Poltekk Dergs, 015; 18 (1) : 35-4 Joural of Polytechc, 015; 18 (1) : 35-4 Atakya Bölgesde Rüzgâr Gücü Yoğuluğu ve Rüzgâr Hızı Dağılımı Parametreler İstatstksel Aalz İlker Mert *, Cuma Karakuş ** * Dezclk Meslek Yüksekokulu, İskederu ** Mühedslk Fakültes, Make Mühedslğ Bölümü, İskederu (Gelş / Receved : 4.04.014 ; Kabul / Accepted : 14.06.014 ) ÖZ Rüzgar hızı vers olasılık dağılımıı kusursuz olarak belrlemes br bölge sahp olduğu rüzgar hızı ve rüzgar eerjs potasyel statstksel olarak değerledrlmes açısıda e öeml adımdır. Bu çalışmada kıyısal Akdez şehr Hatay da bulua Atakya bölges Türkye meteoroloj geel müdürlüğüde elde edle 10 m yükseklkte ölçüle gülük, aylık ve yıllık ortalama rüzgar hızları aalz edlmştr. İstatstksel aalzlerde yaygı olarak kullaıla Log-ormal ve Gamma dağılımları da mevcut verye uygulamıştır. Atakya bölges rüzgar hızı dağılım eğrler, ortalama rüzgar hızları ve rüzgar güç yoğuluğu değerler Log-ormal ve Gamma dağılımları kullaılarak elde edlmştr. Aderso-Darlg test, Belrleme Katsayısı ve Ortalama Karesel Hataı Karekökü dağılımları uyum ylğ testler ç kullaılmıştır. Souç olarak araştırıla bölge rüzgar gücü yoğuluğu düşük olduğu bulumuştur. Aahtar Kelmeler: Gamma dağılımı; Log-ormal dağılım; Rüzgar hızı; Rüzgar eerjs. A Statstcal Aalyss of the Wd Speed Dstrbuto Parameters ad Wd Power Desty Atakya Rego ABSTRACT A precse determato of probablty dstrbuto for wd speed data s the most mportat step statstcally evaluatg wd speed ad wd eergy potetal of a rego. I ths study, wd characterstc ad wd eergy potetal of the Atakya that s located the Medterraea coastal cty Hatay of Turkey, are aalyzed usg the daly, mothly ad aual average wd speed data of Turksh State Meteorologcal Servce measured at 10 m. Log-ormal ad Gamma dstrbutos wdely used dstrbutos statstcal aalyses were appled to wd speed data sets for Atakya. Wd speed dstrbuto curves, mea wd speed ad the wd power desty values of Atakya are obtaed by usg the Log-ormal ad Gamma probablty desty fuctos. Aderso-Darlg test, the coeffcet of determato ad Root Mea Square Error Aalyss are used to evaluate ther goodess-of-ft of the Log-ormal ad Gamma dstrbutos. As a result, t s foud that the vestgated locato has a low wd power desty. Keywords: Gamma dstrbuto; Log-ormal dstrbuto; Wd speed; Wd eergy. 1. GİRİŞ (INTRODUCTION) Kovasyoel kayaklarla üretle eerj, küresel ve yerel düzeyde zararlı çevresel etklere ve küresel ısımaya ede olmaktadır. Bu durum sürekllğ ola temz ve yeleeblr eerj kayaklarıı, elektrk üretm ve tüketm açısıda ayrıcalıklı kouma getrmektedr. Bugü yıllık eerj htyacıı yüzde 7 s yerl ve yeleeblr kayaklarda karşılaya ve toplam kurulu gücü 61 b MW düzeyde ola Türkye, tükettğ eerj yüzde 73 üü thal etmektedr [1]. Eerj thalatı ç ülke bütçesde her yıl ortalama 60 mlyar dolar pay ayıra Türkye, 03 te kurulu gücüü 100 * Sorumlu Yazar (Correspodg Author) e-posta: ckarakus@mku.edu.tr Dgtal Object Idetfer (DOI) : 10.339/015.18.1, 35-4 b MW sevyese çıkarmayı ve kurulu gücüü yüzde 30 luk kısmıı se yeleeblr eerj kayaklarıda özellkle başta rüzgar olmak üzere güeş, jeotermal eerj gb kayaklarda karşılamayı hedeflemektedr. 013 yılı tbar le rüzgar eerjs, yaklaşık % 3 ora le Türkye elektrk üretm brcl eerj kayakları arasıda 6. sırada yer almaktadır []. Güümüzde rüzgâr, güeş, jeotermal, byokütle, byogaz gelgt gb doğal kayaklar yeleeblr eerj kayağı olarak sayılmaktadır. Acak bu kayakları tamamı tek br coğraf bölgede bulumamaktadır. Türkye uygu coğrafk yapısı edeyle rüzgâr eerjsde yararlaable şaslı ülkelerde brdr. Türkye Rüzgâr Eerjs Brlğ (TÜREB) tarafıda yayılaa 013 yıl sou verlere göre, Türkye mevcut rüzgar eerjs satraller, kurulu güç bakımıda 646,30 MW sevye- 35
