Enerji Sektörüne Pandeminin Etkileri ve Sektörün Geleceği

IEA (2020), Global Energy Review 2020, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2020

 

Nisan 2020 itibariyle global nüfusun %54 ünü oluşturan 4.2 milyar insanın kısmen yada tamamen karantina şartlarında yaşadığı bir ortamda diğer sektörler gibi enerji sektörü de derin bir krizin içerisinden geçiyor. İşte tam da böyle bir ortamda, pandeminin 2020 ‘nin ilk çeyreği itibariyle enerji sektörüne etkilerini ortaya koyarak, yılın kalanı için öngörülerini bir rapor olarak sunan Uluslarası Enerji Ajansı (IEA) ‘nın Global Energy Review 2020 başlıklı raporundan öne çıkan satır başlarını bu yazı içerisinde derlemeye çalıştım. Pandemi sürecinde enerji sektörüne ışık tutabilecek diğer tüm kurumlardan gelecek bilgi ve raporları da elimden geldiğince öz halde bu yazı dizisinin bir devamı olarak paylaşmaya gayret edeceğim.

İlk olarak Çin’de ortaya çıkan pandemi hızla dünyanın tamamına yayılarak hayatı adeta durma noktasına getirdi. Çin sadece tek başına global GDP’nin %16’sını üreten, 2019 yılı içerisindeki global enerji talebinin ise %24 ‘ünü oluşturan çok önemli bir aktör. Mart 2020 ‘ye geldiğimizde Çin’de iyileşme sürecinin başlamasına rağmen, dünyanın geri kalanı için henüz en kötü günler görülmemişti. Dünya geneline bakıldığında Mart’ın ortalarından Nisan’ın sonuna kadar geçen sürede kısmen yada tamamen karantina şartlarının uygulandığı ülkelerin toplam enerji tüketimindeki oranı %5’lerden %52’lere fırladı.

IEA, Share of global primary energy demand affected by mandatory lockdowns, January-April 2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/share-of-global-primary-energy-demand-affected-by-mandatory-lockdowns-january-april-2020

Nisan 2020 itibariyle global nüfusun %54, global GDP’nin ise %60’ını oluşturan 4.2 milyar insanın kısmen yada tamamen karantina şartlarında yaşadığı bir ortamda diğer tüm sektörlerde olduğu gibi enerji sektörü de derin bir krizin içerisinden geçiyor. İşte tam da böyle bir ortamda, pandeminin 2020 ‘nin ilk çeyreği itibariyle enerji sektörüne etkilerini ortaya koyarak, yılın kalanı için öngörülerini bir rapor olarak sunan Uluslarası Enerji Ajansı (IEA) ‘nın Global Energy Review 2020 başlıklı raporundan öne çıkan satır başlarını bu yazı içerisinde derlemeye çalıştım. Pandemi sürecinde enerji sektörüne ışık tutabilecek diğer tüm kurumlardan gelecek bilgi ve raporları da elimden geldiğince öz halde bu yazı dizisinin bir devamı olarak paylaşmaya gayret edeceğim.

İlk olarak Çin’de ortaya çıkan pandemi hızla dünyanın tamamına yayılarak hayatı adeta durma noktasına getirdi. Çin sadece tek başına global GDP’nin %16’sını üreten, 2019 yılı içerisindeki global enerji talebinin ise %24 ‘ünü oluşturan çok önemli bir aktör. Mart 2020 ‘ye geldiğimizde Çin’de iyileşme sürecinin başlamasına rağmen, dünyanın geri kalanı için henüz en kötü günler görülmemişti. Dünya geneline bakıldığında Mart’ın ortalarından Nisan’ın sonuna kadar geçen sürede kısmen yada tamamen karantina şartlarının uygulandığı ülkelerin toplam enerji tüketimindeki oranı %5’lerden %52’lere fırladı.

Pandeminin gelişmiş ekonomiler üzerindeki etkileri son derece yıkıcı olmaya devam ederken IMF tarafından açıklanan raporlar da son derece karamsar bir tablo çizmeye devam ediyor. Her yıl %3 ile %5 bandında artan global gayri safi yurt içi hasıla değeri (GDP), pandeminin etkisini kaybetmemesi durumunda büyük buhran ve ikinci dünya savaşında yaşanana benzer sert bir düşüşle karşılaşabilir.

IEA, Global annual change in real gross domestic product (GDP), 1900-2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-annual-change-in-real-gross-domestic-product-gdp-1900-2020

Enerjiye olan talep ise bu kez alışıla gelen üretim – enerji ilişkisinin çok dışında bir seyir izliyor. Son kullanıcıların ihtiyaç duydukları ısınma, elektrik yada dijital hizmetlerin alt yapısındaki server gibi araçların enerji talepleri mevcut pandemi nedeniyle azalmaz, hatta artarken, jet yakıtı kimi enerji taşıyıcılara olan talep ise ekonomik daralmanın çok daha ötesinde düşmeye devam etmekte. Ekonomik daralmanın önüne geçilememesi durumunda 2020 yılı sonuna kadar global GDP’nin %6 oranında düşüş yaşaması kuvvetli bir ihtimal olarak masada duruyor.

Yılın ilk çeyreği geride kalırken, bir önceki yılın aynı dönemi ile karşılaştırıldığında enerji talebinde %3.8 ‘lik bir daralma yaşandı. Eğer mevcut süreç olduğu şekliye ilerler, hızlı bir toparlanma yaşanmazsa enerjiye olan talepteki daralmanın yıl sonunda %6’ya ulaşması ön görülüyor, ki bu son 70 yıldır görülmemiş bir talep daralması anlamına geliyor.

IEA, Rate of change of global primary energy demand, 1900-2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/rate-of-change-of-global-primary-energy-demand-1900-2020

İlk çeyrek ele alındığında kömür ve petrol krizden en çok etkilenen iki kaynak olarak göze çarpıyor. Bu iki fosil kaynaktan kömüre olan talep %8, petrole olan talep ise sadece ilk çeyrek sonunda %5 oranında azaldı. Nükleer ve doğalgaz’a olan talepte de düşüş gözlenirken ilk çeyreği büyüme verisiyle kapatan tek enerji kaynağı yenilenebilir enerji oldu.

"ilk çeyrekte büyümeyi başarabilen tek kaynak yenilenebilir enerji"

Yeni tamamlanan projelerin işletmeye alınması, insan hareketliliğine ihtiyaç duymaksızın çalışabilmesi, girdisinin tamamen ücretsiz ve işletilmesi sırasında karbon salımına sebep olmaması nedeniyle rüzgar enerjisi, güneş enerjisi ve hidro enerjinin lokomotifi olduğu yenilenebilir enerjiye olan talep ilk çeyrekte %1,5 oranında artmayı başardı. Bu süreçte tek daralan yenilenebilir enerji pazarı ise insan hareketliliğinin kısıtlanması nedeniyle biyo yakıtlar olduğunun da altını çizmeden geçmeyelim.

Yıllık bazda değişiklikleri şu aşamada öngörmek kolay olmamakla birlikte, petrolde %9’luk bir daralma ile 2012 seviyelerine geri dönüleceği, kömür talebinde ise daralmanın %8’lere yaklaşacağı tahmin ediliyor. Toplam enerji talebindeki daralmanın %6 olacağı ön görülürken, tüm kaynaklar arasında pozitif ayrışan tek kaynak ise yenilenebilir.

IEA, Projected change in primary energy demand by fuel in 2020 relative to 2019, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/projected-change-in-primary-energy-demand-by-fuel-in-2020-relative-to-2019

İnsan hareketliliğini en aza indirmeye yönelik olarak alınan tedbirlerin belkide en önemli pozitif sonucu ise karbon emisyonlarında meydana gelen ve gelmeye devam düşüş olduğunu söylemek gerekir. 2020 sonunda, tekrar 2010’daki seviyelere düşerek, 2019 değerlerinden %8 daha geriye çekilmesi beklenen karbon emisyonlarındaki düşüş 30.6 Gt mertebelerine olması bekleniyor. Bu beklenti, karbon emisyonlarının kayıt altına alındığı günden bu güne yaşanmış en büyük düşüş olarak tarihe geçecek. Daha önce 30’larda büyük buhran, 40’larda ikinci dünya savaşı, 80’lerde petrol krizi ve son olarak 2008’de finansal kriz sırasında geri çekilen karbon emisyonları hiç bu kadar büyük bir düşüşle karşılaşmamıştı.

IEA, Annual change in global energy-related CO2 emissions, 1900-2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/annual-change-in-global-energy-related-co2-emissions-1900-2020

Hareketliliğin tüm dünyada çok hızlı şekilde azalmasıyla gerek karayolu taşımacılığı gerekse havayolu taşımacılığı da insanlık tarihindeki en sert düşüşü yaşadı. Kimi Avrupa ülkelerinde uçuş sayısı %90 oranında azalırken bu süreç petrole olan talebin de azalmasıyla sonuçlandı.

Uygulanan karantina tedbirleri araç satışlarını da derinden etkiledi. Çin’in Şubat 2020 yılı araç satışları, bir önceki yılın aynı ayına oranla %82 azalırken bu oran Mart ayı için AB ülkelerinde %55 olarak kayıtlara geçti. Benzer şekilde ABD’deki araç satışları %38, Hindistan’daki satışlar ise geçen yılın aynı ayına göre %50 düşüşle gerçekleşti. Elektrikli araç satışlarındaki rakamlar ise AB ülkeleri için umut vericiyken ABD için standart araç satışlarındaki azalma oranını da aşarak farklı coğrafyalardaki alışkanlıkların sonuçlarını yansıttı.

IEA, Evolution of aviation activity in selected countries in early 2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/evolution-of-aviation-activity-in-selected-countries-in-early-2020
IEA, Change in monthly oil demand in selected countries, 2020 relative to 2019, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/change-in-monthly-oil-demand-in-selected-countries-2020-relative-to-2019

Benim için de karantina sürecinin en merak edilen sorularından bir tanesi, sayısı milyarlarla ifade edilen büyüklükte insanın eve kapandığı durumda elektrik enerjisine olan talebin nasıl değişeceğiydi. IEA ‘nın raporu bu sorunun yanıtını çok net olarak veriyor. 30 ülkeden toplanan verilere dayanarak oluşturulan sonuçlar, tamamen karantina şartları altında yaşayan şehirlerde elektrik enerjisine olan talebin %20 oranında azaldığı yönünde.

Diğer taraftan bu talep düşüşü beraberinde yenilenebilir enerji kaynaklarının lehine yeniden şekillenen bir çeşitliliği doğuruyor. Talepten bağımsız olarak şebekeye entegre edilmiş yenilenebilir enerjiye dayalı santraller, pandemi sürecindeki talep düşümünden en az etkilenen arz kaynağı özelliğini taşıyorlar.

IEA, Reductions of electricity demand after implementing lockdown measures in selected countries, weather corrected, 0 to 40 days, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/reductions-of-electricity-demand-after-implementing-lockdown-measures-in-selected-countries-weather-corrected-0-to-40-days

2020 içerisinde elektrik enerjisine olan talebin %5 ‘e kadar düşmesi bekleniyor. Bu oran, büyük buhrandan günümüze yaşanan en sert talep azalması olarak kayıtlara geçecek, ayrıca 2008’deki finansal kriz sonrası daralan dünya ile kıyaslandığında tam 8 kat daha fazla bir azalmadan bahsettiğimizin altını çizmeliyiz.

Elektrik enerjisinin arz tarafına baktığımızda ise ilk çeyrekte %2.6 ‘lık bir arz daralması yaşanırken aynı süre içerisinde yenilenebilir enerjiye dayalı elektrik arzı ise %3 büyümeyi başardı. Bu pozitif ayrışmanın önemli nedenlerinden bir tanesi geçtiğimiz yıl içerisinde işletmeye alınan kayda değer miktardaki rüzgar ve güneş enerji santrallerin kurulu güçte çift haneli büyüme rakamlarını yakaladığı trendini söyleyebiliriz. Ayrıca talepteki daralmadan bağımsız ticari modeller ile kurulan bu santraller işletme giderlerinin düşük olması, girdisinin doğal ve ücretsiz olması ile de kriz ortamında işletilmesi en karlı santral türü olarak bir adım öne çıkıyor.

