Download - RÜZGAR ENERJİSİ VE SİVAS ŞARTLARINDA BİR
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
1/105
RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
RZGAR SANTRAL TASARIMI
Veysel MEK
YKSEK LSANS TEZ
ELEKTRK-ELEKTRONK MHENDSL
ANABLM DALI
2007
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
2/105
RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR RZGAR SANTRAL TASARIMI
Veysel MEK
YKSEK LSANS TEZ
ELEKTRK-ELEKTRONK MHENDSL ANABLMDALI
2007
Danman: Do. Dr. Rafael HSEYNOV
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
3/105
FEN BLMLER ENSTTS MDRLNE
Bu alma, jrimiz tarafndan, Elektrik-Elektronik Mhendislii Anabilim Dalnda Yksek
Lisans Tezi olarak kabul edilmitir.
Bakan: .................................................
ye: ......................................................
ye: ...............................................
ONAY
Yukardaki imzalarn, ad geen retim yelerine ait olduunu onaylarm.
//2007
FEN BLMLER ENSTTS MDR
Prof. Dr. Halil GRSOY
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
4/105
Bu tez, Cumhuriyet niversitesi Senatosunun 05.01.1984 tarihli toplantsnda kabul edilen ve daha
sonra 30.12.1993 tarihinde C.. Fen Bilimleri Enstits Mdrlnce hazrlanan ve yaynlanan
Yksek Lisans ve Doktora Tez Yazm Klavuzu adl ynergeye gre hazrlanmtr.
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
5/105
i
NDEKLER
SayfaNDEKLER........................................................................................................................ iZET................................................................................................................................................ iiiSUMMARY...................................................................................................................................... ivTEEKKR..................................................................................................................................... vEKLLER DZN.......................................................................................................................... viZELGELER DZN.................................................................................................................... viiiKISALTMALAR DZN................................................................................................................ x
1. GR............................................................................................................................................ 11.1. Konunun Tanm.............................................................................................................. 1
1.2. almann Amac............................................................................................................ 31.3. almann Yntemi........................................................................................................ 32. RZGAR ENERJS VE UYGULAMALARI. 4
2.1. Rzgar Enerjisi ve Tarihsel Geliimi............................................................................... 42.2. Rzgar Enerjisinin stnlkleri.................................................................................. 52.3. Rzgar Enerjisinin Dier Enerji Trleri le Karlatrlmas..........................................52.4. Rzgar Potansiyelinin Belirlenmesi................................................................................. 7
2.4.1. Rzgar verilerinin istatistiksel analizi................................................................... 72.5. Rzgar Gl..................................................................................................................... 8
2.5.1 Rzgar glleri deiir............................................................................................. 92.5.2. Rzgar gl kullanm........................................................................................... 10
2.6. Rzgar Enerjisinin Dnyadaki Durumu.......................................................................... 102.6.1. Dnyada rzgar potansiyeli.. 10
2.6.2. Dnyada rzgar kayna kullanm hedefleri.... 122.6.3. Avrupa birlii lkelerinde rzgar enerjisi......152.7. Rzgar Enerjisinin Trkiyedeki Durumu........................... 21
2.7.1. Trkiye rzgar atlas.............................................................................................. 262.8. Avrupa lkelerinde Rzgar Enerjisi Yatrmlarna Verilen Tevikler........................ 28
2.8.1. Tevik trleri.......................................................................................................... 282.8.1.1. Mali tevikler....................... 282.8.1.2. Vergi tevikleri 282.8.1.3. retim tevikleri.. 29
2.8.2. eitli avrupa birlii lkelerinde verilen tevikler........ 293. RZGAR ENERJS METODOLOJS.. 33
3.1. Rzgardaki Enerji............................................................................................................ 333.2. G Kayplar................................................................................................................... 37
3.2.1. Profil kayplar....................................................................................................... 373.2.2. U kayplar........................................................................................................... 383.2.3. Girdap kayplar..................................................................................................... 38
3.3. Rayleigh Dalm Fonksiyonu......................................................................................... 393.4. Hellmann Ykseltme Bants........................................................................................ 40
3.4.1. Przllk snflar ve rzgar hz grafikleri ........................................................ 404. RZGAR ENERJSNN FYAT VE MALYET ANALZ............................. 44
4.1. Rzgar Enerjisinin Mali Analizi.................. 444.1.1. Ekonomik avantajlar.............................................................................................. 444.1.2. Kapasite bakmndan maliyet ekonomiklii karlatrlmas................................454.1.3. Ekonomik deerlendirme...................................................................... 464.1.4. Rzgar enerjisi maliyet analizi.............................................................................. 464.1.5. Rzgar santrali kurulumu esnasnda oluan masraflar.......................................... 48
4.1.6. letme aamasndaki masraflar......................................................................... 484.1.7. Muhtelif enerji kaynaklarnn maliyet karlatrmas........................................... 49
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
6/105
ii
4.1.8. Trkiyede rzgar enerjisinin sbvanse edilmesi.................................................. 49
4.1.9. Sistem maliyeti.................................................. 504.1.10. Tesis edilecek yer maliyeti.................................................................................. 504.1.11. Trbin maliyeti.................................................................................................... 514.1.12. letim maliyeti...................................................................................................... 524.1.13. Bakm maliyeti.................................................................................................... 524.1.14. Birim enerji maliyeti............................................................................................ 524.1.15. Finansal faktrler ve mali deerlendirme............................................................ 53
5. MATERYAL VE METOD. 555.1. Kurulmas Tasarlanan Rzgar Santralinin Yeri............................................................... 555.2. Hz ve Yn lm......................................................................................................... 575.3. Trbin Seimi.................................................................................................................. 57
6. BULGULAR. 646.1 Gnlk Rzgar lm Sonular ve Enerji Potansiyeli................................................... 64
6.2. Aylk Rzgar Hz Ortalamalar....................................................................................... 816.3. Rzgar Hz Frekans Dalm......................................................................................... 826.4. Hakim Rzgar Yn........................................................................................................ 836.5. retilen Elektriin Birim Fiyatnn Hesaplanmas.......................................................... 85
7. TARTIMA VE SONU 87KAYNAKLAR................................................................................................................................. 89ZGEM..................................................................................................................................... 91
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
7/105
iii
ZET
Yksek Lisans Tezi
Rzgar Enerjisi ve Sivas artlarnda Bir Rzgar Santrali Tasarm
Veysel MEK
Cumhuriyet niversitesi
Fen Bilimleri EnstitsElektrik-Elektronik Mhendislii Anabilim Dal
Danman: Do. Dr. Rafael HSEYNOV
Bu almada genel olarak; rzgara zg tanmlar ve rzgar enerjisi incelenmi olup rzgar
enerjisinin Trkiyede ve Dnyadaki durumu ile ilgili teorik ve istatistiki bilgiler verilmitir. zeldeise, Sivas Merakm Tepeye ait 2005 yl gnlk rzgar hz verileri incelenmitir. Bu balamda
Merakm Tepenin; rzgar enerjisi potansiyeli ve rzgar frekans dalm belirlenmitir. Ayrca
blge artlarnda kurulmas tasarlanan 2300 KW ve 5 KW gcndeki iki farkl rzgar trbininin
retecei elektriin birim fiyat hesaplanmtr.
Anahtar Kelimeler: rzgar enerjisi, rzgar gc, rzgar santrali
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
8/105
iv
SUMMARY
MSc Thesis
Wind Energy And Designing A Wind Power Plant in Sivas Condition
Veysel MEK
Cumhuriyet University
Graduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Electrical and Electronics Engineering
Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Rafael HUSEYNOV
In this work, in generally, wind characteristics and wind energy has been investigated and
in addition, theoretical and statistical information about situation of wind energy in Turkey and
World has been given. In particular, daily wind speed data in year of 2005 relating to SivasMerakum Hill has been investigated. In a conclusion the potential of wind energy, wind frequency
distribution has been defined. Additionaly, two different wind generators, which have 2300 KW and
5 KW powers, have been projected in the region conditions and unit price of energy has been
calculated.
Keywords: wind energy, wind power, wind power plants
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
9/105
v
TEEKKR
Bu tez almas sresince deerli fikir ve eletirileri ile aratrmama katkda bulunan, ilgi
ve hogrsn benden esirgemeyen sevgili danman hocam, Sayn Do. Dr. Rafael
HSEYNOVa ve Blm Bakanm Sayn Yrd. Do. Dr. Mustafa HOTUTa teekkr bir bor
bilirim.
