Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: Tınaztepe Yerleşkesi Örneği. Determination of the Wind Energy Potential: Tinaztepe Campus Case Study

Transkript

1 Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 11, No: 4, 2014 (11-20) Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 11, No: 4, 2014 (11-20) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR e-issn: Makale (Article) Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: Tınaztepe Yerleşkesi Örneği Murat ÇEKİRDEK *, Alpaslan TURGUT ** * Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir/TÜRKİYE ** Dokuz Eylül Üniversitesi Müh. Fak. Mak. Müh. Böl., İzmir/TÜRKİYE alpaslanturgut@gmail.com Özet Bu çalışmada, Dokuz Eylül Üniversitesi Tınaztepe Yerleşkesi ndeki ölçüm noktasından alınan rüzgar hız ve yön verileri kullanılarak yerleşkedeki rüzgar enerjisi potansiyeli belirlenmiştir. WAsP ve WindPro yazılımlarından yararlanılarak yapılan analizler ile ölçümlerin yapıldığı 5 metrelik direk yüksekliğinde ortalama rüzgar hızı 3,72 m/s, ortalama güç yoğunluğu ise 80,3 W/m 2 olarak elde edilmiştir. Analizler 80 metre yükseklik için yapıldığında ise hız ve güç yoğunluğu değerleri sırasıyla 7 m/s ve 438 W/m 2 olarak hesaplanmıştır. Farklı markalara ait değişik güçlerdeki türbinler ile yapılan kapasite faktörü belirleme çalışmasına göre en yüksek %38,4 lük değere ulaşılmış ve bölgenin rüzgar santrali kurulumu açısından ekonomik olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Rüzgar enerjisi potansiyeli, yenilenebilir enerji, WAsP, WindPro, Weibull Determination of the Wind Energy Potential: Tinaztepe Campus Case Study Abstract In this study, wind energy potential of Dokuz Eylul University Tinaztepe Campus was determined by using the wind speed and vane data supplied from a wind mast. The data were taken from a 5 meter high mast and processed by WAsP and WindPRO softwares. The average values of wind speed and power density were determined as 3.72 m/s and 80.3 W/m 2, respectively. When the analysis were applied for 80 meter height, wind speed and power density were calculated as 7 m/s and 438 W/m 2. Capacity factor analysis were made for different turbine brands with varying power capacities and it is concluded that the capacity factor was reached to maximum value of 38.4% and the field found to be economically feasible for the wind farm installation. Keywords: Wind energy potential, renewable energy, WAsP, WindPro, Weibull 1. GİRİŞ Enerji, ülkelerin gelişiminde ve ekonomik büyümelerinde çok önemli bir role sahiptir. Dünya birincil enerji tüketimi 2012 yılında, 2011 yılına göre %1,8 lik artış ile 12,5 milyar TEP olarak gerçekleşmiştir. Türkiye nin tüketimi ise aynı dönemde 119,2 milyon TEP e ulaşmıştır. Bu tüketimin %87,7 si fosil yakıtlardan karşılanmaktayken, %11 i hidrolik kaynaklardan ve %1,3 ü yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılanmıştır [1]. Ülkemizde, artan elektrik enerjisi talebinin karşılanabilmesi için, 2023 yılına kadar, kurulu gücün 2 katına yükseltilerek, MW olması hedeflenmiştir. Bu hedefin %30 unun yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanması planlanmıştır. Bunun MW lık bölümünün de kurulacak rüzgar enerjisi santrallerinden karşılanması