İlker MERT, Cuma KARAKUŞ/ Poltekk Dergs, 015; 18 (1) : 35-4 se ulaşmıştır. So yıllarda rüzgar eerjs bakımıda cazbe merkez hale gele Hatay l se, 16 MW kurulu güç kapastese sahp olup şa halde bulua ye projelerle (97 MW) brlkte bölge 014 yılıda toplam 313 MW kurulu güç potasyele ulaşması beklemektedr [3]. Hatay l, sıırları çersde yer ala Bele, Şebük, Şeköy, Karaköse, Çakırköy, Şebeoba, Koyuoğlu Mızraklı, Hıdırbey gb rüzgar potasyel yöüde zeg bölgelere sahptr. Acak Atakya bölges barıdırmış olduğu orgaze saay bölges edeyle elektrk htyacı artma eğlmdedr. Bu durumla oratılı olarak daha fazla elektrk üretm yapılmalıdır. Ayrıca, eerj kayağı ve üretm yötemler de çeştledrlmeldr. Türkye de brçok bölgede rüzgar eerjs potasyel araştırması gerçekleştrlmştr. Özgür [4], Kütahya yı; Düdar [5], Badırma, Bodrum, Bozcaada ve Çeşme Bölgeler; Esk ve arkadaşları [6], Gökçeada yı; Çelk [7], İskederu bölges; Şah ve Blgl [8], Bele bölges; Blgl [9], Atakya ve İskederu bölgeler Webull dağılımı kullaarak araştırmışlardır. Acak, lteratürde sıkça kullaıla Webull dağılımı yüksek rüzgar profle sahp bölgelerde başarılı olurke Gamma ve Log-ormal dağılımları se düşük rüzgar hızı profl modellemede daha başarılı olmaktadır [10-1]. Bu edele rüzgar eerjs fzblte çalışmalarıda uygu dağılımlar kullaılarak rüzgar profl gerçeğe yakı modellemes ve rüzgar gücü yoğuluğuu hesaplaması büyük öem arz etmektedr. Daha öcek çalışmalarıda Webull ve Logormal dağılımlarıı kullaarak bölge güç yoğuluğuu hesaplaya Mert ve vd. Log-ormal dağılımıı Webull dağılımı le yakı souçlar ürettğ ortaya koymuştur [13]. Bu çalışmada da bölge düşük rüzgar hızı profle sahp olması edeyle Webull dağılımıa alteratf olarak ortaya çıka Log-ormal ve bölgede daha öce deememş ola Gamma dağılımları terch edlmştr. Buula beraber, bu çalışmaı temel amacı da Log-ormal ve Gamma dağılımlarıı kullaarak mevcut verler ışığıda Atakya bölges rüzgar profl statstksel olarak değerledrmek ve kullaıla dağılımları parametrelere bağlı olarak elde edleblecek rüzgar gücü yoğuluğuu tahm etmektr.. MATERYAL VE METOT (MATERIALS AND METHODS) Bu çalışmada, Atakya/Hatay meteoroloj stasyouda 10 metre yükseklkte ölçüle saatlk ortalama rüzgâr hızı ve yöü verler kullaılarak, Atakya bölges rüzgar eerjs potasyel statstksel olarak değerledrlmştr. Rüzgar verler değerledrlmesde statstksel yaklaşım olarak Gamma ve Log-ormal dağılım foksyoları kullaılmıştır. Kullaıla her k dağılım ç foksyo parametreler Maksmum Lkelhood yötem kullaılarak belrlemştr. Aderso-Darlg test, Belrleme Katsayısı (R²) ve Ortalama Karesel Hataı Karekökü (RMSE) dağılımları uyum ylğ testler olarak kullaılmıştır. Böylece, e başarılı dağılım tespt edlmştr. Ayrıca, kullaıla dağılımları karakterstk parametrelere bağlı olarak rüzgar hızı ve rüzgar güç yoğuluğu hesaplamıştır. Elde edle souçlar se aylık ve yıllık olarak hesaplamıştır. Böylece geel alamda Atakya bölges rüzgar eerj potasyel belrlemes ç br ö çalışma yapılmıştır..1. Materyal (Materals) Bu çalışmada, Devlet Meteoroloj İşler Geel Müdürlüğü ü Atakya/Hatay meteoroloj stasyouda (36.0 elem ve 36.15 boylam) ve 10 