ÖZET
Bu çalışmada, Rüzgar Enerjisinden lisanssız elektrik üretimi kapsamında Türkiye’de kurulmaya başlanan 1MW ve altı güçteki rüzgar enerji santrallerinin fizibilite sürecinde dikkat edilmesi gereken noktalar incelenmiştir. Yasal mevzuatlar gereği yüksek potansiyele sahip olan sahaların hızlı bir şekilde tespit edilmesi ardından ise uzun soluklu bir idari izin sürecine geçilmesi gerekmektedir. İlgili proje takviminde teknik analizlerin nasıl ve hangi araçlar kullanılarak yapılması gerektiği makale kapsamında irdelenerek, yatırımcılara yol gösterilmesi amaçlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: lisanssız, rüzgar, lisanssız elektrik, reanalysis veri, sanal veri, sanal ölçüm
- GİRİŞ
2013 yılında EPDK tarafından hazırlanarak yürürlüğe girmiş olan Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmelik kapsamında kurulu gücü 1 MW ve altı olan yenilenebilir kaynaklara dayalı enerji üretim tesisleri için lisans alma zorunluluğunun kaldırılması ile özellikle Güneş enerji santrallerinin (GES) kurulumunda hızlı bir gelişme yaşanmıştır. Lisanssız rüzgar enerji santralleri (RES) ise gerek pazarın talebi olan türbin modellerinin sınırlı olması, gerekse kimi izin süreçlerinin uzun sürmesi nedeniyle beklenen gelişmeyi gösterememiştir. Bu bildirinin kaleme alındığı tarih olan Şubat 2016 itibariyle TEDAŞ’ın yayınlamış olduğu rakamlar üzerinden karşılaştırma yapılacak olursa, TEDAŞ’a sunularak onay almış projelerin toplam kurulu güçleri GES için 2.429.958 kWe iken, RES için bu değer sadece 91.828 kWe olarak kalmıştır. Toplam TEDAŞ’a başvuru yapan proje sayısı da GES için 4812 iken RES için bu değer sadece 235’tir. Görüleceği gibi RES proje başvurusu GES proje başvurusunun %5’inin bile altında seyretmektedir.
Rakamların ardında yatan sebepler çeşitlendirilebilir ancak bu çalışmanın konusuyla örtüşmesi bakımından, GES‘lerin enerji üretim tahminleri ölçüm yapılmaksızın oldukça yüksek bir doğrulukla öngörülebilirken RES’ler için yerinde ölçüm yapılmaksızın üretim tahmininde bulunmanın teknik açıdan oldukça güç ve yüksek belirsizlikli olduğunu belirtmek gerekir.
Yatırımcı penceresinden irdelendiğinde, lisanslı bir santrale yapılacak yatırımın bütçesi içerisinde, rüzgar ölçüm sürecinin tamamına (rüzgar ölçüm direğinin kurulması ve işletilmesi, danışmalık hizmetleri, teknik analiz raporunun hazırlanması vs.) ilişkin maliyetler oldukça küçük bir yere sahiptir. Bu görece düşük bütçeli ölçüm süreci sonunda ise yatırımın geri dönüş sürecine ışık tutacak değerli bilgilere ulaşılmakta, bu sebeple eksiksiz bir fizibilite sürecinin yürütülmesi kaçınılmaz olarak gereklilik haline gelmektedir. Ancak lisanssız pazarda faaliyet gösterilecek ise, hem de ilgili sahada sadece 1 MW kurulu güce sahip bir santral kurulması planlandığında, ölçüm süreci gerek proje takviminin sıkışıklığı, gerekse ortaya çıkacak maliyetler açısından yatırımcıların tercih etmekten çekindiği bir angaryaya dönüşmektedir. Tam da bu noktada yatırımın teknik belirsizliğini azaltacak ancak bunu kısa sürede ve ekonomik bir bütçeyle sağlayacak çözümler pazarda ihtiyaç olarak belirmektedir.
- RÜZGAR ÖLÇÜM DİREĞİ ve MİNİMUM KONFİGÜRASYONU
Teknik açıdan durum ele alındığında bir santralin lisanslı ya da lisanssız olması şeklinde ayrım yapmak mümkün değildir. Bu nedenle lisanslı santrallerin projelendirilme aşamalarında geçerli olan tüm hassasiyetlerin lisanssız ölçekteki santraller için de uygulanıyor olması, düşük belirsizlikli bir enerji analiz süreci için kaçınılmazdır. Bu sebeple, lokal etkilerin çok yoğun olarak rüzgar karakteristiğine etki ettiği kompleks sahalarda geliştirilecek santraller için IEC 61400-12 standartına uygun bir ölçüm direği ile yerinde yapılacak minimum 1 yıllık ölçüm, yatırımcının sahip olacağı teknik değerlendirme raporunun çok daha sağlam temellere oturmasını sağlayacaktır.