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
10/105
vi
EKLLER DZN
ekil 1.1- Trkiyede kaynaklara gre enerji retimi2
ekil 2.1- Weibull ve Rayleigh modellerindeki hata yzdeleri.7
ekil 2.2- Weibull ekil katsaysnn hz dalmna etkisi8
ekil 2.3- Rzgar gl iin kullanlan yn isimleri ve alar... 9
ekil 2.4- rnek bir rzgar gl 9
ekil 2.5- Dnyann teknik rzgar potansiyel dalm. 11
ekil 2.6- Dnyann ekonomik rzgar potansiyel dalm... 12
ekil 2.7- Dnya rzgar enerjisi kurulu g hedefi... 14
ekil 2.8- Dnyann rzgar kurulu g hedefleri dalm...... 15ekil 2.9- AB-15de rzgar kurulu g geliimi... 16
ekil 2.10- AB-15 lkelere gre rzgar kurulu gc.... 17
ekil 2.11- Trkiye'nin ilk rzgar santrali, (1.5 MW) eme-Alaat, ubat 1998.. 24
ekil 2.12- Bozcaada Rzgar Santrali, 17 x 600 KW = 10.2 MW Haziran 2000 25
ekil 2.13- Aero, Rzgar Trbin Kanat Fabrikas, zmir 2002 25
ekil 2.14- Trkiye rzgar potansiyel dalm. 27
ekil 3.l - Yavalatma faktr deiimi.36
ekil 3.2- CPschmitz- A, a erisi.. 38
ekil 3.3- Przllk snf 0 olan arazi rnei (Z0=0,0002 m) .... 40
ekil 3.4- Przllk snf 1 olan arazi rnei (Z0=0,03 m) 40
ekil 3.5- Przllk snf 2 olan arazi (Z0=0,10 m) .. 41
ekil 3.6- Przllk snf 3 olan arazi (Z0=0,40 m) .. 41
ekil 4.1- Rzgar trbini toplam maliyetleri..... 51
ekil 5.1- Kurulmas tasarlanan rzgar santralinin yerinin kubak grn....... 55
ekil 5.2- Kurulmas tasarlanan rzgar santralinin yerinin havaalanndan grn... 56
ekil 5.3- Kurulmas tasarlanan rzgar santralinin yerinin havaalan kulesinden grn. 56
ekil 5.4- Enercon E-70 trbinin grnts.. 58ekil 5.5- Enercon E-70 trbinine ait g erisi grafii.... 58
ekil 5.6- Fortis Montana trbinin grnts .................. 61
ekil 5.7 Fortis Montana trbinine ait g erisi grafii................................................................. 61
ekil 6.1- Ocak ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii... 77
ekil 6.2- ubat ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii....... 77
ekil 6.3- Mart ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii................................................................ 77
ekil 6.4- Nisan ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii.............................................................. 78
ekil 6.5- Mays ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii.............................................................. 78
ekil 6.6- Haziran ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii........................................................... 78
ekil 6.7- Temmuz ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii..........................................................79
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
11/105
vii
ekil 6.8- Austos ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii...........................................................79
ekil 6.9- Eyll ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii............................................................... 79
ekil 6.10- Ekim ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii............................................................. 80
ekil 6.11- Kasm ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii........................................................... 80
ekil 6.12- Aralk ay gnlk ortalama rzgar hzlar grafii.......................................................... 80
ekil 6.13- 2003-2005 yllar aras aylara gre ortalama rzgar hzlar grafii................................ 81
ekil 6.14- Rzgar Hz Frekans Dalm (113 m ykseklik iin)................................................... 82
ekil 6.15- Blgenin ynlere gre rzgar hz frekans dalm (Rzgar gl)................................ 84
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
12/105
viii
ZELGELER DZN
izelge 1.1. Trkiyede kaynaklara gre elektrik retimi 2
izelge 2.1. Enerji retim sistemlerinin evresel etkileri asndan kyaslamas.. 6
izelge 2.2. Enerji retim metotlarnn maliyet mr ilikisi....... 6
izelge 2.3. Dnya 2020 talep projeksiyonu ve ekonomik rzgar potansiyeli................................ 11
izelge 2.4. Dnyada planlanan rzgar enerjisi gelimesi............................................................... 13
izelge 2.5. Dnya rzgar kurulu gcnn dalm (2020 projeksiyonu IEA World Energy)........ 15
izelge 2.6. 2003 yl itibariyle Avrupa Birlii'nde kurulan rzgar kurulu gc.............................. 20
izelge 2.7. Blgelere gre ortalama rzgar gc younluu ve hzlar.......................................... 22
izelge 2.8. Trkiye'deki rzgar santralleri..................................................................................... 23
izelge 2.9. Bat Anadolu Blgesindeki sekiz yrenin rzgar gc younluu............................... 24
izelge 3.1. Przllk uzunluu ve yzey yaps zelliklerine gre przllk snflar............... 42
izelge 3.2. Yzey farkllklarnn rzgar hzna etkisi..................................................................... 43
izelge 4.1. Muhtelif enerji kaynaklarnn kapasite maliyeti kyaslamas....................................... 45
izelge 4.2. Termik santral maliyetleri............................................................................................. 46
izelge 4.3. Elektrik santrallerinin kyaslanabilir kurulu maliyetleri.............................................. 47
izelge 4.4. Maliyet hesab kabulleri................................................................................................ 47
izelge 4.5. letme aamasnda kyaslanabilir maliyetler................................................................ 48
izelge 4.6. Temel yakt tiplerinin maliyeti...................................................................................... 49
izelge 5.1. E-70 trbininin rzgar hzna gre rettii g ve g faktr..................................... 59
izelge 5.2. E-70 trbinine ait teknik bilgiler................................................................................... 60
izelge 5.3. Fortis Montana trbininin rzgar hzna gre rettii g tablosu................................ 62
izelge 5.4. Fortis Montana trbinine ait teknik bilgiler.................................................................. 63
izelge 6.1. Ocak ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g.............................................. 65
izelge 6.2. ubat ay gnlk ortalama rzgar hzlarve retilen g.............................................. 66
izelge 6.3. Mart ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g............................................... 67
izelge 6.4. Nisan ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g..............................................68izelge 6.5. Mays ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g............................................. 69
izelge 6.6. Haziran ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g.......................................... 70
izelge 6.7. Temmuz ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g......................................... 71
izelge 6.8. Austos ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g..........................................72
izelge 6.9. Eyll ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g.............................................. 73
izelge 6.10. Ekim ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g............................................ 74
izelge 6.11. Kasm ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g.......................................... 75
izelge 6.12. Aralk ay gnlk ortalama rzgar hzlar ve retilen g........................................... 76
izelge 6.13. 1990-2005 yllar aras aylk ortalama rzgar hzlar (m/s)......................................... 81
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
13/105
ix
izelge 6.14. statistiki rzgar hz dalm deerleri......................................................................... 82
izelge 6.15. 2005 yl aylk rzgar hzlarnn ynlere gre dalm ve esme says (saatlik)......... 83
izelge 6.16. Ynlere gre ortalama rzgar hzlar ve frekanslar.................................................... 84
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
14/105
x
KISALTMALAR DZN
AB Avrupa Birlii
AWEA American Wind Energy Association (Amerika Rzgar Enerjisi Birlii)
DE Devlet statistik Enstits
DM Devlet Meteoroloji leri Genel Mdrl
EEG Erneubare-Energien-Gesetz (Yenilenebilir Enerji Knunu)
EE Elektrikleri Ett daresi
EWEA Europen Wind Energy Association (Avrupa Rzgar Enerjisi Birlii)
IEA International Energy Agency (Uluslararas Enerji Temsilcilii)
IEC International Electrotechnical Commission (Uluslararas Elektroteknik Komisyonu)
RES Rzgar Enerjisi Santrali
TEA Trkiye Elektrikletim Anonim irketi
TBTAK Trkiye Bilimsel ve Teknolojik Aratrma Merkezi
TREB Trkiye Rzgar Enerjisi Birlii
WEC World Energy Council (Dnya Enerji Kurulu)
WF Wind Force (Rzgar Gc)
YD Yap let Devret
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
15/105
1
1. GR
1.1. Konunun Tanm
Enerjiye olan byk ihtiya, nfus art, ilerleyen sanayi ve fosil kkenli enerji
kaynaklarnn tkenirlii; kurum, kurulu ve hkmetleri yeni ve yenilenebilir enerji
kaynaklarna yneltmitir. Dnya zerinde bulunduumuz yzyla kadar fosil yakta dayal olan enerji
kullanm; evre kirlenmesi, rezervlerin azalmas, rezervleri azalan fosil yaktlarn her geen gn biraz
daha pahalanmas, atmosferde oluan sera etkisi, doal bitki rtsnn yan sra insan sal
zerindeki olumsuz etkileri gibi nemli nedenlerle hzla yeni enerji kaynaklar bulunmas
zorunluluunu dourmutur.
Enerji kaynaklar; retim, tanm ve tketim safhalarnda doaya zararl atk ve gazlar
brakmaktadr. Kmr, petrol ve doalgaz gibi fosil yaktlarn yaklmas sonucunda kresel,
blgesel ve lokal lekte kirlenme problemi meydana gelmektedir. Bugn btn kesimleri ile
kamuoyunu en ok etkileyen ve megul eden evre kirlilii, mhendislik disiplinlerinde nemli yer
tutmaktadr. Dnya zerinde genel bir tehdit oluturmaya balayan evre kirliliindeki en byk pay
fosil kkenli yaktlara aittir. Son yzylda hzla gelien sanayileme ile birlikte ar derecede fosil
yakt kullanlmas sonucu, yakacan trne ve yakma srecine bal olarak aa kan kirleticilerden;
SO2 , NO2 , CO, CO2 , HC, uucu kl, parack madde ve atk slar birok evre problemine
sebep olmaktadrlar. Bunlarn her biri, canl yaamn tehdit ettikleri gibi, retim kayplarna
neden olmakta, doal hayata eitli olumsuz etkilerde bulunmakta ve ekolojik dengeyibozmaktadrlar (Kse,1998).
Dnyada 1970'li yllarda yaanan enerji krizi; enerji retimi, enerji tketimi ve enerji
yaplarnda nemli deiikliklere yol amtr. Enerji tasarrufu politikalar uygulanm, petrole
olan bamllk azaltlmaya allm, kmr ve doalgaz nem kazanm, alternatif enerji
kaynaklarndan daha etkin ve yaygn ekilde istifade edilmesi iin almalar balatlmtr. Enerji
temininde sreklilik, gvenirlik, temizlik ve ekonominin salanmas, enerji yaplarnn tek kaynaa
baml kalmasndan kanlmas genel olarak benimsenen politikalar olmutur. Byle olmasna
ramen 1970'lerden bu yana dnya birincil enerji tketimi yaklak %50, ham petrol tketimi ise
%25 oranlarnda artmtr. Bu dnemde tketimin nemli bir blm doalgaz ve kmre
kaydrlm olmasna ramen petrol tketimi azaltlamamtr. nmzdeki yzylda fosil enerji
kaynaklarnn ne kadar dayanabilecei tartlrken, bu kez dnyamz son derece yaamsal bir evre
krizi ile kar karya kalmtr. Sera etkisi ve ozon tabakasnn delinmesi sonucunda dnyann
snmas ve bunun neden olabilecei sorunlar gndeme gelmitir.