metre yükseklkte 006-009 yılları arasıda ölçüle saatlk olarak kaydedle ortalama rüzgar hızı, yöü, basıç ve sıcaklık verler kullaılmıştır. Şekl 1 Meteorolojk gözlem stasyou (Meteorologcal observato stato).. Metot (Methods) Rüzgar, atmosfer ısıması ve soğumasıda bağlı olarak sıcaklık ve basıç farkıda meydaa gele kararlı, güvelr ve sürekl br ketk eerj kayağı ola doğal br olaydır [14]. Rüzgar eerjsde faydalamak ç, öcelkle rüzgar güç potasyel tahm edlmes aşağıda 1 o lu eştlkte faydalaılarak gerçekleştrlr [15]. P 3 0,5*. V (1) Burada, ρ hava yoğuluğu olup bölge şartlarıda geel olarak 1, kg/m 3 olarak alımıştır. V ortalama rüzgâr hızıı temsl etmektedr. Rüzgar hızı vers değerledrme şleme, bell br yükseklkte kaydedle rüzgar hızı verler sıklık dağılımlarıı elde edlmes le başlaılır. Bu sıklık dağılımları sayesde bölge rüzgâr hızı davraışıı stkrarlı olup olmadığı araştırılır. Bu çalışmada elde edle rüzgâr hızı sıklık dağılımıı tahm edleblr duruma getrmek ç düşük potasyele sahp bölgelerde, rüzgâr hızıı dağılımı belrlemesde de kullaıla k parametrel Gamma ve Log-ormal dağılımları terch edlmştr [16]. Rassal olarak değşe rüzgar hızı verler doğal logartması alıdığıda olasılık dağılımı ormal dağılıyorsa bu durum kısaca Log-ormal dağılım termyle fade edlr. Log-Normal dağılıma lşk olasılık yoğuluk foksyou (OYF) se Eştlk de verlmektedr [17]. Öte yada Log-ormal dağılımıı kümülatf dağılım foksyou (KDF) Eştlk 3 de verlmektedr [18]. 1 l( V ) 1 f ( x) exp () V lv F( x) (3) 36
ANTAKYA BÖLGESİNDE RÜZGAR GÜCÜ YOĞUNLUĞU VE RÜZGAR HIZI DAĞILIMI PA, Poltekk Dergs, 015; 18 (1) : 35-4 Burada σ, Log-ormal ölçek parametres, μ se yer parametres fade etmektedr. Eğer rassal olarak değşe rüzgar hızı gözlem değerler temsl ede tamsayı csde br değer se, Gamma dağılımı tae üstel dağılım göstere rassal değşkeler toplamıı temsl etmektedr [19]. Bu durum coğraf koum ve klm rejme bağlı olarak değşkelk göstere rüzgar hızı vers ç de geçerldr. Farklı blm dallarıa uygulaablmes öüü aça esek yapısı sayesde rassal olarak değşe rüzgar hızı verlere de uygulaable Gamma dağılımıa lşk olasılık yoğuluk ve kümülatf dağılım foksyou Eştlk 4 ve 5 de verlmektedr [0]. a1 V / b x e f ( x) b ( a) V / b( a) F( x) ( a) (4) (5) Burada b ölçek parametres, a şekl parametres ve Γ se gamma foksyou fade etmektedr. Bu çalışmada, Gamma ve Log-ormal dağılımlarıı rüzgar hızı sıklık değerler e kadar y tahm edebldğ sıamak ç, öreklem vers, kes olarak belrlemş br olasılık dağılımı göstere br aa kütley temsl edp etmedğ sıamasıda kullaıla Aderso-Darlg test (A-D), test souçlarıı daha seçc hale getrmek ç regresyoa dayalı R² ve RMSE uyum ylğ testler kullaılmıştır [1-3]. 1 A D ( 1) l F( V ) l(1 F( V 1)) (6 ) R 1 1 1 RMSE ( V h ) ( V V ) 1 (7 ) 1 ( V h ) 1/ (8 ) Burada, gözlem sayısıı, V, gerçek rüzgâr hızı değerler, h, kullaıla dağılımlar tarafıda tahm edle hız değerler temsl etmektedr. rüzgâr hızı değerler yakı değerlere sahp olarak gözükse de 009 yılı,36 m/s değer le e düşük rüzgar hızıa sahp olduğu ayı tabloda görülmek-tedr. Çzelge 1. Aylık ve yıllık ortalama hız değerler (Mothly ad Daly mea wd speed values) Peryot V m (m/s) 006 007 008 009 Ocak 1,57 1,5 1,34 1,4 Şubat 1,54 1,44 1,6 1,41 Mart 1,99 1,91,16 1,98 Nsa,75,11,81,1 Mayıs 3,6,94,93,79 Hazra 4,34 3,95 3,63 3,54 Temmuz 4,88 4,31 4,53 4,34 Ağustos 4,66 4,39 4,1 3,90 Eylül,80 3,13,79,53 Ekm 1,80 1,87 1,44 1,59 Kasım 1,3 1,50 1,09 1,0 