IEA, Electricity mix in the European Union, Q1 2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/electricity-mix-in-the-european-union-q1-2020

Bu güne kadar yaşanan gelişmeler ışığında, Pandemi sonrasındaki toparlanmanın gerek hızlı olduğu, gerekse yavaş olduğu senaryoların tümünde, enerji arzı konusunda bu süreci en az etkiyle atlatacak kaynağın yenilenebilir enerji olduğunu söylemek hiç de zor değil. Diğer taraftan, hızla yeni yatırımların devam ettiği yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı santrallerde, proje geliştirme ve inşaa süreçlerinin mevcut koruma tedbirlerinden çok olumsuz şekilde etkilendiğini söyleyebiliriz. Dünya üzerindeki bir çok pazar, tedarik zincirinde veya izin süreçlerinde yaşanan gecikmeler nedeniyle planlandan daha uzun sürede yeni santrallerini devreye alabilecek. Bu noktada yatırımcıların mevcut yatırım iştahlarını azaltmamak adına bir çok ülke ek süreler tanıyarak yaşanan gecikmelerden sektörün en az zararla etkilenmesini hedefliyor.

Not 1: Raporun tamamına BURADAN erişim sağlayabilirsiniz. 

Not 2: Rapor konu grafiklerin bir kısmı dinamik olarak güncellenmektedir. Grafiğin en güncel haline ve kaynağına, üzerini tıklayarak doğrudan erişim sağlayabilirsiniz. 

YENİLENEBİLİR’DE DÜNDEN BU GÜNE

Bu günün yenilenebilir enerji trendlerinin nereden geldiği hakkında bir kaç satır..

Rüzgar endüstrisindeki gelişimi okumak için geriye gitmek gerekir. İnsanoğlu 1800’lerin ikinci yarısı itibariyle, petrolü yakarak muazzam güçlere hükmedebileceğini fark etti. Ve o yıllardan, sanayi devriminden bu yana hep daha fazla, daha büyük, daha çok üretmek için mücadele veriyor. Doğrusu bu mudur üzerine düşünmek lazım, ancak rüzgar endüstrisindeki tek türbinden hep daha fazlasını üretme azmini, ben 1800’lerin ikinci yarısı ile 1900’lerin ortalarına kadar yaşanan bu “daha büyük” anlayışının bir iz düşümü olarak okuyorum. Mühendisler artan kanat çapları ve kule yüksekliklerini karşılamak için aralıksız malzeme ve imalat teknolojileri geliştirmeye devam ederken, türbinlerin nakliyeleri, işletmeleri ve bakımları her geçen gün daha maliyetli olacak şekilde ilerliyor. Hala tek noktadan daha fazla enerji üretebilme kabiliyetleri bu trendi ticari kılsa dahi sürdürülebilir kılmıyor.

Diğer taraftan, gelinen noktada dev türbinlerin birbirlerinin akışlarını bozmadan verimli çalışmaları için geniş, şehirlerden ve engellerden uzakta proje sahalarına ihtiyaç duyuluyor ama düşük rüzgar hızlarını faydalı işe çevirebilecek, hemen kapımızın önününde erişilebilir olarak bizim kullanımımıza sunulan bu muazzam enerjiyi değerlendirebilecek bir teknoloji geliştirme çabaları es geçiliyor. Birbirlerinden bağımsız olarak İtalya’da, Danimarka’da ve Amerika Birleşik Devletlerinde çalışmalarını yürüten akademik ekipler tam da bu kaygıyla rüzgar enerjisinden alternatif yararlanma metodları üzerine özlelikle son 20 yıldır artan bir hızla çalışmaya devam ediyorlar. Ve çalışmaların sonuçları artık net şekilde göstermiştirki aynı santral sahasından bilinen teknoloji olan yatay eksenli rüzgar türbinleri yerine düşey eksenli rüzgar türbinleri kullanılması durumunda 2 ve hatta 3 kata kadar daha fazla kurulu güç eldesi mümkün. İşte bu çalışmalar insanoğlunun rüzgar enerjisindeki paradigma değişikliği arayışının yansımaları.

İşin enerji üretimi tarafında enerji depolama, şebeke bağımsız enerji arz modelleri, elektrik araçlar, akıllı şebekeler gibi bir çok destekleyici unsurla birlikte artık rüzgar enerjisinden yararlanma yollarımızda da bir paradigma değişimine ihtiyacımız var. Enerjinin tüketimi tarafında ise bam başka bir devrim kapıda. Özellikle blockchain teknolojisi ile enerjiyi satın alma ve satma kültürümüzde köklü değişiklikler yaşamamız olası. Tüm bu gelişmeler ışığıda bir an evvel tabana yayılmış, düşük rüzgar hızlarına ve türbülanslı akışa sahip olsa bile rüzgar enerjisini faydalı işe çevirebilecek teknolojilere ama öncesinde rüzgar enerjisininden yararlanma fikrimizde bir paradigma değişikliğine ihtiyacımız var. 

Endüstriye baktığımıza; 2019 itibariyle tek türbin ile 9,5MW ‘lık kurulu güç mümkün olacak gibi duruyor, peki tüm bu yaşananlar ışığında tüketim noktasından uzakta, merkeziyetçi bir enerji arz modeli olan mega dev türbinler gerçekten çözüm olacak mı? 

Güneş enerjisinde ise durumun biraz daha farklı olduğunu görmek mümkün. Güneş tarafında geleceğin çatı üstü uygulamalarla yer yüzünde enerji ihtiyacının olduğu her noktaya dağınık olarak nüfuz etmiş yapıdaki santrallerde olduğunu görmek ve bunun özel sektör – kamu – tüketici bacaklarında da kabul gördüğünü söylemek işin temel felsefesine uygunluğu açısından doğru olduğunu düşünüyorum. 

Dolayısı ile global ölçekte baktığımızda,  güneş enerji santrallerinin enerji depolama, enerji yönetimi, iletimi ve ticareti alanında yaşanan diğer devrim niteliğindeki gelişmelerle birlikte geleceğin enerji arz modelinde ilk sıralarda olması kaçınılmaz.  

Geleceğin dünyasında, insan yapılarının gök yüzüne bakan her noktasında bir formu ile PV ‘den oluşacağı hayalindeyim. 

Yenilenebilir Enerji’ye Dair Felsefe Notu

Büyük resim içerisinde yenilenebilir enerjinin durduğu noktayı tespit etmek ve gelecekte var olacağı konumunu ön görebilmek için, yenilenebilir enerji “kavram”’ını iyi anlamış olmamız gerekir. Biz yenilenebilir enerjiyi algılayabilmek için genellikle fosil kaynaklarla kıyaslayarak, yer yüzü var olduğu sürece bizimle birlikte olacak sınırsız bir enerji kaynağı olarak tanımlarız, enerji dönüşümü sonrasında sıfır emisyon yaratması, maliyetlerinin her geçen gün düşmesi gibi teknik kavramlar etrafında dolaşırken belki de işin “öz” ‘ünü ıskalıyoruz. Tipik bir fosil enerji kaynağı olan kömür, yer yüzünün sadece %5 ‘ine konumlanmış durumdayken tüm bu enerji savaşları işte bu denli limitli bir erişilebilirliğe sahip kaynaklar içindir. Öte yandan yenilenebilir enerji, hemen şu anda dahi bulunduğumuz bu binanın penceresini açtığınızda, kapısına çıktığınıza erişebileceğiniz kadar hayata difuz etmiş durumdadır. Kaynağa “erişilebilirlik” açısından baktığınızda güneş ve rüzgar enerjisi kadar “adil” ulaşılabilir başka bir enerji kaynağı olmadığını söylemek yanlış olmaz. 2018 ‘in dünyasında enerjiye erişimi tıpkı gıdaya ulaşım, temiz suya ulaşım, temel eğitime erişim gibi en temel insan hakkı olarak görmek gerekir.

Sadece “yanlış” bir ailede dünyaya geldiği için günde 3-4 $ kazanabilmek uğruna günün 15-16 saati bir tekstil atölyesinde çalışmak zorunda olan Bangladeş’li bir tekstil işçisi ile, sadece ve sadece “doğru” ailede dünyaya geldiği için doğduğu günden öldüğü güne kadar hayatını ayrıcalıklı yaşayan İngiliz Kraliyet Ailesi bireylerinin güneş enerjisine ve rüzgar enerjisine erişimi şansı eşittir. 

Bu mesajı çok doğru okumak, işin özünü, felsefesini ıskalamayan politikalar geliştirmek zorundayız. Eğer doğru adımları atarsak yarının dünyası, merkeziyetçi enerji yönetiminden uzak, üretimle tüketimin aynı noktada konumlandığı bir arz-talep mekanizması bize sunacak gibi gözüküyor. 

EŞLİ OLARAK ÇALIŞAN DÜŞEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNLERİ

İskender Kökey1

Ziya Haktan Karadeniz2, Alpaslan Turgut3, Sercan Acarer4

1Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı 2İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, 3Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, 4İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü

ÖZET

Rüzgar enerjisine olan talebin artması ve gelişen teknoloji ile birlikte yatay eksenli rüzgar türbinlerinin (YERT) süpürme alanları, kule, kanat yükseklikleri ve dolayısıyla türbin başına üretebilecekleri güç her geçen gün artmaya devam etmektedir. Bu gelişim, üretim, nakliye, kurulum, işletme ve bakım gibi süreçlerde de birçok problemi beraberinde getirmektedir. Ayrıca, birden çok YERT’in bir arada kullanılması ile oluşturulan rüzgar enerji santrallerinin (RES) önemli bir problemi ise artan kanat çapları nedeniyle her bir YERT’in oluşturduğu gölge etkisini en aza indirmek için iki türbin arasında bırakılması gereken alandır. YERT’lerin birbirleriyle olan etkileşimlerini en aza indirerek rüzgar enerjisinden maksimum faydalanmak için hakim rüzgar hızı doğrultusunda 6-10 kanat çapı, hakim rüzgar hızına dik doğrultuda ise 3-5 kanat çapı boşluk bırakılarak konumlandırılmaları gerekmektedir [1][2]. Bu durum, santral sahasında birim taban alanı başına üretilebilecek gücün metrekare başına 3~5W aralığında sınırlanmasına neden olmaktadır. Diğer taraftan son yıllarda artarak devam eden akademik çalışmalar, düşey eksenli rüzgar türbinlerinin (DERT) eşli ve gruplar halinde kullanılması ile oluşturulan RES’lerdeki güç yoğunluğunun, YERT’ler kullanılarak oluşturulan RES’lere göre 3-4 katına çıkabileceğini göstermiştir [4]. Bu bildiri kapsamında, son yıllarda akademik çalışmalarda oluşan bu haraketlilik incelenmiş ve bu akademik çalışma sonuçlarının sektöre etkileri irdelenmiştir. 1990 yılından günümüze kadar yapılan akademik çalışmalar incelendiğinde özellikle son 10 yıllık dönemde, düşey eksenli rüzgar türbini çalışmalarının sayısında hızlı bir artış olduğu görülmüştür[5]. Bu akademik yayınlara rağmen hala DERT’lerin enerji soğurma mekanizmaları ve eşli çalışmaları durumundaki enerji etkileşimleri tam olarak açıklanabilmiş değildir. Bu çalışmada ayrıca güncel literatür ışığında ortaya çıkan yerli teknoloji geliştirme fırsatları değerlendirilmiş, yerli imalat fırsatının Türkiye’nin ihracatına koyabileceği katma değer vurgulanmıştır. Diğer taraftan akademik incelemelere konu olabilecek yeni çalışma alanlarına değinilmiştir. Ayrıca DERT’lerin, YERT’ler ile oluşturulmuş mevcut santral sahalarından daha fazla enerji üretilmesini sağlayacak şekilde kullanılmasının önünü açacak, çalı-ağaç kavramı tanıtılarak RES’lere sağlayacağı avantajlar belirtilmiştir.

  1. GİRİŞ 

Fosil kaynakların tükendiği gerçeğinin gün yüzüne çıkması ile birlikte yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi her geçen gün artmaya devam etmektedir. Arz güvenliğinde yaşanan bu sorunun yanı sıra talep tarafındaki artış da devam etmekte dolayısı ile sürdürülebilir bir enerjiye olan ihtiyaç sadece kaynağın tükenmesinden kaynaklı olarak değil aynı zamanda talepteki artışın sürekli olmasıyla da ortaya çıkmaktadır. Diğer taraftan her geçen gün artan politik riskler
ve savaş tehditleri, enerji bağımsızlığı ve arz güvenliğini hiç olmadığı kadar önemli kılmıştır.

Şekil 1. Yeryüzündeki kömür rezervlerinin dağılımı [6].