hedeflenmiştir [2]. Bu konuda, yerli ve yabancı, sektör ile ilgili firmalar, yatırımlarını arttırmaktadırlar. Bu makaleye atıf yapmak için Çekirdek M. *, Turgut A. **, Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: Tınaztepe Yerleşkesi Örneği Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2014, (11) How to cite this article Çekirdek M. *, Turgut A. **, Determination of Wind Energy Potential: Tinaztepe Campus Case Study Electronic Journal of Machine Technologies, 2014, (11) 11-20

2 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2014 (11) Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: Tınaztepe Yerleşkesi... Konuyla yakından ilgilenenler arasında üniversitelerimiz de bulunmaktadır. Üniversitelerimizin bir bölümü elektrik giderlerini düşürmek amacıyla yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanma yolunu seçerken, bazıları ise yeşil yerleşke olma iddiasındadırlar. Bu konuya daha fazla dikkat çekmek ve bilgi paylaşımı sağlamak amacıyla, 16 Nisan 2012 tarihinde, İstanbul Sabahattin Zaim Üniversitesi'nde, 100 e yakın sayıda akademisyenin katıldığı, "Sürdürülebilir Üniversite-Yeşil Kampüs" konulu bir panel düzenlenmiştir [3]. Yeşil yerleşkeler ile ilgili daha detaylı bilgi ve örnekler, Köktürk ve Tokuç [4] tarafından yapılan çalışmada verilmiştir. Ulaşabildiğimiz kaynaklar içerisinde, ülkemizde bulunan üniversitelerin, kullandıkları elektrik enerjisini rüzgar enerjisinden karşılayabilme çalışmaları ilk büyük ölçekli meyvesini, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü nde(iyte) vermiştir. İYTE Rektörlüğü tarafından 250 kw kapasiteli bir rüzgar türbininin İYTE Yerleşkesi nde kurulması üzerine hazırlanan İYTE-Yeşil Kampüs e Doğru: İYTE Yerleşkesinde Rüzgar Enerjisi Yatırım Projesi başlıklı proje İzmir Kalkınma Ajansı tarafından desteklenmektedir. Kurulacak sistemin, 2012 yılı verileri değerlendirildiğinde, İYTE nin elektrik tüketiminin %11 ini karşılaması ve elektrik harcamalarından ilk yıl için %18 tasarruf sağlaması beklenmektedir. Üniversite yönetimi, tasarruf edilecek miktarın altyapı, eğitim, araştırma çalışmalarına aktarılacağını belirtmiştir [5]. Yerleşkede 2000 yılında başlatılan rüzgar enerjisi potansiyelinin belirlenmesi çalışması [6] ışığında ilerleyen süreç, ülkemizdeki diğer potansiyel sahibi yerleşkeler için umut vericidir. Samsun da bulunan Ondokuz Mayıs Üniversitesi, yüksek elektrik faturası giderlerini düşürmek amacıyla 2009 yılında Temiz Enerji Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi ni (TETAM) kurmuştur. Merkez öncelikli olarak, Kurupelit Yerleşkesi nin güneybatı kesiminde yer alan 588 m yüksekliğe sahip Dedebuzağı Tepesi nde rüzgar enerjisi santrali kurmak hedefiyle, 60 m yüksekliğinde bir ölçüm direği dikerek potansiyelin belirlenmesini hedeflemiştir [7]. Direk üzerinde dört farklı yükseltiye monte edilmiş anemometreler ile bir yıl süre ile rüzgar hızı ölçümü yapılmıştır. Bir yıl boyunca yapılan ölçümler sonucunda, çalışma alanında 5,5 m/s yıllık ortalama rüzgar hızı tespit edilmiş ve bunun rüzgar enerji santrali kurup, enerji üretmeye uygun olduğu belirtilmiştir [8]. Ulaşabildiğimiz kaynaklar arasında, ülkemizdeki üniversite yerleşkelerinde, rüzgar enerjisi potansiyelinin belirlenmesine