaratabileceği fikrinin teknolojik bir ispatı niteliğinde.¹

KAYNAKLAR

1. Digital twin system cuts idle device power use and reduces energy was
2. Spiryagin, M., Edelmann, J., Klinger, F., & Cole, C. (2023). Vehicle system dynamics in digital twin studies in rail and road domains. Vehicle System Dynamics, 61(7), 1737-1786.(https://doi.org/10.1080/00423114.2023.2188228)
3. Edge-Enabled Digital Twin System with Fuzzy Logic for Energy Optimization in the Built Environment. (eprints.gla.ac.uk/367345/
4. Afshari, A., Lee, J., & Besenski, D. (2025). A Digital Twin Platform for Real-Time Intersection Traffic Monitoring, Performance Evaluation, and Calibration. Infrastructures, 10(8), 204.(https://doi.org/10.3390/infrastructures10080204)
5. Ropac, R., & DeFranco, J. F. (2025). Escape the Traffic Gridlock: Digital Twins and the Future of Traffic Management. IEEE Reliability Magazine.