Trkiye'de enerji ihtiyac; takmr ve linyit (%22,50), petrol ve doalgaz (%45,39), su
kaynaklar (%30,77) ile karlanmaktadr. Son yllarda takmr ithal edildii gibi, doalgaz
ithaline de 1987 ylndan itibaren balanmtr. Halen Trkiye'de tketilen toplam enerjinin %60'
ithal edilmektedir. izelge 1.1de Trkiyede 20032004 yllar kaynaklara gre enerji retim
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
16/105
2
miktarlar grlmektedir. leriki yllara ait kestirimler incelendiinde, bugn iin bilinen kaynaklara
ilave kaynaklar bulunmad takdirde, enerji sorununun devam edecei aikardr.
izelge 1.1. Trkiyede kaynaklara gre elektrik retimi (DE verilerinden yararlanlmtr)
2003 YILI TOPLAMI 2004 YILI TOPLAMIRETM TP
Miktar (GWh) Oran (%) Miktar (GWh) Oran (%)
Termik 104.898,3 74,77 103.518,6 69,19
Rzgar 61,4 0,04 54,9 0,04
Hidrolik 35.326,9 25,18 46.034,8 30,77
Toplam 140.286,6 100,00 149.608,3 100,00
2003 YILI TOPLAMI 2004 YILI TOPLAMIENERJ
KAYNAI Miktar (GWh) Oran (%) Miktar (GWh) Oran (%)
Takmr 8.718,8 6,21 11.286,5 7,54
Linyit 23.624,4 16,84 22.378,8 14,96
Fuel Oil 8.661,5 6,17 9.168,2 6,13
Motorin 0,2 0,00 17,5 0,01
Doalgaz 62.300,9 44,41 58.728,6 39,25
Jeotermal 88,5 0,06 93,2 0,06
LPG 368,9 0,26 387,3 0,26
Nafta 1.059,3 0,76 1.396,3 0,93
Rzgar 61,4 0,04 54,9 0,04
Su 35.326,9 25,18 46.034,8 30,77
Dier 75,8 0,05 62,2 0,04
Toplam 140.286,6 100,00 149.608,3 100,00
Trkiye'de 2004 Yl Kaynaklara Gre Enerji retimi
8%
15%
6%
0%
39%
0%
0%
1%
0%
31%
0% Takmr
Linyit
Fuel oilMotorin
Doalgaz
Jeotermal
LPG
Nafta
Rzgar
Su
Dier
ekil 1.1 Trkiyede kaynaklara gre enerji retimi
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
17/105
3
Fosil yaktlarn tketiminden kaynaklanan karbondioksit, azot oksit ve metan gibi gazlar
dnyamza gelen gne nlarnn atmosfere yansmasna engel olarak sera etkisine neden
olmaktadr. Bu arada kloroflorokarbon gazlarnn, ozon tabakasnn delinmesine yol at ve
ultraviole nlarn ozon tabakasndan szlmeden dnyaya ulaarak dnyann snmasna neden
olduu bilinmektedir. Dier yandan fosil yakt tketen termik santrallerden kan SO2 ve NO2 gazlar,
asit yamurlarna sebep olup, glleri ve nehirleri kirletmekte, ormanlara zarar vermektedir. Doal bir CO2
emicisi olan ormanlarn azalmas atmosferde karbondioksit gaznn daha fazla artmasna neden
olmaktadr. Ksaca, fosil yaktlarn byk miktarlarda gelii gzel tketimi dnyamzda yaamn
srdrlebilirliini tehdit eder seviyelerde bir evre sorununa yol amtr. Bu artlarda; fosil yaktlarn
tketimini azaltmak, hidrolik, gne, rzgar, jeotermal ve dalga enerjisi gibi temiz, yerli ve
yenilenebilir kaynaklara ynelecek enerji politikalar oluturulmaldr.
1.2. almann Amac
Bu tez almasnda asl hedeflenen; enerji ihtiyacnn nemine dikkat ekmek, yaplan
yanl uygulamalar bir lde engellemek ve konuya bir aklk getirmektir. Bu balamda, enerji
konusunun ok geni kapsaml olmasndan dolay, tezin adndan da anlalaca zere; zelde
rzgar enerjisi konusuna inilerek bir snrlama getirilmeye allmtr. Son yllarda salad
avantajlar nedeniyle, elektrik enerjisinin rzgar enerjisi yardmyla elde edildii uygulamalar
artmaktadr. Bu durum doal olarak, elektrik enerjisi retimi konusuna yeni bir boyut kazandrmtr.Ancak, yaplan gzlemler ve aratrmalar sonucunda kurulu aamasnda dnlmesi gereken
konum, trbin v.s. seimi gibi faktrlerin genellikle stn kr hesaplanarak bilinsizce uyguland
grlmtr. Bu balamda, byle bir konunun aratrlmasnn, ileriki almalar ve yaplan
uygulamalar iin yol gsterici ve faydal olaca beklenmektedir. zetle bu tezde amalanan;
mhendislerin rzgar enerjisi konusunda kullanabilecei, somut rneklerle desteklenmi bir
alma ortaya koymaktr. Buradaki somut rnek, Sivas iin rzgar enerjisinin analizini yaparak
retilebilecek elektriin birim maliyetini karmaktr.
1.3. almann Yntemi
Genel anlamda "rzgar enerjisi" konusunun incelendii ve zelde ise Sivasta rzgardan
elektrik retmenin ele alnd bu tez almasnda izlenilen yntem; rzgar enerjisi ve rzgar
enerjisinin Trkiyede ve Dnyadaki durumu ile ilgili teorik ve istatistiki bilgiler verip bu bilgileri
kullanarak Sivasta kurulabilecek bir rzgar santralinin elektrik retim potansiyelinin ve
maliyetinin belirlenmesi iin gerekli hesaplamalar yapmaktr. Bu dorultuda, ncelikle, konu ile
ilgili bir ok; kitap, dergi, makale, yksek lisans tezi ve internet zerinde geni kapsaml bir
literatr aratrmas yaplmtr. Bu tez almasnda rnek olarak seilen Sivasn Merakm
Tepesine ait 2005 yl rzgar hz verileri, Devlet Meteoroloji leri Genel Mdrlnden temin
edilmitir.
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
18/105
4
2. RZGAR ENERJS VE UYGULAMALARI
2.1. Rzgar Enerjisi ve Tarihsel Geliimi
Rzgar enerjisinin ana kayna gnetir. Gne dnyann bir tarafndaki havay, topra
ve suyu strken dnyann dier taraf sour. Gnlk souma ve snma deiimleri gn boyunca
dnyann evresinde devam eder. Ekvator blgesi kutuplara gre daha fazla gne enerjisi depo
eder. Ekvatorda snan hava ykselerek kutuplara doru gider, souyan hava ise arlaarak geri
dner. Hava 300 kuzey enleminde ylma eilimindedir. Bunun sonucu olarak bu blgede basn
yksek ve iklim lmandr. Baz hava ktleleri bu yksek basn blgesinin dnda gney douya
doru eser ve dnyann dnmesinin oluturduu etki ile batya sapar, bu rzgarlar Alize Rzgarlar
olarak adlandrlr (www.meteor.gov.tr).
nsanolu yenilenebilir enerji kaynaklarndan biri olan rzgar enerjisini yzyllardr
kullanmaktadr. Hollandadan Amerikaya birok farkl corafyada rzgar enerjisi yel
deirmenleri vastasyla un retilmekte ve su kuyularnda su ekmekte kullanlmtr. Gnmzde
ise modern rzgar trbinleri ile rzgar enerjisi elektrik enerjisine dntrlerek insanolunun
kullanmna sunulmaktadr. Rzgar enerjisinin baz zelliklerini u ekilde sralayabiliriz: Rzgar
enerjisinden elde edilen g Betz teoremine gre rzgar h znn kb ile orantl olarak deiim
gsterir. Rzgar enerjisi younluu blgesellik arz eder. Rzgar enerjisinden faydalanmak iin
baka bir enerji trne dntrlmesi gerekir. Enerjinin hammaddesi rzgardr ve rzgar
atmosferde bol ve serbest olarak bulunur. Gne ve Dnya var olduu srece rzgar enerjisindenyenilenebilir enerji kayna olarak faydalanmak mmkndr.
nsanolunun, rzgarn gcn kefedip onun gcnden yararlanmaya balamas ok eski
dnemlere dayanr. Rzgar gcnden ilk yararlanma ekli olarak yelkenli gemilerin hareket
ettirilmesi ve yel deirmenlerinin altrlmas gsterilebilir. lk kez M.. 2800 yllarnda
Msrllarn krek mahkumlarnn gcne ek olarak rzgar enerjisini kullandklar bilinmektedir.
Msrllar metrelerce uzunluktaki yelkenleri iirip tonlarca arlktaki gemileri yzdrmek iin
rzgarn gcnden yaralanmlardr. Buharl gemilerin icadna kadar yelkenliler, ktalararas
ulam ve ticarette byk rol oynamtr. Ktalar aras ulamn gelimesinde en nemli katky
Fenikeliler yapmtr. Hatta bu yzden ngilizler, Bat rzgarlarna Ticaret rzgarlar (Trade winds)
adn vermilerdir. Yel deirmenlerinin M. 2000 yllarnda eski Msr, in ve Japonyada icat
edildikleri ve tahl tme ileminde baaryla kullanldklar kabul edilir. Yel deirmenlerinin
merkezi olarak Hollanda kabul edilmektedir. Yel deirmenlerinin icad Batya, Hal Seferleri
(10961270) srasnda Trkler yoluyla gemitir. Zamanla Fransa, Almanya ve ngilterede ina
edilmeye balanan deirmenler; 18. yzyl sonlarna doru Avrupada giderek yaygnlamtr.