Aralık 1,4 1,6 1,38 1,47 Yıllık,67,53,49,36 Atakya meteorolojk gözlem stasyoua at rüzgar gülü grafğ Şekl de verlmş olup WRPLOTVew 7.0 programı le elde edlmştr. Şeklde de görüldüğü gb bölgede egeme ola rüzgar yöler Güey/güey-batı (% 44,6) ve Kuzey-doğu(% 7,8) dur. 3. BULGULAR (RESULTS) Bu çalışmada, 4 yıllık sürey (006-009) kapsaya rüzgâr hızı verler Gamma ve Log-ormal dağılımları kullaılarak araştırılmış olup elde edle souçlar rdelemştr. Atakya meteoroloj stasyou tarafıda kaydedle ortalama aylık ve yıllık rüzgâr hızı değerler Çzelge 1 de verlmştr. Bu tabloya göre aylık bazda Kasım ayı ( 1,09 m/s, 008) e düşük, Temmuz ayı (4,88 m/s, 006) e yüksek rüzgar hızıa sahp döemler olarak tespt edlmştr. Yıllık bazda ortalama Şekl. Atakya meteorolojk gözlem stasyoua at rüzgar gülü grafğ (The wd rose graph of Atakya meteorologcal observato stato) Ocak-Temmuz peryodu ç Gamma ve Log-ormal dağılımlarıı karakterstk değerler Çzelge de suulmuştur. Her k dağılımda bezer stadart sapma 37
İlker MERT, Cuma KARAKUŞ/ Poltekk Dergs, 015; 18 (1) : 35-4 Çzelge. Ocak-Temmuz peryodu ç Gamma ve Log-ormal dağılımlarıı karakterstkler (Characterstcs of the Logormal ad Gamma dstrbutos for the Jauary-July perod) Peryot Parametre 006 007 008 009 Parametre 006 007 008 009 Ocak Şubat Mart Nsa Mayıs Hazra Temmuz Gamma Log-ormal σ 0,57 0,40 0,3 0,34 σ 0,64 0,41 0,33 0,35 b 0,1 0,10 0,08 0,08 σ 0,39 0,7 0,4 0,4 a 7,57 14,83 17,64 17,96 μ 0,38 0,39 0,6 0,3 V G 1,57 1,5 1,34 1,4 V L 1,58 1,5 1,34 1,4 P G,37,15 1,47 1,75 P L,4,15 1,47 1,75 σ 0,4 0,40 0,55 0,51 σ 0,4 0,41 0,60 0,56 b 0,11 0,11 0,17 0,18 σ 0,7 0,8 0,33 0,38 a 13,68 13,15 10,18 7,74 μ 0,39 0,33 0,5 0,8 V G 1,54 1,44 1,76 1,41 V L 1,54 1,44 1,77 1,4 P G,4 1,83 3,34 1,7 P L,4 1,83 3,40 1,75 σ 0,64 0,59 0,77 0,76 σ 0,68 0,61 0,83 0,83 b 0,1 0,18 0,8 0,9 σ 0,33 0,31 0,37 0,40 a 9,61 10,56 7,76 6,71 μ 0,64 0,60 0,70 0,61 V G 1,99 1,91,16 1,98 V L,00 1,91,16 1,99 P G 4,83 4,7 6,17 4,75 P L 4,90 4,7 6,17 4,83 σ 1,08 0,70 1,05 0,85 σ 1,0 0,74 1,16 0,91 b 0,4 0,4 0,39 0,33 σ 0,41 0,34 0,39 0,40 a 6,51 8,96 7,15 6,68 μ 0,93 0,69 0,96 0,71 V G,75,11,81,19 V L,77,11,83,19 P G 1,74 5,75 13,59 6,43 P L 13,0 5,75 13,88 6,43 σ 1,00 1,6 0,96 0,95 σ 1,10 1,45 1,04 1,03 b 0,31 0,54 0,3 0,3 σ 0,33 0,46 0,34 0,36 a 10,57 5,45 9,3 8,6 μ 1,13 0,98 1,0 0,97 V G 3,6,94,93,79 V L 3,8,98,94,80 P G 1, 15,56 15,41 13,30 P L 1,61 16,1 15,56 13,45 σ 0,59 1,1 0,79 1,03 σ 0,60 1,35 0,84 1,0 b 0,08 0,37 0,17 0,9 σ 0,13 0,33 0,3 0,3 a 58,48 10,68 0,83 1,50 μ 1,49 1,33 1,6 1,6 V G 4,49 3,95 3,63 3,66 V L 4,49 3,97 3,63 3,69 P G 55,44 37,75 9,30 30,03 P L 55,44 38,3 9,30 30,77 σ 0,54 1,7 0,56 0,49 σ 0,56 1,41 0,60 0,51 b 0,06 0,37 0,07 0,06 σ 0,11 0,3 0,13 0,1 a 81,63 11,59 64,31 78, μ 1,58 1,4 1,50 1,46 V G 4,88 4,31 4,53 4,34 V L 4,88 4,34 4,53 4,34 P G 71,18 49,04 56,94 50,07 P L 71,18 50,07 56,94 50,07 (σ) değerlere sahp olsa da Gamma dağılımı 0,3 (Ocak ayı) le 1,7 m/s (Temmuz ayı) değerler le daha az sapmaya sahp olduğu Çzelge de görülmektedr. Bu Çzelgeye göre lk yed aylık peryot ta Gamma dağılımı ç a değerler 5,45 (Mayıs ayı) le 81,63 ( Temmuz ayı) değerler arasıda değşmektedr. Ayı peryot ta b parametres se 0,06 (Temmuz ayı) le 0,54 (Mayıs ayı) değerler arasıda değşmektedr. Gamma 38
