RÜZGAR ENERJİSİ II. BÖLÜM Prof. Dr. Olcay KINCAY Y. Doç. Dr. Zehra YUMURTACI Y. Doç. Dr. Nur BEKİROĞLU
İ ç e r i k Türkiye nin Rüzgar Potansiyeli İşletmede olan RES Rüzgar Gücü Hesaplaması RES Birim Elektrik Enerji Maliyeti Hesabı ve Bir Örnek Şebeke Yük Faktörlerinin Birim Enerji Maliyetine Etkisi Dünyadaki RES Örnekleri
Türkiye nin Rüzgar Potansiyeli
İşletmede olan RES (1998-2006) Üretime Kurulu Güç Yer geçiş tarihi Şirket (MW) İzmir-Çeşme 1998 Demirer A.Ş. 1,50 İzmir-Çeşme 1998 Güçbirliği A.Ş. 7,20 Çanakkale - 2000 Demirer-Enercon 10,20 Bozcaada İstanbul- 2003 Sunjüt A.Ş. 1,20 Hadımköy Balıkesir- I / 2006 Bares A.Ş. 30,00 Bandırma İstanbul-Silivri II / 2006 Ertürk A.Ş. 0,85 İzmir-Çeşme II / 2006 Demirer-Enercon 39,20 Toplam (MW) 90,15
İşletmede olan RES(2007) Üretime Kurulu Güç Yer geçiş tarihi Şirket (MW) Çanakkale- I / 2007 Demirer- Adopen 30,40 İntepe Çanakkale- I / 2007 Demirer-Polat 15,00 Gelibolu Hatay- II / 2007 Deniz A.Ş. 30,00 Manisa- Akhisar I / 2007 Deniz A.Ş. 10,80 Manisa-Sayalar II / 2007 Demirer-Polat 30,40 Samandağ Manisa-Akhisar II / 2007 Akhisar Ltd. 43,75 Balıkesir-Şamlı II / 2007 Baki Ltd. 90,00 Toplam (MW)
İşletmede olan RES (2007) Üretime geçiş Kurulu Güç Toplam Yer tarihi Şirket (MW) (MW) Balıkesir- II / 2007 Bangüç A.Ş. 15 Bandırma Çanakkale- II / 2007 15,20 Gelibolu Hatay- II / 2007 Ezse Elk.A.Ş. 22,50 Samandağ Hatay- II / 2007 Ezse Elk.A.Ş. 35,10 Samandağ İzmir-Urla II / 2007 Proen Enerji 12,75 Doğal enerji A.Ş. A.Ş. Aydın-Çine II / 2007 Sabaş A.Ş. 19,50 Bilecik II / 2007 Sagap Elk.A.Ş. 67,00 437,40
İşletmede olan RES (2008) Üretime geçiş Kurulu Güç Yer tarihi Şirket (MW) İstanbul- I / 2008 Lodos A.Ş. 24,00 İzmir-Aliağa I / 2008 İnnores A.Ş. 42,50 Gaziosmanpaşa İstanbul-Çatalca II / 2008 Ertürk Elk.A.Ş. 60 Toplam (MW) İzmir-Kemalpaşa II / 2008 Ak-El A.Ş. 66,60 193,10 TOPLAM 720,65
Rüzgar Gücü Hesaplaması 1 3 1 3 P = C 0.5926 pbetz ρ A Vr = ρ A Vr 2 2 D P = 1 2 3 ρ π V r C p 2 4
Rüzgar Gücü Hesaplaması P: güç (kw) ρ: havanın yoğunluğu (kg/m 3 ) A: kesit alanı (m 2 ) Vr: ortalama rüzgar hızı (m/s) Cpbetz: Betz katsayısı D: çap (m) Cp: güç faktörü olup RES da maximum 59.26% dür. Bu değere Lanchester-Betz limiti denir. Bu limit değer rüzgar türbininin en fazla 59.26% verime sahip olacağını göstermektedir.