Rzgar enerjisi tr olarak, endstriyel devrimde yararl bir enerji kayna olarak
benimsenmemitir. Ancak, 19731974 yllarnda ortaya kan petrol krizi, uzak blgelerin
beslenmesi amacyla elektrik retimi ve suyun pompalanmas iin bu teknolojiye gsterilen ilgiyi
yeniden canlandrmtr. 1987de Kaliforniyada uygulamaya konulan bir vergi indirimi sistemi,
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
19/105
5
rzgar endstrisine ynelik bir atlmn ncs olmutur. Halen dnyada, otuz kadar ciddi rzgar
trbini yapmcs mevcuttur. Bunlarn ou Avrupa Birliine ye lkelerde bulunmaktadr. Yel
deirmenlerinin en modern ekli olarak kabul edilen ve onun prensiplerine gre alan ilk rzgar
trbini 1890da Danimarkada retilmitir. Rzgar enerjisinden en youn yararlanan lke olan
ABDde ilk kez rzgar enerjisinden yararlanma almalarn 1944 ylnda gerekletirmitir.
Elektrik enerjisi reten ilk rzgar santrali ise, ABDde Vermont eyaletinin Montpelier kenti
yaknlarnda 1940 ylnda General Elektrik firmas tarafndan ina edilmitir. ABDde de balayan
bu rzgar enerjisinden yaralanma durumunu zamanla Danimarka, Hollanda, sve ve Almanya
izlemitir. Rusya federasyonunda ilk deneme rzgar trbinleri istasyonu 1952de Yalta da
kurulmutur. Kule ykseklii 50 m olan rzgar trbinlerinin kurulu gc 1000 KW civarndadr.
ngilterede lkenin sahip olduu rzgar enerjisi potansiyeli ett edilmi ve kurulu gc
2000 KW3000 KW arasnda olabilecek ok sayda santral kurulabilecei ortaya konmutur. Bu
lkelerden baka Arjantin, Msr, spanya, Hollanda, Danimarka, sve ve Avustralyada bu
konuda almalar yaplmaktadr (www.gyte.edu.tr).
2.2. Rzgar Enerjisinin stnlkleri
Rzgar enerjisi herhangi bir radyoaktif nm tahribat yapmaz. Enerjinin hammadde
bedeli cretsiz olup, herhangi bir atk meydana getirmemektedir. Atmosfere ve yaknndaki gl ve
nehirlere herhangi bir s emisyonu bulunmamaktadr. Geleneksel metotlarla enerji retirkenoluan su kayplar ve CO2, CO gazlar zararlar rzgar enerji santrallerinde olmamaktadr. Rzgar
trbinleri gvenlik asndan baarl bir gemie sahiptirler. Kullanm sonrasnda tasfiye
edilmeleri dierlerine gre ok daha kolaydr. Rzgar bir lokal enerji kaynadr ve dnya enerji
pazarnda byk lde bamsz olma zelliine sahiptir. Rzgar teknolojisinin tesisi dierlerine
gre daha basittir. Rzgar trbinleri modler olup, herhangi bir byklkte imal
edilebilmekte ve tek olarak ya da gruplar halinde kullanlabilmektedir. Rzgar trbininin iletmeye
alnmas inaata balamasndan ticari retime geiine kadar ay gibi ksa srede
gerekleebilmektedir (Onat,2001).
2.3. Rzgar Enerjisinin Dier Enerji Trleri le Karlatrlmas
Enerji retimi iin seilecek ynteme karar verilmesinde en etkili olan drt nemli faktr
unlardr: Kaynan elde edilebilirlilii, evreye etkisi, yatrm ve retim maliyetleri, kaynan
mr. Rzgar enerjisini evresel etkiler konusunda dier enerji retim metotlar ile kyaslayacak
olursak; izelge 2.1de grld gibi rzgar enerjisinin tek evresel etkisi grlt olmakla
birlikte, rzgar enerjisinden faydalanmak asndan tercih edilen arazilerin genel olarak yerleim
yerlerinden ve ormanlar gibi doal yaamn olduu yerlerden uzakta olmas bu sorunu
hafifletmektedir. Dier kriter asndan kyaslanma ise izelge 2.2.de sunulmaktadr.
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
20/105
6
izelge 2.1. Enerji retim sistemlerinin evresel etkileri asndan kyaslamas
klim
Deiiklii
Asit
Yamuru
Su
Kirlilii
Toprak
KirliliiGrlt Radyasyon
Petrol Var Var Var Var Var _
Kmr Var Var Var Var Var Var
Doal Gaz Var Var Var _ Var _
Nkleer _ _ Var Var _ Var
Hidrolik Var _ _ _ _ _
Rzgar _ _ _ _ (ok az) _Gne _ _ _ _ _ _
Jeotermal _ _ Var Var_ _
izelge 2.2de Enerji retim metotlarnn kaynak elde edilebilirlilii, maliyet ve mr
asndan kyaslamas ise u ekildedir: Rzgar enerjisi, maliyeti asndan hidrolik ve doal gaza
kar dezavantajl durumda olsa da, pek ok lkede devlet teviki uygulamas ile
desteklenmektedir. Bunun yannda, lkemizde doal gaz bilindii gibi yurt dndan ithal
edilmekte olup, lkenin enerji ihtiyac konusunda bu da bamll eitli sakncalar
dourmaktadr. Ayrca, uzun vadeli dnldnde rzgar enerjisi alannda yaplacak yatrmlar
ve aratrmalar, enerji kayna zerinde bir mr snr olmadndan her zaman iin
geerliliklerini koruyacaklardr (alar,2002).
izelge 2.2. Enerji retim metotlarnn maliyet mr ilikisi
Enerji TrDa Baml /
Yerel
Kalan mr
(yl)
Yatrm Maliyeti
($/KWh)
retim Maliyeti
($c/KWh)
Petrol Da baml 4045 1.5002.000 6,0
Kmr Yerel/Da baml 200250 1.4001.600 2,53,0Doal Gaz Da baml 6065 600700 3,0
Nkleer Da baml _ 3.0004.000 7,5
Hidrolik Yerel _ 7501.200 0,52,0
Rzgar Yerel _ 1.0001.200 3,57,0
Gne Yerel _ Yksek 10,020,0
Jeotermal Yerel _ 1.5002.000 3,04,0
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
21/105
7
2.4. Rzgar Potansiyelinin Belirlenmesi
2.4.1. Rzgar verilerinin istatistiksel analizi
Bir blgenin rzgar enerjisi potansiyelinin belirlenmesinde, ham verilerin ilenmesi yoluyla
elde edilmi olan istatistiksel veriler kullanlr. Bu amala kullanlan istatistiksel metotlar arasnda
en yaygn kullanlan iki tanesi Rayleigh ve Weibull dalmlardr. Rayleigh dalm, frekans
dalm hesab iin sadece ortalama hza ihtiya duyan bir dalm olduu iin kullanm daha
kolaydr fakat Weibull dalmnn sahip olduu hassasiyet derecesine sahip deildir. rnek olarak
ekil 2.1de belli bir blgede yaplan rzgar lm sonular kullanlarak Weibull ve Rayleigh
dalmlar ile elde edilmi sonularn hata kyaslamas yaplmtr.
==
12
1,
121
i
RWP
PPHata
ekil 2.1 Weibull ve Rayleigh modellerindeki hata yzdeleri
Bu rnekte yllk ortalama enerji hesabnda, Weibull dalm kullanldnda %4,9 hata
yaplmakta iken Rayleigh dalm ile yaplan hesabn ierdii hata % 36,5tir. Bu rnekte de daha
dk hata yzdesine sahip olduu grlen Weibull dalm rzgar enerjisi konusundaki
almalarda tercih edilen metottur. Verilen ilenmesi yoluyla elde edilen Weibull parametreleri
kullanlarak herhangi bir rzgar hznn frekans konusunda hassas bir tahminde bulunmak
mmkn olabilmektedir. Weibull olaslk younluu fonksiyonu u ekilde tanmlanabilir. Weibull
olaslk younluu fonksiyonu, rzgarn herhangi bir hzda esme skln gsteren fonksiyondur
ve buna rzgar hz frekans ad da verilir. Olaslk younluu fonksiyonunun elde edilmesi, ekil
katsays (k) ile byklk katsays (c) nin bilinmesini gerektirir ve bu iki katsay, ortalama hz ile
standart sapmann fonksiyonudur. Weibull ekil katsays (k), oluacak olaslk younluu
erisinin biimi konusunda da fikir vermektedir. Bu katsaynn bymesi ile eri daha sivrilmekte
ve hz deiimi aral daralmakta iken, deerin dmesi erinin daha fazla hz deerinin ierecek
ekilde yaylmas sonucunu vermektedir. ekil katsaysnn olaslk dalm zerindeki etkisi ekil2.2de grlmektedir (elik,2004; Carta and Ramirez,2006 ).
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
22/105
8
ekil 2.2 Weibull ekil katsaysnn hz dalmna etkisi
2.5. Rzgar Gl
Kuvvetli rzgarlar, ekseriya zel bir ynden gelir bu durum gzlemler sonucu
fakedilebilir. Rzgar ynlerinin deien frekanslarn ve rzgar hzlarnn dalmn gstermek
iin, rzgar hz ve ynnn meteorolojik gzlemleri esas alnarak, rzgar gl eklinde bir izim
yaplmaktadr. Bir rzgar gl 8 veya 16 yne gre olabilir, ya da Avrupa Rzgar Atlas nda esas
alnd gibi 12 yne, 30 ar derecelik yn aralklarna gre de olabilir. ekil 2.4teki rzgar gl 12
yne gredir, en dtaki izim 12 ynn her birinin birbirine gre nisbi durumunu gstermektedir,yani, herhangi bir ynden esen rzgarn zamann yzdelik esme orann gstermektedir. Dtan ie
ikinci izim, ayn ekilde her bir yne ait ortalama rzgar hz deerini gsterir. Sonu %100e
gre normalize edilmitir. Bu durum bize, bulunduumuz yerde ortalama rzgar hzna her bir
ynn ne kadar katkda bulunduunu syler. En iteki krmz izim de benzer bilgiyi, rzgar
hzlarnn kb olarak verir. Sonu %100e gre normalize edilmitir. Bu durum bize,
bulunduumuz yerde ortalama rzgar enerjisine her bir ynn ne kadar katkda bulunduunu
syler. Rzgardaki Enerjinin, rzgar hzlarnn kb ile deitiini gz nnde tutarsak,. buradaki
krmz izgi ile gsterilenler gerekte en ilgin olanlardr. Onlar, bize rzgar trbinlerini
altrmak iin en fazla gcn nereden olduunu gsterir (www.windpower.org).
ekil 2.4te grlen rnek rzgar glndeki hakim rzgar yn Gneybat (SW) yndr.