Yenilenebilir enerji kaynakları ile fosil temelli enerji kaynaklarını birçok açıdan kıyaslamak mümkün iken yaşanan bu gelişmeler ışığında, kaynağa erişilebilirlik açısından karşılaştırmak yerinde olacaktır. Global rezerv haritası Şekil 1’de sunulmuş, tipik bir fosil enerji kaynağı olan kömür ele alındığında yeryüzünün sadece %5’lik kısmında konumlanmış olduğu görülmektedir[7]. Bunun karşısında ise Şekil 2 ‘de görüldüğü gibi yeryüzünün hemen her noktasında erişilebilir durumda olan, sürdürülebilir ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olan rüzgar enerjisi ile yer kürenin enerji ihtiyacının 20 katından daha fazlası, 250 trilyon Watt’lık bir güç elde etmek mümkündür[8]. 19. yy’ın ikinci yarısından bu yana, sanayi devriminin etkileri ile merkeziyetçi ve büyük kapasiteli üretim stratejilerinin sektöre yansıması olarak, tek noktadan büyük güçler üretmek üzere yürütülen yoğun çalışmalar, her geçen gün artan kanat çapları ve kule yükseklikleri olarak kendisini göstermektedir. Ancak tüm gelişmelere rağmen, kurulu rüzgar gücünün çok sınırlı kalması, mevcut teknolojinin rüzgar enerji potansiyelini faydalı işe çevirmekte yetersiz kaldığını ortaya koymakta ve bu sebeple rüzgar enerjisinden yararlanma yönteminde yeni bir bakış açısına ihtiyaç duyulmaktadır.

Şekil 2. Global ortalama rüzgar hızı haritası [Copyright © 3Tier Inc.]

 

  1. RÜZGAR ENERJİ SANTRALLERİNDE TABAN ALANI BAŞINA GÜÇ YOĞUNLUĞU

Günümüzde enerji üretimi için YERT’ler kullanılmakta ve birden fazla YERT’in aynı sahaya yerleştirilmesi ile RES’ler kurulmaktadır. Her ne kadar gelişen teknoloji ve üretim teknikleri ile YERT’lerin göbek yükseklikleri ve kanat çapları hızla artmaya devam etse bile, bu artış beraberinde bir takım uygulama sorunlarını da getirmektedir. Boyutları artan YERT’lerin üretimi, proje sahasına nakliyesi, montajı gibi operasyonel zorlukların yanı sıra, birbirleri ile olan etkileşimlerinin minimuma indirilmesi için iki YERT arasında bırakılması gereken boşluk da artmaktadır. Artan kapasitedeki RES’ler için gerekli kullanım alanının artması ise YERT’ler ile kurulmuş RES’lerin çevresel ve sosyal etkilerini de tartışma konusu haline getirmektedir. Diğer taraftan RES’lerin atmosferik akış içerisindeki kinetik enerjiyi soğurarak, serbest rüzgar hızını düşürdüğü bilinmektedir. Akışın sürdürülebilir olarak devam etmesi, atmosferin üst tabakalarından daha alt tabakalarına kinetik enerji transferi ile mümkün olmaktadır. Bu durum büyük ölçekli RES’lerin soğurabileceği kinetik enerjinin ancak belirli bir limite kadar mümkün olacağını göstermektedir. Miller ve arkadaşları 2015 yılında yaptıkları çalışma ile bu limitin 1W/m2 ile sınırlı olacağını göstermişlerse bile şu an için modern RES’lerin taban alanı başına güç yoğunluğunun 3 – 5 W/m2 mertebelerinde olduğu bilinmektedir[4][9].

DERT’ler ise farklı şekillerde uygulama alanları Şekil 3’de görülebileceği gibi sahada tekil olarak kullanılabilecekleri gibi eşli olarak da konumlandırılabilirler. Ayrıca birden çok eşli DERT’in bir arada gruplar halinde de kullanılması mümkündür.

Şekil 3. Tekil, eşli ve eşli gruplar halinde çalışan DERT’lerin şematik yerleşim planı ve art izi oluşumu

Yapılan çalışmalar, düşey eksenli Darrieus tipi rüzgar türbinlerinin eşli şekilde çalıştırılıp, gruplar halinde sahaya konumlandırılması ile oluşturulan RES’lerde taban alanı başına güç yoğunluğunun YERT’ler ile kurulan modern RES’lere oranla 3 – 4 kat daha fazla olduğunu göstermiştir. Şekil 4 ile görülebilecek bu çarpıcı sonuç, aynı santral sahasına 3 – 4 kat daha fazla güç kurulabileceğini ve taban alanı başına güç yoğunluğunun 20 W/m2‘ye kadar yükseltilebileceğini ortaya koymaktadır [4].

Şekil 4. YERT’ler ile kurulmuş günümüz modern RES’leri ile eşli ve gruplar halinde çalışan DERT’ler ile kurulmuş RES’lerde oluşan güç yoğunluğu. ([4]’den uyarlanmıştır)

 

  1. DÜŞEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNLERİ’NDE AKADEMİK VE SEKTÖREL FIRSATLAR

DERT’ler üzerine yapılan akademik çalışmalar 1930’lara kadar ulaşmasına rağmen 1990’lardan itibaren az sayıda üretilen yayınla belirgin hale gelmiş, 2009 yılı sonrasında ise yoğun bir gelişim göstermiştir. Web of Scince veri tabanı üzerinde yapılan bir araştırmada başlığında “Vertical axis wind turbine”, “Darrieus” ve “Savonius” terimleri geçen yayın sayılarının yıllara bağlı değişimi incelenmiş ve 2009 yılı itibariyle yaşanan hızlı gelişme ortaya konulmuştur (Şekil 5) [5] .

Şekil 5. DERT’lere ait yayınların yıllara bağlı değişimi.

DERT’lerin çalışma durumlarında oluşan akış şartları, YERT’lere göre çok daha karmaşık ve incelenmesi güçtür. Son yıllarda oluşan akademik hareketliliğin bir sebebinin bu karmaşık akış analizlerini hızlı ve ekonomik olarak gerçekleştirebilecek bilgisayar teknolojisinin gelişmesi olduğu düşünülebilir. Diğer taraftan tüm bu gelişmelere rağmen literatürün DERT’ler hakkında halen kısıtlı içeriğe sahip olması, bu konuda akademik düzeyde çalışmak isteyen bilim ekipleri için motivasyon kaynağı oluşturmaktadır.

Kentsel ve kırsal alanlarda kullanılan türbinler genel olarak küçük ölçekli rüzgar türbini (100 kW altı) sınıfındadır. Dünya Rüzgar Enerjisi Birliğinin 2015 küçük ölçekli rüzgar türbini pazar raporunda (2015) üreticilerin çoğunun (%74) sadece YERT tasarımına odaklandığı, %18’lik kısmının sadece DERT tasarımı yaptığı ve %6’lık kısmının da her iki teknolojiye odaklandığı raporlanmıştır. Kentsel bölgelerde rüzgar enerjisinden elektrik üretiminde mevcut durum incelendiğinde kullanılan türbinlerde beklenenden düşük enerji üretimi olduğu görülmüştür [10][11]. Bunun bir nedeni; çevresel etkenlerin değişkenliği nedeniyle rüzgar enerjisi potansiyelinin düzgün tahmin edilememesi ve türbinlerin doğru konumlandırılmamasıdır. Diğer bir neden ise karmaşık rüzgar davranışlarına uygun türbin tasarlanmamasıdır [12]. Ayrıca kullanılan küçük ölçekli türbinler için kapsamlı standartların ve güvenilir karakterizasyon yöntemlerinin olmaması da bu konuda etkilidir [13]. Bu nedenle, yerleşim yerlerinde kullanılacak türbinlerin doğru tasarlanması önemlidir. Kentlerde genel olarak rüzgar hızları açık alanlara göre daha düşüktür ve türbinlerde dengesiz yükler oluşturan türbülans yoğunluğu daha fazladır. Ayrıca binaların çevresinde yerel olarak yüksek hızlı akış bölgeleri oluşabilir [14]. Bu nedenlerle kentlerde ve kırsal alanlarda DERT kullanımının daha uygun olduğu ve daha düşük gürültü seviyelerine sahip olduklarından kullanıcılar tarafından tercih edildikleri belirtilmektedir [15][16]. Tüm bu gelişmeler ışığında büyümeye devam eden küçük ölçekli rüzgar türbini pazarının Şekil 6’da görülebileceği gibi 2020 yılına kadar küresel kurulu gücünü iki katına çıkartarak 2000MW’a ulaşması beklenmektedir. Global küçük ölçekli rüzgar türbini pazarının %26’lık kısmı düşey eksenli rüzgar türbinlerinden oluşmasına rağmen pazar incelendiğinde yaygın servis ağına sahip, kendisini ispatlamış̧ ve global olarak marka değerine ulaşmış düşey eksenli küçük rüzgar türbini üreticisinin bulunmadığı görülmektedir [17]. Önümüzdeki süreçte hızla büyümesi beklenen küçük ölçekli rüzgar türbini pazarında rekabetin görece daha zayıf ve pazarın bakir olduğu düşey eksenli küçük rüzgar türbinleri, KOBİ ölçeğinden başlayarak her büyüklükteki sanayici için büyük bir fırsat olarak gözükmekte, yüksek ihracat potansiyeli ile ülke ekonomisine katkı sağlayabilecek, uluslararası düzeyde rekabet gücüne sahip ve ulusal marka yaratılabilecek niş bir pazar fırsatı olarak gözükmektedir.

Şekil 6. Küçük ölçekli rüzgar türbini kurulu güç projeksiyonu [17]

Üretim teknolojilerinin hızla değişmesi ve 3B yazıcı teknolojisinin bir üretim tekniği olarak kendisini ispatlaması ile birlikte standart seri ve standart üretimden daha çok ihtiyaca yönelik tasarımların ön plana çıktığı ve üretildiği bir döneme geçilmektedir. Bu yeni dönemde üretilebilirlik kavramı önemini yitirmekte, ihtiyaca yönelik olarak geliştirilen mühendislik tasarımları ise daha önemli hale gelmektedir. Farklı coğrafyalarda, farklı rüzgar ve saha karakteristiklerinde sürekli yüksek verim noktasında çalışacak ve sahaya özel olarak tasarım parametreleri belirlenmiş düşey eksenli rüzgar türbinlerinin üretilmesi, yeni üretim teknolojilerin yaygınlaşması ile birlikte mümkündür. Mühendislik tasarımlarının daha fazla ön plana çıktığı, probleme uygun çözümlerin üretildiği bu yeni dönemde DERT pazarının hızla gelişmesini beklenmektedir.

  1. RÜZGAR ENERJİ SANTRALLERİNDE ÇALI – AĞAÇ KONSEPTİ

YERT’ler ile kurulmuş mevcut RES’ler içerisindeki her türbinin arkasında oluşan gölge etkisi nedeniyle türbinler arasında geniş alanlar boş olarak tutulmaktadır. Yüksek enerji yoğunluğuna sahip santral sahalarında büyük alanlar bu sebeple değerlendirilememektir.

YERT’ler ile kurulmuş bir RES’de türbinlerin art alanında oluşan türbülanslı akışın bir sonraki sırada yer alan türbinin giriş alanındaki akışı bozmaması ve türbinler arasındaki etkileşimin minimum olması istenmektedir. Bu amaçla tipik bir santral sahasında YERT’ler hakim rüzgar hızı doğrultusunda 6-10 kanat çapı, hakim rüzgar hızına dik doğrultuda ise 3-5 kanat çapı boşluk bırakılarak konumlandırılmaları gerekmektedir [3][4]. Kanat çapları ve kule yükseklikleri her geçen gün artan YERT’ler dolayısı ile çok büyük boş alanlardan oluşan RES sahalarına sahip olmaktadırlar (Şekil 7).

Şekil 7. YERT’ler ile kurulu bir RES’de gölge etkisi simülasyonu [18]

Büyük güçlü YERT’lerin kule yükseklikleri 85m – 150m arasında değişirken küçük güçlü DERT’lerin kule yükseklikleri 10 – 15m aralığında değişmektedir. YERT’ler ile kurulu RES’lerde bulunan boş sahalara, türbinlerin akış alanlarını etkilemeyecek şekilde DERT kurulumları gerçekleştirilerek santralin aynı taban alanında çok daha yüksek kurulu güçlere ulaşması sağlanabilir. Şekil 8 ile şematik şekilde gösterilmiş olan, 2004 yılında Robert Nason Thomas tarafından patentlenmiş, büyük güçlü YERT’ler ile küçük güçlü DERT’lerin bir arada kullanıldığı RES konseptine çalı-ağaç RES adı verilmektedir [19]. Çalı – ağaç konsepti ile yüksek rüzgar potansiyeline sahip sahalarda YERT’ler kullanılarak kurulmuş mevcut işletmedeki santrallerin güçleri arttırılabileceği gibi, yeni projelendirilen RES sahalarında daha yüksek güçlere erişebilmek mümkündür.

