YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI AÇISINDAN RÜZGAR ENERJİSİNİN TÜRKİYE DEKİ KAPASİTESİ LEVENT YILMAZ Istanbul Tknik Ünivrsitsi, İnşaat Fakültsi, Hidrolik v Su Yapıları Kürsüsü, 8626, Maslak, Istanbul. ÖZET Rüzgar nrji santrallrinin diğr nrji santrallrin gör avantajları hammadd ihtiyacının olmaması, diğr nrji santrallrin oranla daha hızlı kurulması, tmiz bir nrji kaynağı olması v nrjid dışa bağımlılığı azaltmasıdır. Ancak bu avantajlarının yanında bazı dzavantajları da vardır. Gürültü, arazi kullanımı v rüzgarın sürkliliği olmaması v çvrsl tkilri rüzgar nrjisi santrallrinin önmli dzavantajları arasında yr almaktadır. Özllikl diğr nrji kaynaklarının bitmy yüz tutmuş olması ülklri altrnatif nrji kaynaklarına tşvik tmiştir. Altrnatif nrji kaynaklarından, rüzgar nrjisi hm dünyada hm d Türkiy d büyük bir glişm göstrmiştir, yni rüzgar nrjisi santrallrinin kurulmasına yol açmıştır. Bu sbpl Türkiy dki ynilnbilir nrji kaynaklarından olan rüzgar nrjisi potansiyli inclncktir. Sonuçta vrimli kullanıldığı takdird rüzgar nrjisinin Türkiy için hammadd girdisi olmadığı için oldukça iyi bir sonuç vrcği tahmin dilmktdir. Anahtar Klimlr: rüzgar nrjisi, santral, tmiz nrji kaynağı ABSTRACT Th wind powr plants ar chosn as Alacati, Gokcada, Datca, Bozcaada and Intp Rgions. Th advantags of th wind powr plants ar that thy hav rnwabl nrgy sourcs, and th wind nrgy plants can b stablishd in a vry short tim which is a clan nrgy In Turky, at Marmara Rgion and Agan rgion th wind vlocity masurmnts wr takn and as a rsult, th bst placs for stablishing sourc. This kind of nrgy is indpndnt whn comparing with th fossil nrgy sourcs. Kywords: wind nrgy powr plants, rnwabl nrgy 1. GİRİŞ Türkiy nin toplam rüzgar nrjisi potansiyli il 8 MW düzyinddir. Dvlt Mtoroloji İşlri istasyonlarının 197-198 dönmi rüzgar vrilrinin dğrlndirilm sonuçlarına gör, Türkiy nin yıllık ortalama rüzgar hızının on mtr yüksklikt 2. m/s v rüzgar gücü yoğunluğunun 2 W/m 2 olduğu blirlnmiştir. Türkiy nin rüzgar nrjisi potansiyli bölglr gör dğrlndirildiğind, Marmara v 1
Günydoğu Anadolu bölglrinin rüzgar gücü yoğunluğu bakımından diğr bölglr gör daha zngin olduğu görülmktdir. Türkiy, ynilnbilir nrji kaynakları bakımından oldukça iyi durumdadır. 1961 yılında yapılan bir araştırmaya gör dokuz il yayılmış olarak 718 tan su çıkarma amaçlı v 1 tan lktrik ürtn rüzgar türbini tspit dilmiştir (Tablo.1) (Kızıltuğ, 22). Tablo. 1 Rüzgar nrjisi potansiylinin Türkiy nin farklı cografi bölglrin gör dağılımı (Kızıltug, 22) Bölg İsmi Ortalama Rüzgar Enrjisi Yoğunluğu (W/m 2 ) Ortalama Rüzgar Hızı (m/s) Akdniz 21.36 2. İç Anadolu 2.1 2.6 Eg 23.7 2.6 Karadniz 21.31 2.38 Doğu Anadolu 13.19 2.12 Güny Doğu Anadolu 29.33 2.69 Marmara 1.91 3.29 Boyutsuz Rüzgar hızı (w/wma) Srilr 1 Boyutsuz Rüzgar Hızları sürlri Srilr 2 Srilr 3 Srilr 1, Srilr Srilr 6 1 Srilr 7 Srilr 8, Srilr 9 Srilr 1 Srilr 11 1 2 Srilr 12 Srilr 13 Boyutsuz Zaman Aralığı (t/to) Srilr 1 Srilr 1 Srilr 16 S il 17 Şkil.1. Boyutsuz Rüzgar Hızı Sürlri Tablo. 2 Rüzgar nrjisi açısından n zngin bölglr (Kızıltug, 22) 2