Bir rzgar gl farkl ynlerdeki nisbi rzgar hzlar hakknda bilgi verir, yani verinin seti
hakknda, (frekans, ortalama rzgar hz ve ortalama rzgar hz kpleri ) diyagramdaki en d
dairenin yarap ile en uzun kenar tam olarak eleecekekilde ayarlanr.
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
23/105
9
ekil 2.3 Rzgar gl iin kullanlan yn isimleri ve alar
ekil 2.4rnek bir rzgar gl
2.5.1. Rzgar glleri deiir
Rzgar glleri bir yerleimden dierine gre deiir. Rzgar glleri gerekte bir parmak
izi gibidirler. Bir rnek olarak ekil 2.4teki rzgar glne bakalm. Hakim yn Gneybat
olmasna ramen, fark edilecei gibi tm rzgar enerjisi Bat ve Gneybatdan gelmektedir.
Bylece biz o yerde, dier ynlerle ilgilenme ihtiyac duymayz. Komu alanlarn rzgar glleri
ska birbirine benzer, bylece pratikte evredeki gzlemlerden rzgar gllerini interpole etmek
emniyetli olabilir. Kompleks bir blgeye sahipseniz, yani: dalar ve vadiler farkl ynlerde veya
kylar farkl ynlere bakyorlarsa, bu tr kolay kabuller yapmak, genellikle uygun deildir.
Kuzey (North) N
Gney (South) S
Dou (East) E
Bat (West) W
Kuzeydou (Northeast) NE
Kuzeybat (Northwest) NW
Gneydou (Southeast) SE
Gneybat (Southwest) SW
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
24/105
10
Tekrarlarsak, rzgar gl sadece nisbi rzgar ynleri hakknda bilgi verir, o yerdeki ortalama
rzgar hznn gerek seviyesi hakknda bilgi vermez (www.windpower.org).
2.5.2. Rzgar gl kullanm
Rzgar glnn varl bir rzgar trbin yeri iin olduka faydaldr. Eer rzgar
enerjisinin byk bir ksm tek bir ynden geliyorsa ve o araziye rzgar trbinleri kurmak
isteniyorsa o zaman o ynde mmkn olduunca az engellerin olmas ve yzeyin mmkn
olduunca az przl olmas istenir. rnek rzgar glnde enerjinin ou Gneybatdan
gelmektedir. Bu sebeple biz Douda bulunan veya rzgar trbininin Gneydousundaki engellerle
ok fazla ilgilenmeye gerek duymayz, nk o ynlerden enerji gelmemektedir. Buna ramen,
rzgar yaplarnn ve enerji ieriklerinin yldan yla deiebildii not edilmelidir. nanlr
ortalamalara sahip olmak iin gzlem sresinin biraz uzun olmas en iyisidir. Byk rzgar enerji
parklarn planlayanlar ekseriya bir yllk lokal lmlere gvenirler, bu lmleri ayarlamak ve
gvenilir uzun sreli bir ortalama elde etmek iin en yakn meteoroloji istasyonu hava
gzlemlerini kullanrlar (www.windpower.org).
2.6. Rzgar Enerjisinin Dnyadaki Durumu
2.6.1. Dnyada rzgar potansiyeli
Grubb ve Meyer tarafndan yaplan ve IEA World Energy tarafndan yaynlanmalmada, 5,1 m/s zerinde Rzgar kapasitesine sahip blgelerin, uygulamaya dnk ve toplumsal
kstlar nedeni ile %4n kullanlaca esasna dayal almada, Dnya Potansiyeli
53.000 TWh/yl olarak hesaplanmtr. Bu deerin Dnyadaki dalm, ekil 2.5de verilmektedir.
Bu almalarda, dikkate alnmayan 45 m/s rzgar hzna sahip blgeler de ayrca ciddi
bir potansiyeldir. (Sadece Almanya'da bu deerin 90 TWh / yl olduu tespit edilmitir) Ayrca, bu
hesaplamalar sadece karasal blgeler iin yaplmtr, dikkate alnmayan denizsel (offshore)
blgelerin de ihmal edilemeyecek ciddi bir potansiyeli mevcuttur. (Matthies ve Garrad 'm AB iin
yapt almada, bu deerin sadece Avrupa iin 2.500 TWh / yl olaca hesap edilmitir).
ekil 2.5te belirtilen, Teknik Potansiyelin (53.000 TWh / y l) 2020 yl iin tahmin
edilen Dnya tketiminin 25.900 TWh / yl civarnda olaca dnlnce, ne denli ciddi olduu
grlmektedir. Normal ebekeler zerinde yaplan almalarda ve ok saydaki
deerlendirmelerde, rzgar enerjisi kapasitesinin, ebekeye % 20 dzeyine kadar giriinde, hibir
teknik sorun yaratmad tespit edilmitir (Dengeleme sorununu Norve ve svele ara balantlar
ile hallederek, Danimarka Enerji Planlamasnda 2030 ylnda, elektrik tketiminin % 50sini
srekli olarak rzgar enerjisinden salamay planlamtr). Bu % 20 oran temel alnarak, IAE
World Energynin 2020 Dnya Talep Projeksiyonuna dayandrld ve Ekonomik Rzgar
Potansiyeli denilebilecek deerler, izelge 2.3 ve ekil 2.5te gsterilmitir (Akaln,2005;
zerdem,2006).
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
25/105
11
14.000
10.600 10.600
5.4004.800 4.600
300
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
Kuzey
Amerika
Dou Avrupa
ve Rusya
Afrika Gney
Amerika
Bat Avrupa Asya
(Rusya hari)
Okyanusya
[TWh/y
l]
ekil 2.5 Dnyann teknik rzgar potansiyel dalm (Dnya toplam 53.000 TWh/yl)
izelge 2.3. Dnya 2020 talep projeksiyonu ve ekonomik rzgar potansiyeli
Blgeler
Elek.Enerj. Talep Proj.
TWh/yl
Ekonomik Rzgar Potansiyeli
TWh/yl
OECD Avrupa 4.515 903
OECD Kuzey Amerika 5.729 1.146
Latin Amerika 2.041 408
OECD Pasifik 1.745 349
Dou Asya 2.081 416
Gney Asya 1.695 339
in 3.691 738
Orta Dou 907 181
Afrika 864 173
Dier lkeler 2.615 523
Dnya Toplam 25.883 5.176
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
26/105
12
903
1.146
408349
416339
738
181 173
523
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
OECD
Avr
upa
OECD
Kuz
eyAm
erika
Latin
Ame
rika
OECD
Pas
ifik
Dou
Asy
a
Gne
yAsy
a in
Orta
Do
uAf
rika
Die
rlke
ler
[TWh/y
l]
ekil 2.6- Dnyann ekonomik rzgar potansiyel dalm (2020 yl tketiminin %20'si baznda,
Dnya toplam 5.180 TWh/yl)
2.6.2. Dnyada rzgar kayna kullanm hedefleri
Dnya elektrik enerjisi talebi, WEC ve IEA tarafndan srekli deerlendirilmektedir. WF
10 ve WE Outlook, bunlardan en nemlileridir. WF10 bilahare (1998) WF12 olarak yeniden
revize olarak ortaya konmutur. 2000 ylnda gncelletirilen, dnya elektrik enerjisi talep
projeksiyonu ve rzgar kaynakl retim hedefleri, izelge 2.4teki gibi yaynlanmtr. Burada
%12 hedefine balanan, 2020 ylndaki hedeflenen 3.093,4 TWhyl Rzgar kaynakl elektrik
enerjisinin, kresel snma nedeniyle elektrik talebinde beklenen artn olmamas halinde, daha da
yksek oranlara kabilecei sylenebilir (Bu deer, 2001 tketiminin % 20si civarndadr).
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
27/105
13
izelge 2.4. Dnyada planlanan rzgar enerjisi gelimesi
Yllar
Yeni Kapasite
ilavesi
[MW]
Kmlatif
Kapasite
[MW]
Rzgardan
retim
[ TWh / yl ]
Dnya
Elektrik
Talep Prj.
[ TWh / yl ]
Rzgar
Oran
[%]
2001 6.800 24.900 15.578 0,35%
2002 8.500 33.400 16.014 0,46%
2003 10.625 44.025 16.463 0,59%
2004 13.281 57.306 125,5 16.924 0,74%
2005 16.602 73.908 161,9 17.397 0,93%
2006 20.752 94.660 207,3 17.885 1,16%
2007 25.940 120.600 264,1 18.385 1,44%
2008 31.128 151.728 332,3 18.900 1,76%
2009 37.354 189.082 414,1 19.429 2,13%
2010 44.824 233.906 512,3 19.973 2,56%
2011 53.789 287.695 705,7 20.493 3,44%
2012 64.547 352.242 864,0 21.025 4,11%
2013 74.229 426.471 1.046,0 21.572 4,85%
2014 85.363 511.834 1.255,4 22.133 5,67%
2015 98.168 610.002 1.496,2 22.708 6,59%
2016 107.985 717.987 1.761,1 23.299 7,56%
2017 118.783 836.770 2.052,4 23.905 8,59%
2018 130.661 967.431 2.372,9 24.526 9,68%
2019 143.727 1.111.158 2.725,4 25.164 10,83%
2020 150.000 1.261.158 3.093,4 25.883 11,95%
2030 150.000 2.551.277 6.306,8 31.318 20,14%
2040 150.000 3.044.025 7.999,7 36.346 22,01%
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
28/105
14
73.900233.900
610.000
1.262.200
2.551.300
3.044.000
0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
3.000.000
3.500.000
2005 2010 2015 2020 2030 2040
Yllar
[MW]
ekil 2.7 Dnya rzgar enerjisi kurulu g hedefi
2001 ylnda 24.700 MW olan Rzgar Kurulu Gcnn 2007 ylnda 120.600 MWa
yllk % 25lik bir artla ykselecei, daha sonra bu art orannn derek, Kurulu Gcn 2020
ylnda 1.261.158 MWa kaca, bu tarihten sonra sfr art hz ile (ylda sabit 150.000 MW
Kurulu G ilavesi ile) 2030 ylnda 2.551 GW, 2040 ylnda ise 3.044 GW Kurulu Gceulalaca hedeflenmitir. Bu tarihte, Rzgar Enerjisi kullanmnda doyum noktasna gelinecei
varsaylmaktadr. Ayrca, 20 yl olarak tahmin edilen trbin mrlerinin sonunda % 5inin yeni
teknolojiye dayal trbinler ile deitirilecei dnlmektedir. leride tesis bedellerinin % 50sine
kadar debilecei varsaylan rzgar enerjisi tesislerinin, birim elektrik enerjisi maliyetinin de
3,61 c/KWh seviyelerine inebilecei dnlmektedir.