yönelik ilk kapsamlı çalışma İYTE Yerleşkesi için yapılmıştır. Çalışma kapsamında, rüzgar hızları 10 m yükseklik için 7,03 m/s, 30 m yükseklik için 8,14 m/s, ana rüzgar yönü de kuzey olarak tespit edilmiştir. Rüzgar istatistikleri ve enerji hesaplarında WindPRO ve WAsP paket programları kullanılmıştır. Bölge için en verimli türbin tiplerinin 600 kw ve 1500 kw nominal güçteki türbinler olduğu tespit edilmiştir. Oluşturulan ortalama rüzgar hızı ve rüzgar enerjisi haritalarından uygun bölgeler seçilerek toplam kurulu gücü 28,2 MW olan 47 adet 600 kw'lik ve toplam kurulu gücü 39 MW olan 26 adet 1500 kw'lik rüzgar türbinin yerleştirildiği varsayılarak, sırasıyla 100,3 GWh/yıl ve 122,4 GWh/yıl enerji üretilebileceği saptanmıştır [9]. Köse ve Özgür, Dumlupınar Üniversitesi Yerleşkesi için 30 metrelik ölçüm direği ile yaptıkları çalışmada Temmuz Ekim 2002 tarihleri arasında 10 ve 30 metre yüksekliklerde sırasıyla 4,1 ve 4,4 m/s lik hızlar bulmuşlardır [10]. Köse ve Özgeren, Selçuk Üniversitesi Alaaddin Keykubat Yerleşkesi nde yılları arasında 21 aylık süre ile yerden 20 metre yükseklikteki ölçümler sonucunda, ortalama hızın 5,5 m/s den yüksek değer ile yatırım yapmaya uygun olduğunu belirtmişlerdir [11]. Yayla, Yüzüncü Yıl Üniversitesi Yerleşkesi için rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemiştir. Nisan 2004 Mart 2005 döneminde yerleşkede bulunan 30 metre yükseklikteki direkten, 10 ve 30 metre yüksekliklerden veriler toplanmıştır. 30 metreden alınan veriler sonucunda, ortalama rüzgar hızı 3,87 m/s, 12

3 Çekirdek M., Turgut A. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2014 (11) rüzgarın güç yoğunluğu ise 78 W/m 2 olarak hesaplanmıştır. Parametrelerin Türkiye ortalamalarının üzerinde olduğu vurgulanmış ve veriler ışığında uygun türbin seçimleri önerilmiştir [12]. Albostan ve arkadaşları, İstanbul da, Bahçeşehir Üniversitesi Beşiktaş Yerleşkesi için deniz seviyesinden 35 metre yükseklikte ölçümler gerçekleştirmişlerdir. Şubat 2008 Temmuz 2008 aralığında yapılan ölçümler sonucunda ortalama rüzgar hızı 4,48 m/s, rüzgarın güç yoğunluğu ise 104,65 W/m 2 olarak hesaplanmıştır. Daha fazla sayıda ve yüksek noktalardan ölçümler yaparak, çalışmaların sürdürülmesine karar verilmiştir [13]. Altuner, Sivas ta Cumhuriyet Üniversitesi Yerleşkesi ne ait rüzgar hızı verilerini toplamış ve rüzgar enerjisi potansiyelini değerlendirmiştir. 17 metre yükseklikteki direkten 1 yıl boyunca topladığı verileri incelediğinde elektrik üretimi amaçlı rüzgar enerjisi kullanımının, ölçüm yapılan bölge için ekonomik olmadığı sonucuna varmıştır. Yapılacak yatırımın geri dönüşünün 20 yılı bulduğu hesaplanmıştır. Fakat yaptıkları ölçümlerin çok sağlıklı olmadığını da belirtmiş ve bu tip ölçümlerin yeterli kaynakların sağlanması ile en az 30 metre yükseklikten yapılması gerektiğini vurgulamıştır [14]. Özgener, Manisa da Celal Bayar Üniversitesi Muradiye Yerleşkesi için rüzgar enerjisi potansiyelini araştırmıştır. Kasım 2006 Aralık 2007 arasında, 30 metrelik ölçüm direği kullanılmış ve 10, 20 ve 30 metre yüksekliklerden rüzgar hızı değerleri kaydedilmiştir. 