Rüzgar Gücü Hesaplaması
RES BİRİM ELEKTRİK ENERJİ MALİYETİ HESABI ve BİR ÖRNEK
Hesap Örneği Enerji maliyeti hesabında Faiz Oranı (i) 0,05 Santral Ömrü (n) 25 yıl Yük Faktörü (L f ) 0,3 Baz Alınan Güç (Ne) 500 kw kullanılabilecek çeşitli metodlar vardır. Burada sabit yıllık sermaye masrafı metodu kullanılmıştır. Rüzgar santralinde üretilecek enerjinin birim maliyetinin hesaplanabilmesi için bazı değerlerin kabul edilmesi gerekir. Birim Tesis Bedeli (Cs) 1881,19 $/kw Eskalasyon Oranı (e) 0,06 İnşaat Süresi 3 yıl
Birim Tesis Bedeli Eğrisi (Cs) İlkönce RES nın birim tesis bedeli eğrisinin çizilmesi ve bu eğriyi sürekli güncelleştirmek gerekir, çünkü teknoloji ilerledikçe, RES nın kuruluş maliyeti azalmaktadır. Bu sebeple dünyadaki RES örneklerinden yararlanarak yeni birim tesis bedeli oluşturulur.
5000 4500 4000 RES Birim Tesis Bedeli Birim Tesis Maliyeti ($/kw) 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Santral Gücü (kw)
Yatırım Maliyeti (I d ) I d = C s.n e I d = 1881,19 x 500 = 940595 $ Y e (t) = Y(t).(1+e) t İnşaat Süresince Eskalasyon Yükü (Ye(t)) Harcama planı ilk yıl için 30% ikinci yıl için 50% ve üçüncü yıl için 20% olarak kabul edilmiştir. Bu formülü kullanarak inşaat süresince eskalasyon yükü hesaplanır.
2006 yılı için Y(t) = 940595 x 0,30 = 282178,5 $ 2007 yılı için Y(t) = 940595 x 0,50 = 470297,5 $ 2008 yılı için Y(t) = 940595 x 0,20 = 188119 $ 2006 yılı için Y e (t) = 282178,5 x (1+0,06) 1 = 299109,21 $ 2007 yılı için Y e (t) = 470297,5 x (1+0,06) 2 = 538426,27 $ 2007 yılı için Y e (t) = 188119 x (1+0,06) 3 = 224052,74 $ Bu değerler 3 yıllık eskalasyonsuz harcama planını göstermektedir. Bize gerekli olan eskale edilmiş harcama planıdır.
İnşaat Süresince Faiz Yükü (T(t)) T(t) = Y e (t).[(1+i) S-t ] 2006 yılı için T(t) = 299109,21 x (1+0,05) 3 = 346256,30 $ 2007 yılı için T(t) = 528426,27 x (1+0,05) 2 = 582589,96 $ 2008 yılı için T(t) = 224052,74 x (1+0,05) 1 = 235255,38 $ I k = 346256,30 + 582589,96 + 235255,38 = 1164101,64 $ Eskalasyon ve faiz yükleri de dahil olmak üzere inşaatın bitimindeki toplam yatırım bedeli I k ;
Sabit Yıllık Sermaye Masrafı (Ck) i( 1+ i) C = I ( 1+ i) 1 0,05( 1+ 0,05) = 1164101,64 59333,68$ ( 1+ 0,05) 1 Yıllık Üretilen Enerji Miktarı (E) k k n n 25 C k = 25 E = 24 x 365 x Ne x L f E = 24 x 365 x 500 x 0,30 = 1314000 kwh
Birim Yatırım Maliyeti (g k ) (TL/kWh, $/kwh) C g E 59333,68 g k = = 0,04515$ / kwh = 45,15 mills / kwh 1314000 k = k Birim İşletme ve Bakım Maliyeti (g m ) (TL/kWh, $/kwh) Toplam yıllık işletme ve bakım masrafı rüzgar sistemlerinde başlangıç maliyetinin 2% sidir. Yıllık işletme ve bakım masrafı şu şekilde hesaplanır: C m = Id x 0,02
C m = 940595 x 0,02 = 18811,9 $ C g E 18811,9 g 0,01431$ / kwh 14,31mills / kwh m = = = 1314000 m = m
Birim elektrik enerji maliyeti (g) (TL/kWh, $/kwh) C k + C m CT g = = E E g = 45,15 + 14,31 = 5,947 cent$/kwh
Birim Enerji Maliyeti (mills/kwh) 200 180 160 140 120 100 80 60 40 Şebeke Yük Faktörlerinin Birim Enerji Maliyetine Etkisi 20 0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 Şebeke Yük faktörü (%)
Dünyadaki RES Örnekleri
Altamont Pass, CA (ABD) Rüzgar Çiftliği 100 kw lık 15,000 türbin ile dünyanın en büyük rüzgar çiftliği
Danimarka daki denizüstü rüzgar çiftlikleri
Rüzgar Türbinli Kuleler Manama, Bahreyn'de bulunan Bahreyn Dünya elektrik Ticaret Merkezi, "dünyanın ilk rüzgar gücüyle binası" olma üreten özelliğini rüzgar taşımaktadır. türbini entegre yüksek 240 metre yüksekliğinde, 50 katlı olan ve 2008 $ dır. 29 m kanat çaplı, 3 adet yatay eksenli rüzgar türbini, yılda 1100-1300 MWh'lik üretimleriyle, binanın yıllık elektrik enerjisi ihtiyacının yaklaşık 15%'ini karşılamaktadır. yılında bitirilen kulelerin toplam maliyeti 150 milyon Türbinlerden üretilen elektrik enerjisi, 300 evin ihtiyacı olan enerjiye eşittir.
Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi Rüzgar türbini, mimari tasarım üzerinde büyük bir etkiye sahip olup binanın, rüzgarı toplayarak türbine yönlendiren bir mekanizmaya dönüştürülmesi amaçlanmıştır. Bahreyn Ticaret Merkezi'nin şeklinden görüleceği gibi rüzgarın gücünü artırabilmek için kuleler dışa doğru üçgen formda tasarlanmıştır.
Bu tasarım şekli rüzgar gücünü ortalama olarak 30% oranında artırmış ve aynı zamanda bina, rüzgarı merkeze yönlendirerek, rüzgarın türbinlere dik bir açıyla çarpmasını sağlar ki bu da rüzgar verimliliğini artıran önemli bir özelliktir. Türbinler günün yarısı kadar bir süre aktif olarak çalışabilmektedir.
rüzgar enerjisi, çok yakın bir gelecekte, hemen hemen her yüksek binada rüzgar türbini olarak karşımıza çıkacaktır. Gelişmiş ülkelerin çoğu, yüksek bina rüzgar enerjisi ilişkisine gereken önemi vererek, konuyu halen yapımı sürmekte olan yüksek binalarda uygulamaya geçirmeyi hedeflemektedir. Özellikle Avrupa ülkeleri ve ABD'de yapımı Uygulama alanı ağırlıklı olarak rüzgar çiftlikleri olan planlanan yüksek binalarda, rüzgar enerjisi dahil tasarımların ağırlığı giderek artmaktadır.
Türkiye'nin teorik olarak hesaplanan potansiyeli 83.000 MW değerindedir!!!
Çeşme, Alize A.Ş. 3 x 500 kw = 1,5 MW Çeşme, Güçbirliği A.Ş. 12 x 600 kw = 7,2 MW
Alaçatı RES 12 x 600 kw = 7,2 MW Çeşme, Mare A.Ş. 49 x 800 kw = 39,2 MW
Bozcaada, Bores A.Ş. 17 x 600 kw = 10,2 MW
Manisa, Deniz A.Ş. 6 x 1800 kw = 10,8 MW Çanakkale, Anemon A.Ş. 38 x 800 kw = 30,4 MW
Hatay RES (2000 kw x 15 adet) Bandırma, Bares A.Ş., 20 x 1500 kw = 30 MW
İstanbul, Sunjüt A.Ş. 2 x 600 kw = 1,2 MW İstanbul, Ertürk A.Ş. 1 x 850 kw = 0,85 MW
Kaynaklar Handbook, John Wiley & Sons,Inc., 2001. (Yürütücü: Prof.Dr. O.Kıncay). Bitirme Tezi, 2008 (Yürütücü: Prof.Dr. O.Kıncay). Kutlay Toprak, Rüzgar Enerjisinden Hidrojen Üretiminin Ekonomikliği, YTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, YL Tezi, 2008, (Yürütücü: Y.Doç.Dr. Z.Yumurtacı). T. Burton, D. Sharpe, N. Jenkins, E. Bossanyl, Wind Energy Bora Çinsar, RETScreen International Yazılımı Kullanılarak Enerji Santralı Proje Analizi, YTÜ, Lisans Bitirme Tezi, 2007 Burak Tevfik Doğan, Rüzgar Enerjisine Dayalı Elektrik Santralleri Lisans Başvurursunda İzlenecek Yol, YTÜ, Lisans www.eie.gov.tr www.genişbilgi.blogspot.com