Dnyada Rzgar Enerjisi konusunda asl byme orannn, Kuzey Avrupa, ABD ve
Japonyada denizsel kapasitelerde olaca tahmin edilmektedir. Bu potansiyelin, zellikle ABD ve
Japonyada olumakta olan elektrik enerjisi talebinin, iki katna yakn (%180) potansiyel ierdii
hesap edilmektedir.
Rzgar santrallerinde, kapasite kullanmnn bugnk ortalama deeri % 25ten 2010da
%28e, 2035te ise %30a kabilecei hedefi alnmtr. Esasen bunu %50 seviyelerine
ykseltmenin mmkn olabilecei kuvvetle tahmin edilmektedir. Trkiyede ise rzgar
tesislerinin kapasite kullanm oran, bugn %28 ile %40 arasnda deimekte olup, Dnya
ortalamasnn ok stndedir. 2020 yl itibari ile dnyada planlanan, rzgar kaynana dayal
elektrik retimi ile ilgili kurulu g ve yllk retim ile, dnyann 2020 ylndaki elektrik enerjisi
talep tahmininin dalm, izelge 2.5 ve ekil 2.8de verilmektedir (Akaln,2005).
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
29/105
15
izelge 2.5. Dnya rzgar kurulu gcnn dalm (2020 projeksiyonu IEA World Energy)
BlgelerKurulu G
Dalm[MW]
Kurulu GDalm Oran
[%]
2020 Toplam ElektrikTalep Tahmini
Dalm[ TWH / yl ]
OECD Avrupa 230.000 18,3 % 4.514
[OECD] Amerika 250.000 19,8 % 5.729
[OECD] Kanada 60.000 4,8 %
Latin Amerika 100.000 7,9 % 1.745
OECD Pasifik 90.000 7,1 % 2.041
Dou Asya 80.000 6,3 % 2.081
Gney Asya 60.000 4,8 % 1.695
in 190.000 15,1 % 3.691Orta Dou 25.000 2,0 % 907
Afrika 25.000 2,0 % 2.615
Dier lkeler 150.000 11,9 % 864
Dnya Toplam 1.260.000 100,0% 25.882
230250
60
90100
8060
190
25 25
150
0
50
100
150
200
250
300
OECD
Avr
upa
[OE
CD]A
mer
ika
[OEC
D]Kan
ada
[O
ECD]
Pas
ifik
Latin
Ame
rika
Dou
Asy
a
Gne
yasy
a in
Orta
Do
uAf
rika
Di
erlke
ler
[GW]
ekil 2.8 Dnyann rzgar kurulu g hedefleri dalm (2020 yl Tketiminin % 20 'sibaznda, Dnya toplam 1.260 GW)
2.6.3. Avrupa birlii lkelerinde rzgar enerjisi
Teknolojik gelimelerinde etkisiyle, yenilenebilir enerji kaynaklar arasnda
konvansiyonel kaynaklarla en rekabet edebilir kaynak durumuna gelen rzgar enerjisi; zellikle
Danimarka, Almanya ve son yllarda spanya'da uygulanan tevik politikalar ile hzl bir geliim
gstermitir. 1990 ylnda AB15te sadece 474 MW olan rzgar kurulu gc, 2003 y lna kadar
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
30/105
16
olan 13 yllk dnemde tam 60 kat artarak 2003 ylnda 28.676 MW'a ulamtr. Dnyadaki kurulu
rzgar gcnn yaklak %74ne karlk gelen bu kurulu g ile Avrupa, rzgar enerjisi
konusunda dnyadaki lider konumunu srdrmektedir. AB lkelerinde rzgar kurulu gcnn
1990dan gnmze kadar olan geliimi ve rzgardan retilen yllk elektrik enerjisi miktar
ekil 2.910da verilmektedir. Buna gre AB lkelerinde son 10 ylda yaklak 27.400 MW, son 5
ylda ise 22.400 MW rzgar santral tesis edilmitir. Bylece son 10 yllk dnemde yllk ortalama
%37 artan rzgar kurulu gc 23 katna km, son 5 yllk dnemde ise kaydedilen yllk
ortalama %36lk art kurulu gc 5 ylda 4,6 katna kmtr.
Kurulu g ve retim ekillerinde grld zere rzgar santrallerinin elektrik enerjisi
retimi kurulu g geliimine paralel olarak hzl bir art gstermitir. 1990 ylnda l TWhin
altnda olan elektrik retimi 2003 ylnda 43,3 TWhe kadar ykselmitir. Son 5 yllk dnemde
retimdeki art 3,8 kata karlk gelmektedir. Elektrik retimindeki artn kurulu g geliiminin
bir miktar altnda kalmas, sektrn geliimi ve salanan teviklerle daha nce ekonomik olmayan
retimi nispeten az sahalarn son yllarda gelitirilmesi ve meteorolojik koullarla aklanabilir.
474 653 905 1.2431.675 2.471
3.4094.608
6.205
8.909
12.813
17.136
23.299
28.676
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Yllar
[MW]
ekil 2.9 AB-15de rzgar kurulu g geliimi (1990-2001 yllar iin IEA istatistikleri,2002-2003 yllar iin EurObservER istatistikleri kullanlmtr)
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
31/105
17
ekil 2.10 AB-15 lkelere gre rzgar kurulu gc (19902001 yllar iin IEA istatistikleri,2002-2003 yllar iin EurObservER istatistikleri kullanlmtr)
2003 ylnda ABdeki rzgar gc kapasitesi 2002 yl sonuna gre %23,1 artarak
23.299 MWtan 28.676 MWa kmtr. 2003 ylnda AB lkelerinde kurulan 5.443 MW rzgar
kapasitesi yl iinde dnyada kurulan toplam rzgar kapasitesinin %68,5ine karlk gelmektedir.
2003 ylnda tesis edilen yeni rzgar kapasitesinin 2002 ylndakinin altnda kalmasna ramen,
Almanya bu yl da Avrupa piyasasnn lideri olma konumunu srdrmeye devam etmitir.
Almanya Rzgar Enerji Kurumu (German Wind Energy Institute-DEWI)ye gre 2003 ylnda
2.645 MW (2002 ylnda 3.240 MW) rzgar santral kurularak, Almanya'nn toplam kapasitesi
14.609 MWa (39 MW devre d) ulamtr. Almanyada rzgar kurulu gc geliim hzndaki bu
d, daha zor finansman koullar
ve yenilenebilir enerji sat
n alma fiyat
n
belirleyen EEGkanunun (EEG law) deitirilmesi konusundaki belirsizlikle ilikilendirilmektedir.
spanya; 2003 ylnda kurulan 1.369 MW ile toplam rzgar gcn 6.411 MWa
kararak rzgar gc konusunda lider lkelerden biri olduunu bir kez daha gstermitir. Bu,
spanya'da kaydedilen en yksek yllk kapasite geliimine karlk gelmektedir. spanya'daki
rzgar santrallerinin kurulu gcnn okluu ve son yllarda ksa srede hzla tesis edilmi
olmasnn nedenleri arasnda spanya'nn dnyadaki sayl rzgar trbini reticileri (Almanya,
Danimarka gibi) arasnda olmas da bulunmaktadr. Ancak, spanya'da rzgar santrallerinin hzla
artan sisteme balant taleplerinin, mevcut ebekeye balant artlar ynetmeliindeki kstlar
nedeniyle snrlandrlabilecei veya ertelenebilecei bildirilmektedir.
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
32/105
18
Danimarka (off-shore) ak deniz rzgar santralleri geliimi ve 10 yandan eski rzgar
trbinlerinin yenilenmesini tevik eden ulusal program erevesinde rzgar gcnn geliimi
konusunda 2002 ylnda tekrar yakalad ivmeyi 2003 ylnda da srdrmtr. Danimarkada
2003 ylnda kurulan 243 MW yeni kapasite devre d braklan eski trbinlere ramen rzgar
kurulu gcn 3.110 MWa karmtr. Ayrca Danimarka yl iinde devreye giren ak deniz
rzgar santral ile bu konudaki lider konumunu srdrmtr. Ancak Danimarka Sanayi ve
Ekonomi Bakanl tarafndan 2008 ylna kadar ak deniz rzgar santrallerinin 450 MW
arttrlmas projesinin iptal edilmesi nerilmitir.
2002 yl sonunda toplam rzgar kurulu gc asndan AB lkeleri arasnda beinci
srada yer alan Hollanda, 2003 ylnda tesis edilen 232 MW ilave kapasite ile 910 MW toplam
kurulu gce ulaarak, 904 MWa ulaan talyann nnde drdnc sraya ykselmitir.
ngilterede 2003 ylnda tesis edilen rzgar gc 103 MW dzeyinde kalm olmakla
birlikte, tesis aamasndaki ya da tesis iin gerekli izinleri alm projelerin toplam kurulu gc
2.257 MWa (1.109 MW ak deniz) ulamtr. 2003 yl sonu itibariyle ngilterede 648 MW
kurulu gte rzgar santral iletmede olup, AB Yenilenebilir Enerji Kaynaklar Direktifinde
ngrlen hedeflerin ngiltere iin teknik ve ekonomik olarak fizibl bulunmad, elektrik arz
gvenlii ve kalite kriterleri salanarak bu hedeflerin tutturulmasnn mmkn olmad
bildirilmektedir.
