açık deniz rüzgar enerjisi, fizibilite adımları ile bozcaada ve gökçeada Örnek Çalışması
TRANSCRIPT
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
1/131
STANBUL TEKNK NVERSTES ENERJ ENSTTS
YKSEK LSANS TEZ
Bar GZEL
Enerji Bilim ve Teknoloji Anabilim Dal
Enerji Bilim ve Teknoloji Program
Ocak 2012
AIK DENZ RZGAR ENERJS, FZBLTE ADIMLARI ile BOZCAADAve GKEADA RNEK ALIMASI
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
2/131
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
3/131
Tez Danman : Prof. Dr. Bihrat NZE Danman: Prof. Dr. Sedat KABDALI
Ocak 2012
STANBUL TEKNK NVERSTES ENERJ ENSTTS
YKSEK LSANS TEZ
Bar GZEL(301091038)
AIK DENZ RZGAR ENERJS, FZBLTE ADIMLARI ile BOZCAADAve GKEADA RNEK ALIMASI
Enerji Bilim ve Teknoloji Anabilim Dal
Enerji Bilim ve Teknoloji Program
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
4/131
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
5/131
iii
T, Fen Bilimleri Enstitsnn 301091038 numaral Yksek Lisans rencisiBar GZEL, ilgili ynetmeliklerin belirledii gerekli tm artlar yerine getirdikten
sonra hazrlad AIK DENZRZGAR ENERJS, FZBLTE ADIMLARI ile
BOZCAADA ve GKEADA RNEK ALIMASI balkl tezini aada
imzalar olan jri nnde baar ile sunmutur.
Teslim Tarihi : 19 Aralk 2011Savunma Tarihi : 25 Ocak 2012
Tez Danman : Prof. Bihrat N Z ..............................stanbul Teknik niversitesi
E Danman : Prof.Sedat KABDALI ..............................stanbul Teknik niversitesi
Jri yeleri : Do. Dr. Oral YACI ..............................stanbul Teknik niversitesi
Yrd. Do. Dr. Burak BARUTU ..............................stanbul Teknik niversitesi
Yrd. Do. Dr. zgr KIRCA ..............................stanbul Teknik niversitesi
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
6/131
iv
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
7/131
v
NSZ
Enerji, tarihin balangcndan beri varolan, yaam ve Dnyay ekillendiren birolgudur. nsanlar tarafndan balangta sadece yaamsal ve temel ihtiyalar adnakullanlan enerji, gnmz modern Dnyasnda gittike artan bir ihtiyalamedeniyetin en temel ta konumundadr.
Hzla artan enerji ihtiyac ve evreye olan kanlmaz olumsuz etkiler, son yarmyzylda yenilenebilir enerji teknolojilerinin giderek nem kazanmasn ve yaygnolarak kullanlan enerji kaynaklar arasnda tercih edilen bir konuma ykselmesinisalamtr. Yenilebilir enerji teknolojileri arasnda ba eken ise rzgar enerjisidir.Rzgar enerjisi cretsiz yakt, evre dostu olmas, rekabeti teknolojisi ve estetik
duruuyla yenilenebilir enerji denince akla gelen simgedir. Rzgar enerjisinin birileri adm ise saysz avantaj ile Ak Deniz Rzgar Enerjisidir.
lkemizde henz bulunmamakla beraber Dnyada hzla yaylan ve karadakurulanlardan ok daha fazla bir art oran gsteren Ak Deniz Rzgar Enerjisigelecein enerjisi olarak grlmektedir. Tez almamda Trkiyede kurulmaya enelverili blgeleri ele alarak yakn gelecektebu konuda yaplacak atlmlara birkatkda bulunmaya altm.
Tez almam sresince bana her trl destei salayan ve yardmlarn esirgemeyentez danmanlarm, stanbul Teknik niversitesi Enerji Enstits Yenilenebilir EnerjiAna Bilim Dal Bakan Prof. Dr. Bihrat NZe ve stanbul Teknik niversitesinaat Fakltesi Su ve Deniz Bilimleri ve Teknolojileri Mdr Prof. Dr. M. SedatKABDALIya; bilgi ve yardmlarndan dolay r. Gr. Dr. Aysun Krolu vedier Hidrolik Laboratuar retim grevlileri ve rencilerine, paylamlar vemanevi destekleri iin arkadalarm Demet KAYIKI, Berkay KAVAS ve M. EmreHAKYEMEZe; hayatmda her anda olduu gibi yksek lisans eitimim boyunca
bana destek veren aileme; iten ve sonsuz teekkrlerimi sunarm.
Aralk2011 Bar GZEL
Makine Mhendisi
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
8/131
vi
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
9/131
vii
NDEKLER
Sayfa
NSZ ........................................................................................................................ vKISALTMALAR ...................................................................................................... ixZELGE LSTES .................................................................................................. xiEKL LSTES ...................................................................................................... xiiiZET ......................................................................................................................... xvSUMMARY ............................................................................................................ xvii
1. GR...................................................................................................................... 1
2. RZGAR VE ENERJ.......................................................................................... 52.1 Rzgar Oluumu ve eitleri.......................................................................... 52.2 Rzgar Enerjisi ve Tarihi ................................................................................ 72.3 Dnyada ve Trkiyede Rzgar Enerjisi ......................................................... 9
2.3.1 Dnyada rzgar enerjisi ........................................................................ 92.3.2 Trkiyede rzgar enerjisi ................................................................... 16
2.4 Rzgar Trbini ve Bileenleri....................................................................... 202.5 Rzgar Enerjisi Belirlenmesinde Temel Denklemler ................................... 232.6 Rzgarn statiksel zellikleri ve Weibull Olaslk Dalm Fonksiyonu.... 282.7 Rzgar Enerjisini Etkileyen Faktrler .......................................................... 29
3. AIK DENZ RZGAR ENERJS VE FZBLTE ADIMLARI.............. 35
3.1 Ak Deniz Rzgar Enerjisi.......................................................................... 353.1.1 Ak deniz rzgar enerjisi temel faktrleri......................................... 36
3.1.1.1 Rzgar profili, enerji retimi ve kapasite faktr 363.1.1.2 Su derinlii, zemin yaps ve temeller 36
3.1.1.3 Kurulum, yerleim ve konum.. 383.1.1.4 evre ve canllara olan etki. 403.1.1.5 Grsellik, ses ve tasarm. 41
3.1.2 Ak deniz rzgar enerjisi gncel durumu.......................................... 413.2 Ak Deniz Rzgar Enerjisi Fizibilite Admlar........................................... 44
3.2.1 Rzgar atlasna gre blge seimi...................................................... 443.2.2 Rzgar ve corafya verilerinin temini................................................ 45
3.2.3 Rzgar analizi ve rzgar atlas oluturma ........................................... 453.2.4 Harici ve dahili alanlarn belirlenmesi................................................ 46
3.2.4.1 Batimetri haritas. 463.2.4.2 Askeri ve milli snrlar. 473.2.4.3 Deniz ulam hatlar 483.2.4.4 Canl yaam g alanlar.. 483.2.4.5 Kum karm, mayn ve dier alanlar.. 493.2.4.6 Toplumsal turistik harici alanlar.. 49
3.2.5 Trbin ve temel seimi ........................................................................ 49
3.2.6 Trbin yerleimi .................................................................................. 50
3.2.7 G retimi hesaplanmas................................................................... 50
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
10/131
viii
3.2.8 Maliyet hesaplanmas .......................................................................... 513.2.9 Fizibilite deerlendirmesi................................................................... 52
4. BOZCAADA VE GKEADA RNEK ALIMASI................................... 534.1 Metodoloji ..................................................................................................... 53
4.1.1 Ham rzgar verilerinin analizi ............................................................ 55
4.1.2 Vektr harita ilenmesi....................................................................... 584.1.3 Trbin yerleimi ve hesaplamalar....................................................... 65
4.2 Bozcaada rnek almas........................................................................... 664.2.1 Rzgar verilerinin analizi .................................................................... 664.2.2 Saysal harita analizi........................................................................... 694.2.3 Rzgar atlas ve veri haritalar............................................................ 724.2.4 Trbin seimi ve mikro-konulandrma.............................................. 754.2.5 Enerji retimi ve enerji geliri .............................................................. 784.2.6 Maliyet analizi ..................................................................................... 814.2.7 Fizibilite deerlendirmesi................................................................... 86
4.3 Gkeada rnek almas ............................................................................. 88
4.3.1 Rzgar verilerinin analizi .................................................................... 88
4.3.2 Saysal harita analizi........................................................................... 904.3.3 Rzgar atlas ve veri haritalar............................................................ 924.3.4 Trbin seimi ve mikro-konulandrma.............................................. 934.3.5 Enerji retimi ve enerji geliri .............................................................. 954.3.6 Maliyet analizi ..................................................................................... 974.3.7 Fizibilite deerlendirmesi................................................................... 99
5. SONULAR ve NERLER............................................................................ 101KAYNAKLAR ........................................................................................................ 107ZGEM ............................................................................................................ 111
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
11/131
ix
KISALTMALAR
ABD :Amerika Birleik DevletleriC : SantigradCO2 :Karbon DioksitDEM :Digital Elevation ModelDM :Devlet Meteoroloji leriEE :Elektrik leri Ett daresiEPDK :Enerji Piyasas Dzenleme KurumuEA :Elektrik retim A..EWEA :European Wind Energy Association
GWh :Gigawatt SaatKm :KilometrekW :KilowattkWh :Kilowatt SaatLFR :Line Face RougnessMLRES :Milli Rzgr Enerji Sistemleri Gelitirilmesi ve Prototip Trbin
retimiM :Milattan nceMW :MegawattMWh :Megawatt SaatNASA :National Aeronautics and Space AdministrationOEWC :Observed Extreme Wind ClimateOMWC :Observed Mean Wind ClimateOWC :Observed Wind ClimateREPA :Rzgar Enerjisi Potansiyeli AtlasRES :Rzgar Enerjisi SantraliTEA :Trkiye Elektrik retim A..STRM :Shuttle Radar Topography MissionUTM :Universal Transverse MercatorV :VoltW :Watt
WAsP :Wind Atlas Analysis and Application Program : Euro$ : Dolar
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
12/131
x
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
13/131
xi
ZELGELSTES
Sayfa
izelge 2.1 :Kurulu kapasitesi en fazla olan 10 lke (WWEA,2011). ..................... 11izelge 2.2 :2010 sonu Afrika ve Ortadou baznda kurulu kapasiteler
(GWEC,2011). ...................................................................................... 13izelge 2.3 :2010 sonu Asya ve Avrupa baznda kurulu kapasiteler (GWEC,2011).
.............................................................................................................. 14izelge 2.4 :2010 sonu Dnyann geri kalan ve Dnya toplam baznda kurulu
kapasiteler (GWEC,2011). .................................................................... 15
izelge 2.5 :Trkiyede iletmedeki RESler ve kurulu gleri (Url-6). ................. 19izelge 2.6 :Przllk snflar ve uzunluklar....................................................... 31izelge 3.1:Ak deniz rzgar enerjisinin toplam kurulu kapasitesi (WWEA,2011;
Url-8). ................................................................................................... 42izelge 4.1 :WaSP B-Z Modeli znrlk kyaslamas (WaSP, 2010)................. 60izelge 4.2 :WaSPn baz ald przllk deerleri ve karlklar (WaSP, 2010).