İstasyon İsmi Ortalama Rüzgar Enrjisi Yoğunluğu (W/m 2 ) Ortalama Rüzgar Hızı (m/s) Bandirma 12.6.1 Antakya 18.9. Kumköy 82.1 Mardin 81..1 Sinop 77.9.1 Gökçada 7. Çorlu 72.3 Çanakkal 71.2 3.9 Tablo.3 Türkiy dki son duruma gör Rüzgar Enrjisi Santrallri (Kızıltuğ, 22) Faaliytt bulunan Rüzgar Enrjisi Santrallri Proj İsmi Bölg Güç(MW) Çşm Alaçati Rüzgar Enrji Santrali Izmir 7.2 İzin Bklyn Tsislr Kocadağ Izmir Çşm Konaği. Çanakkal Çanakkal 3 Bozcaada Çanakkal 1.2 Mütahhitlik için Bklyn Tsislr Mazidaği İzmir Çşm Alaçati 39 Fizibilit Raporu için Bklynlr Datça Muğla Datça 28.8 Datça (II) Muğla Datça 12. Yalikavak Muğla Datça 7.92 Intp Çanakkal Intp 3 Intp (II) Çanakkal Intp 13.2 Akhisar (I) Manisa Akhisar 12 Akhisar (II) Manisa Akhisar 3 Bandirma Baliksir Bandirma 1 Byoba Manisa Akhisar 7.92 Çşm Izmir Çşm 12 Karaburun Izmir Karaburun 22. Gökçada Çanakkal Gökçada 1.62 3
Rüzgar Hızı DağılımınınTkrarı Rüzgarlı saatlr 12 1 8 6 2 1 3 7 9 11 13 1 17 Şkil. 2. Rüzgar Hızı Dağılımının Oluşumu (Wibull-Probability Distribution) Snlik Rüzgar Enrjisi Kwh 9 8 7 6 3 2 1 1 3 7 9 11 13 Şkil. 3 Rüzgar Enrjisi Dağılımı (Kızıltug, 22)
Tablo. Türkiy d yni Rüzgar Enrjisi Santrallrinin tsis aşamasında olanları (Kızıltug, 22) Proj İsmi Projnin Bulunduğu Bölg Kurulu Gücü Csm Alacati Izmir Csm Alacati 7.2 MW Kocadag Izmir- Csm Kocadag. MW Canakkal Canakkal 3 MW Bozcaada Canakkal - Bozcaada 1.2 MW Mazidagi Izmir Csm Alacati 39 MW Intp Canakkal - Intp 3 MW Datca Datca - Muğla 28.8 MW Datca Mugla - Datca 12. MW Yalikavak Mugla Bodrum - Yalikavak 7.92 MW Csm Izmir - Csm 12 MW Akhisar Manisa - Akhisar 12 MW Akhisar Manisa - Akhisar 3 MW Byoba Manisa Akhisar (Byoba) 7.92 MW Karaburun Izmir - Karaburun 22. MW Haciomrli Izmir - Haciomrli MW Kocadag Izmir Csm KOCADAG 26.2 MW Gokcada Canakkal - Gokcada MW Yaylakoy Izmir - Karaburun 1 MW Lapski Canakkal - Lapski 1 MW Snkoy Hatay Snkoy 12 MW Bln Bln - Hatay 2 3 MW Kumkal Canakkal - Kumkal 12. 6 MW Mazidagi - 2 Izmir Csm 9 MW Mazidagi - 3 Izmir Csm 39.6 MW Kapidagi Erdk - Baliksir 2 3 MW Karabiga Karabiga - Canakkal 1 MW Ynic Bln Ynic Bln Karaburun 7 1 MW Zytinbağ Bursa - Zytinbag 3 6 MW Csm Csm 18 2. MW Tastp Tastp - Bandirma 37.8 MW Kocaali Tkirdag Sarkoy 31.2 MW Topdag Sinop 33 MW Pasalimani Kapidagi - Marmara 9 MW Syitali Aliaga 1 MW Guzlyr Csm. MW Ynisakran Aliaga - Bahcdr MW Ekinli Karacaby - Bandirma 39.6 MW 2. METOD 9 Eylül 1999 tarihind Türkiy d Rüzgar Enrji Santrallri il ilgili YID Modli yarışması il ayrı proj ortaya atılmış v bunların tsisi il Türkiy d rüzgar nrjisi santrallrinin