İlgili rüzgar ölçüm direği kurulurken, 1MW ve altı türbinlerde göbek yüksekliklerinin görece daha düşük olduğu göz önünde bulundurulacak, kurulacak rüzgar ölçüm direğinin minimum 2/3 göbek yüksekliğinde olmasına özen gösterilmelidir. Ancak bu değer modern türbinler ile kıyaslandığında görece daha düşük kaldığı için yatırımcı adına kolay uygulanabilir, ekonomik bir ölçüm periyodunun kapısını aralamaktadır. Tablo 1. ‘de kimi ticari rüzgar türbinlerinin katalog değerlerinden alınmış göbek yükseklikleri ile, bu yükseliklerin 2/3 ‘üne tekabül eden, IEC tavsiyesi doğrultusundaki minimum rüzgar ölçüm direği yükseklikleri belirtilmiştir. Burada altı çizilmesi gereken nokta ise mümkün ise bu ölçümün kurulacak olan türbinin hub yüksekliğine eşit bir rüzgar ölçüm direği ile yürütülmesi gerektiğidir.
Tablo 1. Pazarda faaliyet gösteren kimi rüzgar türbini modelleri için göbek yükseklikleri ve 2/3 oranındaki minimum rüzgar ölçüm direği yükseklikleri
Kurulacak olan rüzgar ölçüm direğinde ölçümü yapılması gereken değişkenlerin listesi ve kullanılması tavsiye edilen minimum sensör adeti Tablo 2. ‘de belirtilmiştir. Hatırlanmalıdır ki, rüzgar hızı ve yönü ölçümleri en az 1’er sensör ile rüzgar ölçüm direğinin en üst noktasına konumlandırılmalı ve kanat çapının süpürdüğü tüm alanın taranabilmesi için uygun şekilde diğer sensörler konumlandırılmalıdır. Rüzgar ölçüm direğinin mekanik dizaynı ve bom oryantasyonları konusunda IEC61400-12 standartının EK G bölümü referans alınmalıdır.
Tablo 2. Ölçümü yapılması gereken değişkenler ve tavsiye edilen minimum sensör adeti
- SANAL VERİ SETLERİNİN KULLANILMASI
Her ne kadar bir rüzgar enerji santrali için rüzgar ölçümü kaçınılmaz bir adım olsa da, lisanssız pazarda faaliyet gösteren yatırımcılarımızın daha hızlı ve düşük maliyetli çözümler olan sanal veri setlerini tercih ettikleri bilinmektedir. Bu sanal veri setlerinin kullanılması sonucu yapılacak analizlerin içereceği belirsizlikleri saptayabilmek oldukça güç olduğu için, sanal veri setlerini teknik analize girdi olarak kullanılması ticari olarak oldukça risklidir.
Bunun yanı sıra, sanal veri setleri yakın sahaların göreli olarak karşılaştırılması için tercih edilebilecek pratik bir araç olabilir. Proje noktası için temin edilmiş sanal veri setleri ya da uzun dönemli geçmiş veriler, sahadan alınacak yerinde ölçüm ile korele edilmesi durumunda ise mevcut ölçümünde kalitesini arttıracağı ve belirsizliğini azaltacağı bilinmektedir.
Uluslararası enstitüler tarafından ücretsiz olarak sağlanan veri setlerini çeşitli metedolojiler kullanarak değerlendirmek mümkündür. Bu veri setlerine dayanarak, sahanın topografik etkilerini de göz önünde bulunduran ve istenen koordinat üzerine taşıyabilen çeşitli veri sağlayıcı firmalar sektörde aktif olarak hizmet vermektedirler. Kullanılan metedolojiler genellikle ticari nitelik taşıdığı için doğrudan ulaşılamamakla birlikte firmalar tarafından belirsizlik oranları ve oluşturulan verilerin ya da rüzgar hızı haritalarının çözünürlükleri sunulmaktadır. Diğer taraftan bu çıktılara dayanak oluşturulan veri kaynaklarının göreli olarak karşılaştırılması mümkün olmakla birlikte, verilerin kullanılacağı sahanın topografisi ve kullanılan metedolojiye bağlı olarak nihai veri setlerinin belirsizliği değişebilmektedir.
Veri kaynakları çok çeşitlenmek ile birlikte, uydu kaynaklı verileri servis eden temel kurumlar ve veri setlerine ilişkin bilgiler aşağıdaki gibidir:
3.1. NCEP/NCAR
Amerika Birleşik Devletleri’nde Ulusal Okyanus ve Atmosfer Yönetimi Dairesi (National Oceanic and Atmospheric Administration – NOAA) tarafından 01.01.1948 yılından beri günlük ortalamalarla çeşitli atmosferik verilerin kaydını içeren NCEP/NCAR dataları bu gün halen bir çok reanalysis veri seti içerisinde en çok tercih edileni olmaya devam etmekte ve ücretsiz olarak ilgili kurumun web sitesi üzerinden, Netcdf ve GRIB formatında indirilebilmektedir.
3.2. ERA-INTERIM
Avrupa Orta Vadeli Hava Tahmin Merkezi (European Centre for Medium-Range Weather Forcast – ECMWF) tarafından 34 ülkenin desteği ile sunulan ERA-I verileri 1979’dan bu yana reanalysis verilerini içermektedir.