Avusturyada l Ocak 2003 tarihinde yrrle giren ve nemli tarife garantileri salayanyeil elektrik yasas ile 2003 ylnda 276 MW rzgar gc kurularak toplam rzgar kurulu gc
415 MWa kmtr.
Fransa'da rzgar enerjisini gelitirme konusunda politik irade mevcut olsa da (ortalama
7 c/KWh fiyattan 15 yl alm) teknik, idari ve hatta psikolojik engeller hala mevcuttur. Fransada
rzgar trbinlerinin evreye yapt grsel ve grlt etkilerine hala pheyle yaklalmaktadr.
Bunlarn sonucunda rzgar kurulu gc asndan AB lkeleri arasnda 11. srada yer alan
Fransada 2003 ylnda kurulan ilave g sadece 100 MWta kalarak toplam kurulu g 253 MWa
ulamtr.
rlanda 2003 ylnda 49 MW rzgar santral kurarak, 2003 yl sonu itibariyle rzgar
kurulu gcn 187 MWa (rzgarn toplam kurulu gteki pay %3) karmtr.
2004 ylnda, geen yln sonunda tamamlanan Yenilenebilir Enerji Kaynaklarn
Harekete Geirme Kampanyasnn sonularnn deerlendirilmesi mmkn olmaktadr. Bu
kampanya ile yenilenebilir enerji kaynaklarnn yksek bir endstri dzeyine ykseltilmesi ve
bylece bunlarn gelitirilmesi ile Beyaz Bildiri (White Paper) hedeflerine ulalmas
amalanmtr. Rzgar enerjisinde 2003 yl sonunda 10.000 MW kurulu gce ulalmas
konusundaki zel hedef 28.700 MW civarndaki kurulu g ile byk miktarda almtr.
Uzun dnemde Almanya pazarnda ngrlen daralmaya ramen, ABde sektrn hzl
geliiminin aynen srmesi beklenmektedir. Ak deniz rzgar santrali pazarnn kalc olarak
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
33/105
19
ortaya k, spanyadaki geliimin srmesi ve yenilenebilir kaynaklardan retilen elektrik
enerjisiyle ilgili yeni yasalar sayesinde Hollanda, Belika, Portekiz ve Avusturyada kaydedilen
kapasite art rekorlar bu grnm desteklemektedir. Bu faktrlerin nda; Avrupa Rzgar
Enerjisi Birlii (EWEA) tarafndan, 2010 yl sonu iin daha nce 5.000 MW ak denizde olmak
zere 60.000 MW olarak belirlenen kurulu g hedefi 10.000 MW ak denizde olmak zere
75.000 MW olarak revize edilmitir. EWEAya gre bu hedef Avrupa Birlii elektrik retiminin
%5,5ine karlk gelecek 168 TWh retimi mmkn klacaktr. 2010 yl iin Observ'ER 20
tarafndan yaplan daha mtevazi 67.600 MW kurulu g tahmini Danimarka pazarnda olduu
gibi Almanyada da pazarn daha ok ak denizde geliimi ve eski trbinlerin yenilenmesine
younlaarak klecei konusundaki tahminleri dikkate almaktadr. Pazarn durumu ile ilgili
dier belirsizlikler yenilenebilir enerji gelitirme plannda 2010 yl iin 8.974 MW olarak
belirlenen kurulu g hedefine yaknda ulaacak olan spanya ve bir mucize olmamas durumunda
ykmllklerini yerine getiremeyecek olan Fransa (ykmllkleri yerine getirmek iin tesisi
gerekli en az 14.000 MWa karlk tahmin edilen 6.000 MW) ile ilgili olarak ortaya kmaktadr.
Daha ksa dnem iin Danimarka danmanlkirketi BTM Consult tarafndan 2003 Mart aynda
yaynlanan raporda 2007 yl sonuda AB15te 56.800 MW kurulu g hedefi verilmektedir. Bu
eilimin srmesi durumunda Beyaz Bildiri (White Paper) hedefleri kapsamnda 2010 yl sonunda
40.000 MW hedefinin iki katndan fazlasna ulalarak hedeften saplacaktr. 2003 yl AB
lkelerine ait rzgar kurulu gleri izelge 2.6da verilmitir (TEA raporu,2005).
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
34/105
20
izelge 2.6. 2003 yl itibariyle Avrupa Birlii'nde kurulan rzgar kurulu gc (Rzgar kurulu
gc iin EurObserv'ER 2004, toplam kurulu g iin Eurelectric istatistikleri)
Rzgar (MW)Toplam Kurulu G
(MW)
Rzgarn
Toplamdaki Pay
(%)lkeler
2002 20032003'te
giren% 2002 2003 2002 2003
Almanya 11.994 14.609 2.645 21.8 124.420 126.531 9.6 11.5
spanya 5.042 6.411 1.369 27.2 59.738 63.819 8.4 10.0
Danimarka 2.889 3.110 243 7.6 12.879 12.948 22.4 24.0
talya788 904 116 14.7 76.950 78.358 1.0 1.2
Hollanda 685 910 232 32.8 20.813 20.965 3.3 4.3
ngiltere 552 648 103 17.3 77.133 78.200 0.7 0.8
sve 328 399 71 21.6 32.263 33.361 1.0 1.2
Yunanistan 302 390 88 29.1 10.990 10.990 2.7 3.5
Portekiz 194 301 107 55.2 11.450 11.654 1.7 2.6
Fransa 153 253 100 65.2 116.200 116.380 0.1 0.2
rlanda 138 187 49 35.5 5.400 5.550 2.6 3.4
Avusturya 139 415 276 198.6 17.799 17.842 0.8 2.3
Finlandiya 43 51 8 18.6 16.566 16.647 0.3 0.3
Belika 35 67 31 89.2 15.627 15.684 0.2 0.4
Lksemburg 16 22 5 32.9 1.129 1.129 1.4 1.9
Avrupa Birlii
(AB- 15)23.299 28.676 5.443 23.1 599.357 610.058 3.9 4.7
Polonya 29 60 31 108.8 31.013 31.699 0.1 0.2
Letonya 23 24 1 4.3 2.175 2.141 1.1 1.1
ek 3 10 7 233.3 15.133 16.005 0.0 0.1
Estonya 5 5 0 0.0 2.427 2.427 0.2 0.2
Macaristan 3 3 0 0.0 7.492 7.998 0.0 0.0
Slovakya 0 3 3 0.0 7.757 7.777 0.0 0.0
Kbrs 2 2 0 0.0 988 988 0.2 0.2
Litvanya 0 0 0 0.0 5.761 5.784 0.0 0.0
Malta 0 0 0 0.0 577 577 0.0 0.0
Slovenya 0 0 0 0.0 2.729 2.772 0.0 0.0
Avrupa Birlii
(AB-25)23.360 28.780 5.486 23.2 675.409 688.226 3.5 4.2
Trkiye 19 19 0 0.0 31.846 35.587 0.1 0.1
Romanya 1 1 0 0.0 17.846 35.502 0.0 0.0
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
35/105
21
2.7. Rzgar Enerjisinin Trkiyedeki Durumu
Gelimekte olan lkeler statsndeki Trkiyenin hzl nfus art ve sanayilemesine
paralel olarak enerjiye olan gereksinimi de artmaktadr. Dnyada olduu gibi lkemizde de en
byk pay fosil yaktlarna aittir. Enerji tketimimizin yarya yaknn karlayan petrol ve doal
gaz kaynaklar Trkiyede yeterli dzeyde deildir.
Trkiyede 1970li yllarda yaanan elektrik skntsnn balca sebebi, dnyada yaanan
petrol krizidir. Akaryakt temininin zorlamas nedeni ile ana retim santrallerinden Ambarl bata
olmak zere akaryakt ile alan santraller ksntl almak zorunda kalmtr. 2000 ylnda
yaanan elektrik skntsnn sebebi ise doal gaz hatlarndaki basncn dmesidir. Bu iki kriz de
da bamlln sonucudur. 1970li yllardaki krizin bir baka sebebi de enerjiye talepteki art ile
kurulu santral gcnn paralel gitmemesidir. rnein, 1960 ile 1980 yllar arasnda enerji talebi
dokuz kat artarken santral kurulu gcmz ancak drt kat artmtr.
Trkiye, yenilenebilir enerji kaynaklar bakmndan olduka iyi durumdadr. 1961 ylnda
yaplan bir aratrmaya gre dokuz ile yaylm olarak 718 tane su karma amal ve 41 tane de
elektrik reten rzgar trbini tespit edilmitir. Gnmzde yenilenebilir enerji kaynaklarnn gerek
ilk yatrm maliyeti gerekse retim maliyeti asnda fosil yaktlarla rekabet etmesi mmkn
deildir. Fakat teknolojinin gelimesiyle rekabet edebilecek duruma gelmeye balamtr. te
yandan Trkiyenin enerji gelecei sadece enerji retim maliyetleri veya yatrm maliyetleri ile
belirlemek de yeterli deildir. Bunlarn yannda evre faktr ve enerjide da bamllk gzdenuzak tutulmamaldr.
Trkiyenin toplam rzgar enerji potansiyeli 40.000 ile 80.000 MW dzeyindedir. Devlet
Meteoroloji leri istasyonlarnn 1970-1980 dnemi rzgar verilerinin deerlendirilme sonularna
gre, Trkiyenin yllk ortalama rzgar hznn yer yzeyinden 10 metre ykseklikte, 2,54 m/s ve
rzgar gc younluunun 24 W/m2 olduu belirlenmitir. Trkiyenin rzgar enerjisi potansiyeli
blgelere gre deerlendirildiinde, Marmara ve Gneydou Anadolu blgelerinin rzgar gc
younluu bakmndan dier blgelere gre daha zengin olduu grlmektedir. Trkiyede
Marmara, Ege ve Akdeniz kylar, dnyada rzgar gc potansiyeli asndan ilk %30luk alana
girmektedir. Elektrikleri Ett daresinde yaplan almalara gre, lke genelinde sreklilik ve
younluk asndan mit veren yrelerdir (Kse ve ark.,2003).