kapasitsi 17 MW civarına çıkacaktır. Ayrıca rüzgar nrjisi santrallrind hrhangi bir kirlilik misyonu olmadığı için glckt tmiz nrji açısından v ynilnbilir nrji kaynakları açısından bu nrji kaynağı önmli bir yr sahip olacaktır. Tablo. Türkiy dki Rüzgar nrjisi Proj kaynakları açısından mümkün olabilck Sonuçlar (YEKAB) Sn Tsis Kapasitsi 2 MW 23 1 MW 2 MW 21 1. MW 22 2. MW Rüzgar nrjisi türbinlri v buna bağlı olan nrji kullri bugünlrd Türkiy d Türk Firmaları tarafından inşaa dilbilmktdirlr. Tsislrin vrimliliği fizibilit raporları il blirlnrk, inşaat v taahhüt işlrin girişilmktdirlr. Tablo. 6 Türkiy d rüzgar nrjisi il ilgili çalışan grupların hdflri Yıl Tsis Gücü YEKAB- HEDEFİ 2 8 MW -- 23 1 MW 28 2 MW 1 21 1 MW 2 22 2 MW Tablo. 7 Toplam kurulu güç açısından Türkiy dki farklı rüzgar nrji kapasitsi açısından Glcktki güç artışının kıyaslanması Sn Kurulu Güç Toplam nrji kapasitsi içindki oranları 2 3 (MW) % 1.33 21 6 (MW) % 1.38 22 11 (MW) % 18.18 Ülkmizd 198 yılında kurulmuş olan kw kapasitli bir rüzgar türbini Çşm d turistik bir tsisin lktrik nrjisi ihtiyacının % ini karşılamaktadır. Ticari amaçlı ilk rüzgar santrali 6
olan Alaçatı nın Grmiyn Köyü nd kurulmuş otoprodüktor statüsündki 1.7 MW kurulu gücündki santral, yılda yaklaşık.. kwh nrji ürtrk çvr bölgd yaşayan bş bin kişinin lktrik ihtiyacını karşılamaktadır. Ayrıca 7.2 MW kapasitli Alaçatı Rüzgar Santrali 1998 yılında ürtim başlamıştır. Bunların yanı sıra, Bodrum Bldiysi v Çanakkal İntp Bldiysi kndi lktrik ihtiyaçlarını rüzgar nrjisindn karşılamak için girişimlr başlamışlardır. Bodrum Yarımadası nın 1998 yılı tüm lktrik nrji ihtiyacını 1 adt rüzgar türbini il karşılamak mümkündür. Çşitli firmalar da rüzgar hızının fazla olduğu yrlrd, ntrkonnkt sistm bağlı rüzgar nrjisi projlrinin ön fizibilit çalışmalarına dvam tmktdir. Enrjinin mümkün olduğu kadar vrimli bir şkild dönüştürülmsi için, kanatların, rotorun süpürm alanından gçn rüzgarla mümkün olduğu kadar fazla tkilşmlri grkir. Katılığı yüksk, çok kanatlı bir rüzgar türbininin kanatlarının rüzgarla tkilşimlri, çok düşük tip hız oranlarında olurkn, katılığı düşük rüzgar türbinlrinin kanatları, süpürm alanını tamamn doldurmak için daha fazla harkt olanağına sahiptirlr v böylc aralarından gçn rüzgarla daha fazla tkilşirlr. Tip hız oranının düşük olması dmk, rüzgarın bir kısmının rotor süpürm alanından, kanatlarla tkilşmdn gçmsi dmktir. Tip hız oranının yüksk olması halind is türbin, rüzgara fazla dirnç göstrck v rüzgarın bir kısmı türbinin çvrsindn gçcktir. 3.RÜZGAR HIZI DAĞILIMININ İNCELENMESİ Rüzgar hızı dağılımı poisson dağılımına gör irdlnmiştir: Poisson Dağılımı aşağıdaki bazı özlliklr sahiptirlr: 1. Blli bir zaman aralığında mydana gln olaylar, diğr başka zaman aralıklarında mydana gln olaylardan bağımsızdırlar. 2. Birdn fazla olayın mydana glm olasılığı çok küçük zaman aralığında is bu ihmal 7