Şekil 8. Çalı-ağaç konseptine sahip bir RES sahasının şematik gösterimi.

 

  1. SONUÇ

1990’lardan itibaren yapılan akademik çalışmalar incelendiğinde DERT’ler hakkında yapılan yayınların son 10 yıl içerisinde parabolik olarak arttığı görülmektedir. Gerek bilgisayar teknolojisindeki gelişim gerekse rüzgar enerjisinden yararlanma yöntemlerinin çeşitlendirilmesine olan ihtiyaç bu gelişmenin motivasyonunu oluşturmasına rağmen literatür halen kısıtlı bir içeriğe sahiptir. Rüzgar enerjisi üzerine akademik olarak çalışmak isteyen bilim grupları için DERT’lerin hala bakir bir alan olduğu söylenebilir.

Global küçük ölçekli rüzgar türbini pazarı büyümeye devam etmesine rağmen kendisini ispat etmiş, yaygın satış ve servis ağına sahip bir DERT üreticisi bulunmamaktadır. Yüksek ihracat potansiyeli ile ülke ekonomisine katkı sağlayabilecek, uluslararası düzeyde rekabet gücüne sahip bir ulusal markanın yaratılabileceği DERT pazarı niş bir alan olarak yerli ürün geliştirme fırsatları sunmaktadır.

DERT’lerin proje sahalarında eşli çalışacak şekilde gruplar halinde kurulması ile oluşturulacak RES’lerin, geleneksel yöntem olan YERT’ler ile kurulu RES’lere oranla 3-4 kat daha fazla birim taban alanı başına kurulu güce sahip olduğu görülmüştür. Özellikle son yıllarda artan güçleri nedeniyle çok daha büyük kule yüksekliği ve kanat çapına sahip YERT’ler ile kurulu santral sahalarında gölge etkisini minimize etmek için iki türbin arasında bırakılması gereken boş alanlar DERT’ler ile değerlendirilebilir. Bu sayede işletmedeki santrallerin performanslarını düşürmeden kapasitelerini arttırabilecek dolayısı ile aynı santral sahasından çok daha fazla güç üretilebilecek çalı-ağaç konseptindeki santrallerin geliştirilmesi mümkündür.

Sunulan eşli çalışan Düşey Eksenli Rüzgar Türbini (DERT) yaklaşımı, geleneksel rüzgar türbini gelişim sürecinden (sürekli olarak daha büyük Yatay Eksenli Rüzgar Türbini (YERT) üretmek) farklı olarak, daha küçük boyutlardaki türbinlerden daha fazla sayıda üretilmesi sonucunu doğuracağı için KOBİ’lerin bu dönüşümde hızlıca yer alması mümkün olacaktır. Büyük ölçekli YERT’lere göre DERT’ler üretim, kurulum ve işletme teknolojileri açısından daha basit olmaları nedeniyle DERT’lerin yerli olarak üretilmesi ve küçük alanlarda kurulacak yüksek verimli DERT sistemleri pazarında söz sahibi olunması mümkündür.

 

 

KAYNAKLAR

[1] Hau E 2006 Wind Turbines 2nd ed (New York: Springer)

[2] Sørensen B 2004 Renewable Energy: Its Physics, Engineering, Use, Environmental Impacts, Economy, and Planning Aspects (New York: Academic)

[3] D. J. C. MacKay, Sustainable Energy—Without the Hot Air (UIT Cambridge Ltd., Cambridge, UK, 2009).

[4] Dabiri, J. O., Greer, J. R., Koseff, J. R., Moin, P., & Peng, J. (2015). A new approach to wind energy: Opportunities and challenges. In AIP Conference Proceedings (pp. 51–57). http://doi.org/10.1063/1.4916168

[5] Karadeniz Z.H., Düşey eksenli rüzgar türbini araştırmalarında son gelişmeler, 8. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, 151-155, Adana, 2015

[6] http://media.web.britannica.com/eb-media/14/105414-050-2AB4F88F.gif

[7] World Energy Council, Survey of Energy Resource 2010 and Energy Information Administration

[8] Jacobson, M. Z., and Cristina L. A. “Saturation wind power potential and its implications for wind energy.” Proceedings of the National Academy of Sciences 109.39 (2012): 15679-15684

[9] Miller, L. M., Brunsell, N. A., Mechem, D. B., Gans, F., Monaghan, A. J., Vautard, R., Kleidon, A. (2015). Two methods for estimating limits to large-scale wind power generation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(36), 11169–11174. http://doi.org/10.1073/pnas.1408251112

[10] James, P. A.B., M. F. Sissons, J. Bradford, L.E. Myers, A. S. Bahaj, A. Anwar, and S. Green. 2010. “Implications of the UK field trial of building mounted horizontal axis micro-wind turbines.” Energy Policy 38 (10): 6130-6144.

[11] Drew, D. R., J. F. Barlow, T. T. Cockerill, and M. M. Vahdati. 2015. “The importance of accurate wind resource assessment for evaluating the economic viability of small wind turbines.” Renewable Energy 77: 493–500

[12] Drew, D. R., J. F. Barlow, and T. T. Cockerill. 2013. “Estimating the potential yield of small wind turbines in urban areas: A case study for Greater London, UK.” Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 115: 104-111

[13] Kühn, P. 2010. “Introduction to Small Wind Turbines.” International Seminar Basics of Small Wind Turbines. Tarragona. 1-9.

[14] Silva, F. T., A. C. Santos, and M. C. Gil. 2013. “Urban wind energy exploitation systems: Behaviour under multidirectional flow conditions-Opportunities and challenges.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 24: 364-378

[15] Reigler, H. 2003. “HAWT versus VAWT. Small VAWTs find a clear niche.” Refocus, Temmuz/Ağustos: 44-46

[16] Eriksson, S., H. Bernhoff, and M. Leijon. 2008. “Evaluation of different turbine concepts for wind power.” Renewable & Sustainable Energy Reviews 12: 1419–1434

[17] Small Wind World Report, New Energy, 2015.

[18] Visualization made by David Bock (NCSA (National Center for Supercomputing Applications) and XSEDE (Extreme Science and Engineering Discovery Environment)) as part of the Extended Collaborative Support Services of XSEDE

[19] Patent-Coupled vortex vertical axis wind turbine. (2004).

Bu çalışma 4. İzmir Rüzgar Sempozyumu ve Kongresi’nde sunulmuştur.

İRAN’da RÜZGAR ENERJİ SANTRALİ GELİŞTİRMEK

İRAN’da RÜZGAR ENERJİ SANTRALİ GELİŞTİRMEK

Global enerji pazarındaki gelişmelere bakıldığında her ne kadar trendin yenilenebilir enerji kaynaklarından yana seyrettiğini söylemek mümkün olsa bile güçlü ve köklü fosil pazardaki oyuncuların da kolay kolay pes etmeye niyetleri olmadığı çok açık. Tüm olan bitene rağmen global petrol rezervinin %10’undan daha fazlasını tek başına topraklarında barındırarak yer yüzündeki 4. büyük petrol rezervinin sahibi olan İran İslam Cumhuriyeti, yenilenebilir enerji yatırımcısı için de oldukça cazip bir pazar niteliğinde.

2012 yılından beri yakından takip ettiğim, 2013 yılından beri ise ikili ziyaretler ve seyahatlerle organik bağları kurmuş olduğum İran pazarında Rüzgar Enerjisi özel bir yere sahip. Yaklaşık 40GW’lık teknik kapasitesi ve 15GW’lık çok cazip öncelikli sahaları ile henüz keşfedilmemiş bir pazar. Türkiye’nin yaklaşık iki katı kadar yüz alanına sahip olmasına rağmen hemen hemen aynı nüfusa sahip ülkedeki insan yoğunluğunun az olması geliştirilecek projeler için çok daha hızlı bir yatırım süreci anlamına geliyor. Bu makalede, yayın tarihi itibariyle yürürlükteki güncel mevzuatlar ve kişisel tecrübelerim çerçevesinde İran’da rüzgar enerji santrali geliştirmenin ana hatlarını çizerek yatırımcılar için olgunlaşmış fırsatlara dikkat çekmeye çalışacağım.

Şekil 1. İran ve rüzgar enerjisi pazarı hakkında genel bilgiler

İran’da rüzgar enerji santrali geliştirmek için almanız gereken 3 izin söz konusu:

  • Çevre etkilerine yönelik izin belgesi
  • Şebekeye bağlantı izni
  • İnşaat izni

Bunun yanı sıra pek tabii ki proje sahasının kullanım hakkı da yatırımcıda olmalı. Klasik olarak özel mülklerin satın alma yolu ile, devlet arazilerinin ise uzun süreli kiralama yolu ile kullanılması mümkün. Sıkça gelen bir soruya hemen burada yanıt vermiş olalım, her ne kadar Türkiye’deki mevzuatlardan bildiğimiz türden bir İmar değişikliği söz konusu olmasa da kullanılan alanın Rüzgar Enerji Santrali olarak tescillenmesi gerekiyor ve bu süreç santral kurulmadan önce tamamlanan bir bürokrasi ve masraf olarak yatırımcının karşınsa çıkıyor. Geliştirdiğimiz projelerden tecrübe ile ilk üç iznin alınması için 6-9 aylık bir sürecin, PPA imzası için ise 1-2 aylık bir sürecin yeterli olduğunu söylemek mümkün. Yani saha kullanım iznine sahip olduktan sonra 1 yıl içerisinde projenizi inşaata hazır hale getirmek oldukça ihtimal dahilinde, bu noktadan bakıldığında Türkiye’deki yıllar süren proje geliştirme sürelerinin yanında bir cennet olduğunu söylemek hiç de abartı olmayacaktır.

İzin süreçleri tamamlandıktan sonra ise bizdeki karşılığı tam olarak karşılamıyor olsa dahi anlaşılması adına benzetmekte bir sakınca görmediğim İran’ın Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü ile 20 yıllık alım garantisi sunan bir PPA imzalamaya sıra geliyor. Bu gün itibariyle yerli destek katkısı hariç feed-in tariff oldukça cazip. 0-1 MW, 1-50MW ve 50MW üstü olarak 3 sınıfa ayrılmış alım garantileri İran Riyali (IRR) cinsinden sunuluyor. Kredisini yabancı para cinsinden kullanan yatırımcı için bunun büyük bir kur riski oluşturacağını ve yatırımlar önünde büyük engel teşkil edeceğini her fırsatta dile getirdiğimiz bu mekanizma için çok kısa bir zaman önce regülasyonda bir güncelleme yapıldı ve artık risk olmaktan çıktı. Sadece kur riski değil aynı zamanda ülke içindeki enflasyonunda bu mekanizmada risk teşkil etmesi üzerine PPA imzalanırken sizden bir formülasyon ile kendinizi kur riski ve/veya enflasyona karşı güvence altına almanıza izin veriliyor. Buradaki önemli nokta ise feed-in tariff üzerine etkili olacak bu formülasyon içerisinde bulunan bir kat sayı ile kendinizi ağırlıklı olarak kur riskine karşı mı yoksa enflasyona karşı mı güvence altına almak istediğinizi yatırımcı olarak belirleyebiliyor olmanız.

Şekil 2. Iran’da rüzgardan üretilen enerji için 20 yıl süre ile garanti edilen birim enerji satın alma fiyatları

PPA imzalandıktan sonra ise 20 yıl geçerli bir satın alma garantiniz ve 24 aylık inşaat süreciniz başlamış oluyor. Fark ettiğiniz üzere projenin izin sürecinden yatırıma geçmesi için elinizi çabuk tutmanızı ve 20 yıllık satınalma garantinizin en çok getiriye sahip olan ilk 10 yıllık süresini inşaat ile harcamadan bir an evvel santralinizi devreye almanızı teşvik eden bir mekanizma söz konusu. Zira bu 24 aylık süreçte santralinizi devreye alamaz iseniz, PPA ‘deki satın alma garantisine konu feed-in tariff, yeni tarihte geçerli mevzuatlara konu güncel feed-in tariff rakamlarıyla güncellenme riskiyle karşı karşıya kalıyor ve size ek bir 9 aylık süre tanınıyor. Eğer bu 9 ayın sonunda da halen santraliniz devrede değil ise bir daha 2 yıl boyunca lisans başvuru yapamayacak şekilde elinizden tüm haklarınız geri alınıyor.