ANTAKYA BÖLGESİNDE RÜZGAR GÜCÜ YOĞUNLUĞU VE RÜZGAR HIZI DAĞILIMI PA, Poltekk Dergs, 015; 18 (1) : 35-4 dağılımı ç mmum ve maksmum tahm rüzgar hızı ve güç yoğuluğu değerler 1,34 m/s-4,88 W/m (Ocak ayı) ve 4,88 m/s-71,18 W/m (Temmuz ayı) dr. Log-ormal dağılımı ç σ parametres ayı döemde 0,11 (Temmuz ayı) le 0,46 (Mayıs ayı) değerler arasıda değşmektedr. μ parametres se 0,6 (Ocak ayı) le 1,58 (Temmuz ayı) arasıdak değerlere sahp olmuştur. Log-ormal dağılımı ç mmum ve maksmum tahm rüzgar hızı ve güç yoğuluğu değerler Gamma değerler le ayı değerde hesaplamış olup 1,34 m/s-1,47 W/m (Ocak ayı) ve 4,88 m/s-71,18 W/m (Temmuz ayı) dr. Çzelge 1 de verle ortalama hızları, Çzelge de verle değerlerle yüksek tutarlılık gösterdğ buula brlkte Gamma dağılımı açısıda korelasyou daha yüksek olduğu görülmektedr. Ağustos-Aralık döem ç Gamma ve Log-ormal dağılımlarıı karakterstk değerler se Çzelge 3 de suulmuştur. Her k dağılımda bezer stadart sapma (σ) değerlere sahp olmakla brlkte ye bu döemde Çzelge 3. Ağustos-Aralık peryodu ç Gamma ve Log-ormal dağılımlarıı karakterstkler.(characterstcs of the Logormal ad Gamma dstrbutos for the August December perod) Peryot Parametre 006 007 008 009 Parametre 006 007 008 009 Ağustos Eylül Ekm Kasım Aralık Gamma Log-ormal σ 0,56 0,60 0,96 0,70 σ 0,58 0,64 1,09 0,75 b 0,07 0,08 0, 0,13 σ 0,1 0,15 0,6 0,19 a 68,78 5,83 18,51 30,65 μ 1,53 1,47 1,39 1,34 V G 4,66 4,39 4,1 3,90 V L 4,66 4,40 4,15 3,90 P G 61,98 51,8 4,83 36,33 P L 61,98 5,18 43,78 36,33 σ 1,11 0,99 1,11 1,11 σ 1,7 1,08 1,7 1,6 b 0,4 0,3 0,43 0,48 σ 0,4 0,33 0,4 0,45 a 6,8 9,90 6,77 5,50 μ 0,99 1,09 0,99 0,87 V G,89 3,13,91,61 V L,9 3,14,9,64 P G 14,78 18,78 15,11 10,89 P L 15,5 18,96 15,5 11,7 σ 0,66 0,6 0,56 0,73 σ 0,70 0,67 0,60 0,79 b 0,5 0,0 0, 0,33 σ 0,37 0,35 0,40 0,47 a 7,31 9,14 6,61 4,81 μ 0,5 0,57 0,9 0,36 V G 1,80 1,87 1,44 1,59 V L 1,80 1,88 1,44 1,60 P G 3,57 4,01 1,83,46 P L 3,57 4,07 1,83,51 σ 0,47 0,69 0,36 0,34 σ 0,47 0,71 0,37 0,34 b 0,18 0,31 0,1 0,09 σ 0,36 0,44 0,33 0,8 a 7,3 5,06 8,97 1,71 μ 0,17 0,34 0,03 0,5 V G 1,7 1,55 1,09 1,0 V L 1,6 1,54 1,09 1,0 P G 1,5,8 0,79 1,06 P L 1,3,4 0,79 1,06 σ 0,33 0,34 1,18 0,54 σ 0,34 0,35 0,39 0,55 b 0,09 0,09 0,11 0,0 σ 0,7 0,8 0,8 0,36 a 14,8 13,8 13,0 7,41 μ 0,18 0,19 0,9 0,3 V G 1,4 1,6 1,38 1,47 V L 1,4 1,6 1,38 1,47 P G 1,17 1,3 1,61 1,95 P L 1,17 1,3 1,61 1,95 39
İlker MERT, Cuma KARAKUŞ/ Poltekk Dergs, 015; 18 (1) : 35-4 de Gamma dağılımı 0,33-1,18 m/s (Aralık ayı) arasıda değşe değerler le daha az sapmaya sahp olduğu Çzelge 3 de görülmektedr. Ayı çzelgeye göre Gamma dağılımı ç a değerler 4,81 (Ekm ayı) le 68,78 (Ağustos ayı) değerler arasıda değşmektedr. Bu peryot ta b parametres se 0,07 (Ağustos ayı) le 0,48 (Eylül ayı) değerler arasıda değşmektedr. Gamma dağılımı ç mmum ve maksmum tahm rüzgar hızı ve güç yoğuluğu değerler 1,09 m/s-0,79 W/m (Kasım ayı) ve 4,66 m/s-61,98 W/m (Ağustos ayı) dr. Log-ormal dağılımı ç σ parametres ayı döemde 0,1 (Ağustos ayı) le 0,47 (Ekm ayı) değerler arasıda değşmektedr. μ parametres se 0,03 (Kasım ayı) le 1,53 (Ağustos ayı) arasıdak değerlere sahp olmuştur. Log-ormal dağılımı ç mmum ve maksmum tahm rüzgar hızı ve güç yoğuluğu değerler Gamma değerler le ayı değerde hesaplamış olup 1,09 m/s-0,79 W/m (Kasım ayı) ve 4,66 m/s-61,98 Çzelge 4. Yıllık Gamma ve Log-ormal dağılımlarıı karakterstk değerler (Aual characterstcs of the Log-ormal ad Gamma dstrbutos) Peryot Parametre 006 007 008 009 Parametre 006 007 008 009 Yıllık Gamma Souç olarak hem Çzelge 1 hem de