.............................................................................................................. 62izelge 4.3 :Yerel imalat rzgar trbinin ve bileenlerine ait tevik alm fiyatlar
(Altuntaolu, 2011)............................................................................. 78izelge 4.4 :Bozcaadaya ait 20m ve daha s sularda yaplan trbin yerleim
senaryolar iin yllk retim ve gelir deerleri.................................... 80izelge 4.5 :Bozcaadaya ait 45m ve daha s sularda yaplan trbin yerleim
senaryolar iin yllk retim ve gelir deerleri.................................... 80izelge 4.6 :Bozcaada kablolama hesaplar ve maliyetleri...................................... 82
izelge 4.7 :Derinlik senaryolarna gre trafo dahil kablolama maliyetleri............ 82izelge 4.8 :Bozcaadaya ait 20m ve daha s sularda yaplan trbin yerleim
senaryolar iin maliyetler (EWEA,2009; Url-10; Nielsen, 2003). ...... 84izelge 4.9 :Bozcaadaya ait 45m ve daha s sularda yaplan trbin yerleim
senaryolar iin maliyetler (EWEA,2009; Url-10; Nielsen, 2003). ...... 84izelge 4.10: Bozcaada 20m senaryolarna ait fizibilite deerleri........................... 87izelge 4.11 :Bozcaada 45m senaryolarna ait fizibilite deerleri........................... 87
izelge 4.12 :Gkeadaya ait 20m ve daha s sularda yaplan trbin yerleimsenaryolar iin yllk retim ve gelirdeerleri.................................... 96
izelge 4.13 :Gkeadaya ait 45m ve daha s sularda yaplan trbin yerleimsenaryolar iin yllk retim ve gelir deerleri.................................... 96
izelge 4.14 :Gkeada kablolama hesaplar ve maliyetleri.................................... 97izelge 4.15 :Derinlik senaryolarna gre trafo dahil kablolama maliyetleri.......... 97izelge 4.16:Gkeadaya ait 20m ve daha s sularda yaplan trbin yerleim
senaryolar iin maliyetler (EWEA,2009; Url-10; Nielsen, 2003). ...... 98izelge 4.17 :Gkeadaya ait 45m ve daha s sularda yaplan trbin yerleim
senaryolar iin maliyetler (EWEA,2009; Url-10; Nielsen, 2003). ...... 98izelge 4.18 :Gkeada 20m senaryolarna ait fizibilite deerleri......................... 100
izelge 4.19 :Gkeada 45m senaryolarna ait fizibilite deerleri......................... 100
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
14/131
xii
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
15/131
xiii
EKL LSTES
Sayfa
ekil 2.1 :Basit rzgar evrimi. .................................................................................. 5ekil 2.2:Coriolis kuvvetinin global rzgarlara olan etkisi (Barutu, 2008). ............. 6ekil 2.3:Poul La Cour un1981deki ilk elektrik reten rzgar trbini. ................... 8ekil 2.4 :2011 Haziran sonu itibariyle dnyadaki toplam rzgar enerjisi kurulu
gc (WWEA, 2011)............................................................................... 10ekil 2.5 :Ktalararas kapasite dalm (WWEA, 2011)........................................ 11
ekil 2.6 :Kii bana den kurulu g deerleri asndan lider 20 lke(WWEA,2011). ....................................................................................... 12ekil 2.7:Kilometrekare bana den kurulu g deerleri asndan lider 20 lke
(WWEA, 2011). ...................................................................................... 13ekil 2.8 :50 m ykseklik iin REPA (Malko,2008). ............................................ 17ekil 2.9 :Trkiye Toplam RES Kurulu Gc (Altuntaolu, 2011)....................... 18ekil 2.10:Modern bir trbinin bileenleri (Url-4). .................................................. 21ekil 2.11:Rzgar trbinin enerji karmna ait akm tp..................................... 24ekil 2.12:G katsays hzlar oran ilikisi grafii.............................................. 26ekil 2.13:Rotor ve evresine ait akm koullar (Hau, 2006).................................. 27ekil 2.14:Weibull olaslk dalm fonksiyonu....................................................... 29
ekil 2.15 :Rzgar hznn ykseklik ile deiimi.................................................... 30ekil 2.16 :Kanat says g katsays kanat ucu hz oran grafii.................... 32
ekil 3.1 :2000-2009 aras Yllk ve Toplam Ak Deniz Kurulu Kapasitesi (EWEA,2010)........................................................................................................ 35
ekil 3.2 :Ak Deniz Trbin Temelleri (Malhotra, 2010). ...................................... 36ekil 3.3 :DM Trkiye Rzgar Atlas (DM, 2010)................................................ 44ekil 3.4 :Ege Denizindeki karasular snrlar (Url-9). ............................................ 47ekil 4.1:WaSP program girdi ve ktlar................................................................ 54ekil 4.2 :WaSP Climate Analyst program ileyii emas...................................... 55ekil 4.3:Wind Climate Analyst programna aktarlacak ham veri rnei (WaSP,
2010)........................................................................................................ 56
ekil 4.4:Wind Climate Analyst programna aktarlacak kompleks ham veri rnei(WaSP, 2010). ......................................................................................... 56
ekil 4.5:Wind Climate Analyst Programnda veri dizileri girildikten sonrasonularn elde edilmesi (WaSP, 2010).................................................. 57
ekil 4.6:OMWC sonu sayfas (WaSP, 2010)........................................................ 58ekil 4.7:WaSP programnn B-Z modeli nizlemesi (WaSP, 2010). ...................... 59ekil 4.8:Map Editorda arkaplan haritas iin pafta zerinde belirlenen sabit
noktalar (WaSP, 2010). ........................................................................... 61ekil 4.9: Map Editorda arkaplan haritas iin sabit noktalarn kalibrasyonu......... 62ekil 4.10:WaSP iin rnek przllk erileri (WaSP, 2010)............................... 64ekil 4.11:a)Przllk izgilerinin ular b)LFR hatas rnei (WaSP, 2010).64
ekil 4.12:Siemensin 3,6 MW gcndeki trbinine ait g erisi (WaSP, 2010).. 66
ekil 4.13:DMden temin edilen rzgar verilerinin format.................................... 67
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
16/131
xiv
ekil 4.14:Makro ile dzenlenmi rzgar verileri.................................................... 67ekil 4.15:Bozcaada DM verilerinin Wind Climate Analystte retim raporu....... 68ekil 4.16:Bozcaada iin Wasp Climate Analyst rzgar iklimi sonular................ 69ekil 4.17:STRM dosyalarnn Global Mapperdaki hali......................................... 70ekil 4.18: Bozcaada ve evresinin Map Editordaki ykseklik izgileri. ................ 71
ekil 4.19:Bozcaadaya ait przllk izgileri. ...................................................... 72ekil 4.20:Bozcaada rzgar atlas. ............................................................................ 73
ekil 4.21: Bozcaada ortalama rzgar hz veri haritas (20 m ve alt iin)............... 74ekil 4.22: Bozcaada ortalama rzgar hz veri haritas (20-45 m aras iin)............ 75ekil 4.23:Bozcaadaya ait fizibilite almas senaryolar...................................... 76ekil 4.24:Bozcaada rzgar tarlas yerleimi (20 m ve alt iin).............................. 77ekil 4.25: Bozcaada rzgar tarlas yerleimi (45m ve alt iin)............................... 77ekil 4.26 :Bozcaada 20m alt trbin senaryolar iin maliyet yzdeleri................. 85ekil 4.27 :Bozcaada 45m alt trbin senaryolar iin maliyet yzdeleri................. 85ekil 4.28:Gkeada DM verilerinin Wind Climate Analystte retim raporu. ...... 89ekil 4.29:Gkeada iin Wasp Climate Analyst rzgar iklimi sonular............... 90
ekil 4.30:Gkeada ve evresinin Map Editordaki ykseklik izgileri. ................ 91
ekil 4.31:Gkeadaya ait przllk izgileri. ...................................................... 91ekil 4.32: Gkeada rzgar atlas............................................................................ 92ekil 4.33 :Gkeada ortalama rzgar hz veri haritas (20 m ve alt iin). ............ 93ekil 4.34:Gkeada ortalama rzgar hz veri haritas (20-45 m aras iin).......... 93ekil 4.35:Gkeadaya ait fizibilite almas senaryolar...................................... 94ekil 4.36 :Gkeada rzgar tarlas yerleimi (20 m ve alt iin)............................. 94ekil 4.37 :Gkeada veri haritas (45m ve alt iin)............................................... 95ekil 4.38 :Gkeada 20m alt trbin senaryolar iin maliyet yzdeleri................. 99ekil 4.39 :Gkeada 45m alt trbin senaryolar iin maliyet yzdeleri................. 99
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
17/131
xv
AIK DENZRZGAR ENERJS, FZBLTE ADIMLARI ile BOZCAADAve GKEADA RNEK ALIMASI
ZET
Bu tez almasnda ncelikle rzgar enerjisinin tarihsel geliimi ile birlikte rzgarenerjisi hakknda temel bilgiler verilmive rzgar enerjisini etkileyen temel faktrlerdetaylca ele alnmtr. Rzgar enerjisinin Dnyadaki ve Trkiyedeki gnceldurumu ortaya konduktan sonra Ak Denizrzgar enerjisi aklanmtr. Ak deniz
rzgar enerjisindeki temel faktrler incelenmi ve Dnyadaki gncel durumbelirtilmitir. Trkiyede ak deniz rzgar tarlas bulunmamaktadr ve kurulmasdnlen bir tarla iin yatrm ncesi yaplacak olan fizibilite almasnda elealnmas gereken konular ve izlenilecek admlar detaylca ele alnmtr. Bu admlareliinde iki adet rnek alma yaplmtr. rnek alma alanlar belirlenirkenElektrik retim A..nin hazrlad Rzgar Enerjisi Potansiyel Atlas gz nnde
bulundurularak rzgar potansiyeli yksek deniz st blgeler belirlenmi, bunlardanGkeada ve Bozcaadaya ait deniz sahalar seilmitir. Bozcaada ve Gkeadarnek almalarnda WaSP (Wind Atlas Analysis and Application Program)
program kullanlmtr. WaSPta analizi yaplmak zere Devlet Meteoroloji leriGenel Mdrlnn Gkeada ve Bozcaada meteoroloji istasyonlarna ait 1999-
2010 tarihleri arasndaki saatlik rzgar hz ve yn verileri temin edilmitir. Trbinyerleimi ve ileri analizler iin adalara ait saysal topografik haritalar Shuttle RadarTopography Mission dosyalarnn Global Mapper programnda vektr haritasnadntrlmesiyle elde edilmitir. WaSP Map Editor programnda saysal haritalar
przllk, batimetri ve harici alanlar baznda ilenmitir. lenen tm verilerWaSPa aktarlm, rzgar atlas ve veri haritalar oluturulmutur. Fizibilitealmas iin 20mden s, ve 45mden s tm derinlik kategorilerini kapsayacakekilde 2 farkl derinlik senaryosuve her derinlik senaryosunda uygulanacak 4 farkltrbin senaryosu hazrlanmtr. Her senaryoya gre Bozcaada ve Gkeadann veriharitasnda trbin yerleimleri yaplm, WaSP aracyla retilen toplam enerji eldeedilmi, sonrasnda kapsaml bir maliyet almasile fayda-maliyet analizi yaplaraken uygun senaryolar belirlenmitir. Sonu olarak blgede bir Ak Deniz rzgartarlasnn uygun olup olmad ve uygunsa hangi koullar ve senaryolar altndaolduununtespit edilmesi amalanmtr.
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
18/131
xvi
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
19/131
xvii
OFFSHORE WIND ENERGY, FEASIBILITY STUDY GUIDELINES with
BOZCAADA and GKEADA CASE STUDY
SUMMARY
Energy has been a phenomenon that shapes the World and life since the beginning oftime. In earlier times, humans used energy just for survival and basic needs.However in our energy driven modern world it is the cornerstone of civilization witha growing necessity.
Rapid and continuous increase in need of energy and the inevitable negative effectson nature has caused renewable energy technologies to gain greater importance andto compete with mainly used energy sources, over the last 50 years. Among therenewable energy technologies, wind energy is proven to be the locomotive. Withfree fuel, being environment friendly, having competitive and progressivetechnology, and with esthetic look wind energy is the renowned symbol of renewableenergy. Having much more growth rate than onshore and with numerous advantages,offshore wind energy is believed to be next step in wind energy and the energysolution of the future.