Şekil 3. İran’da proje geliştirme basamakları ve süreç ön görüsü

Bir önceki paragrafta sürelerden bahsederken ilk 10 yıllık süre için en çok getiriye sahip olan kısım diye bahsettim, bunun nedeni 10 yılın sonundaki ikinci on yıllık period için feed-in tariff in projenizin kapasite oranına bağlı olarak azaltılması. Genel olarak ne kadar yüksek kapasite oranınız var ise o kadar fazla bir düşüşle yolunuza devam etmek durumundasınız.

Şekil 4. 10 yıldan sonra feed in tariff’e uygulanacak faktör tablosu

Yukarıda bahsetmiş olduğum genel çerçeve dışında, enerji nakil hatlarının kullanım izinleri, şebeke yük faktörü, eyaletteki  (bizdeki il yapılanması gibi düşünmek daha doğru olur) lokal yetkililerden izinlerin alınması, kullanım izni alınmış sahanın nitelik değişikliği, PPA imzasındaki formülasyonların detayı ve risklerin bertarafı gibi bir çok kritik teknik ve ticari detay ise bu makalenin kapsamı dahilinde olmadığından burada değinmiyorum. Daha fazla detay öğrenmek ve İran’da proje geliştirmek isteyen yatırımcılarımız ise iletişim kısmından her zaman iletişime geçebilirler.

YENİ DÜNYA’DA RÜZGAR ENERJİSİ: MİKRO SANTRALLERE GEÇİŞ

Karbon emisyon oranları.. su kullanımı.. işletme ve bakım masrafları.. ve en önemlisi ilk yatırım maliyetleri.. Yenilenebilir kaynaklar ile fosil kaynakları bir çok açıdan karşılaştırmak mümkün, ancak bu güne kadar belki de üzerinde en az durulan bir diğer parametre ise kaynağın ne kadar yaygın ve erişilebilir olduğu. Her geçen gün daha fazla savaş haberi aldığımız ve her an daha da sık şekilde alışık olduğumuz hayat düzeninin tehdit edildiği bir dönemden geçiyoruz. Güvenlik tüm insalığın öncelikli sorunu halini almışken, enerjinin arz güvenliği ise içinde bulunduğumuz bu tablonun tam merkezine oturuyor.

Fosil kaynaklarla karşılaştırdığımızda özellikle rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının dünyanın her köşesinde kolaylıkla erişilebilir olduğunu söylemek mümkün. Örneğin kömür rezervleri, diğer fosil kaynaklar gibi, yer yüzünün sadece %5 ‘inde konumlanmış durumda [1]. Ancak bunun karşısında elimizde var olan ise; Amazonlar, Kongo ve güney doğu Asya dışında gezegenin hemen her köşede erişilebilir ve yenilenebilir şekilde bizi selamlayan eşsiz bir enerji kaynağı; Rüzgar ! (Şekil 1) Yapılan çalışmalar ile açıkça ortaya konulduğu üzere tüm dünyanın ihtiyacı olan enerjinin 20 katından fazla; yaklaşık 250 trilyon Watt ‘ık bir güçten bahsediyoruz [2]

Şekil 1. Rüzgar Enerjisi, Amazonlar, Kongo ve Güney Doğu Asya dışında yeryüzünün hemen her noktasında erişilebilir muazzam bir potansiyele sahiptir [3].

Merkezi ve yüksek güçlü enerji santralleri, günümüz dünyasının terör, savaş ve ekonomik kriz riskleri altında cazip bir çözüm olmaktan çıkmakta hatta tam tersine olası bir saldırı yada teknik problem sonucunda devre dışı kalmalarıyla top yekün ülkeleri enerji krizleriyle karşı karşıya bırakacak tehlikeli risk odakları haline gelmekteler. Dünya üzerindeki trendin enerjininin dev santrallerde üretildiği modelden ziyade, üretimin tüketim noktasında gerçekleştiği, gereği halinde şebekeden bağımsız adalar şeklinde çalışabilecek, iletim kayıplarının olmadığı modellere kayacağını ön görmek mümkün. Bu ütopyada merkezi güç santrallerinin sadece kamusal alanların enerji ihtiyaçlarını karşıladığını, bireylerin, kurum ve kuruluşların ise enerji ihtiyaçlarını merkezi bir şebekeye ihtiyaç duymadan kendi mikro santralleriyle karşıladıklarını düşünebiliriz. Bu yeni dünya senaryosunda enerji nakil kayıpları olmadığı gibi merkezi enerji üretim tesislerinden kaynaklı güvenli riskleri de bulunmuyor. Diğer taraftan enerji fiyatları da artık günlük hayatta bir parametre olmanın çok uzağında yer alıyor. İşte tam da bu noktada, yer yüzündeki hemen her noktaya yayılmış, yeterli ve yenilenebilir bir kaynağa olan ihtiyaç, rüzgar enerjisini (güneş enerjisi ile birlikte) bir kez daha çözümün merkezine oturtmakta.

Peki hal böyle iken, bu eşsiz enerji kaynağı rüzgarın sahip olduğu potansiyel ile hayatımıza kazandırdığımız limitli kapasite arasındaki uçurumu nasıl açıklayabiliriz? Ekonomik nedenler, bürokratik nedenler gibi bir çok sebep sıralanabilir ancak Amerikalı bilim insanı Dabiri ve arkadaşlarına göre temel sebep rüzgar enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmekte tercih edilen büyük kapasiteli ve merkeziyetçi üretim mantığı [4]. Bu merkeziyetçi bakış açısını endüstri devriminin bu güne kadar evrilerek ulaştığı bir sonuç olarak görmek çok da yanlış sayılmaz [5]. Süregelen bu trendin Rüzgar endüstrisindeki iz düşümünü ise her geçen gün artan kanat çapları ve kule yükseklikleriyle bir öncekinden daha fazla alana ihtiyaç duyan yeni nesil rüzgar enerji santralleri olarak görebiliriz. Santraldeki türbinlerin birbirleriyle olan aerodinamik etkileşimini minimize ederek hem işletme sırasındaki istenmeyen yorulmalardan uzak durmak hemde enerji üretimini maksimize etmek için türbinler arasında bırakılması gereken mesafeler de kapasiteleriyle birlikte artmakta. Tek başına çalışan bir türbinin en az %90 kapasite ile çalışmaya devam edebilmesini santral içerisinde de sağlamak için, hakim rüzgar yönüne dik doğrultuda 3-5 rotor çapı, hakim rüzgar yönü doğrultusunda ise 6-10 rotor çapı alan bırakılması gerektiği daha önceki çalışmalarda ortaya konmuş sonuçlardır [6] [7] (Şekil 2.). Bu şartlarda projelendirilmiş bi santralin kapladığı alanda üretilen güç miktarı ise metrekare başına 2 ~ 3 W olmaktadır [8].

Şekil 2. RES sahalarına yerleştirilen yatay eksenli rüzgar türbinleri, gölge etkisi nedeniyle hakim rüzgar yönüne dik doğrultuda 3-5 rotor çapı, hakim rüzgar yönü doğrultusunda ise 6-10 rotor çapı alan bırakılarak yerleştirilirler.

Peki mevcut santral sahalarından daha fazla güç elde etmek mümkün müdür? Diğer bir değiş ile birim taban alanı başına üretilen güç değerini 2-3 W/m2 nin üzerine çekebilir miyiz? Bu sorunun cevabını evet olarak verebilmek için rüzgar enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren geleneksel, yatay eksenli türbin teknolojisini yeniden gözden geçirmek gerekiyor. Yine Amerika Birleşik Devletleri merkezli yapılan bir çalışmada düşey milli rüzgar türbinleri kullanılarak kurulan rüzgar enerji santrallerinde bu değerin 3 – 4 katına kadar artabileceği gösterilmiştir [5].

Şekil 3. Düşey milli rüzgar türbinleriyle kurulu santrallerde birim alan başına üretilen güç, yatay eksenli türbinler ile kurulan santrallere oranla 3-4 kat saha fazladır [5].

Herhangi bir yaw mekanizmasına gereksinim duymaksızın çalışabilen düşey milli rüzgar türbinleri, farklı tasarım şekillerine sahip olmalarına rağmen bu gün sıklıkla tercih edilenleri düz kanatlı Darrieus tipi düşey milli rüzgar türbinleridir. İsmini bilinen ilk patentin sahibi olan Georges Jean Marie Darreius ‘dan alan türbinlere ait ilk patent 1931 yılında alınmıştır [9].

Şekil 4. G.J.M. Darrieus tarafından 1931 yılında alınmış ilk patent [9]

Çalışma prensibi gereği rüzgarın yönünden bağımsız olarak güç üretebilen düşey milli rüzgar türbinleri diğer taraftan karmaşık aerodinamik yapıları nedeniyle bu güne kadar yatay milli türbinlerin gölgesinde kısıtlı gelişim göstermiştir. Türbin içerisindeki kompleks akış yapılarının bu gün dahi tam anlamıyla anlaşılamamış olması türbinlerin ticari uygulamaları önündeki en büyük engel olarak gözükmektedir.

Son dönemde yoğun olarak yürütülen akademik çalışmalar ile elde edilen umut vaat edici sonuçlar ve yazının başında altı çizilen konjonktürel gelişmeler bir arada düşünüldüğünde düşey milli rüzgar türbinlerinin yakın gelecekte hem mikro enerji santrallerinin temel bileşenlerinden birisi olacağını hemde yeni nesil rüzgar enerji santrallerinin vazgeçilmez elemanlarından birisi olacağını söylemek hiç de zor değil. Ülkemizde konu üzerine çalışan akademisyenlerin başında gelen Yrd. Doç. Dr. Z.Haktan Karadeniz’in çalışmasında vurguladığı gibi taban alanı başına enerji yoğunluğu kavramının yaygınlaşması ile birlikte geliştirilecek düşey milli rüzgar türbini teknolojisi, rüzgar enerjisinden elektrik üretiminde bir paradigma değişimi yaşanmasına sebep olacaktır [11]. Kısa / orta vadede ise mevcut santrallerdeki geniş boşlukların değerlendirilmesi ve şehir içerisindeki mikro enerji santrallerinin sayısında artış yaşanması olasıdır.

Şekil 5. Düz kanatlı, düşey milli bir rüzgar türbinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği modeli [10]

REFERANSLAR

[1] World Energy Council, Survey of Energy Resource 2010 and Energy Information Administration

 

[2] Jacobson, M. Z., and Cristina L. A. “Saturation wind power potential and its implications for wind energy.” Proceedings of the National Academy of Sciences 109.39 (2012): 15679-15684.

 

[3] http://www.vaisala.com/Vaisala%20Documents/Scientific%20papers/Vaisala_global_wind_map.pdf

 

[4] Dabiri, J. O., Greer, J. R., Koseff, J. R., Moin, P., & Peng, J. (2015). A new approach to wind energy: Opportunities and challenges. In AIP Conference Proceedings (pp. 51–57). http://doi.org/10.1063/1.4916168

 

[5] Sulzberger, Carl. “Thomas Edison’s 1882 Pearl Street Generating Station”, IEEE)

 

[6] Hau E 2006 Wind Turbines 2nd ed (New York: Springer)

 

[7] Sørensen B 2004 Renewable Energy: Its Physics, Engineering, Use, Environmental Impacts, Economy, and Planning Aspects (New York: Academic)

 

[8] D. J. C. MacKay, Sustainable Energy—Without the Hot Air (UIT Cambridge Ltd., Cambridge, UK, 2009).

 

[9] Darrieus, G. J. M. (1931). Patent-Turbine having its rotating shaft transverse to the flow of the current. USA.

 

[10] Howell, R., Qin, N., Edwards, J., & Durrani, N. (2010). Wind tunnel and numerical study of a small vertical axis wind turbine. Renewable Energy, 35(2), 412–422. http://doi.org/10.1016/j.renene.2009.07.025

 

[11] Karadeniz Z.H., Düşey eksenli rüzgar türbini araştırmalarında son gelişmeler, 8. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, 151-155, Adana, 2015

 

 

UZAKTAN RÜZGAR ÖLÇÜM TEKNOLOJİLERİ : SODAR

Rüzgar enerjisinden elektrik üretiminin keşfinden bu yana, rüzgar türbin kapasiteleri daha yüksek güç talebine cevap verecek şekilde süregelen gelişim içerisindedir. Aynı sahadan daha fazla enerji üretebilmek için, daha geniş süpürme alanlarına ve dolayısı ile daha yüksek kule (tower), kanat (blade) ve göbek yüksekliklerine (hub height) ihtiyaç duyulmaktadır. Endüstriyel tip rüzgar türbinlerinin göbek yükseklikleri tarihsel olarak incelendiğinde, gelişimin büyük bir hızla devam ettiği net olarak görülebilmekte, bu veriler ışında yakın gelecekte atmosferimizin çok daha yüksek noktalarıyla kanat uçlarımızın tanışacağını öngörebilmekteyiz.