30 metre yükseklikteki noktada yıllık ortalama 3,21 m/s rüzgar hızı tespit edilmiştir. Elde edilen verileri 65 metre yüksekliğe uyarladıklarında istatistiksel analiz sonuçlarında 4,34 m/s lik rüzgar hızı değerine ulaşılmıştır. Sonuçlar ışığında türbin seçenekleri sunulmuş, fakat daha sağlıklı değerlendirme yapılabilmesi için daha uzun süreli veri toplanmasının gerekli olduğu vurgulanmıştır [15]. Hamamcıoğlu, Yıldız Teknik Üniversitesi Yıldız Yerleşkesi ne 860 metre mesafede bir istasyonda yapılan ölçümlerden elde edilen verileri değerlendirerek, bölgenin rüzgar enerji potansiyelini belirlemiştir. Daha sonra seçilen iki farklı kapasitedeki rüzgar türbininin üreteceği yıllık enerji miktarını WAsP programı yardımıyla hesaplamıştır. Sonuç olarak rüzgardan elde edilen elektriğin birim maliyeti, geri ödeme süresi, iç verim oranı gibi kıyaslama yapmak için gerekli ekonomik ölçütler iki farklı senaryo için hesaplanmıştır [16]. İmal ve arkadaşları, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi ana yerleşkesinde 40 metre yüksekliğinde bir rüzgar ölçüm direği ile Ekim-2010 ve Nisan-2012 tarihleri arasında bölgeye ilişkin rüzgar değerlerini kaydetmişlerdir. 10 metre yüksekliğindeki ortalama hız değeri 4,7 m/s, 40 metredeki ise 4,82 m/s olarak bulunmuştur. 45 metre göbek yüksekliğinde ve 600 kw gücünde bir türbin seçilmesi durumunda yıllık ortalama üretilebilecek elektrik enerjisi miktarı yaklaşık 852 MWh olarak bulunmuştur [17]. Bu çalışmada, Dokuz Eylül Üniversitesi Tınaztepe Yerleşkesi için rüzgar enerjisi potansiyeli araştırılmıştır. Ölçüm istasyonundan alınan veriler, WAsP ve WindPro yazılımları ile kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. 2. YÖNTEM 2.1 Hellmann Yükseltme Bağıntısı Belirli bir yükseklikte ölçülen rüzgar hızı değerleri, Hellmann bağıntısından (Eş1) yararlanarak, istenilen bir yükseklikteki rüzgar hızının tahmin edilmesinde kullanılabilir [18]. Vr = Vr ref H H ref µ (1) 13

4 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2014 (11) Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: Tınaztepe Yerleşkesi... Vr, Vr ref, H, H ref, µ sırasıyla istenen rüzgar hızı (m/s), ölçülen rüzgar hızı(m/s), istenen yükseklik(m), ölçüm yapılan yükseklik(m) ve coğrafik şartlara bağlı Hellmann katsayısını göstermektedir. Hellmann katsayısı pürüzlülük sınıflarına bağlı olarak 0,06 ile 0,6 değerleri arasında değişmektedir [19]. 2.2 Weibull Dağılımı Rüzgar verilerinin istatistiksel analizinde, iki parametreli bir dağılım gösteren Weibull en çok kullanılan yöntemdir. Bu yöntemle, biçim (k) ve ölçek (c) parametreleri kullanılarak rüzgar hızı frekansı belirlenmesinde hassas tahmin yapmak mümkün olabilmektedir[20]. Rüzgarın herhangi bir hızdaki esme sıklığını gösteren fonksiyon Eş2 de verilmiştir. f w v = k c v c k 1 exp v c k (2) Weibull parametrelerinin bulunmasıyla birlikte ortalama rüzgar hızı Eş3 ile hesaplanmaktadır. v m = cг 1 + 1/k (3) Г(), gamma fonksiyonudur. Kanat süpürme alanı A olan bir rüzgar türbininin v hızında oluşturabileceği rüzgar gücü potansiyeli Eş4 ile bulunabilir. P = 1 2 ρ. A. v3 (4) Weibull dağılımı için ortalama güç yoğunluğu Eş5 ile hesaplanmaktadır. P w = 1 2 ρ. c3. Г k (5) Eşitlikte yer alan ρ havanın yoğunluğunu (kg/m 3 ) ifade etmektedir. 