There is no installed offshore wind farm in Turkey. This thesis focuses on the mostsuitable areas for an offshore wind farm installation and tries to guide near-future
investments on the subject.First, the historical evolution and the basics of wind energy are handled. Afterexamining the key factors that effect wind energy in detail, the trends and currentsituation both in the world and in Turkey are discussed. Offshore wind energy isaddressed with key factors and current situation in the world. The feasibilityguidelines of pre-investment period are pointed out with detail in case of an offshorewind farm is planned to be installed in Turkey. Within the guidelines, two casestudies are planned to be worked out. While spotting the areas for case studiesTurkish Wind Energy Atlas is consulted and offshore areas having high wind
potential are marked out, of which Bozcaada and Gkeada are chosen. In the case
studies of Bozcaada and Gkeada WaSP (Wind Atlas Analysis and ApplicationProgram) software is used. The wind speed and direction datas between 1999-2010years are provided from General Directorate of State Meteorology and analysed withWaSP. For the turbine siting and advanced analysis, digital topographic maps areacquired by Global Mapper Software which converted the Shuttle Radar Topographyfiles into the vector maps. These digital maps are processed in WaSP Map Editorsoftware wtih roughness,bathymetry and exclusion areas. All of the processed datasare imported to WaSP so that wind atlas and resource grids are developed. For thefeasibility study, two different depth scenarios; depths shallower than 20m and 45mand four different turbine scenarios that will be applied in the both depth scenariosare prepared. In each scenario, turbines are sited on resource grids of Bozcaada and
Gkeada, total energy production is calculated with WaSP, a detailed cost analysisis worked out and after considering cost-benefit analysis, the most feasible scenarios
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
20/131
xviii
are chosen. In the end, the aim is to check the suitability of an offshore wind farm inthe areas and if so, determine the feasible scenarios and the conditions required.
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
21/131
1
1. GR
Enerji, en basit tanmyla i yapabilme yeteneidir. Enerjiye olan ihtiya, tarih
boyunca hep var olmutur. nceleri hayatta kalmak iin kas gcyle elde edilen
enerji, zamanla doal kaynaklar ve yakt kullanarak, artan nfus, insan ihtiyalar ve
teknolojiyle birlikte byk bir hzla artmtr. Sanayi devrimiyle birlikte endstri
makinelemi, dolaysyla enerjiye olan bak as yeni bir boyut kazanmtr.
Endstriyi besleyen enerji iin hammadde araylar lkelerin stratejilerini
deitirmi, savalar km ve enerji bir g kayna haline gelmitir.
Yakn gemie kadar enerji elde etmek iin ounluunu fosil yaktlar oluturan
konvansiyonel enerji kaynaklar kullanlmtr. Konvansiyonel enerji kayaklarnn bu
kadar yaygn kullanlmasn salayan kayda deer avantajlar vardr. Bunlar emre
amadelik, oturmu teknoloji sayesinde yksek verim, kaynaklara ulam ve srekli
retimdir. Fakat bilindii zere konvansiyonel enerji kaynaklar dnya zerinde
belirli bir rezerv ile snrldr ve yeni rezervlerin oluma sreci milyonlarca yl
srmektedir; dolaysyla konvansiyonel enerji kaynaklar hzla tkenmektedir. Hzla
azalan kaynaklar yannda dramatik olarak artan fiyatlar da getirmitir. rnek vermek
gerekirse petrol fiyatlar 1970 ylnda kriz ba gstermeden nce varil bana 1,80
Amerikan Dolar iken 1974 Ocak aynda 11.65 Dolar, gnmzde ise 80 Dolar
civarndadr (Url-1). Rezervleri elinde bulunduran lkeler kaynaklar ve fiyatlar
kontrol etmektedir, sonu olarak konvansiyonel enerji kaynaklarnda arz gvenlii
sorunu vardr. Ayn zamanda konvansiyonel enerji kaynaklarnn kullanm
ekosisteme ciddi biimde zarar vermektedir. CO2 salnmlar ile birlikte hava
kirliliine yol amakta, beraberinde kresel iklim deiikliini getirmektedir.
Tm bu nedenler alternatif ve temiz enerji kaynaklarna olan ihtiyac dourmutur.
zellikle 1970 krizinden sonra yenilenebilir enerji kaynaklarna olan aratrma
younlatrlmtr. Konvansiyonel enerji kaynaklarnn aksine, yenilenebilir enerji
kaynaklar evre ile dost, dk iletim maliyetli ve en nemlisi cretsiz yakta
sahiptirler.
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
22/131
2
Yenilenebilir enerji kaynaklar arasnda lokomotif olan kaynak rzgar enerjisidir.
Rzgar enerjisi yeni bir enerji kayna deildir; insanlar, medeniyetin balangcndan
beri rzgar enerjisinden faydalanmlardr. Bu ilk nce yelkenli gemilerle ulamda,
daha sonra yel deirmenleri ile tarm ve sulamada gereklemitir. Rzgar enerjisini
kullanarak elektrik enerjisi retimi ise 90l yllardan itibaren byk bir hzla
artmtr. Haziran 2011 itibariyle rzgar enerjisinin kurulu kapasitesi 215 Gigawatt
gemi bulunmaktadr ve rzgar enerjisi dnyann elektrik enerjisi ihtiyacnn
yaklak %3n karlamaktadr(WWEA, 2011). Rzgar enerjisi en hzlbyyen
enerji kaynadrve dnyada son 12 ylda yllk %20-%40 byme hz gstermitir.
u anda en ekonomik enerji retim seeneklerinden biridir ve birok uluslararas
alma rzgar enerjisinin en popler enerji trendi olduunu gstermektedir. An
itibari ile 86 lke rzgar enerjisini elektrik retiminde kullanmaktadr. Rzgar
sanayinin olduu lkelerde 670,000'den fazla insan bu sektrde istihdam
edilmektedir (WWEA, 2011).
Rzgar enerjisinin hzla gelimekte ve artmakta olan bir kolu da Ak Deniz
(Offshore) rzgar enerjisidir. Denizdeki dzenli ve yksek hzdaki rzgarlar
sayesinde daha fazla enerji retim kapasitesine sahip olan Ak Deniz rzgar
trbinleri ayn zamanda lojistik olarak da daha avantajldr. lk Ak Deniz rzgar
tarlas 1991 de denenmitir ve 2000li yllar Ak Deniz rzgar enerjisinde patlama
yaanmtr. Gnmzde yaklak 3,5 Gigawatt Ak Deniz rzgar enerjisi kurulu
gc bulunmaktadr, yaklak 4 Gigawatt kurulum aamasndadr ve 19 Gigawatt
onaylanm proje bulunmaktadr(EWEA, 2011).
Trkiyede genel enerji durumu ise pek i ac gzkmemektedir. 2010 yl sonu
itibariyle, toplam elektrik retiminin %71,2si doalgaz ve kmrden, %24,5i
hidrolik kaynaklardan, %2,5i sv yaktlardan, %1,35i rzgardan ve %0,47si
jeotermal ve biyogazdan salanmtr. Trkiyede 2009 ylnda enerji arznn
petrolde %98, doalgazda %91lik blm ithalat ile karlanmtr (EA, 2011).
Bu tablo enerji talebi bakmndan nemli bir yzde ile da baml olduumuzu
gstermektedir. Enerji politikalarnda ncelik arz gvenlii olmaldr ve bunu
salamann yollar kendi kaynaklarmza ynelmek ile enerji kaynaklarmz
eitlendirmektir. Yenilenebilir enerji kaynaklar ve rzgar enerjisi nemli bir
seenek oluturmaktadr. Trkiye'de ilk Rzgar Enerji Santrali zmir'de 1998 ylnda
retime gemitir. Bunu takiben yaplan dzenlemeler ile birlikte Trkiyede kurulu
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
23/131
3
g hzl bir ekilde artm, toplam rzgar enerjisi kurulu gc Mays 2011 sonu
itibariyle 1405 MWa ulamtr ve bu deerler ile dnyada 17. srada bulunmaktayz
(Altuntaolu, 2011; Url-2). Bunlarla birlikte gncel olarak 3910 MWlk rzgar
enerjisi lisans verilmitir ve 28530 MWlk proje deerlendirmededir.
Rzgar enerjisinin Dnyadaki ve Trkiyedeki bu olumlu tablosu gz nnde
bulundurulduunda, rzgar enerjisi projelerinin dier enerji kaynaklaryla
yarabilmesi iin iyi analiz ve fizibilite almalarna tabi tutulmas gerekmektedir.
Rzgar fosil yaktlar gibi emre amade deildir; rzgar esmediinden enerji retimi
yaplamaz. Dolaysyla rzgar trbini kurulacak blgenin ve projenin baarl bir
ekilde analiz edilmesi ve fizibilite almas yaplmas arttr.
Bu almada ncelikle rzgar enerjisi tantlm ve temel faktrler incelenmitir.Dnyadaki ve Trkiyedeki durum ele alndktan sonra Ak Deniz rzgar enerjisi
detaylandrlmtr. Olas bir Ak Deniz rzgar enerjisi fizibilite almasnda ele
alnmas gereken konular ve izlenilecek admlar anlatlmtr. Son olarak iki adet
rnek alma yaplmtr. rnek alma sahas belirlenirken EAn hazrlad
Rzgar Enerjisi Potansiyel Atlas (REPA) gz nnde bulundurularak rzgar
potansiyeli yksek deniz st blgeler belirlenmi, bunlardan Gkeada ve
Bozcaadaya ait deniz sahalar seilmitir. Devlet Meteoroloji leri GenelMdrl (DM)nn Gkeada ve Bozcaadaya ait 10 yla ait saatlik rzgar
verileri analiz edilmi, adalara ait topografik haritalar bilgisayar zerinden hesaplama
yapmak zere saysallatrlmtr. Daha sonra tm veriler WaSP paket programnda
ilenmi ve bir rzgar atlas oluturulmutur. Oluturulan rzgar atlas zerinde
eitli senaryolara gre farkl derinlik kategorilerinde farkl glere ve markalara
sahip trbinler yerletirilmitir. WaSP aracyla toplam enerji elde edilmi,
sonrasnda kapsaml bir maliyet analizi ile fizibilite almas yaplarak blgede bir
Ak Denizrzgar tarlasnn uygun olup olmadnn tespit edilmesi amalanmtr.
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
24/131
4
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
25/131
5
2. RZGAR VE ENERJ
2.1Rzgar Oluumu ve eitleri
Rzgar basite, hareket halindeki hava olarak tanmlanabilir. Dnyamzdaki hayatn
ve tm enerji kaynaklarnn direkt veya dolayl olarak kayna olan gne, rzgarn
oluumunu da salamaktadr. Yerkrenin geometrik yapsndan ve yrngesel
hareketlerinden dolay gne her blgeyi ayn derecede stamamaktadr. Rzgarn
olumasn salayan en temel neden bu durum sonucunda ortaya kan basn ve
scaklk farkllklardr. Dnyadaki temel rzgar hareketini aklamak gerekirse;
ekvator ve evresindeki blgeler daha ok snrken, kutuplar daha az snmaktadr.
Ekvatordaki snan ve hafif hava atmosferin st katmanlarna ykselir, kutuplara
doru ilerler ve alalr. Dnyann kendi ekseni etrafndaki dnnden de etkilenen
hava, sonu olarak global bir sirklasyon oluturur(ekil 2.1).
ekil 2.1 :Basit rzgar evrimi.
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
26/131
6
Rzgarn hareket mekanizmasn drt ana faktr etkilemektedir: basn etkisi,
Coriolis etkisi, atalet etkisi ve srtnme etkisi.(Manwell ve di., 2002)
Basn Etkisi:Gnein dnyay e olarak stmamasndan kaynaklanr. Baz blgeler
dierlerine gre daha fazla sndndan basn fark oluur. Blgeler arasndakimesafe bana den bu basn farkna basn gradyan denir ve basn gradyan ne
kadar byk olursa rzgara etkiyen kuvvet o derece fazla olur; dolaysyla rzgar hz
doru orantl olarak ykselir(Johnson, 2001).
Coriolis Etkisi: Dnyann kendi ekseni etrafnda dnmesinden kaynaklanr.
Normalde dikey dz biz izgi takip edecek olan hava partikllerinin sapmasna neden
olan Coriolis kuvveti, ykselerek yaylan rzgr her iki yarmkrede 30 enlem
civarnda daha dk seviyelere doru ynlendirir. Etki kuzey yarm krede vegney yarm krede zt ynlere doru gerekleir (ekil 2.2).
ekil 2.2:Coriolis kuvvetinin global rzgarlara olan etkisi (Barutu, 2008).
Atalet Etkisi: Rzgarlarn byk apta dairesel hareketlerinden kaynaklanan bir
etkidir.
Srtnme Etkisi: Bu etki yeryznn hareket eden havaya kar gsterdii srtnme
direncinden domaktadr ve hava akn yavalatp ynn de etkileyebilmektedir.
Trblansl rzgar akna bu etki sebep olmaktadr. Yeryz zemininden ykseklik
arttka srtnme etkisi azalmaktadr ve bu etki atmosfer snr izgisi denilen snra
kadar ilemektedir(Manwell ve di., 2002).