Grafik 1. Göbek yüksekliklerinin zamana göre değişimi ve gelecek öngörüsü

Hızla artan göbek yükseklikleri ve kanat uzunlukları nedeniyle yerden 150 – 200m. yüksekliklerdeki rüzgar karakteristiklerini bilmemiz ve bu veriler ışığında santralleri geliştirmemiz gerekmekte. Bu yüksekliklerdeki rüzgar ölçümlerinin, bilinen teknolojiler (kafes tipi rüzgar ölçüm direkleri) ile gerçekleştirilmesinin teknik olarak çok güç olduğu, ekonomik olarak da kabul edilemez noktalara ulaştığı bilinmekte. Bu nedenle yerden 150 – 200 m yukarısındaki rüzgar hızı ölçümleri bir ihtiyaç olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu ihtiyaca cevaben geliştirilen en önemli uzaktan ölçüm teknolojileri SODAR (Sonic Detection and Ranging) ve LIDAR (Light Detection and Ranging) olarak ön plana çıkmakta.

SODAR teknolojisi temel olarak belirli frekanstaki ses dalgalarını gök yüzüne iletebilen bir ses kaynağıdan ve sonrasında rüzgar etkisiyle bu ses dalgalarında oluşan Doppler Shift etkisini yüksek hassasiyetle algılayabilen bir algılayıcıdan oluşur. Gök yüzüne iletilen ses dalgalarının mümkün olan en dar açı ile gök yüzünü taraması, kompleks sahalardaki ölçümlerin kalitesini arttırmak açısından önemli bir dizayn parametresidir. Piyasada bulunan farklı SODAR ölçüm cihazları incelendiğinde 100 – 300 aralığında farklı tasarımlar bulunduğu görülmektedir. Özellikle kompleks yapıdaki sahalarda, geniş beam açısı nedeniyle yüksek hacimde taranacak alandan kaynaklı belirsizlikler artabilir. Bu nedenle mümkün olan en dar açıdaki dizyan tercih edilmelidir.

Bir diğer önemli tasarım parametresi ise yüksek frekansta çalışan bu ekipmanların güç tüketimidir. Sahada uzun süre veri toplayacak olan SODAR cihazının düşük güç tüketiminde veri kaybı yaşamaksızın kayıt yapması ve kaydı yapılan verilerin başarıyla internet üzerinden transfer edilebilir olması gereklidir.

Ayrıca, çoğu zaman erişimi güç, kompleks sahalarda kullanılması gerekebilecek bu ekipmanların sahaya kolaylıkla nakledilebilmesi için kompakt yapıda ve kolay kurulabilir bir tasarımda olması gerekmektedir. (Şekil 1.)

Şekil 1. Nakliye ve kurulumu kolay yapılabilir dizayna sahip örnek bir SODAR – Fulcrum 3D

 

SODAR’lar hakkındaki tartışmalı bir konu ise klasik metodla yani kafes tipi rüzgar ölçüm direklerinde cup tipi anemometreler kullanılarak gerçekleştirilen ölçümler olan karşılaştırılmalı sonuçlardır. Yapılan çalışmalar ve korealasyonlar, SODAR ürünlerinin cup tipi anemometrelerle çok yüksek oranda korole olabildiğini göstermektedir. Grafik 2. ‘de 100m yükseklikteki bir cup tipi anemometre ile Fulcrum 3D SODAR ölçüm cihazının korealasyonu görülmektedir. 0.995 gibi yüksek bir korelasyon katsayısının yakalanabildiği ölçümler ve bağımsız danışmanlardan alınan Stage2 düzeyindeki raporlar ile SODAR’lar yakın gelecekte tüm rüzgar yatırımcısı ve mühendisler tarafından tercih edileceği açıktır.

Grafik 2. 100m yükseklikte bir cup anemometre ile SODAR korelasyonu

Bu çalışma İskender Kökey tarafından kaleme alınarak Rüzgar Enerjisi Dergisi'nde yayınlanmıştır. 
http://www.ruzgarenerjisidergisi.com//haber/makaleler/uzaktan-ruzgar-olcum-teknolojileri-:-sodar/262.html

20 GW’A GİDEN YOLDA EN SIK YAŞANILAN 5 RÜZGAR ÖLÇÜM HATASI VE PRATİK ÇÖZÜM ÖNERİLERİ

ÖZET

2023 20000MW hedefine giden yolda oldukça önemli bir dönüm noktası olan Nisan 2015 lisans başvurularında, teknik ve yasal olarak zorunlu olan rüzgar ölçümleri için 1400’ün üzerinde rüzgar ölçüm direğinin, Türkiye’nin çeşitli bölgelerinde kurulduğu bilinmektedir. Uzun süredir rüzgar enerji santralleri için lisans başvurusunun kabul edilmemiş olması ile bu süreçte değişen yasal mevzuatlar talep artışının başlıca sebepleri olarak sayılabilir. Diğer taraftan kısa süre içerisinde çok sayıda ölçüm direğinin kurulması kritik hataları da beraberinde getirmiştir. Bu çalışma kapsamında, en sık yaşanan 5 sorun incelenmiş ve çözüm önerileri paylaşılmıştır.

GİRİŞ

 

Son yıllardaki rüzgar enerjisinin sektörel trendi incelendiğinde her yıl bir önceki yıla göre yaklaşık %30 yeni kurulu güce sahip olan sektör gerek ulusal hedefler gerekse enerji talebinin doğrumuş olduğu bir gereklilikle bu hızlı büyümesini sürdürmek konusunda tüm taraflarca hemfikirdir. Bir rüzgar enerji santralinin kurulumundaki ilk ve en önemli basamaklardan birisi olan rüzgar ölçümü ise, santralin tüm çalışma ömrüne ışık tutacak nitelikteki teknik verilerin toplandığı, yatırımın seyrine yön veren bir süreçtir. Bu sebeple sürdürülebilir ve güven veren bir sektörün oluşması için, yapılan yatırımların minimum belirsizlikle hayat bulması tüm sektör bileşenleri adına önem taşımaktadır. Bunun için de yatırımcının herşeyden önce minimum veri kaybı ve minimum belirsizlikle ölçüm sürecini atlatması kritik önemlidir. Nisan 2015 başvuruları için geçen süreçte Türkiye’deki en yoğun rüzgar ölçüm direği kurulumu yaşamış, bu durum sektörel olarak bir çok tecrübenin yaşanmasına sebep olmuştur. Kurulumlar sırasında yaşanan en sık beş hata ve çözümleri aşağıda paylaşılmıştır.

 

  1. TOPRAKLAMA HATALARI

 

Bir rüzgar ölçüm direğinin topraklanması iki başlık altında incelenmelidir. Bunlardan ilki ölçüm sisteminin tamamını yıldırım riskine karşı koruyabilmek için kullanılan, rüzgar ölçüm direğinin en üst noktasında konumlandırılmış bakır yıldırım yakalama çubuğunun topraklanması, diğeri ise data kablolarında yer alan koruyucu kılıfın ve data loggerın manyetik etkilere ve yıldırım geçişlerine karşı topraklanmasıdır.

 

Sahada meteorolojik risklere açık olarak çalışan ve çoğunlukla de yüksek rakımlı noktalarda görev yapan rüzgar ölçüm direkleri, yıldırıma karşı savunmasız durumdadır. Bu riski minimize etmek için, rüzgar ölçüm direğinin en üst noktasında bir yıldırım yakalama çubuğu kullanılmalı, bu çubuk bakırdan imal edilmiş, uç kısmı sivriltilmiş ve 60 derecelik koruma koniği altında tepe anemometresini koruyacak şekilde direğe konumlandırılmış olmalıdır. Yakalama çubuğunun türbülans yaratarak rüzgar akışını engellemeyecek şekilde konumlandırılmasına dikkat edilmelidir. Yıldırım yakalama çubuğu herhangi bir direnç oluşturmayacak şekilde ve en az 70mm2 kesit alanına sahip bir bakır kablo ile, direğin metal aksamından tamamen yalıtılarak zemine indirilmelidir. Bakır yakalama çubuğunun, rüzgar ölçüm direği gövdesi üzerinden topraklanmaya çalışılması çok büyük toprak direncinin oluşmasına sebep olduğu için kesinlikle tercih edilmemesi gereken hatalı bir uygulamadır. Sıkça karşılaşılan hataların bir diğeri ise bu bakır çubuğun toprakla ilişkilendirilmesinin düzgün yapılamaması gelmektedir. Direk gövdesinden yalıtılarak zemine indirilen topraklama kablosunu yine bir bakır çubuk yada genişletilmiş bakır plaka ile gömülmeli, mutlak suretle topraklama direnci kontrol edilmelidir. Rüzgar ölçüm direği uygulamalarında genellikle 10ohm ve altı topraklama dirençleri yeterli kabul edilmektedir ancak riskin yüksek olduğu yerlerde yada güvenliğin daha yüksek olması istenen uygulamalarda 5ohm ve altı direnç hedeflenmelidir. Çevre etkileri tartışmalı olsa dahi kimi uygulamalarda toprağa gömülen ekipmanların direnç düşürücü kimyasallar yardımıyla gömülmesi, hedef topraklama dirençlerine ulaşmakta yardımcı olduğu bilinmektedir. Ayrıca zemine ulaşan topraklama kablosunun kaz ayağı uygulaması yapılarak toprağa gömülmesi yine direnç düşüşünü destekleyecektir. Yıldırıma karşı maksimum koruma sağlamak için yıldırım yakalama çubuğunun en üst noktasından, toprağa gömülen bakırın en alt noktasına kadar en düşük direnci yakalamak ana hedef olmalı ve bu hedeften uzaklaşılmasını sağlayacak; direnç yaratacak ek bağlantı noktaları, klamens bağlantılarının gevşek bırakılması gibi hatalardan kaçınılmaya özen gösterilmelidir.

 

Çok önemli bir diğer topraklama ise kullanılan tüm sensörlerin ve data loggerın topraklamasıdır. Bu sadece yıldırımdan sensörlerin zarar görme riskini azaltmakla kalmaz aynı zamanda manyetik gürültülerin de filtrelenmesini sağlar. Unutulmamalıdır ki, kare dalga taşıyarak direğin en üst noktasından data logger’a indirilen anemometre kabloları etrafında bir manyetik alan oluşacaktır. Eğer sensör kabloları düzgün şekilde topraklanmaz ise, bu manyetik alanın etkisiyle komşu sinyal kabloları içerisinde istenmeyen sinyaller taşınabilir. Cross-talk olarak bilinen bu hata neticesinde olağan dışı rüzgar hızı kayıtları alınabileceği gibi, tespit edilebilmesi de oldukça güç olacaktır. Ölçümlerin güvenilirliğinin en üst düzeyde korunabilmesi için, her bir sensör kablosunu sarmalayan koruyucu kılıflar mutlak suret ile data loggerın topraklama klamensine bağlanmalı, data logger ve pano ise direkten bağımsız şekilde mutlaka topraklanmalıdır. Bu noktada yapılan hataların birisi, direkte bulunan topraklama hattı üzerinden panonun topraklanmasıdır. (Şekil 1) Bu uygulama kesinlikle amaca hizmet etmediği gibi, data logger ve sensörlerin yıldırımdan zarar görme riskini arttıracağından tercih edilmemelidir. Tercihen pano topraklaması direk topraklamasının zıt yönünde tasarlanmalıdır.

Şekil 1. Data Logger’ın içinde yer aldığı pano ile direğin yıldırımdan korunmasını amaçlayan topraklama hatları birbirinden bağımsız olmalıdır.