Çzelge -4 de verle gözleme dayalı ortalama rüzgar hızları le her k dağılım tarafıda tahm edle σ ve P değerler yakı olduğu görülmektedr. Acak Gamma dağılımıı daha hassas değerler ürettğ ayı çzelgelerde alaşılmaktadır. Buula beraber rüzgar hızı tahme dayalı olarak yapıla bu statstksel çalışmaı hassasyet göstere testler souçları Çzelge 5 ve 6 suulmuştur. Çzelge -4 de verle aylık ve yıllık ortalama güç yoğuluğu değerler100 W/m de küçük olması edeyle rüzgar gücü sııflamasıda e düşük potasyel göstere Class 1 grubua grmektedr [4]. Dolayısı le bu bölge rüzgar gücü yoğuluğuu düşük kalması, rüzgar eerjs sstemler tarafıda elde edleblecek elektrk mktarıı düşük olacağıa ve şebekeye doğruda destek vereblmes mümkü görümedğe şaret etmektedr [5]. Acak şebeke Log-ormal σ 1,64 1,34 1,35 1,7 σ 1,76 1,50 1,56 1,44 b 0,84 0,71 0,73 0,67 σ 0,59 0,55 0,57 0,55 a 3,1 3,58 3,45 3,54 μ 0,83 0,79 0,77 0,7 V G,70,54,51,39 V L,73,55,54,40 P G 1,06 10,04 9,69 8,36 P L 1,46 10,16 10,04 8,47 W/m (Ağustos ayı) dr. Çzelge 1 de verle aylık ortalama hızları Çzelge 3 te verle değerlerle yüksek korelasyo gösterdğ acak Gamma dağılımıı daha tutarlı olduğu görülmektedr. Yıllık Gamma ve Logormal dağılımlarıı karakterstk değerler Çzelge 4 de verlmştr. Her k dağılımda ye bezer stadart sapma (σ) değerlere sahp olmakla brlkte ye bu döemde de Gamma dağılımı 1,7-1,64 m/s arasıda değşe değerler le daha az sapmaya sahp olduğu Çzelge 4 de görülmektedr. Ayı tabloya göre Gamma dağılımı ç a değerler 3,1(006) le 3,58 (007) değerler arasıda değşmektedr. Bu peryot ta b parametres se 0,67 (009) le 0,84 (006) değerler arasıda değşmektedr. Gamma dağılımı ç mmum ve maksmum tahm rüzgar hızı ve güç yoğuluğu değerler,39 m/s-8,36 W/m (009) ve,7 m/s-1,06 W/m (006) dr. Logormal dağılımı ç σ parametres ayı döemde 0,55 (007, 009) le 0,59 (006) değerler arasıda değşmektedr. μ parametres se 0,7 (009) le 0,83 (006) arasıdak değerlere sahp olmuştur. Logormal dağılımı ç mmum ve maksmum tahm rüzgar hızı ve güç yoğuluğu değerler Gamma dağılımıı değerler le ayı değerde hesaplamış olup,4 m/s-8,47 W/m (009) ve,73 m/s-1,46 W/m (006) dr. erşm bulumaya bölgelerde Class 1 gurubua gre düşük güç yoğuluğu gerektre uygulamalarda kullaılableceğ değerledrlmektedr. Rüzgar hızı modelleme şlem grafksel olarak görüüşü ya rüzgar hızı hstogramı üzerde Gamma le Log-ormal modeller ç OYF ve KDF dağılım eğrler Şekl de görülmektedr. Ayrıca, her k dağılım model hem gözlem hem de tahm değerlere at kümülatf dağılım olasılıklarıı brbre yakılığıı göstere P-P (olasılık-olasılık) grafğ de Şekl de görülmektedr. Elde edle OYF ve KDF eğrler celedğde Gamma dağılımı 0,4 m/s le 1 m/s ve 1,6 m/s le,8 m/s hız aralığıda tahm edle olasılık değerler Logormal dağılımıa göre daha başarılı olduğu görülmektedr. Acak, 4 m/s ve üzer hız aralığıda her k dağılımda bezer souçlar üretmektedr. P-P grafğ de ye rüzgar hızlarıa bağlı olarak gerek Log-ormal gerekse Gamma dağılımlarıı OYF ve KDF eğrler destekleyc mahyette tahm ve gözlem değerler arasıdak yakı olasılık değerler elde edldğ göstermektedr. 40