Tm bu temel faktrlere ek olarak gndz- gece etkisi, nem oran, kara-deniz etkisi,topografik etkiler de rzgarlar ekillendirmektedir. Sonu olarak temel faktrler
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
27/131
7
kresel rzgarlar, dier etkiler de yerel rzgarlar oluturmaktadr. Kresel rzgarlar
kutuplara doru esen kutup rzgrlar, 40 ve 60 enlemleri arasnda kuvvetli esen
bat rzgrlar ile kuzey yarmkrede kuzeydou ynnden, gney yarmkrede
gneydou ynnden devaml ve kuru esen alize rzgrlarn kapsamaktadr. Yerel
rzgarlar ise gnlk ve mevsimsel olabilmekte, musonlar, tropikal rzgarlar, fn
rzgarlar, bora ve kasrgalar, deniz ve kara meltemleri, da ve vadi rzgarlarn
kapsamaktadr(Manwell ve di., 2002).
2.2Rzgar Enerjisi ve Tarihi
Rzgarlar gne enerjisinin dnyay stmas sonucu oluan, atmosferin potansiyel
enerjisinin basn kuvvetleri ile kinetik enerjiye dnmesidir. Bu kinetik enerjimekanik enerjiye evrilerek binlerce yldr kullanlmaktadr. Elektrik enerjisi olarak
kullanlmas yine mekanik enerjiye evrilmesi zerinden gereklemektedir ve yakn
gemiten itibaren mevcuttur.
nsanlarn rzgar enerjisinden bilinen ilk yararlanma ekli deniz ulamnda
kullanlan yelkenli gemiler araclyla olmutur. Watt 18. Yzylda buhar
jeneratrn icat edene kadar gemiler iin tek g kayna rzgar olmutur. Rzgarn
bu alanda etkisi kmsenmeyecek kadar fazladr; lkeler rzgar kullanma becerisisayesinde donanmalaryla iktidar sahibi olmu, corafi keifler rzgar enerjisinden
g alan gemilerle gerekletirilmitir.
Karada rzgar enerjisinden faydalanma yel deirmenleriyle gereklemitir. Bilinen
en eski yel deirmenleri Babil imparatorluunda kullanlm olup, tahmini icatlar
M.. 17. Yzyla dayanmaktadr. Resmi tarihi kaytlardaki en eski yel deirmeni ise
M.S. 7. Yzylda Persler tarafndan kullanlmtr. Bu deirmen yatay eksenli olup
ilkel bir tasarma sahipti. Yatay eksenli yel deirmenlerinin icat edilip kullanlmasortaa Avrupasna denk gelmektedir. lk yatay eksenli yel deirmenleri de kaba bir
tasarma sahipti fakat deirmenler yaygnlatka tasarmlarda iyiletirilmelere
gidildi. imdi yel deirmeni denince akla gelen Hollanda tipi yel deirmenleri 16.
Yzylda yaygnlamtr. Zamanla ar rzgarlarda kolayca kapanabilen yay-
yelken tipi kanatlar ve rzgarn ynne gre otomatik sapma sistemi gelitirilmitir.
Yel deirmenleri tahl tmenin yansra su pompalamak iin de kullanlmtr.
Hollandada su altnda kalan topraklardaki suyu boaltmak, Amerikada krsal
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
28/131
8
yerleimde ime ve sulama suyu elde etmede hayati nem tamtr (Hau, 2006;
Johnson, 2001).
Rzgar enerjisinden elektrik reten ilk rzgar trbini 23m rotor apyla 1891de
Danimarkada Paul La Cour tarafndan yaplmtr (ekil 2.3). La Cour rzgartrbinlerinin bugnk halini almasnda byk katlar salam bir bilim misyoneridir.
1910 itibari ile Danimarkada 5 ila 25 kW kapasitede birok trbin iletimdeydi.
1920de, rzgar trbinlerinin aerodinamik kapasiteleri zerinde almalar yrten
Albert Betz, hava akmnn sahip olduu enerjinin fiziksel olarak maksimum
%59,3nden yararlanlabileceini kantlad.
ekil 2.3:Poul La Courun 1981deki ilk elektrik reten rzgar trbini.
1925 civarnda iki ve kanatl rzgar trbinleri Amerikan pazarnda yerini almt.Bunlar genellikle kk gte (maksimum 3kW) krsal kesimlerin elektrik ihtiyacn
karlamak iin bataryalar doldurmak amac ile kullanlmaktayd. kinci Dnya
Sava ncesinde Lykkegaard ve F.L. Smidth firmalar 30 ila 60 kW gcnde
trbinler retmekteydi. Savatan sonra Johannes Juul 200 kW gcnde Gedser
trbinini yapt. Bu trbin kanatlyd, aerodinamik stall kontrolne sahipti (kanat
alaryla hz kontrol)ve senkron motor yerine indksiyon motor kullanlmt.Bu
konseptler gnmzdeki modern trbin teknolojilerine altyap oluturmutur.Amerikada ise 1930larn sonuna doru o zamana ve sonraki yllara gre en byk
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
29/131
9
rzgar trbini kurulmutu; iki kanatl, 53.3m rotor apnda, 1.25 MW gcnde
Smith-Putnam tarafndan kurulan trbin. Maalesef trbin ok byk ve o gnk
rzgar enerjisi mhendislii seviyesine gre erken bir tasarmd. 1945te bir kanat
sorunu kt ve proje iptal edildi. 20. Yzyln son eyreine kadar dnyada eitli
prototipler ve deneyler gerekletirilmitir. 1973teki petrol krizinden sonra rzgar
enerjisinde byk bir atlm yaanmtr. Petrol fiyatlarndaki byk art ve snrl
fosil yakt kaynaklarna ynelik kayg alternatif enerji kaynaklar arayna
dnmtr. Birok lke Ar-Ge ve retim iin hkmet destek programlar finanse
etmitir. Bu programlar eliinde kurulu gc yksek birok prototip denenmi fakat
bunlar ticari adan fizibl olamamtr. 1978de Amerikada trbinlerin ebekeye
balanmasna izin veren ve dk fiyatlandrmadan yararlanmay salayan bir
dzenleme hayata geirilmitir. Bu sayede artk birden fazla trbini bir rzgar tarlas
oluturacak ekilde ebekeye balamak ve ticari olarak getiri salamak mmkn
olmutur. 1980lerin ortasna gelindiinde dnyada binlerce ufak gte trbin kurulu
bulunmaktadr. 90l yllardan gnmze kadar olan srete mhendislik almalar
eliinde trbinlerin kapasitelerinde ve performanslarnda kayda deer gelimeler
gerekletirilmitir. Son 30 ylda trbinlerin gc 50 kWtan 5MWa kmtr. Artk
ak denize trbinler kurulmaktadr. Trbinlerin performans ve gvenilirliine
ynelik tasarm standartlar ve sertifikasyonlar ortaya kmtr. Rzgar enerjisinin
geliimini salayan ana etmen 70 ve 80lerde fosil yakt fiyatlar ve kaynak kaygs
iken gnmzde CO2 emisyonlar, evresel faktrler ve kresel snmadr. Artk
rzgar enerjisi daha gvenilirdir, enerji maliyeti konvansiyonel kaynaklarla
yarabilir dzeye gelmitir ve tevikler sayesinde gelimekte olan lkelerde de hzla
yaygnlamaktadr (Burton, 2001; Manwell vd.,2002; Hau,2006).
2.3Dnyada ve Trkiyede Rzgar Enerjisi
2.3.1 Dnyada rzgar enerjisi
Fosil ve nkleer kaynaklarn giderek tkenmesi ve buna bal olarak petrol
fiyatlarnn art,kresel snmayla iklim deiiklii yaanmas sonucu zellikle son
40 yldr alternatif ve temiz enerji kaynaklarna olan ihtiya ok byk bir hzda art
gstermitir. Rzgar enerjisinin ekonomik, sosyal ve ekolojik olarak srdrlebilir
bir enerji kayna olmas ilebu ihtiyaca ynelik en ideal zm olduunu, son 20
yldr hzla artan kurulu kapasitesiyle kantlamaktadr.
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
30/131
10
2010 sonu yaplan analizlere gre dnyada kurulu tm rzgar trbinleri global
elektrik arzna potansiyel olarak 430 TWh katkda bulunmulardr, bu da tm
dnyann elektrik talebinin yaklak %2,5ine denk gelmektedir. Bu miktar dnyann
en byk altnc ekonomisi olan ve 60 milyondan fazla nfusu olan ngilterenin
elektrik ihtiyacndan fazlasn karlayabilmektedir.2010 ylnda rzgar sektrnn
i hacmi 40 milyar Euronun zerinde olmutur. Be yl iinde istihdam durumu
neredeyse katna kmtr; 2005te 235.000 kii direkt ya da dolayl olarak rzgar
sektr ve yan kollarnda istihdam etmiken bu say 2010 da 670.000 olmutur.
ekil 2.4 incelendiinde, 2001 2011 yllar arasnda dnyadaki toplam rzgar
enerjisi kurulu gc grlebilmektedir. 2001 ylnda 24,3 GW olan toplam kurulu
g 2011 Haziran sonu ile neredeyse 10 katna ulamtr. 2011in ilk yarsndadnya apnda 18,4 GW yeni kapasite devreye girmi ve bu da toplamda 215 GW
Kurulu gce ulalmasn salamtr. 2011 sonunda toplam kurulu gcn 240 GW
gemesi beklenmektedir.
ekil 2.4 :2011 Haziran sonu itibariyle dnyadaki toplam rzgar enerjisi kurulugc (WWEA, 2011).
Global kurulu gc ktalara gre dalm ekil 2.5te grlmektedir. Ktalararas
dalmda son drt yldr Avrupa ba ekmektedirfakat Asya ktasndaki ciddi art,
yakn gelecekte Avrupay geride brakabileceinin bir gstergesidir. Afrika ve dier
ktalarda rzgar enerjisi yeni yaygnlamaktadr ve toplam kurulu g az da olsa
dalm oran giderek artmaktadr.
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
31/131
11
Daha spesifik incelendiinde, Asyadaki artn lokomotifi indir, bu art
Hindistan, Kore ve Japonya desteklemektedir. Kuzey Amerikada ise ABD ve
Kanada Kurulu gte lider ve istikrarl lkelerdir. izelge 2.1de Haziran 2011 sonu
itibariyle kurulu kapasitesi en fazla olan 10 lkeyi gstermektedir.
ekil 2.5 :Ktalararas kapasite dalm (WWEA, 2011).
izelge 2.1 :Kurulu kapasitesi en fazla olan 10 lke (WWEA,2011).
Sra lkeHaziran 2011Toplam (MW)
2011 Yeni(MW)
2010 Toplam(MW)
1 in 52.800 8.000 44.733
2 ABD 42.432 2.252 40.180
3 Almanya 27.981 766 27.215
4 spanya 21.150 480 20.676
5 Hindistan 14.550 1.480 13.065
6 talya 6.200 460 5.797
7 Fransa 6.060 400 5.660
8 ngiltere 5.707 504 5.203
9 Kanada 4.611 603 4.008
10 Portekiz 3.960 260 3.702
Dier 29.500 3.200 26.441
Toplam 215.000 18.405 196.682
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
32/131
12
izelge 2.1deki durum, ktalararas dalmdaki deiiklii destekler durumdadr.
Kurulu kapasite asndan lider durumdakiinin toplam kurulu gc Haziran 2011
itibariyle 52 GW gemi bulunmaktadr. kinci konumdaki ABDdeki toplam
kurulu g ise 42,4 GWtr. Fakat kurulu kapasiteden elde edilen elektrik lkenin
toplam elektrik retimine oranlandnda durum deimektedir; inde rzgar
enerjisi toplam elektrik retiminin %1,2sini karlamaktadr. Ayn durum ABDde
%2 civarna ulamtr. Baz lkelerde ve blgelerde ise rzgar en byk elektrik
kaynaklarndan biri halindedir. Elektrik retiminde rzgar enerjisi kullanm oran
asndan lider lke Danimarkadr. Bu adan Danimarkann ve dier lider lkelerin
rzgar enerjisi kullanm oranlar; Danimarka: 21 %, Portekiz: 18 %, spanya: 16 %,
Almanya: 9 % eklindedir. Benzer ekilde toplam kurulu kapasitenin toplam nfusa
oran ekil 2.6da ve kurulu kapasitenin yzlmne oran ekil 2.7de
grlmektedir. Toplam kurulu kapasiteleri en yksek olan lkeler kii bana
kapasitede ve yzlm bana kapasitede daha geride bulunmaktadrlar. Bu
alardaki lider lkeler rzgar enerjisini lke politikalarnda ve toplumsal
bilinlerinde daha st seviyede tutan, rzgar enerjisi sektrne yn veren lkelerdir
(WWEA, 2011; GWEC, 2011).
ekil 2.6 :Kii bana den kurulu g deerleri asndan lider 20 lke
(WWEA,2011).