  

  1. WİNDVANE KUZEY KALİBRASYONU HATALARI 

Rüzgar ölçüm istasyonlarında en sık yaşanan sorunlardan birisi de windvane yön kalibrasyonlarının düzgün olarak yapılamamasıdır. Üretici firmalar tarafından rüzgar yön ölçerler üzerine bir kuzey işareti (North Mark – N) yerleştirilmiştir. Yön ölçerler bu işaretin bulunduğu noktadan rüzgar geldiği zaman logger’a tam kuzey sinyali (0 yada 360 deg) gönderirler. Ancak saha şartlarında windvanein montajı yapılırken bu “N” işaretini tam olarak kuzeye kalibre etmek her zaman mümkün olamamaktadır. Bu sebeple bir çok uygulamada N işareti kuzey yerine yönü kesin olarak bilinebilecek bir başka noktaya kalibre edilirler. Bunların başında ise bom kolları gelmektedir. Rüzgar ölçüm istasyonları henüz kurulmadan önce dahi, sahanın hakim rüzgar yönüne göre bom kolu oryantasyonları belirlenir. Montaj sırasında plandan sapmalar olsa dahi, bom kollarının tam olarak hangi doğrultuda konumlandırıldığı hatasız olarak sahada saptanabilmektedir. Windvaneler de bilinen bu doğrultuya kolaylıkla kalibre edilebilirler. (Şekil 2)

Şekil 2. Kuzey işareti bom kolu içerisine kalibre edilmiş bir windvane

 

Sahada yapılan bu kalibrasyon sonucunda ölçüm verilerinin bir offset değeri ile düzeltilmesi gerekmektedir. Aksi halde N işaretinin baktığı bom kolu yönü, Kuzey kabul edileceğinden hatalı kayıt alınacaktır. Uygulamada yaşanan en önemli hata bu offset değerinin yanlış olarak girilmesi sonucunda hatalı veri kaydı yapılmasıdır. Örnek bir uygulamayla, hakim rüzgar yönünün kuzeydoğu olduğu, bu sebeple 315-135 doğrultusunda konumlandırılan bom kollarından, 315 dereceye bakan bom kolu üzerinde, north işareti 135 dereceye yani bom kolunun içerisinde bakacak şekilde kalibre edilmiş bir windvane’e ait doğru offset değerinin nasıl buluncağını inceleyelim:

Şekil 3. Doğru offset değeri hesaplama çizelgesi

İlk olarak rüzgarın güneydoğu’dan ve tam olarak 135 dereceden estiğini farz edilsin. Bu durumda okunması gereken gerçek 135 olmalı, ancak bu durumda windvane tam N işaretinin baktığı yön üzerinden rüzgarı aldığı için tam kuzey yani 0 derece sinyali üretecektir. Verilmesi gerken offset değeri 135 (135-0) derecedir. Bir diğer senaryo olarak rüzgarın tam güneyden yani 180 dereceden estiğini farz edilir ise okunması gereken değer 180 derece iken windvane 45 derece sinyali gönderecektir bu durumda da yine verilmesi gereken offset değeri 135 derece (180-45) olarak bulunur. Benzer şekilde, 270 derecen esen rüzgar için de doğru değerin okunabilmesi için 135 derecelik bir offset’in tanımlanmış olması gerektiği bulunabilir. (Şekil 3)

 

  1. LOGGER KONFİGÜRASYON HATALARI

Rüzgar ölçüm ekipmanları analog yada dijital çıkışlı olarak çalışan elektronik cihazlardır. Örneğin cup tipi anemometreden kare dalga DC sinyal alınır ve bu sinyaller logger üzerinde Hz cinsinden kaydedilir, windvane için ise çıkış sinyali V (voltaj) olarak kaydedilmektedir. Bu sinyaller anlamlandırılırken her sensör karakteristiği için farklı olan slope ve offset değerleri kullanılır. Bir transfer fonksiyonu ile, sensörden okunan Hz yada V değeri, m/s yada deg. değerine dönüştürülür. Tam bu sırada, bu trasfer fonksiyonun katsayıları olan slope ve offset değerlerinin doğru olarak tanımlanmış olması önem kazanmaktadır. Tipik bir anemometre için slope değeri 0.048, offset değeri ise 0.22 ‘ye yakın değerler olarak akredite bir rüzgar tünelinde belirlenir. İnsan kaynaklı hataların en önemlilerinden birisi logger konfigürasyonu sırasında bu değerlerin hatalı olarak girilmesi sonucu hatalı kayıtların alınmasıdır. Bilindiği gibi olaşabilecek küçük hatalar ölçüm sonuçlarını tamamen belirsiz hale getirebilir. Bu nedenle ölçüm sisteminde kullanılan data loggerın mutlaka ham data kaydı yapması gerekmektedir. Ham data kaydı yapan bir loggerda, bu tip insan kaynaklı bir hata uzun süre sonra fark edilse dahi, transfer fonsksiyonunu doğru değerler ile yeniden tanımlayıp, ham dataları yeniden çözümlemek oldukça kolaydır.

Şekil 4. EOL Zenith veri kaydediciye ait konfigürasyon ekranı

 

  1. ENERJİ SİSTEMİNDEN KAYNAKLI HATALAR

Rüzgar ölçüm ekipmanları şebekenin olmadığı noktalarda çalışan sistemler olduğu için enerji gereksinimlerini genellikle PV paneller aracılığı ile güneşten elde ederler. Bir ölçüm sisteminin sorunsuz çalışabilmesi için, besleme voltajının düzenli olması kritik önem taşımaktadır. Bu nedenle her bir istasyon PV panel, akü ve şarj kontrol ünitesinden oluşan bir güç sistemi ile çalıştırmakta olduğundan ölçüm periyodu boyunca güç sisteminin sorunsuz olarak şarj ettiği çok dikkatli takip edilmelidir. Bu sebeple kullanılan data loggerın sadece ölçüm parametrelerini değil güç sistemini de izlemesi ve bir arıza oluşması durumunda, sistemin gücü kesilmeden önce müdahale edilebilmesi için son kullanıcıya zaman kazandırması gerekmektedir. Geçmişe dönük akü voltajının karakteristiği ve son 48 saat içerisindeki akü voltajının maksimum/minimum değerlerini görebilmek güç sistemi hakkında öngörüde bulunabilmek için kritik önemlidir. (Şekil 5)

Şekil 5. Logger üzerinden akü voltajının son 48 saatlik minimum değeri ile anlık değerinin takibi

Veri transferi ve anlık veri takipleri sırasında logger güç tüketimi dramatik şekilde artacağı için, mümkün olan en kısa süre logger ile uzaktan iletişim kurulmalıdır. Türkiye coğrafyası göz önünde bulundurulduğunda minimum 26Ah jel tipi akü ve 20Wp PV panel yeterli gözükmekle birlikte, eğer çok sık eş zamanlı veri takibi yada veri indirmesi yapılacak ise veya istasyonun bulunduğu noktada GSM şebekesi güçlü çekim gücüne sahip değil ise güneş paneli ve akü grubunun büyütülmesi gerekecektir. Bir diğer önemli hata ise, logger ile güç ünitesinin bağlantısı sırasında gözlenmektedir. Logger güç girişi, solar şarj kontrol ünitesinin yük çıkışı yerine doğrudan aküden alınmalıdır. Bu sayede solar şarj kontrol ünitesinden kaynaklı arızalarda güç kesinti riski bertaraf edilmiş olacaktır.

  1. GSM OPERATÖR AYARLARINDAN KAYNAKLI HATALAR

Günümüz data loggerları iletişim ihtiyaçlarını GSM operatörleri tarafından sağlanan internet aracılığıyla karşılamaktadırlar. Logger üzerinde yer alan SIM kart aracılığı ile internete erişen sisteme, son kullanıcılar kendi PC’leri üzerinden bağlanıp, veri indirme, eş zamanlı veri izleme, ayar yükleme gibi operasyonları yürütebilirler. Bir rüzgar ölçüm istasyonunun standartlara uygun şekilde kurulması kadar işletilmesi de oldukça önemli olduğundan, ölçüm sisteminin internete erişebilmesi için gerekli ayarlar doğru şekilde tanımlanmalıdır. Örneğin, sistemde kullanılan SIM kartın APN (Access Point Name) adı doğru şekilde loggera tanımlanmaz yada bu APN daha sonra GSM operatörü tarafından geçersiz kılınırsa, logger ile uzaktan iletişim kurmak imkansız hale gelecektir. Her SIM kart için farklı APN’lerin aktif olabilme ihtimaline karşı, kullanılan SIM kart sahibi şahıs/firma ‘ların öncelikle GSM operatörlerinden ilgili SIM kartta hangi APN’lerin tanımlı olduğunu öğrenmeleri sonrasında ise bu ayarları logger’ın iletişim ayarları bölümünde doğru şekilde tanımlamaları gereklidir. Unutulmamalıdır ki, data loggerın sahaya sevkiyatından önce ofiste ilgili bağlantı testlerinin yapılarak tüm ayarların doğru şekilde tanımlandığından emin olmak, ileride karşılaşılacak sorunların ortadan kaldırılması adına oldukça önemlidir. Logger ile iletişim kurmak minimum belirsizlikli bir ölçüm periyodu için çok önemli olduğundan, sisteme günün 24 saati kesintisiz erişilebilmelidir. Bu erişimler sırasındaki güç tüketimini minimum tutabilmek adına sadece bu amaçla üretilmiş modemlerin yer aldığı sistemleri tercih etmek enerji problemlerinin önüne geçecektir. Piyasada bulunan universal tip harici modem kullanan data loggerlarda güç tüketimi çok yükseldiği için günün her anı bağlantı sağlanamamakta ve bu durumun sonucunda sahada oluşacak sorunlar sistemi takip eden kullanıcıya zaman farkı ile ulaşacağından veri kaybına neden olmaktadır.

SONUÇ 

Başarılı bir rüzgar enerji santrali projesinin ilk basamağı öncelikle düşük belirsizlikli bir rüzgar ölçüm periyodundan geçmektedir. Bu sebeple santral bütçesi yanında oldukça düşük bir bütçeye sahip olan rüzgar ölçüm süreci, teknik olarak tüm santralin geleceğine etkiyecek nitelikte öneme sahiptir. Bu denli önemli bir sürecin başarılı yönetilmesi sadece uluslararası standartlara uygun ekipmanlar tercih etmekle değil aynı zamanda başarılı bir uygulamayla mümkün olabilmektedir. Bu sebeple başta bu çalışmaya konu sorunlar olmak üzere, burada paylaşılamamış bir çok problem ölçüm sürecinde belirsizlik yaratabileceğinden, mümkün olan en üst hassasiyetle ve uzmanlıkla sürecin yönetilmesi gerekmektedir.

 

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

SUMMARY

It is known that more than 1400 met masts are erected in Turkey within 2 years to collect valid data for new licence applications which is scheduled in April 2015. In In this paper, most common 5 problems of wind measurement campaigns are investigated to highlight the importance of measurement. It is aimed to improve quality of wind campaigns in Turkey to have more sustainable wind market.

Bu çalışma İskender Kökey tarafından ICCI 2015 'de bildiri olarak yayınlanmış ve sunulmuştur.

RÜZGÂR HIZI ÖLÇÜMÜNDE YENİ STRATEJİLER

 

Effects of Wind Speed Measurement Errors in Energy Production and New Strategies About Wind Measurements

 

ÖZET

Bu çalışmada, rüzgâr enerji santrali projelerinde önemli bir basamak olan fizibilite sürecinde meydana gelecek hatalı ölçümlerin, enerji santralinde oluşacak üretime etkileri incelenmiştir. Çalışma dâhilinde öncelikle rüzgâr enerjisinin, rüzgâr hızı ile ilişkisi teorik olarak ortaya konmuş, ardından rüzgâr hızı ölçümlerinin hatasız olarak gerçekleştirilmesi için dikkat edilmesi gereken noktalar vurgulanmıştır.

Rüzgâr enerjisinin geleceği olan Sodar ve Lidar teknolojileri hakkında bilgi verilerek, minimum belirsizliğe sahip bir rüzgâr ölçümü için kullanılması gereken rüzgâr ölçüm direği ve lidar stratejilerinin belirlenmesi adına yapılan çalışmalara değinilmiştir. Ayrıca, rüzgâr ölçümü için kullanılacak lidar-direk kombinasyonun maliyet analizleri karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir.

 

Anahtar Kelimeler: Rüzgâr fizibilitesi, rüzgâr hızı, rüzgâr ölçümü

 

1.GİRİŞ

Fosil kaynaklı yakıtların tükenmeye başlaması ile birlikte enerji talebinin karşılanmasında alternatif enerji kaynaklarına yönelim hızla artmıştır. Gerekli talebi karşılayacak olan enerji kaynağının sonsuz bir döngü içinde ve çevreye zararlı etkilerinin bulunmaması, bunun yanı sıra talebe karşılık verecek güçte olması gerekmektir. Bu özellikler göz önünde bulundurulduğunda, geçtiğimiz yirmi yıllık süreçte ortaya çıkan en güçlü alternatiflerden birisi rüzgâr enerjisidir.