2.3 WAsP ve WindPro Yazılımları WAsP yazılımı, veri analizlerini rüzgar hız verilerinin iki parametreli Weibull dağılımına uygun bir dağılım gösterdiğini varsayarak yapmaktadır. Ortalama rüzgar verisi, bölge pürüzlülüğü, yakın çevre engelleri ve bölgenin topografyası gibi dört değişik girdi bilgisini kendi alt modellerinde değerlendirerek, bölgesel rüzgar atlası istatistiklerini hesaplamaktadır. Topografik, pürüzlülük değişim ve engel perdeleme modelleri kullanılarak, ölçüm yapılan istasyondaki rüzgar verileri üzerindeki yüzey yapılarının etkisi düzeltilmektedir. Bu sayede ölçüm yapılan bölgeye ait bir rüzgar atlası oluşturulmaktadır [21-22]. WAsP yazılımı ile birlikte çalışabilen ve ara yüz bakımından kullanım kolaylığına sahip WindPro yazılımı, çeşitli modüllere sahiptir ve bunlar kullanılarak rüzgar enerji santralini oluşturacak türbinlerin mikro-yerleştirme işlemi yapılmaktadır [23]. 2.4 Saha Seçimi Çalışma sahası olarak, Dokuz Eylül Üniversitesi nin Tınaztepe Yerleşkesi seçilmiştir. Yerleşke, İzmir kent merkezinin güney doğusunda, Buca İlçesi sınırları içinde bulunmaktadır. Rüzgar hız ve yön verileri Çevre Mühendisliği Bölümü ne ait olan gözlem istasyonundan alınmıştır (Şekil 1). Veriler, Şubat

5 Çekirdek M., Turgut A. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2014 (11) Kasım 2009, Ağustos Ekim 2011, Ocak Mayıs 2012, Şubat Ağustos 2013 dönemlerinde toplam 38 aylık bir süreye aittir. İ D B Şekil 1. Yerleşke ve istasyonun konumu (İ: İstasyon, B: Batı girişi, D: Doğu girişi) 3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA Yerden 5 metre yükseklikteki istasyon verileri ile WindPro yazılımının Meteo modülü kullanılarak, rüzgar ortalama hızının ve esme yönünün aylara göre değişimi elde edilmiştir (Tablo 1). Ortalama hızlar Haziran Ekim ayları arasında yaklaşık 4 m/s veya daha yüksek hızlara sahiptir. En yüksek değer Temmuz ayında 5,38 m/s olarak hesaplanmıştır. Tüm ayların ortalaması ise 3,56 m/s dir. Tablo 1. Aylara göre ortalama rüzgar hızları ve esme yönleri (5 m) Aylar Hız(m/s) Yön (derece) Ocak 3,30 76,3 Şubat 3,33 65,0 Mart 3,07 98,3 Nisan 2,55 104,7 Mayıs 2,78 342,6 Haziran 4,46 334,2 Temmuz 5,38 345,6 Ağustos 5,00 346,7 Eylül 3,98 338,0 Ekim 3,93 1,7 Kasım 2,66 94,2 Aralık 2,23 10,7 15

6 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2014 (11) Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: Tınaztepe Yerleşkesi... Aynı veriler, Statgen modülünde kullanılarak, rüzgar istatistikleri oluşturulmuş ve Weibull parametreleri belirlenmiştir. Ölçek parametresi c: 4,15m/s, biçim parametresi k:1,5743, ortalama rüzgar hızı v m : 3,72 m/s, ortalama güç yoğunluğu P w :80,3 W/m 2 olarak elde edilmiştir. Weibull dağılımı Şekil 2 de gösterilmiştir. Şekil 2. İstasyon verilerinin ölçülen (gerçek) değerleri ve Weibull dağılımı. Şekil 3. Üretilen özgül enerjinin(kwh/m 2 /yıl) ve hız değerlerinin sıklık oranının(%) yönlere göre değişimi (5 m yüksekliğindeki istasyon verileri) 5 metre yükseklikte ölçülen hız verilerinin sıklık oranının(%) ve bu verilerin analizi sonucunda bu yükseklikte üretilebilecek özgül enerjinin(kwh/m 2 /yıl), yönlerle ilişkisi Şekil 3 te verilmiştir. Bölgenin enerji potansiyelinde, kuzey yönlü rüzgarların etkili bir role sahip olduğu görülmektedir. Statgen modülü kullanılarak, istasyonun bulunduğu noktada, farklı yükseklik ve pürüzlülük değerlerine göre rüzgar hızı ve üretilebilecek enerjinin değişimi, Tablo 2 de verilmiştir. Görüldüğü gibi, pürüzlülük 16