ANTAKYA BÖLGESİNDE RÜZGAR GÜCÜ YOĞUNLUĞU VE RÜZGAR HIZI DAĞILIMI PA, Poltekk Dergs, 015; 18 (1) : 35-4 souçlara göre e y uyum değerler mmum A-D, RMSE ve maksmum R değerler le değerledrlmektedr. Her e kadar değerler bezer souçlar ortaya koysa da Gamma dağılımı sırasıyla 6,684 (A-D), 0,0376 (RMSE) ve 0,9968 (R ) değerler le daha başarılı olarak değerledrlmektedr. Bu oktada Gamma dağılımıı ortalama R değer maksmum değer 1 olableceğ göz öüe alıdığıda 0,9968 (% 99,68) değer le çok yüksek hassasyet ve tutarlılık gösterdğ alaşılmaktadır. Şekl. Gamma ve Log-ormal modeller rüzgar hızı gözlem değerlere bağlı olarak elde edle OYF, KDF ve P-P dağılım eğrler (PDF, CDF ad P-P curves of the Log-ormal ad Gamma models based o observed wd speed values) İstatstksel modelleme şlem so adımı ola uyum ylğ test ç hesaplaa, Gamma ve Log-ormal dağılımlarıa at A-D, RMSE ve R değerler Çzelge 5 ve Çzelge 6 da verlmektedr. Bu Çzelgelerde verle 4. SONUÇLAR (CONCLUSIONS) Bu çalışmada, Atakya bölgesdek rüzgar gücü yoğuluğu ve rüzgar hızı dağılımı parametreler statstksel aalz, 006-009 yılları arasıda ölçüle rüzgar hızı verler kullaılarak gerçekleştrlmştr. Modelleme ç Gamma ve Log-ormal dağılımları kullaılmış olup ve bu modelleme şlem başarısıı değerledrmek ç A-D, RMSE ve R değerler hesaplamıştır. Elde edle souçlar kısaca özetlemek gerekrse; - Aylık bazda Kasım ayı (1,09 m/s, 008) e düşük, Temmuz ayı (4,88 m/s, 006) e yüksek rüzgar hızıa sahp döemler olduğu, - Bölgede hakm ola rüzgar yöü Güey/güey-batı (% 44,6) olduğu, - Gamma dağılımı Ocak- Temmuz döemde 0,3 (Ocak ayı) le 1,7 m/s (Temmuz ayı) değerler le Ağustos-Aralık döemde 0,33-1,18 m/s (her k değer ç Aralık ayı) arasıda değşe değerler le daha az sapmaya sahp olduğu, - Daha az sapmaya sahp ola Gamma dağılımı ç mmum ve maksmum tahm rüzgar hızı ve güç yoğuluğu değerler 1,09 m/s-0,79 W/m (Kasım ayı) ve 4,88 m/s-71,18 W/m (Temmuz ayı) olduğu, - Rüzgar hızıı modelleme kousuda Atakya ç Gamma dağılımıı sırasıyla 6,684 (A-D), 0,0376 (RMSE) ve 0,9968 (R ) değerler le daha başarılı olduğu değerledrlmektedr. Souç tbaryle, Atakya bölgesde aylık ve yıllık Çzelge 5. Gamma ve Log-ormal dağılımları ç A-D değerler. (A-D values of the Log-ormal ad Gamma dstrbutos) 006 007 008 009 Ort. A-D A-D A-D A-D A-D Gamma 5,737 4,69 5,75 10,554 6,684 Log-ormal 18,47,649 3,591 38,797 5,81 Çzelge 6. Gamma ve Log-ormal dağılımları ç RMSE ve R değerler. (RMSE ad R values of the Log-ormal ad Gamma dstrbutos 006 007 008 009 Ortalama RMSE R RMSE R RMSE R RMSE R RMSE R Gamma 0,0453 0,99 0,014 1 0,0503 0,998 0,0404 0,999 0,0376 0,9968 Log-ormal 0,0489 0,99 0,0144 1 0,056 0,998 0,0489 0,998 0,041 0,9965 41
İlker MERT, Cuma KARAKUŞ/ Poltekk Dergs, 015; 18 (1) : 35-4 ortalama güç yoğuluğu olarak 100 W/m de küçük değerler elde edldğ ç düşük güç yoğuluğua bağlı olarak bölge rüzgar eerjs sstemler tarafıda şebekeye doğruda destek verleblmes mümkü görümedğ, daha çok şebeke erşm bulumaya ve/veya kırsal alalarda düşük güç yoğuluğu gerektre uygulamalarda kullaılableceğ değerledrlmektedr. 5. SİMGELER VE KISALTMALAR (NOMENCLATURE AND ABBREVIATIONS) P : Rüzgar güç yoğuluğu ρ : Hava yoğuluğu σ : Log-ormal dağılımı ölçek parametres μ : Log-ormal dağılımı yer parametres b : Gamma dağılımı ölçek parametres a : Gamma dağılımı şekl parametres Γ : Gamma foksyou σ : Stadart sapma OYF : Olasılık yoğuluk foksyou KDF : Kümülatf dağılım foksyou A-D : Aderso-Darlg test R² : Belrleme Katsayısı RMSE : Ortalama Karesel Hataı Karekökü 6. REFERANSLAR (REFERENCES) 1. Eerj Esttüsü.014. http://eerjesttusu.com/014/01/13/tureb-baskaataseve-turkye-ruzgar-eerjs-potasyelavrupada-fazla.. TEİAŞ, Türkye Elektrk İstatstkler, 014. http://www.teas.gov.tr/statstkler.aspx 3. TÜREB, Türkye Rüzgar Eerjs Brlğ, Türkye Rüzgar Eerjs İstatstkler Ocak 014 Raporu, http://www.tureb.com.tr, (014). 