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
33/131
13
ekil 2.7:Kilometrekare bana den kurulu g deerleri asndan lider 20 lke
(WWEA, 2011).
Bu oranlarda Danimarkal, Alman ve spanyol trbin reticilerinin byk katks
vardr. Bu reticiler hem ulusal hem de uluslararas piyasada lider tedariki
konumundadrlar. in, Hindistan, Kore ve Japonyadaki rakip reticiler de son
yllarda ataktadrlar.
Dnya genelinde toplam 83 lke rzgar enerjisini elektrik retiminde
kullanmaktadr. Bu lkelerden ne kanlarn 2009-2010 yllarna ait kurulu
kapasiteleri ve ait olduu ktalarn toplam kapasiteleri izelge 2.2, izelge 2.3 ve
izelge 2.4te incelenebilir.
izelge 2.2 :2010 sonu Afrika ve Ortadoubaznda kurulu kapasiteler
(GWEC,2011).
lke 2009 Sonu 2010 Yeni 2010 Sonu
AFRKA ve Msr 430 120 550
ORTA DOU Fas 253 33 286
Tunus 54 60 114
ran 92 0 92
Dier 37 0 37
Toplam 866 213 1,079
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
34/131
14
izelge 2.3 :2010 sonu Asya ve Avrupa baznda kurulu kapasiteler (GWEC,2011).
lke 2009 Sonu 2010 Yeni 2010 Sonu
ASYA in 25,805 18,928 44,733
Hindistan 10,926 2,139 13,065
Japonya 2,085 221 2,304
Tayvan 436 83 519
Gney Kore 348 31 379
Filipinler 33 0 33
Dier 6 48 54
Toplam 39,639 21,45 61,087
AVRUPA Almanya 25,777 1,493 27,214
spanya 19,16 1,516 20,676
talya 4,849 948 5,797
Fransa 4,574 1,086 5,66
ngiltere 4,245 962 5,204
Danimarka 3,465 327 3,752
Portekiz 3,535 363 3,898
Hollanda 2,215 32 2,237
sve 1,56 604 2,163
rlanda 1,31 118 1,428
Trkiye 801 528 1,329
Yunanistan 1,087 123 1,208
Polonya 725 382 1,107
Avusturya 995 16 1,011
Belika 563 350 911
Dier 1,61 1,07 2,684
Toplam 76,471 9,918 86,279
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
35/131
15
izelge 2.4 :2010 sonu Dnyann geri kalan ve Dnya toplam baznda kurulu
kapasiteler (GWEC,2011).
lke 2009 Sonu 2010 Yeni 2010 Sonu
LATIN AMERKA Brezilya 606 326 931
ve KARAYPLER Meksika 202 316 519
ili 168 4 172
Kosta Rika 123 0 123
Karayipler 91 8 99
Arjantin 34 27 60
Dier 83 23 106
Toplam 1,306 703 2,008
KUZEY AMERKA ABD 35,086 5,115 40,18
Kanada 3,319 690 4,009
Toplam 38,405 5,805 44,189
PASFK Avustralya 1,712 167 1,88
Yeni Zelanda 497 9 506
Pasifik Adalar 12 0 12
Toplam 2,221 176 2,397
Tm Dnya 158,908 38,265 197,039
Rzgar enerji sektr gelitike eitli yeni trendler de tremektedir. Bunlardan birisi
eski trbinlerin revize edilerek glerinin arttrlmasdr. Bu trend Almanyada
balamtr ve 2010da topla 183 MW kurulu gcnde makine eskileriyle
deitirilmitir. Bu trendin yakn gelecekte bymesi ngrlmektedir. Dier bir
trend ise halka ait rzgar tarlalarn anavatan olan Danimarkada balamtr ve
halkn rzgar trbini sahibi olmas konusunda yeni tevikler yrrle girmitir
(WWEA, 2011).
Japonyadaki nkleer felaket ve Meksika Krfezindeki petrol kaa rzgar
enerjisine olan olumlu bak asn hakl olarak pekitirmitir. Gn getike daha
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
36/131
16
fazla hkmet rzgar enerjisinin daha fazla kullanm iin destek vermektedir. Fakat
halen gelimekte olan birok lkede byk bir ynetmelik a bulunmaktadr,
piyasa altyapsnda yeterli stabilite ve gvenilirlik bulunmamaktr ve finansal
kaynaklar asndan sknt vardr. Bu lkelerden biri de Trkiyedir.
2.3.2 Trkiyede rzgar enerjisi
Trkiyede genel enerji durumu incelendiinde; 2010 yl sonu itibariyle,toplamda
210.181 GWh elektrik retilmitir. Bu retiminin %71,2si doalgaz ve kmrden,
%24,5i hidrolik kaynaklardan, %2,5i sv yaktlardan, %1,35i rzgardan ve
%0,47si jeotermal ve biyogazdan salanmtr. Trkiyede 2009 ylnda enerji
arznn petrolde %98lik, doalgazda %91lik blm ithalat ile karlanmtr
(EA, 2011). Bu tablo enerji talebi bakmndan nemli bir yzde ile da baml
olduumuzu gstermektedir. Her yl byyen bir ekonomiye sahip olan Trkiye
enerjiye a bir lke durumdadr. Enerji politikalarnda ncelik arz gvenlii olmaldr
ve bunu salamann yollar kendi kaynaklarmza ynelmek ile enerji kaynaklarmz
eitlendirmektir. Blm 2.1 ve Blm 2.3.1de de belirtildii zere rzgar enerjisi
bu ihtiyalar karlama asndan lider yenilenebilir enerji kaynaklarndandr.
Trkiyede rzgar enerji potansiyeli ele alndnda, bu konuyla ilgili Elektrik leri
Ett daresi (EE), yer seviyesinden 50 metre ykseklikte ve 7.5 m/s zeri rzgar
hzlarna sahip alanlarda kilometrekare bana 5 MW gcnde rzgar santrali
kurulabilecei kabul edilerek, Trkiye rzgar enerjisi potansiyelinin 48.000 MW
olduunu bildirilmitir. EE, meteorolojik verilerin, kresel atmosferik sirklasyon
modeli, orta-lekli saysal hava analiz modeli ve mikro- lekli rzgar ak modeli
ile analizini yaparak 200m x 200m znrlnde olan REPA 2006 ylnda
retmitir. Benzer bir alma da DMtarafndan2002 ylnda DM istasyon verileri
kullanlarak yaplmtr. Bu haritalarn amac potansiyeli yksek blgeler hakknda
bilgilendirme salamak, olas bir yatrm iin fizibilite almasnda ilk izlenimi
oluturmaktr. ekil 2.8deki 50m ykseklik iin retilmi REPAy incelendiinde
Egenin ky kesimi, Marmara Denizi evresi ve Akdenizin gney ve dou kesimleri
yksek potansiyele sahip olduu grlmektedir(Malko,2008; Url-5).
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
37/131
17
ekil 2.8 :50 m ykseklik iin REPA (Malko,2008).
Trkiye'de ilk rzgar enerji santrali zmir'de 1998 ylnda retime gemitir. 2001
ylnda karlan elektrik piyasas kanundan nce kurulmu olan rzgar enerjisi
santralleri otoprodktr ya da yap ilet devret sistemine gre alan tesislerdir.ekil
2.9daki grafik incelendiinde 2007 ylna kadar kurulu kapasitede kayda deer bir
deime yaanmamtr. 2007 ve sonrasnda ise hzla artan bir profil gze
arpmaktadr. Bunun nedeni yaplan elektrik piyasas ynetmelik dzenlemeleri
sonucu rzgar enerji santrali (RES) yapmak isteyen yatrmclarn Enerji PiyasasDzenleme Kurumundan (EPDK) lisans alma gereklilii ve buna bal olarak 2007
ylnda EPDKnn ilk ve tek kez lisans alm iin bavurular kabul etmesidir.
Toplamda 751 rzgar projesinden oluan 78.180 MW'lk lisans bavurusu
yaplmtr. Bavurular onaylanp projeler hayata getike toplam rzgar enerjisi
kurulu gc giderek artm ve 2011 son eyreiitibariyle 1478 MWa ulamtr. Bu
deerler ile Trkiye dnyada kurulu kapasite asndan 17. srada bulunmaktadr
(Altuntaolu, 2011; Url-2).
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
38/131
18
ekil 2.9 :Trkiye Toplam RES Kurulu Gc (Altuntaolu, 2011).
2011 son eyrei itibariyle toplamda 4465 MWlk RES lisans verilmitir fakat
iletmede olan toplam kurulu g 1478 MWtr. Bu farkn eitli nedenleri vardr;
temel nedenleri lisans almadan inaata balamaya kadar olan srete brokratik
ilemlerin uzunluu ve kurumlar arasndaki koordinasyon eksiklii, projelerde yeterligvenilir rzgr verilerinin bulunmamas, yaanan ekonomik kriz, kredi temininde
yaanan skntlar vb.dir. letme halindeki RESler izelge 2.5te kurulu g
asndan bykten ke ekilde incelenebilmektedir (Url-6).
Halen toplam kurulu gc 28530 MW olan 619 projenin EPDK ve dier ilgili
kurumlar tarafndan inceleme ve deerlendirmesi srmektedir.Bu projelerin hayata
gemesi iin lisans sahibi olunmas bir yana, RESlerin lkemizde salkl bir ekilde
oalmas iin altyap, tevik ve ynetmelik olarak ok yol katetmemizgerekmektedir. REPA incelendiinde RES kurmak iin elverili blgeler ounlukla
tketimin dk olduu ky alanlardr ve bu alanlarn ebeke kapasiteleri dktr.
Dolaysyla bu alanlarda ebekeye kapasitesi yksek bir RES kurulmas ancak
elektriksel altyapnn glendirilmesi ya daaltyaps uygun bir noktaya kadar kablo
hatt denmesi ile gerekleebilmektedir. Ayrca RESin balanaca noktada
sistemin ksa devre gcnn en fazla yzde 5'ine kadar kurulu kapasiteye izin
verilmektedir ve bu kapasite Trkiye toplamnda 8449 MWtr. Mevzuatta yaplanbir gncelleme ile ayn blge ve/veya ayn trafo merkezi iin yaplan birden fazla
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
39/131
19
bavuru olmas durumunda Trkiye Elektrik retim A.. (TEA), Rzgr
Enerjisine Dayal retim Tesisi Kurmak zere Yaplan Lisans Bavurularna likin
Yarma Ynetmeliince, belirli bir sre boyunca retilecek kWh bana denecek
en yksek katk payn sunan bavurunun kazanaca bir yarmayapmaktadr (Url-
7).
izelge 2.5 :Trkiyede iletmedeki RESler ve kurulu gleri (Url-6).