3.3. MERRA
MERRA veri setleri Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (National Aeronautics and Space Administration – NASA) tarafından sunulmakta olup, 1979 yılından beri rüzgar hızı, yönü, sıcaklık, nem ve basınç verileri dahil bir çok veriyi reanalysis veri seti olarak sunmaktadır.
- İŞLENMİŞ VERİ SETİ SAĞLAYICILARI
İşlenmiş veri setlerini anlamlandırarak rüzgar haritaları, sanal rüzgar ölçüm direği veri çıktıları yada sahanın uzun dönemli geçmiş verilerine ulaşmak mümkündür. Bu hizmet web tabanlı olarak hizmet veren servis sağlayıcılardan potansiyel sahanın koordinatı girilerek alınabilmektedir. Bu noktada dikkat edilmesi gereken hususların en önemlilerinden bir tanesi hangi veri setinin girdi olarak kullanılacağının tercihidir. Sahanın topografik özellikleri ve dünya üzerindeki konumuna bağlı olarak, servis sağlayıcının tavsiyesiyle o noktada minimum belirsizlikle çıktı vereceği ön görülen veri seti tercih edilmelidir.
Şekil 1. VORTEX Firması tarafından, reanalysis veri setleri ile oluşturulmuş bir rüzgar haritası örneği
- SONUÇ
Lisanssız rüzgar enerjisi pazarında hızlı bir şekilde proje geliştirmek isteyen yatırımcılar için doğru sahanın tespiti, teknik açıdan analizi ve bölgesel elektrik dağıtım şirketleri ile başlayıp diğer bir çok kurum ve kuruluş ile devam eden idari prosedürler çoğu zaman oldukça yıpratıcı bir hal almaktadır. Bu süreçte, santralin tüm işletme ömrüne ışık tutacak teknik analizler çoğunlukla üzerine fazlaca düşünülmeden geçilebilen ancak yapılacak hataların geri dönülmez maliyetler oluşturacağı kritik bir basamak olarak ortaya çıkmaktadır. Diğer taraftan gerek proje takvimlerinin sıkışıklığı gerekse maliyet kaygıları ile hızlı bir şekilde uygun sahanın tespit edilerek bir an evvel idari izin süreçlerinin başlatılması beklenmektedir.
Türkiye’deki güncel mevzuatlar dahilinde, lisanssız kapsamda rüzgar enerji santrali geliştirmek isteyen yatırımcılar hızlı bir şekilde en doğru saha tespitini saptamak için bu makalenin 3. ve 4. bölümlerinde açıklanan reanalysis veri setleriyle oluşturulmuş rüzgar haritalarını kullanabilirler. Bu sayede proje geliştirilecek coğrafi sınırlar içerisinde göreli olarak en yüksek rüzgar potansiyeline sahip olan nokta hızla tespit edilebilir ve sonrasında idari izin aşamalarına geçilebilir. İdari izin süreçlerini yürüten yatırımcı, başvuru yapacağı noktanın göreli olarak ilgili sahadaki en yüksek potansiyele sahip olan türbin noktası olduğunu bilerek proje geliştirme süreçlerini yürütebilir. Ancak bu noktada altı çizilmesi gereken en önemli nokta ise, idari izin süreçleri ile paralel olarak bölüm 2 ‘de açıklanan özelliklerde yerinde ölçüm sürecinin de eksiksiz bir şekilde tamamlanmasıdır. Sadece reanalysis veri setlerinden alınan çıktılara dayanarak enerji kazanım analizi yapmak ya da bu verilere istinaden rüzgar karakteristiğini belirlemek oldukça hatalı bir yaklaşım olacaktır. Unutulmamalıdır ki; rüzgar enerjisi, yerel topografik özelliklere karşı oldukça duyarlı bir enerji türü olduğundan, ilgili sahada bir rüzgar ölçümü yapılmaksızın varılacak her sonuç yüksek belirsizlik içerecektir.
KAYNAKLAR
[1] http://www.kintech-engineering.com/media/pdf/productcatalogue-en.pdf
[2] ICE – 61400-12 International Standart,
[3] Patel M., 2006. Wind and Solar Power System, Taylor&Francis Group, FL, ABD
[4] Kalnay et al.,The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project, Bull. Amer. Meteor. Soc., 77, 437-470, 1996.
[5]Lucchesi, R., 2012: File Specification for MERRA Products. GMAO Office Note No. 1 (Version 2.3), 82 pp, available from http://gmao.gsfc.nasa.gov/pubs/office_notes.
[6] D.P. Dee et al., 2011A, The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system, W.F.R. Meteorol Soc. 137:553-597
SUMMARY
It is investigated to clarify most important points of the wind assessment projects for a wind farm which has maximum 1MW installed capacity under the laws of non-licensed energy production in Turkey. Regarding to regulations, it is needed to find technically suitable point in first then proceeded to long permission procedures. It is aimed to highlight technical tools can be used during that feasibility studies and define the road map for the developers.
Bu çalışma ICCI 2016 'da bildiri olarak yayınlanmış ve sunulmuştur.