7 Çekirdek M., Turgut A. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2014 (11) sınıfı yükseldikçe, rüzgar hızı ve buna bağlı olarak üretilen enerji miktarı azalmaktadır. Yükseklik arttıkça ise, rüzgar hızı ve üretilen enerji miktarı da artış göstermektedir. İstasyonun bulunduğu bölgenin, ormanlık, pürüzlü ve düz olmayan alana sahip olması nedeniyle, pürüzlülük sınıfı 3, uzunluğu 0,4 metre olarak kabul edilmiştir [24]. Günümüz teknolojisinde, türbinler yaygın olarak 80 m göbek (rüzgar türbini ekseni) yüksekliğinde üretilmektedirler. Yapılan analizler sonucunda, 80 m yükseklik için ortalama hız değeri 7 m/s, ortalama güç yoğunluğu ise 438 W/m 2 olarak bulunmuştur. Bu değerler, Avrupa Rüzgar Enerjisi Birliği nin yaptığı sınıflandırmaya göre, hız açısından değerlendirilirse, iyiye yakın (6,5 m/s) ve iyi (7,5 m/s) sınıfları arasında, güç yoğunluğu açısından ise iyi ( W/m 2 ) sınıfında yer almaktadır[20]. Aynı yükseklikte üretilebilecek özgül enerji miktarı ise kwh/m 2 /yıl olarak hesaplanmıştır. Tablo 2. Yüksekliğe göre ortalama hız ve özgül enerji tablosu Pürüzlülük Sınıfı / Uzunluğu Yükseklik [m] 0,00m 0,03m 0,10m 0,40m 1,50m 0,00m 0,03m 0,10m 0,40m 1,50m Ortalama Rüzgar Hızı [m/s] Rüzgar Enerjisi [kwh/m 2 /yıl] 10 7,9 5,7 5,0 3,9 2, ,6 6,8 6,1 5,1 3, ,2 7,7 7,0 6,1 5, ,8 8,8 8,1 7,2 6, ,6 10,3 9,6 8,6 7, Günümüzde, farklı firmalara ait, değişik güç ve kapasitelerde türbin üretimi yapılmaktadır. Bunlar farklı göbek yüksekliklerine ve rotor çaplarına sahip olabilmektedirler. Veya aynı rotor çapı ve göbek yüksekliklerinde farklı güç ve kapasite faktörü değerlerine sahiptirler. Verilerin alındığı istasyonun bulunduğu noktaya, WindPro yazlımının WAsP Interface modülü kullanılarak, farklı türbin çeşitlerinde üretilebilecek güç değerleri ve kapasite faktörleri analiz edilmiş ve sonuçları Tablo 3 de verilmiştir. Tablo 3. Farklı rüzgar türbinlerinin kapasite faktörleri ve üretebileceği enerji miktarları Rüzgar Rotor Göbek Yıllık Yıllık Enerji- Kapasite Güç Türbini Çapı Yüksekliği Enerji %10,0 faktörü Firma [kw] [m] [m] [MWh] [MWh] [%] VESTAS , ,3 ENERCON , , ,4 NORDEX , ,5 VESTAS , ,1 ENERCON , , ,9 GE , ,3 VESTAS , ,4 VESTAS , ,9 ENERCON , ,9 Tablo 3 de belirtilen türbinler 600 kw ile 2600 kw aralığında farklı güçlerde seçilmiştir. Bu türbinlerin göbek yükseklikleri 78 ile 80 metre arasındadır. 600 kw ve 2600 kw güce sahip türbinlerin rotor çapları sırasıyla 44 ve 100 metredir. Belirli bir zaman diliminde üretilen enerjinin, o zaman diliminde üretilebilecek en yüksek enerjiye oranına kapasite faktörü (KF) denmektedir. Genellikle, KF değeri %35 ve üzeri olan bölgelere rüzgar santrali kurulması ekonomik olmaktadır. Tablo 3 e bu açıdan bakıldığında, seçilen türbinler %30,9 ile %38,4 aralığında KF değerlerine sahiptirler. En düşük KF, 600 kw lık türbin için, en yüksek KF ise, 1800 kw gücünde 90 metrelik rotor çapına ve 80 metre göbek yüksekliğine sahip türbin için gerçekleşmektedir. Yıllık enerji üretim miktarlarını değerlendirecek olursak, en yüksek güç 17