NO TESS ADI G (MW) NO TESS ADI G (MW)
1 SOMA / SOMA RES 140,80 22 KUYUCAK RES 25,60
2 OSMANYE RES 135,00 23 KEMERBURGAZ RES 24,00
3 AMLI RES 114,00 24 BANDIRMA - 3 RES 24,00
4 BLGN / SOMA RES 90,00 25 TURGUTTEPE RES 24,00
5 ALAA RES 90,00 26 MAZI-3 RES 22,50
6 SEBENOBA RES 60,00 27 SARES RES 22,50
7 ATALCA RES 60,00 28 AMSEK RES 20,80
8 SUSURLUK RES 45,00 29 KELTEPE RES 18,90
9 BANDIRMA RES 45,00 30 ENBK RES 15,30
10 YUNTDA RES 42,50 31 BOREAS - 1 ENEZ RES 15,00
11 MANASTIR RES 42,40 32 KORES KOCADA RES 15,00
12 ZYARET RES 35,00 33 DZOVA RES 15,00
13 MERSN RES 34,00 34 AYYILDIZ RES 15,00
14 AKBK RES 31,50 35 BURGAZ RES 14,90
15 SAYALAR RES 30,60 36 KARAKURT RES 10,80
16 NTEPE RES 30,40 37 BORES - YD 10,20
17YAPISAN / BANDIRMARES 30,00 38 ARES - YD 7,20
18 BELEN RES 30,00 39 EME RES 1,50
19 ANAKKALE RES 30,00 40 HADIMKY RES 1,20
20 SARIKAYA RES 28,80 41 TEPE RES 0,85
21 DATA RES 28,80 TOPLAM 1478,05
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
40/131
20
Yerli retim olarak eitli marka trbinlerin kuleleri ve kanatlar yabanc firmalarla
ortak giriim yaplarak yurt ii piyasada retilmektedir fakat daha ileri yerli rzgr
endstrisi geliimine ynelik yeterli politika bulunmamaktadr. 2011 yl banda
yaplan ynetmelik deiiklii ile yerli retimin desteklenmesine ilikin ek alm
garantisi umut vaat etmektedir Ayrca Milli Rzgr Enerji Sistemleri Gelitirilmesi
ve Prototip Trbin retimi (MLRES) konusunda almalar balamtr. Yerli
retimin gelecei konusunda bir dier belirsizlik gelecekte rzgr bavurularnn
alnp alnmayaca ya da ne zaman alnacadrnk 1 Kasm 2007 tarihinde bir
gnde alnan bavurulardan beri rzgr bavurusu alnmamtr.
2.4Rzgar Trbini ve Bileenleri
Rzgar trbini rzgardaki gc elektrie dntren bir makinedir. Buna rzgarn
gcn mekanik gce dntren yel deirmenlerinin deimi hali de denilebilir.
Elektrik jeneratrleri olarak rzgar trbinleri elektrik ebekesine balanrlar. Bu
ebekeler bataryay arj eden bir devre, yerleim alan lekli bir g sistemi, izole
bir ebeke ya da genel elektrik ebekesi olabilir.
Rzgar trbinlerinde enerji dnm temel aerodinamik kuvvetin kanatlar
araclyla dnen bir afta tork uygulamasyla nce mekanik enerjiye sonra dajeneratr vastasyla elektrie evrilmesi eklinde gerekleir.
Gnmzde en yaygn rzgar trbini tasarm yatay eksenli rzgar trbinidir; bu
dnme ekseninin yere paralel olmas anlamna gelmektedir. Yatay eksenli trbinler
kendi iinde rotor yn (rzgar alt ve rzgara st), rotor kontrol (pitch ve stall
kontrol), kanat says (genellikle ya da iki) ve rzgara gre nasl yn
deitirdiine (serbest sapma veya aktif sapma) gre snflandrlr(Bianchi ve di.,
2007; Hau, 2006).
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
41/131
21
ekil 2.10:Modern bir trbinin bileenleri(Url-4).
Yatay eksenli rzgar st bir rzgar trbininin temel yaps hari paralar ekil
2.10da grlebilmektedir. Buradaki paralar numaralar ile birlikte; 1.Rotor bal,
2. Rotor bal destei, 3. Kanat, 4. Kanat rulman, 5. Rotor gbei, 6. Ana aft
yata, 7. Ana aft, 8. Dili kutusu, 9. Servis vinci, 10. Fren diski, 11. Balant, 12.
Jeneratr, 13. Rota dilisi, 14. Kule, 15. Rota halkas, 16. Yafiltresi, 17. Jeneratr
fan, 18. Kanopi (Nacelle)dir (Url-4). Tipik bir yatay eksenli trbinin ana bileenleri
aada incelenmitir;
Rotor: Rotor gvdesi (hub) ve kanatlardan olumaktadr. Bunlar hem performans
hem de maliyet asndan en nemli paralardr. Gnmzdeki trbinlerin ou
rzgar st ve kanatldr. ki kanatl ve rzgar alt modeller ise daha seyrek olarak
kullanlmaktadr. Gemite tek kanatl tasarmlar olduysa da gnmzde
retilmemektedir. Gelien teknoloji ile birlikte trbinlerin kurulu gc artmaktadr,
bu temel olarak kanat boyu ile salanmaktadr. Elbette kanatlar bydke arlk
sorunu olumaktadr. Kanatlar genellikle kompozit malzemeden retilmektedir;
bunlar fiberglas ile kuvvetlendirilmi plastikler, ahap/epoksi laminatlar ya da karbon
fiber/epoksi kompozisyonlar olabilmektedir(Johnson, 2001; Burton, 2001).
Modern trbinler, ar yksek rzgar hzlarnda zarar grmemek iin stall veya pitch
kontrol mekanizmalaryla retilmektedir. Stall kontrol, kanat tasarmnn belirli bir
rzgar hzndan sonra kaldrma etkisini karlayacak bir basma etkisi yaratacak
ekilde yaplmasn kapsar. Pitch kontrol ise trbin zerinde bulunan anemometre
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
42/131
22
araclyla llen rzgar hznda belirli bir eiin geilmesi durumunda devreye
girer ve rotor gvdesinde, kanatlarn balant noktalarnda bulunan elektromekanik
sistemle kanadn as deitirilir(Bianchi ve di., 2007).
Aktarma Aksamlar:Nacelle kutusunun iindeki hareketli paralar kapsar. Bunlartemel olarak rotor tarafndaki dk hz mili, dili kutusu ve jeneratr tarafndaki
yksek hz milinden oluur. Ek olarak rulmanlar ve yataklama, kaplinler, fren sistemi
ve jeneratrn hareketli paralar da dahildir. Dili kutusunun amac rotorun dnme
hzn dk devirden(18-50rpm civar) jeneratre uygun devire(ortalama 1500rpm)
ykseltmektir. Dorudan tahrikli trbinlerde dili kutusu bulunmamaktadr (Hau,
2006; Burton, 2001).
Jeneratr: Rzgar trbinlerinde senkron, asenkron ve doru akm jeneratrlerikullanlr. Asenkron jeneratrler rzgar trbinlerinde en ok kullanlan bir jeneratr
tipidir. Avantajlar arasnda basit mekanik yap, byk boyutlarda retilebilme,
ebekeyle senkronize edilebilmeleri, retim ve bakm maliyetinin dk olmas ve
dayankl olmalar bulunmaktadr. Rzgar hznn ani deiimlerinde meydana gelen
tork titreimlerini ok baarl bir ekilde azaltabilmektedir. Senkron jeneratrler ise
daha etkili olduklar iin tercih edilebilmektedirler. ebekeye direkt balanabildikleri
gibi bir inverter araclyla da balanabilirler. Fakat ebekeyle senkronizeolabilmeleri iin ek ekipman gerekmektedir. Doru akm jeneratrleri ise ebekeden
bamsz olarak kurulan kk gteki rzgar trbinlerinde kullanlmaktadr. Hz
kontrolleri kolay olmasna ramen bakm gerektirirler ve gvenilirlikleri dktr
(Bianchi ve di., 2007; Hansen, 2001).
Nacelle ve Rota (Yaw) Sistemi: Bu kategori trbin gvdesi, mekanik ekipman yata
ve sapma ynlendirme sistemini ierir. Mekanik ekipman yata nacellein iindeki
aktarma aksamlar ve dier ekipmanlarn dzgn yerleimini salar. Nacelle kutusuise tm ekipmanlar d etkilerden korur. Rota mekanizmas ise rotoru rzgarn esme
ynne ayarlanm olarak tutmaya yarar. ki tip rota mekanizmas vardr; rzgar alt
trbinlerde kullanlan serbest rota sistemi ve rzgar st trbinlerde kullanlan aktif
rota sistemi. Aktif rota sistemleri sensor-motor-dili ekipmanlar kullanarak otomatik
olarak ilerken, serbest rota sistemi rzgar alt trbinlerin aerodinamik zelliinden
yararlanarak kendiliinden almaktadr(Bianchi ve di., 2007).
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
43/131
23
Kule ve Temel:Bu kategorideki ekipmanlar trbin dahilinde hem statik hem dinamik
en fazla yke maruz kalanlardr. Kule nacelle kutusunun iindeki tm ekipmanlara
ve rzgar kuvvetine, temel de kule dahil tm ekipmanlarn ykne dayanmaldr.
Kulelerin ykseklii kanat boyunun yaklak 2-3 katna denk gelmektedir. elik,
beton, kafes ve teller ile desteklenmi olmak zere birok kule tipi mevcuttur. En ok
kullanlan tip elik kulelerdir; bunlar 2-4 segmentten oluur ve belirli bir ayla
daralarak ykselir. Temellerde ise genellikle beton dolgu kullanlr. Topran
yumuak olduu durumlarda ise derine kazklarla akl plaka temeller
kullanlabilmektedir(Johnson, 2001; Hau, 2006).
2.5Rzgar Enerjisi Belirlenmesinde Temel Denklemler
Rzgardan enerji elde etmek temel olarak hareket halindeki havann kinetik
enerjisini mekanik enerjiye dntrerek gerekleir. m ktlesine ve v hzna
sahip olan hareket halindeki havann kinetik enerjisi aadaki formldeki gibi
hesaplanr:
Ek=12mv
2 (2.1)
Havann v hzyla belirli bir A kesit alanndan geerken oluturduu hacimseldebi "V ";
V = vA (2.2)
olarak gsterilir. Havann younluu hacimsel debi ile birlikte ktlesel debiyi
oluturur;
m =vA (2.3)
Bu denklemde ktlesel debi "m , birim zamanda bir noktadan/alandan geen ktleyiifade eder. Birim zaman bana den enerji gce (P) eittir, dolaysyla (2.1)
denklemindeki ktle, ktlesel debi (2.3) ile yer deitirildiinde srasyla
P=12(Av)v
2 (2.4a)
P=12Av
3 (2.4b)
g forml elde edilir.
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
44/131
24
Mekanik enerji rzgar akmndaki kinetik enerji kullanlarak elde edilir, yani ktlesel
debi deimez olduundan, akn hz kanatlar tarafndan taranan kesiti geince
azalmaldr. Sabit ktlesel debi ve azalm hz kesit alannn artmas anlamna
gelmektedir. Dolaysyla kanatlarn sprd kesitin nndeki ve arkasndaki
koullargz nnde bulundurmak arttr (Mukund, 1999) (ekil 2.11).
ekil 2.11:Rzgar trbinin enerji karmna ait ak borusu.
Burada v1, rotor kesitine henz ulamam, etkilenmemi serbest akm hzyken, v2;
rotorun arkasnda kalan hzdr. Trbinin hava akmndan mekanik enerji karm
hava akmnn rotordan nceki ve sonraki hali arasndaki g farkna denk
gelmektedir:
P=12A1v1
3-12A2v2
3=12(A1v1
3- A2v23) (2.5)
Ktlesel debinin sabitlenmesi aadaki denkleme baldr:
A1v1 = A2v2 (2.6)
Dolaysyla,
P=12 A1v1(v1
2-v22) (2.7a)
veya
P=1
2 (v
1
2-v2
2) (2.7b)
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
45/131
25
Bu denklem gz nnde bulundurulduunda, teorik olarak maksimum g v2 sfr
deerinde olduunda elde edilecektir. Fakat, fiziksel olarak bu sonu mantksal
deildir; k akm hz v2sfrsa rotordan nceki giri akm hz da sfr olmaldr,
bu da rotordan daha fazla bir akm gemeyeceini ima eder. Fiziksel olarak mantkl
bir sonu, belirli bir v2/v1 orannda maksimum gce ulalmasdr. Bu da rotorun
mekanik gcn ifade eden baka bir eitlik gerektirir. Momentumun korunumu
kanunu kullanldnda havann rotora etki ettii kuvveti aadaki ekilde ifade
edilebilir:
F=m (v1-v2) (2.8)
Etki-tepki prensibine gre bu itme kuvveti, rotorun hava akmna yapt e bir
kuvvetle dengelenmelidir. tme kuvveti, rotorun akm dzlemindeki hava ktlesini v
hzyla iter. Bunun iin gerekli g:
P=Fv=m (v1-v2)v (2.9)
Bylece, hava akmndan elde edilen mekanik enerji, bir yandan rotordan nce ve
sonraki g farkyla, dier yandan itme kuvveti ve akm hzyla bulunabilir. Bu iki
denklem v iin birbirine eitlendiinde:
12 m (v
21-v
22)=m (v1-v2)v (2.10a)
v=12(v1-v2) (2.10b)
Dolaysyla rotordan geen akm hz v1ve v2nin aritmetik ortalamasna eittir:
v=v+v
2 (2.10c)
Ktlesel debi bylece;
m =Av=12A (v1+v2) (2.11)
halini alr.