4. Özgür, M.A., Kütahya Rüzgar Karakterstğ İstatstksel Aalz ve Elektrk Üretme Uygulaablrlğ, Doktora Tez, Osmagaz Üverstes Fe Blmler Esttüsü, Eskşehr, (006). 5. Düdar, C., Badırma, Bodrum, Bozcaada ve Çeşme Bölgeler İç Rüzgar Eerjs Potasyeller Belrlemes, Yüksek Lsas Tez, Hacette Üverstes, Fe Blmler Esttüsü, Akara, (1997). 6. Esk, N., Artar, H. ve Tolu, S., Wd Eergy Potetal of Gökçeada Islad Turkey, Reewable ad Sustaable Eergy Revews, 1: 839-851, (008). 7. Çelk, A. N., İskederu Bölgese At Rüzgar Hızı ve Güç Yoğuluğuu Çeştl Modeller Kullaarak İstatstksel Olarak Aalz, II. Yeleeblr Eerj Kayakları Sempozyumu, (003). 8. Sah, B. ad Blgl, M., Wd Characterstcs ad Eergy Potetal Bele-Hatay, Turkey, Iteratoal Joural of Gree Eergy, 6: 1-16, (009). 9. Blgl, M., Sah, B., Kahrama, A., Wd eergy potetal Atakya ad Iskederu regos, Turkey, Reewable Eergy, 9(10): 1733-1745, (004). 10. Sarkar, A., Sgh, S., ad Mtra, D., Wd clmate modelg usg Webull ad extreme value dstrbuto, Iteratoal Joural of Egeerg, Scece ad Techology, 3(5): (011). 11. Olaofe, Z. O., ad Folly, K. A., Statstcal Aalyss of Wd Resources at Darlg for Eergy Producto, Iteratoal Joural of Reewable Eergy Research (IJRER), (): 50-61, (01). 1. Yog, H. O. U., Ydog, P. E. N. G., Johso, A. L., ad Jg, S. H. I., Emprcal Aalyss of Wd Power Potetal at Multple Heghts for North Dakota Wd Observato Stes, Eergy Scece & Techology, 4(1), (01). 13. Mert, İ., Karakuş, C., ve Peker, F., Atakya bölges rüzgar karakterstğ celemes, DÜ Mühedslk Dergs, 5(1): 13-, (014). 14. Kurba, M., Katar, Y. M., ad Hocaoğlu F.O., Webull dağılımı kullaılarak rüzgar hız ve güç yoğuluklarıı statstksel aalz, Afyo Kocatepe Uversty Joural of Scece, 7(): 05-18, (007). 15. Akpar E. Kavak, Akpar S., A Assessmet of Wd Turbe Characterstcs ad Wd Eergy Characterstcs for Electrcty Producto, Eergy Sources, Part A, 8: 941 953, (006). 16. Ada, J., Ododo J. C., Wd Speed Dstrbutos ad Power Destes of Some Ctes Norther Ngera, Joural of Egeerg ad Appled Sceces, 5(6): 40-46, (010). 17. Baıley, R. L., ad Dell, T. R., Quatfyg dameter dstrbutos wth the Webull fucto, Forest Scece, 19: 97-104, (1973). 18. Darbad, S., Aalam, M.T., ad Asad, H. Comparso of Four Dstrbutos for Frequecy Aalyss of Wd Speed, Evromet ad Natural Resources Research, (1), 96-105, (01). 19. Cho, S. C., ad Wette, R., Maxmum lkelhood estmato of the parameters of the gamma dstrbuto ad ther bas, Techometrcs, 11(4), 683-69, (1969). 0. Nelso, T. C., Dameter dstrbuto ad growth of loblolly pe Forest Scece, 10: 105-115, (1964). 1. Aderso, T.W. ad D.A. Darlg, Asymptotc theory of certa goodess-of-ft crtera based o stochastc processes, Aals of Mathematcal Statstcs, 3: 193-1, (195).. Krejć, N., Luža, Z., Ovc, Z., Stochastc Newtolke methods for computg equlbra geeral equlbrum models. Computatoal & Appled Mathematcs, 30(1): 17-149, (011). 3. Yıldırım, U., Gazbey, Y., ad Gügör A., Nğde l rüzgar eerjs potasyel, Mühedslk Blmler Dergs, 1(): 37-47, (01). 4. L, M., ad L, X., Ivestgato of wd characterstcs ad assessmet of wd eergy potetal for Waterloo rego, Caada, Eergy Coverso ad Maagemet, 46(18): 3014-3033, (005). 5. Mert, İ., Karakuş, C., Taç, B., Hatay İl Kıyısal Rüzgar Eerjs Potasyel Belrlemes ve Arazye Uygu Rüzgar Türb Seçm, 9. Ulusal Temz Eerj Sempozyumu, Koya, 699-708, (013). 4