Bir rüzgâr enerji santralinin kurulumu öncesinde, bölgenin rüzgâr enerjisi potansiyelini doğru şekilde ortaya koyabilmek büyük önem arz etmektedir. Bu süreçte gerçekleşecek küçük hataların etkileri enerji üretimine büyük kayıplar olarak yansıyacak, bu sonuçlar ise ancak santral devreye alındıktan sonra fark edilebilecektir.

 

2. RÜZGAR ENERJİSİ

Rüzgâr enerjisi, atmosferde meydana gelen yüksek basınç ve alçak basınç bölgeleri arasında hareket etmekte olan hava kütlelerinin sahip olduğu kinetik enerjiyi ifade etmektedir. Bu hareketli kütlenin sahip olduğu kinetik enerji Denklem (1) ile ifade edilen güç bağıntısından çıkartılabilir:

Burada m ile ifade edilen, hareket halindeki hava moleküllerinin kütlesel debisi olup Denklem (2) ile açıklanabilir.

Bu durumda Denklem(1) ile Denklem(2) birleştirildiğinde V hızına sahip rüzgâr kütlesinin gücüne Denklem(3) ile ulaşılır.

Denklem(3) incelendiğinde görüleceği gibi, rüzgâr enerjisinin bileşeni olan güç, rüzgâr hızıyla 3. mertebeden ilişkilidir. Bu nedenle rüzgâr hızında meydana gelecek küçük değişiklikler, enerji üretimine büyük farklar olarak yansımaktadır.

 

3. RÜZGAR ÖLÇÜMÜNDE DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR

Bir rüzgâr enerji santrali projesinin en önemli aşamalarının başında, kurulum planlanan saha için yapılacak rüzgâr ölçümü gelmektedir. Bu süreçte, gerek rüzgâr ölçüm direğinin kurulumu ve verilerin toplanması sırasında gerekse bu verilerin işlenmesi aşamasında büyük bir titizlik gerekmektedir. Rüzgâr hızı ölçümünde yapılacak çok küçük hatalar, üretim kapasitesinin yanlış öngörülmesine neden olacaktır. Bu durum yatırımcı için, ancak santral kurulduktan sonra fark edilebilecek büyük maddi kayıplara sebebiyet verebilmektedir.

Rüzgâr ölçümünde dikkat edilmesi gereken bir çok parametre bulunmaktadır. Belirsizliklerin minimum tutulduğu kaliteli bir rüzgâr ölçümünün gerçekleştirilmesi için, verilerin toplandığı rüzgâr ölçümü süresince dikkat edilmesi gereken başlıca unsurlar şunlardır:

  • Rüzgâr ölçüm direği, ölçüm yapılacak olan sahanın iklim şartlarına uygun şekilde imal edilmeli.
  • Rüzgâr ölçüm direğinin yüksekliği, kurulması planlanan rüzgâr türbininin hub yüksekliğine eşit yada yakın olmalı.
  • Ölçüm sırasında kullanılacak anemometrelerin kalibrasyonları güvenilir bir kuruluş tarafından yapılarak sertifikalandırılmalı.
  • İlgili sensörlerin (anemometre, windvane vb..) rüzgâr ölçüm direğine bağlantılarını sağlayacak kollar, IEC 61400-12 standardına uygun şekilde, herhangi bir gölgeleme yapmayacak pozisyonda monte edilmeli.
  • Toplanan verilerin kesintiye uğramaması için gerekli tedbirler (sensörlerin donmaması için ısıtıcı tertibatı, data logger ın enerjisinin kesilmemesi için PV güç sistemi vb.) alınmalı.

 

4. UZAKTAN RÜZGAR ÖLÇÜM TEKNOLOJİLERİ

Rüzgar türbini teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte, artan kule yüksekliklerine paralel olarak rüzgar ölçüm direklerinin yükseklikleri de artmaktadır. Minimum belirsizlikle bir rüzgar ölçümü için, aday rüzgar türbininin hub yüksekliğinden ölçüm almak can alıcı önem taşımaktadır. Günümüz teknolojisiyle üretilen rüzgar türbinleri için 135m ‘ye varan hub yüksekliklerinden ölçüm almak mümkün olmakla birlikte sistemin montajının ve bakımının zorlu olması, uzaktan rüzgar ölçüm yapabilen sistemlere olan ihtiyacı arttırmaktadır.

Rüzgar hızının ve yönünün uzaktan algılanabilmesine imkan tanıyan teknolojilerin başında LIDAR ve SODAR gelmektedir.

LIDAR (Laser Imaging Detaction and Ranging) teknolojisi ile zeminden, taranacak bölgeye yayılan lazer ışınlarında meydana gelen küçük farklılıkların çok hassas şekilde saptanmasıyla rüzgarın hızı ve yönünü ölçerken SODAR (Sound Detaction and Ranging) teknolojisinde ses dalgalarındaki farklılar saptanmaktadır.

Yapılan çalışmalar LIDAR teknolojisinin atmosferik koşullardan daha az etkilendiğini ve klasik ölçüm methodlarına daha yakın sonuçlar verdiğini göstermektedir. Bunun yanı sıra, sadece LIDAR ile yapılacak ölçümlerin henüz kabul edilebilir olmadığı da açıktır.

Geldiğimiz noktada yapılan rüzgar ölçümünün minimum belirsizliğe sahip olabilmesi için yapılan çalışmalardan biri ise, klasik ölçüm sistemlerinin LIDAR destekli şekilde genişletilmesidir.

 

5. MİNİMUM BELİRSİZLİĞE SAHİP RÜZGAR ÖLÇÜM STRATEJİSİNİN BELİRLENMESİ

Orta derecede kompleks kabul edilen bir sahada yapılan rüzgar ölçümünde çeşitli kombinasyonlar ile ölçümler gerçekleştirilmiş, minimum belirsizliğe sahip ölçüm stratejisi irdelenmiştir. Çalışmada 100m. hub yüksekliğine sahip rüzgar türbinlerinin kurulacağı bölgenin potansiyeli, 60m. 80m. ve 100m. yüksekliğindeki rüzgar ölçüm direkleri ve LIDAR cihazlar ile belirlenmiştir.

Yapılan ölçümlerde rüzgar ölçüm direklerinin konumları 1 yıllık süreçte sabit kalırken, LIDAR cihazlar çeşitli stratejiler dâhilinde saha içerisinde farklı noktalara taşınmıştır.

Çalışma sırasında kullanılan kısaltmalar ve tanımlamalar Tablo 4.1 de açıklanmıştır.

Lidar cihazlar için her bir ölçüm periodunun 3 ay sabit, 1 ay hareketli olarak kabul edilirse; M080Lc1Laf1 stratejisi; 80m. lik bir rüzgar ölçüm direği ve bu direğin yakınında bir period ölçüm almış ardından 2 farklı nokta dan ölçüm almış lidar anlamına gelmektedir. Şekil 4.1 ‘de sahaya cihazların yerleşimi görülebilir.

Farklı kombinasyonlar içeren çok sayıda ölçüm stratejisi için belirsizlik analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu yapılan analizler sırasında aşağıdaki belirsizlik oranları kabul edilmiştir;

Rüzgar ölçüm direklerinden gelen ölçüm hataları %2
Lidar ölçüm cihazından gelen ölçüm hataları %2
Uzun dönemli data lar ile rüzgar ölçüm direğinden alınan verilerin korelasyonu sonucunda çıkan belirsizlik %3.9

Her bir strateji için dikey ve yatay eksen belirsizliklerinin özeti Tablo 4.2 de görülmektedir.

 Uygulanan stratejilerin toplam işletme maliyetleri Tablo 4.3 ile verilmiştir.
 6. SONUÇ VE DEĞERLENDİRME

En iyi ölçüm stratejini saptamak için belirsizlik oranları ve maliyetleri birlikte değerlendirmek gerekmektedir. Minimum belirsizlik oranını mümkün olan en düşük maliyetle saptamak en iyi stratejiye ulaşmamızı sağlayacaktır. Bunun yanı sıra sadece bu iki parametrenin belirleyici olduğundan söz etmek çoğu zaman zordur. Ölçüm stratejisinin belirlenmesinde önem teşkil eden diğer faktörlere ise; yapılacak yatırımın büyüklüğü, proje sahasının yapısı, kullanılacak ölçüm cihazlarının kalitesi gibi parametreler örnek gösterilebilir.

Çalışmaların sonuçları incelendiğinde, sadece rüzgar ölçüm direği ile ölçüm yapılması durumunda hub yüksekliğine yakın yapılan ölçümlerin daha düşük belirsizliğe sahiptir.

Rüzgar ölçüm direklerinin yakınında konumlandırılan LIDAR cihazları ile birlikte yapılan ölçümler daha düşük belirsizliğe sahiptir. Bunun yanı sıra rüzgar ölçüm direğine uzak bir noktadan LIDAR ile alınan ölçümler belirsizlerin azaltılmasına yardımcı olmaktadır. Uzak noktalardaki LIDAR ların period dahilinde farklı noktalarda konumlandırılması ise sabit LIDAR ile yapılan ölçümlere oranla daha düşük belirsizliklere sahiptir. LIDAR ların değiştirilen konumlarındaki artış, ölçüm geneline belirsizliklerin azalması yönünde etkimektedir.

Minimum belirsizliğe ulaşmak için, uzun süreli, mümkün en çok noktadan LIDAR lar ile alınan verilerin, hub yüksekliğine konumlandırılmış bir rüzgar ölçüm direğinden alınan veriler ile birlikte değerlendirilmesi ile ulaşılacağı görülmüştür.

 

KAYNAKLAR

ICE – 61400-12 International Standart,

Boquet M., Görner K., Mönnich K., “Wind Measurement Strategies to Optimize Lidar Return on Investment”, PO.ID 103, AWEA2011, Belçika, NRG Systems, Leosphere, DEWI

Patel M., 2006. Wind and Solar Power System, Taylor&Francis Group, FL, ABD
Anonim, “Wind Measurement for a Correct Energy Prognosis”, Ammonit Gesellschaft für MeBtechnic mbH, Berlin, Almanya Anonim, GL GarradHassan, www.gl-garradhassan.com
Boquet M., “Return on Investment of a Lidar Remote Sensing Device”, DEWI Magazine, pp 56 to 61.
Campbell I., “A Comparison of Remote Sensing Device Performance at Rotsea Site”, RES Group
Albers A., “Comparison of Lidars, German Test Station for Remote Wind Sensing Devices”, Deustsche Windguard GmbH

 

SUMMARY

The amount of power in the wind is very dependent on the speed of the wind. Because the power in the wind is proportional to the cube of the wind speed, small differences in the wind speed make a big difference in the power you can make a big difference in the power you can make from it. This gives rise to the primary for wind resource assessment. In order to more accurately predict the potential benefits of a wind power installation, wind speeds and other characteristics of a site’s wind regime must be accurately understood.

Typically wind is measured at a height of at least 60m. for a long time. Met towers are the most common and cost effective method. The height of the met towers depends on the topography and hub height of wind turbines which will be installed after assessment.

A good measuring system must be robust, reliable and self-contained to perform well in remote regions and extreme weather conditions. The measurement data must be accessible and it needs to be transferred consistently

and reliably to the wind consultant’s PC. The measuring equipment should be selected according to regional and climatic requirements.

Understanding the wind resource at a prospective project site has long been considered a critical step in the wind farm development process, and therefore wind source experts have become more and more sophisticated in performing the assessment of the wind resource. The data collected from a wind resource assessment program, and the accuracy of that data, drives the success of the wind farm project.

In the context of the constant aim to reduce project uncertainties through the design of their wind resource project estimate campaigns, consultants make use of new measurement technologies and methods of analyzing is one approach that is gaining traction, a remaining question is which combination strategy must be applied to reach greatest uncertainties reduction at reasonable operating costs.

In this paper, it is aimed to study various wind measurement strategies on an representative wind farm site. Several measurement system combinations are proposed, including met masts of different heights, and lidar devices, located at one or several locations for varying duration and seasonal periods. The resulting uncertainties on annual energy yield estimation are calculated and compared.

It is clear that adding a highly accurate and mobile measurement system in a energy yield assessment has a high return on investment. It increases the wind farm value and considerably decreases the developer financial effort.

Bu çalışma İskender Kökey tarafından ICCI 2012 'de bildiri olarak yayınlanmış ve sunulmuştur.