Rotordan elde edilen mekanik g aadaki ekilde ifade edilebilir:
P=14A(v1+v2) (v12-v22) (2.12)
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
46/131
26
Bu g eldesine bir referans oluturmak iin, ayn kesit alanndan geen mekanik g
elde edilmemi serbest hava akmnn gcyle karlatrlr:
P0=1
2Av1
3 (2.13)
Rotorun elde ettii mekanik g ve rotorun nndeki serbest hava akmna ait gcn
oranna g katsays denir ve cpile gsterilir:
cp=PP
=
A(v+v) (v
v)Av
(2.14a)
Birka dzenleme sonunda, g katsays direkt olarak v2/v1 hz orannn bir
fonksiyonu olarak belirtilebilir:
cp=PP
=12 [1
vv2
] 1 +vv (2.14b)
G katsaysnn rotor ncesi ve sonras hz oranlaryla olan ilikisi grafiksel olarak
analiz edildiinde g katsaysnn belirli bir hz orannda maksimum deere kt
kolayca grlebilir (Manwell vd.,2002) (ekil 2.12).
ekil 2.12:G katsays hzlar oran ilikisi grafii.
v2/v1 = 1/3 olduunda, maksimum ideal g katsays cpaadaki sonuca ular:
cp=67=0,593 (2.15)
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
47/131
27
Albert Betz bu nemli deeri ilk bulan kiidir ve bu yzdendir ki bu deer literatrde
Betz faktr olarak gemektedir.
deal g katsaysnn v2/v1 = 1/3te maksimuma ulatn bilerek, akm hz v:
v=23v1 (2.16a)
ve hava akmnn rotordan getikten sonraki dm hz v2 aadaki gibi
olmaktadr:
v2=13v1 (2.16b)
ekil 2.13 rotor ve evresindeki akmn durumunu daha detayl olarakgstermektedir. Akm izgilerine ek olarak ilgili akm hzlarnn ve basn
yksekliinin deiimleri de grlebilmektedir. Rotora yaklarken hava yavalar,
rotordan getikten sonra ise daha dk bir hza iner. Ak izgileri akm tpnn
daha byk bir apa genilediini gsterir ki bu da hzn azalmas anlamna
gelmektedir. Trbine yaklarken basn ykseklii artar, aniden dk bir deere
atlama yapar, daha sonra trbinin arkasnda basn eitlenmesinden dolay ortam
(atmosfer) basncna geri dner. Akm hz da trbinden uzakta ilk deerine geri
dner ve ap artm akm izgileri yokolur(Bianchi ve di., 2007).
ekil 2.13:Rotor ve evresine ait akm koullar(Hau, 2006).
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
48/131
28
2.6Rzgarn statiksel zellikleri ve Weibull Olaslk Dalm Fonksiyonu
Yllk ortalama rzgar hzlarnn yldan yla deimesi tahminlerini g klsa da, yl
iindeki rzgar hz deiimleri bir olaslk dalm fonksiyonu ile karakterize
edilebilir. Weibull olaslk dalm fonksiyonu saatlik ortalama rzgar hzlarnn
deiimini bulmakta birok tipik saha iin uygun bir fonksiyondur. Fonksiyon
aadaki gibidir:
F(v) = exp(vck
) (2.17)
Burada F(v) saatlik ortalama rzgar hznn vdeerinigetii zamannorann
gstermektedir. Fonksiyon iki parametre ile ekillenmektedir; lek parametresi c
ve ekil parametresi k. k, ortalamann deikenliine, c ise yllk ortalama rzgar
hzna baldr;
v=c(1+1/k) (2.18)
gama fonksiyonunu gstermektedir. Bu fonksiyon olaslk younluu
fonksiyonundan tretilebilir:
f(v)=dF(v)dv =kcvck1 exp() (2.19)
Ortalama rzgar hz aadaki denklemle elde edilir:
v= vf(v)dv0 (2.20)
Weibull olaslk younluk fonksiyonuna ait rnekler ekil 2.14te grlebilmektedir.
Deiik k deerlerine gre eri de deimektedir; k deeri arttka eri daha dik bir
tepe noktasna sahip olmaktadr, bu da daha dk rzgar hz deiimini
belirtmektedir (Manwell ve di., 2002; Mukund, 1999).
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
49/131
29
ekil 2.14:Weibull olaslk dalm fonksiyonu.
2.7Rzgar Enerjisini Etkileyen Faktrler
Rzgardan elde edilen gc etkileyen ana faktrler g formlne dayanmaktadr.
2.4b formlnde belirtildii gibi (P=12Av3) retilen g, havann younluu,
rotorun tarad alan ve rzgarn hznn kpyle doru orantldr. Ayn zamanda
g retimini g katsays (cp) de etkilemektedir. Rzgar hz evresel faktrlere,
rotor tarama alan ve g katsays ise tasarmsal faktrlere gre deiiklik
gstermektedir. Bu faktrler aada incelenmitir:
Rzgar Rejimi: Rzgardan enerji retiminde retilen enerji rzgar hznn kpyle
doru orantl olduundan dikkat edilmesi gereken en nemli nokta rzgarn hz ve
deikenliidir. Rzgar hzndaki ufak bir art bile g formlne bal olarak
katlanarak retimde etkisini gsterir. Rzgar hem global iklimsel blgelere gre hem
de lokal corafyaya gre yksek derecede deikenlik gsterir. Bu deikenlik
enlemlere, kara ve deniz alanlarnn byklne, topografyaya ve bitki rtsne
baldr ve dakikaya, saate, gne, mevsime ve yla gre farkllk gsterir. Rzgar
gne ve mevsimlere gre ekillendiinden, rzgar rejimi genellikle yllk olarak
kendini tekrar eder. Dolaysyla bir rzgar trbininin ya da rzgar tarlasnn
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
50/131
30
ekonomik adan fizibl olup olmadn anlamak iin uzun sreli yllk ortalama
rzgar hz bilgileri bilinmelidir.
Lokal Corafya: Rzgar trbini kurulmas planlanan yerdeki rzgar profiline etki
eden en nemli faktr lokal corafyadr. Rzgar hz yerden ykseklik arttka, yeryzeyinden kaynaklanan srtnme kuvvetinden kurtulur ve art gsterir. Rzgar
hznn ykseklikle olan bants aadaki gibidir:
v2= v1hhz0
(2.21)
v2= h2yksekliindeki hesaplanan rzgar hz
v1= h1yksekliindeki referans rzgar hz
z0 = zemine ait przllk uzunluu
eitli zemin przllne ait rzgar hz ykseklik profilleri ekil 2.15te
grlebilmektedir. Burada nemli olan, przllk uzunluu byk olan blgelerde
rzgarn belirli bir hza ulamas ok daha yksekte olurken, przllk uzunluu
kk blgelerde rzgar hz daha dk yksekliklerde ayn deerlere ulamaktadr.
Rzgar trbini yerleimi yaplrken bu gz nnde bulundurulan en nemli
etkenlerdendir.
ekil 2.15 :Rzgar hznn ykseklik ile deiimi.
Dier topografik etkiler ise tnel etkisi ve tepe etkisidir. Tnel etkisine dalk
blgelerde ve derin vadilerde rastlanlr; iki tepe arasnda ya da vadinin iki yamacnn
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
51/131
31
arasnda skan rzgar, yksek basntan alak basnca doru hzlanarak ilerler. Bu
durumda scaklk farknn da etkisi vardr. Tepe etkisinde ise hava akm tepeyle
karlatnda skma gerekleir, tepenin stne ve ardna getiinde tekrar dk
basn alannda geniler. Basn yksekliinde d hz yksekliinde bir arta
sebebiyet verir ve dolaysyla rzgar hz artar. Her iki etkide de rzgar hzlar
artmaktadr; bu retilen enerjiyi arttrr fakat iki durumda da trblans olumaktadr.
Trblans trbin zerine ek ykler getirerek mrn ksaltmakta ve iletim srasnda
arzalara sebep olabilmektedir.
Rzgar profiline etki eden topografik etmenler dndaki lokal corafi temel etmenler
przllk ve engellerdir. Przllk bahsi geen blgedeki yer yzeyinin
przlln belirtir ve arazinin yaps (su yzeyi, dz toprak, kayalk, vb.), bitkirts (allklar, yksek orman, vb.), yerleime gre farkl deerler ile gsterilir. Bu
deerler genellikle przllk uzunluu parametresiyle belirtilir:
z0 =12(h S)/Ah (2.21)
Burada, z0przllk uzunluu parametresini, h przllk elemannn yksekliini,
S rzgara dik gelen yzey alann, Ah ise yatay izdm alann belirtir. (WaSP,
2010) Przllk, rzgar profilinin yatay bileeninin ekil 2.15teki gibi artan
ykseklikle olan bantsn etkileyecei gibi, trblans ve kesme kuvveti yaratarak
dikey rzgar profilini de etkiler. eitli przllk snflar ve bunlara ait przllk
uzunluklar izelge 2.4te verilmitir.
izelge 2.6 :Przllk snflar ve uzunluklar.
Przllk Snf Przllk Deeri, z0(m)
Snf 0 (su yzeyleri) 0,0002Snf 1 (ok seyrek bitki rtsne sahip dz araziler) 0,03
Snf 2 (seyrek yerleim veya aaca sahip araziler) 0,1
Snf 3 (youn orman veya ehir yaplar) 0,4
Aalar, kaya formasyonlar ve binalar gibi engeller ise rzgar hzn azaltabilecei
gibi, ynnn deimesine ve trblansa da yol aabilmektedir. Przllk daha
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
52/131
32
geni bir alanda rzgar profilini etkilerken engeller daha limitli bir alanda etki
gsterirler.
Hava younluu:Rzgardan elde edilen g rotordan geen havann younluuyla
doru orantldr. Havann younluu ise gaz kanununa gre basn ile doru vescaklk ile ters bantldr. Basn ise rakm arttka azalmaktadr. Dolaysyla deniz
seviyesine yakn ve scakl dk blgelerde enerji retimi daha verimlidir.
Kule Ykseklii:nceki maddelerde de belirtildii zere yerden ykseklik arttka
rzgar hz belirlibir art gsterecektir. Artan rzgar hzndan yararlanmann en
temel yollarndan biri trbin kulelerinin yksekliidir. Yksek kulelerin bir dier
avantaj da evredeki przllk ve engellerin yarataca istenmeyen etkilerden
kanmaktr. Fakat artan ykseklik yannda artan maliyetleri de getirmektedir, bununiin enerji eldesiyle maliyet arasnda optimum bir iliki fizibilite almas ile
belirlenmelidir.
Kanat Boyu ve Says:Teorik olarak, rotor tarama alan arttnda, enerji retimi de
doru orantl olarak artacaktr, rotor tarama alan da kanat boyunun karesiyle
bantldr. Fakat kanat boyunun byk olmas her zaman pozitif bir getiri
salamamaktadr. Asl nemli olan rzgar rejimine gre teknik ve ekonomik adan
optimumu yakalamaktr. Kanatlar uygun rzgar hz ve trblansa gre
tasarlanmaldr.
Eski tip rotorlarda tork gerektiren su pompalama ilemi iin ok sayda kanat
kullanrken, elektrik retiminde rotor yksek hzlarda dnmelidir. Kanat saysnn
g katsaysyla ilikisi ekil 2.16da grlebilmektedir.
ekil 2.16 :Kanat says g katsays kanat ucu hz orangrafii.
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
53/131
33
ekilde kanat ucundaki teetsel hzn rzgar hzna orann gstermektedir. Yksek
kanat ucu hz oranna sahip rotorlarda belirli bir zaman aralnda daha fazla hava
kanatlarla temas ederek dnme katk salayacaktr. Yksek oran tercih sebebidir
nk rotor aftnn daha hzl dnmesini salayarak jeneratrn daha verimli
almasn salar. Grafik incelendiinde yksek kanat ucu hz oran ve byk g
katsays bileimini iki ve kanatl rotorlarn salad grlebilmektedir. Modern
trbinlerin rotorlarnda ounlukla kanat, bazen de iki kanat kullanlmaktadr.