dilbilir. Poisson Dağılımı: Olasılık Dağılımı Poisson rastgl dğişkni X için, blli bir zaman aralığında vya blli bir özl bölg için şu şkild vrilmişitr: p! (, ),1, 2,... (1) burada olan olayların ortalama bir sayısı olup, Tablo. 1 gör ortalama rüzgar hızı Akdniz Bölgsi için snlik olarak blli bir istasyonda 2. m/s olmaktadır. Şayt Poisson dağılımı uygulanacak olursa Poisson olasılık dağılımına gör m/s rüzgar hızı bir yıllık gözlm istasyonu için Poisson Olasılık Toplamı Tablosundan bu bölg için yıllık yukarki dğrd rüzgar sm olasılığı şöyl bulunmuştur: ( Walpol and Myrs, 198 ), ),2.)! 2.,2.) 2.!,2.).98 8912.668 (2) İç Anadolu için is bu dğr, ),2.6)! 2.6 2.6!,2.6),2.6).673 (3) şklind bulunmuştur. Eg Bölgsi için yapılan çalışmada bu olasılık dğri şu şkild hsaplanmıştır:, ),2.6)! 2.6 2.6!,2.6),2.6).723 () Karadniz Bölgsind is bu dğr 8
, ),2.38)! 2.38 2.38!,2.38),2.38).639 () şklinddir. Doğu Anadolu Bölgsind is m/s lik ortalama rüzgar hızının sm olasılığı Poisson Dağılımına gör şöyl bulunmuştur:, ),2.12)! 2.12 2.12!,2.12),2.12).983.973.361 (6) Aynı olasılık Güny Doğu Anadolu Bölgsi için, ),2.69)! 2.69 2.69!,2.69),2.69).7187 (7) dğrind bulunmuştur. Marmara Bölgsi için is bu olasılık dğri, ),3.29)! 3.29 3.29!,3.29),3.29).18 (8) şklind bulunmuştur. Sonuçlara gör n fazla rüzgar nrjisi açısından olasılık Marmara Bölgsind glck vaat ttiği görülbilir.. SONUÇLAR Yapılan fizibilit çalışmaları, Türkiy nin özllikl Marmara v Eg Bölglrinin rüzgar nrjisi dönüşüm sistmlri için uygun olduğunu göstrmiştir. Elktrik sarfiyatının n yüksk 9
olduğu bölglrin Marmara v Eg olduğu göz önün alınırsa buralara kurulacak olan rüzgar, nrjisi dönüşüm sistmlri il lktriğin iltimi sırasında ortaya çıkacak kayıpların da azalacağı açıktır. Ayrıca, yapılan son kanuni düznlmlrl özl şirktlrin kuracağı rüzgar nrjisi dönüşüm sistmlrinin ulusal şbky vrcği lktrik nrjisini satması vya vrdiği lktrik nrjisi kadarını kullanması gündm glmiştir.. REFERANSLAR Dnno, K., Enginring Economics of Altrnativ Enrgy Sourcs, CRC Prss Inc., 199 Hir, S., Grid Intgration of Wind Enrgy Sourcs, CRC Prss Inc. 199 Mukund, R. P., Wind and solar powr systms, 1999. Kıziltug, M., Wind Enrgy, Th Graduation Thsis at th Tchnical Univrsity of Istanbul, Turky, 22, pp. 1-7, Istanbul, Turky Ramakumar, R., Storag Options for Hannssing Wind Enrgy, 7 83, Novmbr 1983. Walkr, J. F., Wind nrgy tchnology, 1997 Walpol, R. E., and R. H. Myrs., Probability and Statistics for Enginrs and Scintists, MacMillan Publishing Company, Nw York, 198 Wilson, R. E., Elctrical Enrgy from th Wind, pp. 6-69, January 198. 1
11