8 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2014 (11) Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: Tınaztepe Yerleşkesi... değerine sahip olan ve Tablo 3 de ilk sırada yer alan türbin %10 luk hata oranı varsayımı da göz önüne alındığında MWh üretim gerçekleştirebilme potansiyeline sahiptir. En yüksek KF değerine (%38,4) sahip olan türbinle ise MWh enerji üretilebilmesi mümkün görülmektedir. Bu türbin seçilerek, türbinlerin dikilmesi planlanan bölgenin enerji potansiyeli atlasının oluşturulması için Resource modülü kullanılmış ve elde edilen bu atlas sonuçları, Optimize modülünde kullanılarak seçilen bölge için yaklaşık 300 metre aralık ile 2 adet türbinden oluşan bir çiftlik tasarımı gerçekleştirilmiştir (Şekil 4). Üretilebilecek özgül enerji miktarı, dere yataklarının olduğu bölgelerde yaklaşık kwh/m2/yıl değerlerine düşerken, türbinlerin yerleşiminin planlandığı sırt bölgesinde yaklaşık kwh/m2/yıl olarak hesaplanmıştır. Çiftliğin toplam kapasite faktörü %35,2 ve yıl boyunca üretebileceği toplam enerji ise MWh olarak hesaplanmıştır. T1 T2 İ Şekil 4. Seçilen bölgede üretilebilecek özgül enerjinin(kwh/m2/yıl) dağılımı ve yerleştirilen 2 adet türbin (T1, T2), İ:Ölçüm istasyonu 4. SONUÇ VE ÖNERİLER Bu çalışmada, Dokuz Eylül Üniversitesi Tınaztepe Yerleşkesi için rüzgar enerjisi potansiyeli araştırılmıştır. Yerleşkede bulunan ve Çevre Mühendisliği Bölümü ne ait gözlem istasyonundaki, yüksekliği 5 metre olan ölçüm direğinden alınan veriler, WAsP ve WindPro yazılımları ile analiz edilmiştir. 5 metre yükseklikteki ortalama rüzgar hızı 3,72 m/s, ortalama güç yoğunluğu ise 80,3 W/m 2 elde edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda, 80 metre yükseklikte hız ve güç yoğunluğu değerleri 7 m/s ve 438 W/m 2 olarak hesaplanmıştır. Bu sonuçlar, Avrupa Rüzgar Enerjisi Birliği nin sınıflandırmasına göre, hız bakımından iyiye yakın ve iyi sınıfları arasında, güç yoğunluğu bakımından ise iyi sınıfında yer almaktadır. Aynı yükseklikte üretilebilecek özgül enerji miktarı ise kwh/m 2 /yıl olarak bulunmuştur. Enerji üretiminde kuzey ve kuzey kuzeydoğu yönlü rüzgarların etkin olduğu görülmüştür. Farklı firmalara ait değişik güçlerdeki türbinler ile yapılan kapasite faktörü belirleme çalışmasına göre en yüksek %38,4 lük değere ulaşılmış ve bölgenin rüzgar santrali kurulumu açısından ekonomik olduğu sonucuna varılmıştır. Ancak yatırım planlaması ve santral kurulumu için detaylı çalışmalara geçilmeden önce, en az 60 metre yüksekliğinde bir direk ve üzerine farklı yükseklik noktalarında yerleştirilecek 18

9 Çekirdek M., Turgut A. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2014 (11) birden fazla sayıda rüzgar hız ve yön ölçerler ile mümkün olan en az veri kaybı ile yeni ölçümlerin yapılması uygun olacaktır. 5. TEŞEKKÜR Hız ve yön verileri için Prof. Dr. Abdurrahman Bayram a ve Çevre Mühendisliği Bölümü ne teşekkür ederiz. Bu çalışma, Dokuz Eylül Üniversitesi Rektörlüğü tarafından 2012.KB.FEN.057 numaralı Bilimsel Araştırma Projesi ile desteklenmiştir. 