Kanatlar kulenin hizasndan geerken trblans olumaktadr ve iki kanatl
trbinlerde bu yk dengeleyecek bir kanat kalrken kanatl trbinlerde kalan iki
kanat daha sorunsuz bir iletim sunmaktadr.
Trbin yerleimi: Blm 2.5te de belirtildii zere rotordan getikte sonra havaakmnnbasnc, hz ve tad enerji der. Ayn zamanda trblansl bir yapya
giren hava akm belirli bir yol kat ettikten sonra eski haline dner. Bu duruma iz
(wake) etkisi denir. Birden fazla trbinin bulunduu rzgar tarlalarnda arka sralarda
kalan trbinler iz etkisine maruz kaldnda hem retilecek enerji decek, hem de
trblanstan dolay ek ykler ve yorulma meydana gelecektir. Dolaysyla rzgar
tarlalarnda trbin yerleimi yaplrken iz etkisini minimize etmek iin trbinler aras
belirli bir mesafe braklmaldr. Bu mesafe zemine, hakim rzgar ynne, rzgar
hzna ve trbin kapasitesine gre deiir. Yaplan almalarda optimum mesafe
rzgara kar yanal dizilimde 2-5 rotor ap, dikey dizilimde 8-12 rotor ap olarak
saptanmtr(Hau, 2006; Mukund, 1999; Url-5; Ragheb, 2011).
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
54/131
34
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
55/131
35
3. AIK DENZRZGAR ENERJSVE FZBLTE ADIMLARI
3.1Ak DenizRzgar Enerjisi
Ak Deniz, kelime anlam olarak ak deniz, ky tesi manasna gelmektedir ve
rzgar enerjisi literatrnde karann 10km ve fazlas anda denizde olan rzgar
trbinleri iin kullanlr. Bir dier benzer terim olan near-shore ise kyya maksimum
3km uzaklktakara zeri ve karaya maksimum 10km uzaklkta deniz zeri kurulum
iin kullanlr. Gnmzde en yaygn kullanlan rzgar trbinleri olan onshore
trbinler ise kyya minimum 3 km uzaklkta kara zeri kuruluma verilen addr. Fakat
literatrde byle gemesine ramen sektrde ounlukla yakn ky (near-shore)
terimi kullanlmayp, deniz ve dier su ktlelerinde kurulan tm trbinler Ak
Deniz, karada kurulan tm trbinler de onshore olarak snflandrlmaktadr.
Son on ylda, rzgar enerjisi sektr byk bir hzla gelierek elektrik retiminde
salam bir yer edindi. lerleyen teknoloji ve imkanlarla, ilk bata sadece deneysel
olan su yaplar zerindeki rzgar trbini konsepti gnmzde 3 GWn zerinde
kurulu kapasiteye ulamtr. ekil 3.1 de incelendiinde, 2000li yllardaki test
amal dk kurulum ve son yllardaki hzl art dikkat ekmektedir.
ekil 3.1 :2000-2009 aras Yllk ve Toplam Ak DenizKurulu Kapasitesi (EWEA,
2010).
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
56/131
36
Ak Deniz rzgar trbinlerinin tercih edilmesinin ve hzla yaylmasnn birok
nedeni vardr fakat temel etken su ktleleri zerinde rzgardan elde edilecek
enerjinin ok daha fazla olmas ve bu potansiyelden yararlanlabilecek alanlarn
enerji ihtiyacn katlarnca karlayacak kadar geni olmasdr. Ak Deniz rzgar
enerjisini etkileyen birok faktr vardr; bunlar sahaya gre avantaj veya dezavantaj
salayabilmektedir ve tamam alt blmlerde detaylca ele alnmtr.
3.1.1 Ak deniz rzgar enerjisi temel faktrleri
3.1.1.1Rzgar profili, enerji retimi ve kapasite faktr
Denizdeki rzgarlar karadakilere gre genellikle daha yksek hzl ve daha az
deikendir. Bunun sonucunda, trbinler zamann daha geni bir ksmndamaksimum kapasitelerinde alrlar ve rzgar hznn az deiken yapda olmas
trbinin daha az yorulmasna ve elektrik ebekesine daha sabit bir g iletimine yol
aar. Rzgar hzndaki art Ak Deniztrbinlerinde elektrik retimde %150lik bir
arta ve rzgar tarlasnn kapasite faktrnde %25ten %40a bir ykselie yol aar
(Dhanju ve di., 2007).
3.1.1.2Su derinlii, zemin yaps ve temeller
Gncel teknolojiler belirli bir derinlie kadar trbin kurulumuna izin vermektedir.
Derinlik arttka temel iin gerekli malzeme ve i gc de artacandan maliyet
ykselmektedir. Gnmzde 45 metreye kadar Ak Deniz trbin kurulumu
yaplmaktadr.
ekil3.2 :Ak DenizTrbin Temelleri (Malhotra, 2010).
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
57/131
37
Ak Denizrzgar trbinlerini karaya kurulan (onshore) trbinlerden ayran en temel
bileenleri temel yaplardr. Onshore trbinlerde elik destekli beton dolgu inaat
temelleri kullanlrken Ak Deniz trbinlerde kullanlan temeller su derinlii ve
zemin yapsna gre farkllk gstermektedir. Ak Deniz rzgar trbinlerinde
kullanlan temel tipleri ekil 3.2de grlebilmektedir. Burada a)arlk, b)tek kazk,
c) ayak, d)jacket, e)yzer tip temeli gstermektedir (Markard ve di., 2009).
30 m ve daha s sularda iki tip temel yaygn olarak kullanlmaktadr. Bunlar arlk
temeli ve tek kazk (monopile) temelidir. Arlk temeli adndan da anlalaca
zere kendi arln kullanarak trbini sabitleyen temel tipidir. Derinlie, trbin
byklne ve ortam koullarndan kaynaklanan yklere gre arl 500 ila 1400
ton arasnda deimektedir ve betonarmeden yaplmaktadr. Arlk temelleri dahaok s sularda ve dier temel tiplerini yerletirmek iin delme veya akma
yaplamayacak kaya tipi sert zeminlerde tercih edilmektedir. 15 m st derinliklerde
maliyetleri ar artmaktadr ve fizibl olamamaktadrlar (ODE, 2007; Malhotra,
2010).
Tek kazk temeli tm Ak Deniz kurulumlarda en yaygn olarak kullanlan temel
tipidir ve 3-6 m apnda, yaklak 150mm et kalnlnda tek bir borudan
olumaktadr. Deniz zeminine koullara gre 10 ila 30m zel ahmerdanlarlaaklmaktadr ya da nceden delinmi deliklere sabitlenmektedir. Tek kazktemeller
arlk olarak 175-1000 ton arasnda deimektedir. Bu kadar geni bir arala sahip
olmasnn nedeni en s sulardan 30m derinlie kadar hem yumuak hem de sert
toprak tiplerinde kullanlabiliyor olmasdr. (EON, 2010; Malhotra, 2010)
S sularda kullanma uygun bir dier temel tipi de vakumlu kesondur. Ak Deniz
rzgar trbinleri iin daha deneme aamasnda olan bu temel tipi, tek yz ak bir
elik kasaya benzemektedir. Ak u zemine denk gelecek ekilde batrlpyerletirildikten sonra iindeki su boaltlr ve basn fark sayesinde emniyetli bir
ekilde sabitlenmi olur. indeki su boaltldka zemine daha ok gmleceinden
yumuak tip toprakta kullanlmas gerekmektedir. Avantajlar basit kurulum ve
skmdr (Malhotra, 2010; ODE, 2007).
Daha derin sularda kullanlan temeller jacket, ayak (tripod) ve deneysel
aamadaki yzer temel tipleridir. Jacket ve ayak esasen oklu tek kazkyapsnda
temellerdir ve tek kazn kullanlamad derinliklerde tercih edilmektedir. ayak
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
58/131
38
tasarmnda tek bir boru farkl boruya balanarak piramitsi bir yap
oluturmaktadr. Herayak zemine aklmaktadr. Arl trbin ykne ve derinlie
gre 125-700 ton arasnda deimektedir. Gncel olarak 45 metre derinliinde
kullanlmaktadr ve 60 metre derinlie kadar kullanlabilir olduu bilinmektedir.
Jacket temel tipi 40 metre zeri derinliklerde kullanlan, koullara gre 200 ila 500
ton arasnda arl olan bir temeldir. retimi dier temel tiplerine gre daha
komplekstir, birok elik boru birbirine kaynak yaplmaldr. Deniz zeminine drt
ayak temas etmektedir ve her ayak aklmaldr. Yzer temeller deneme
aamasndadr fakat gelecek iin mit vaat etmektedirler. Bu temeller Ak Deniz
petrol ve gaz platformlarnda kullanlmaktadr ve rzgar sektrnde de kendini
kantlarsa derinlik kstlamalar ortadan kalkacak, ok daha fazla enerji retimine
olanak salayacaktr. An itibariyle Norvein 12 km gneydousunda 220m su
derinliinde 2,3 MW gcnde Siemens trbini deneme amal Hywind projesinde
elektrik retimine devam etmektedir (EON, 2010; SWEP, 2009).
3.1.1.3Kurulum, yerleim ve konum
Geni Kurulum Alan
Ak Deniz rzgar trbinlerinin kurulumu iin uygun ok geni alanlar mevcuttur.
Karadaki yollarn snrlamasnn aksine, nakliye ve kurulum denizde yapldndan
trbinler iin neredeyse boyut snrlamas yoktur. Ak Denizpetrol ve doal gaz
endstrisi iin gelitirilmi deniz vinleri karadakilere kyasla daha byk paralarn
tanarak daha byk trbinlerin kurulmasna izin vermektedir. Ayn zamanda byk
paralarn denizde nakliyesi ok daha kolaydr.
Yerleimi Etkileyen Faktrler
Her ne kadar Ak Deniztrbin yerleim alanlar ok geni de olsa, derinliin dndada baz faktrler kurulum yaplabilecek alanlar limitlemektedir. Bunlar; deniz
tatlar rotalar ve demirleme alanlar, askeri blgeler, canl yaam ve g blgeleri,
mayn, kimyasal atk ve kum karm gibi dier blgeler. Ayrca turistik blgeler ve
toplum tarafndan kurulum iin kar klan blgeler de saylabilmektedir.
Projelendirme yaplrken kurum yaplacak alanlar bu blgeleri kapsamayacak ekilde
dzenlenmelidir.
Genellikle bir tarladaki trbinler 500-1000 metre aralkla yerletirilir ve kanatlarn enalak noktas su seviyesinden en az 20 metre yukarda olur. Dolaysyla deniz
-
7/23/2019 Ak Deniz Rzgar Enerjisi, Fizibilite Admlar Ile Bozcaada Ve Gkeada rnek almas
59/131
39
tatlar bir rzgar tarlasndan sorun olmadan geebilir. Tek problem demirlemedir,
apalarn su alt kablolarna taklma veya kablo stndeki zemini deforme etme riski
bulunmaktadr(Cockerilla ve di., 2001; Dua ve di., 2007).
Kyya Uzaklk ve Konum
Kyya uzaklk kurulum, iletim ve bakm maliyetlerini arttrmaktadr. Kurulum
srasnda gemiler ky ve kurulum alan arasnda bir ok sefer yapmak zorundadrlar
ve kyya uzaklk artka gerekli sre ve dolaysyla maliyet de artar. Dahas, kyya
uzaklk denmesi gereken iletim hattn ve maliyetini de doru oranda
etkilemektedir. letim srasnda bakm ekibi temelleri ve trbinleri kontrol etmek
amacyla rzgar tarlasna dzenli ziyaretlerde bulunmaldr.
Onshore rzgar tarlalar genellikle enerji ihtiyacnn fazla olduu byk yerleim ve
sanayi merkezlerine yakn olmamaktadr. Bunda yerleim yaplarnn przllk
etkisi, trbin yerleimi iin gerekli bo alan ve yksek hzdaki rzgarlara krsal
kesimde daha sk rastlanmasnn etkisi vardr. nsanlar binlerce yldr
medeniyetlerini su kaynaklarna gre ayarlam, besin temini, ulam ve nakliye iin
buralar tercih etmitir. Ak Denizrzgar tarlalar da byk yerleim merkezilerine
ya