6. KAYNAKLAR 1. BP Statistical Review of World Energy June 2013, statistical_review_ of_world_energy_ 2013.pdf (Erişim tarihi ) 2. (Erişim tarihi ) 3. (Erişim tarihi ) 4. Köktürk, G., Tokuç, A., 2013 Sürdürülebilir Üniversite Kavramı: Dünyadan ve Türkiye den Örnekler, 3e Electrotech, 226, (Erişim tarihi ) 6. Özerdem, B. 2002, İYTE Kampüs Alanındaki Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Ölçülmesi, (Erişim tarihi ) 7. (Erişim tarihi ) 8. Zeybek, H. İ., Özgönenel, O., Güneren, E., Özyurt, S., Uzun, A., Yılmaz, C., Zeybek, H. B., 2012 Enerji Üretim Amaçlı Alansal Rüzgar Hız Tespiti Çalışmalarına Dedebuzağı Tepesi (OMÜ-Samsun) Örneği, Samsun Sempozyumu, Atatürk Kongre ve Kültür Merkezi, Ekim 2011, Cilt III, Sh , Editörler, Aydın, M., Şişman, B., Özyurt, S., Atsız, H., Samsun Valiliği, 9. Türkeli H. M., 2002, An Experimental investigation of the parameters to classify wind sites İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü 10. Köse, R., Özgür, M.A., 2003, Dumlupınar Üniversitesi Kampus Alanında Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Araştırılması, DPÜ Fen Bilimleri Dergisi, 5, , Kütahya, Aralık Köse, F., Özgören, M., 2005, Rüzgar Enerjisi Potansiyeli Ölçümü ve Rüzgar Türbini Seçimi Mühendis ve Makine; 46, (551), Yayla, S., 2005, Yüzüncü Yıl Üniversitesi Kampüs Alanının Rüzgar Enerji Potansiyelinin Belirlenmesi, Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü 13. Albostan, A., Eren, L., Çekiç, Y., 2008, Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi ELECO'2008 Elektrik - Elektronik - Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu Ve Fuarı, Bursa, Kasım Altuner, S., 2008, Rüzgar Enerjisi Potansiyeli Ölçümü, Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü 19

10 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2014 (11) Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: Tınaztepe Yerleşkesi Ozgener, L., 2010, Investigation of Wind Energy Potential of Muradiye in Manisa, Turkey, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, (9), Hamamcıoğlu, V. 2010, Rüzgar Enerjisi Kaynaklı Elektrik Üretiminin Teknik / Ekonomik Analizi ve Yöresel Uygulaması, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü 17. İmal, M., Şekkeli, M., Yıldız, C., 2012, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Ana Kampüste Rüzgar Enerji Potansiyeli Araştırması ve Değerlendirmesi, KSU Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15,(2), Mete, Ç, Aydoğan, Ö., Enerji Eldesinde Ortalama Rüzgar Hızı Ölçüm Aralığı Ve Hellmann Katsayısının Önemi: Söke Örneği, Yeksem Yenilenebilir enerji kaynakları sempozyumu (15-18 ekim 2003) 19. Kaltschmitt, M., Streicher, W., Wiese, A., 2007, "Renewable Energy: Technology, Economics, and Environment", Springer 20. Bilgili M., Şahin B., Şimşek E., 2010, Türkiye nin Güney, Güneybatı Ve Batı Bölgelerindeki Rüzgar Enerjisi Potansiyeli, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 30,(1), Hocaoğlu F. O., Kurban M., Başaran Ü., 2007, WAsP Yazılımı ile Rüzgar Potansiyeli Analizi ve Uygulama IV. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, Gaziantep, 31 Ekim-02 Kasım Nielsen, P., 2008, WindPRO 2.6 User Guide EMD international A/S, Aalborg, Denmark 23. Şamdan, O., Turgut, A., 2013, Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: İzmir Gaziemir Örneği 9. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, Aralık 2013, Selçuk Üniversitesi, Konya 24. Troen. I., Petersen, E.L, 1989 European Wind Atlas, Riso National Laboratory, Denmark 20