Altnc Be Yllk Kalknma Plannda yenilenebilir enerji kaynaklarna yer verilmemitir.
Yedinci Be Yllk Kalknma Plan hazrlk almalarnn yapld 1993 ylnda, 1990 ylna
kadar olan teknolojik geliim gz nne alnarak, yalnzca yeni teknolojileri izleyebilmek
amacyla, gne pilleri ile elektrik retiminin 1995te 2,5 GWhten balayarak 2010 ylnda
61,1 GWh gibi sembolik bir dzeye karlmas, ayrca 2010 yllarnda gne termik santralleri
kurulmas zerine durulmas istenmiti. Bu istek Genel Enerji htisas Komisyonu Raporuna
geirilmiti. Ayn raporda, yine yalnzca teknolojiyi izlemek amacyla 50 MW amayan bir
deneysel kurulu gle rzgardan elektrik retimi zerinde durulmu, 1995te 3,7 GWh ile retime
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
36/105
22
balanarak 2010 ylnda 183,3 GWh dzeyine karlmas planlanmtr. Bu hedefler Trkiyenin
beklenen elektrik talebinin %0,006 ile %0,08 arasnda kalmaktadr. Planlanan admlar atlamad,
ama -be yln hzl teknolojik geliimi planlanan hedeflerin ok yetersiz dzeylerde kalmasna
neden oldu (Gler,2005).
izelge 2.7. Blgelere gre ortalama rzgar gc younluu ve hzlar
Blgeler
Ortalama Rzgar Gc
Younluu
(W/m2)
Ortalama Rzgar Hz
(m/s)
Akdeniz 21,36 2,45
Anadolu 20,14 2,46
Ege 23,47 2,65
Karadeniz 21,31 2,38
Dou Anadolu 13,19 2,12
Gneydou Anadolu 29,33 2,69
Marmara 51,91 3,29
lkemizde 1984 ylnda kurulmu olan 55 kW kapasiteli bir rzgar trbini emede
turistik bir tesisin elektrik enerjisi ihtiyacnn %5ini karlamaktadr. Ticari amal ilk rzgar
santrali olan Alaatnn Germiyan Kynde kurulmu otoprodktr statsndeki 1,5 MW kurulu
gcndeki santral, ylda yaklak 5.000.000 kWh enerji reterek evre blgede yaayan be bin
kiinin elektrik ihtiyacn karlamaktadr. Ayrca 7,2 MW kapasiteli Alaat Rzgar Santrali 1998ylnda retime balamtr. Bunlarn yan sra, Bodrum Belediyesi ve anakkale ntepe Belediyesi
kendi elektrik ihtiyalarn rzgar enerjisinden karlamak iin giriimlere balamlardr. Bodrum
Yarmadasnn 1998 yl tm elektrik ihtiyacn 100 adet rzgar trbini ile karlamak
mmkndr. eitli firmalar da rzgar hznn fazla olduu yerlerde, enterkonnekte sisteme bal
rzgar enerjisi projelerinin n fizibilite almalarna devam etmektedir (www.demirer.com.tr).
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
37/105
23
izelge 2.8. Trkiye'deki Rzgar santralleri
Elektrik retimeGei Tarihi
Kurulu g(MW)
Firma Yer
ubat 1998 1,5 Demirer eme - zmir
Kasm 1998 7,2 Gbirlii eme - zmir
Haziran 2000 10,2 Demirer-Enercon Bores - anakkale
Kasm 2003 1,2 Sunjut-Demirer Hadmky - stanbul
2004 Yl Mevcut
RES ler20,1
Mays 2006 30,0 Bares -Bilgin Bandrma
Austos 2006 39,2 Demirer-Enercon eme zmir
Kasm 2006 30,4 Demirer-Ado anakalan - anakkale
2006 sonunda
retime geecek
RESler
99,6
Mart 2007 15,0 Demirer-Polat Gelibolu - anakkale
Mays 200730,4
Demirer-Polat Sayalar - Manisa
Aralk 2007 28,8 Demirer-Enercon Dares - Data
2007de retime
gemesi planlanan
RESler
74,2
TOPLAM 193,9
Yaplan fizibilite almalar, Trkiyenin zellikle Marmara ve Ege Blgelerinin rzgar
enerjisi dnm sistemleri iin uygun olduunu gstermitir. Elektrik sarfiyatnn en yksek
olduu blgelerin Marmara ve Ege olduu gz nne alnrsa buralara kurulacak olan rzgar
enerjisi dnm sistemleri ile elektriin iletimi srasnda ortaya kacak kayplarn da azalaca
aktr. Ayrca, yaplan son kanuni dzenlemelerde zel irketlerin kuraca rzgar enerjisi
dnm sistemlerinin ulusal ebekeye verecei elektrik enerjisini satmas veya verdii elektrik
enerjisi kadarn kullanmas gndeme gelmitir.
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
38/105
24
izelge 2.9. Bat Anadolu Blgesindeki sekiz yrenin rzgar gc younluu (www.eie.gov.tr)
stasyon Ad
Ortalama Rzgar Gc
Younluu
( W/m2)
Ortalama Rzgar Hz
(m/s)
Gkeada 113 4,1
Bozcaada 320 6,4
anakkale 94 4,1
Edremit 20 2,4
Ayvalk 59 3,3
Dikili 21 2,5zmir 53 3,6
Bodrum 115 4,1
ekil 2.11Trkiyenin ilk rzgar santrali, 3 x 500 KW = 1.5 MW eme-Alaat, ubat 1998
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
39/105
25
ekil 2.12Bozcaada rzgar santrali, 17 x 600 KW = 10.2 MW Haziran 2000
ekil 2.13Aero, rzgar trbin kanat fabrikas, zmir 2002
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
40/105
26
2.6.1. Trkiye rzgar atlas
Devlet Meteoroloji leri Genel Mdrl (DM) ve Elektrik leri Ett daresi (EE)
tarafndan hazrlanan bu haritalarda; seilmi byk gzlem istasyonlarnn, anemograf
diyagramlarndan bilgisayar ortamna aktarlm olan saatlik ortalama rzgar hz ve yn
bilgilerinden olumu on yllk bir periyodun zaman serisi eklinde kaytl verileri kullanlmtr.
Rzgar hz birimi m/s ve yn derece olarak alnmtr. Analizin amac; meteoroloji
istasyonlarnda llm olan rzgar hz ve yn datasna lm etrafndaki yakn engeller, evre
przllk durumu ve yerekillerinden dolay olabilecek etkilerin hesaplanmas ve datann bu
etkilerden arndrlmasdr. Bylece serbest atmosferdeki rzgar datasna eriilmi olur. Bu datay
kullanarak rzgar gc younluunu ve yllk rzgar enerji potansiyelini daha salkl hesaplamak
mmkn olmaktadr. Yaplan almalar sonucunda meteoroloji istasyonlar iin hesaplanan
ortalama rzgar hzlar ile ortalama enerji younluklar kullanlarak, DM Genel Mdrl ve
EE tarafndan, Trkiyenin yeryznden 50 m ykseklik iin Trkiye Rzgar Atlas haritas
hazrlanmtr (Dndar ve ark.,2002).
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
41/105
27
ekil 2.14- Trkiye rzgar potansiyel dalm
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
42/105
28
2.7. Avrupa lkelerinde Rzgar Enerjisi Yatrmlarna Verilen Tevikler
1990l yllarn bandan itibaren yenilenebilir enerji kaynaklar ile ilgili btn dnyada
ciddi bir hareketlenme balamtr. zellikle Avrupa Birlii lkeleri bu konuda ba
ekmektedirler. Avrupa Birlii lkeleri, 2001/77/EC nolu direktifine gre, 2010 ylnda
tkettikleri enerjinin ortalama %22sini yenilenebilir enerji kaynaklarndan salayacaklarn
taahht etmilerdir. Trkiyede bu oran 2004 yl itibariyle %30,87dir (su + rzgar + jeotermal).
Dnyada son yllarda yenilenebilir enerji kaynaklarna ynelmenin birok hakl yan
vardr. Devletler srdrlebilir bir evre ynetimi ile enerji kaynaklarnda da bamll
nlemek ve kaynak eitlilii yapmak amac iin bu yolu semektedirler. Bu yzden, birok devlet
yenilenebilir enerji kaynaklarn desteklemek iin eitli tevikler gelitirmitir. Yenilenebilir
enerji kaynaklarna verilen tevikler, sektrn dier enerji kaynaklar ile rekabet edinceye kadar
kanlmazdr. Avrupa Birlii lkeleri, 2010 ylnda rettikleri enerjilerinin ortalama %22 orannda
yenilenebilir enerji kaynaklarndan salayacaklarn planlayarak en byk teviki bir anlamda
vermilerdir (Durak,2005).
2.7.1. Tevik trleri
lkeler yenilenebilir enerji kaynaklarna farkl tevikler vermektedirler. Bunlar mali,
vergi ve retim tevikleri olarak balk altnda toplanabilir.
2.7.1.1. Mali tevikler
Mali tevikler genellikle iki alt balkta toplanmaktadr.
1. Yatrm Tevikleri: Bu tevik trnde devlet toplam yatrm tutarna belli bir oranda katk da
bulunmaktadr. Bu oran %20 %40 arasnda deimektedir. Baz devletler belli kaynaklar iin bu
teviki vermektedirler.
2. Hkmet Destekli Kredi: Devlet veya uluslararas kurulular, yatrmlarn finanse edilmesi iin
bu tip projelere normal ticari kredilerden daha cazip krediler vermektedir. Almanyada Deutsche
Ausgleichsbank ve Commerzbank kredileri bu duruma rnek olarak verilebilir (Durak,2005).
2.7.1.2. Vergi tevikleri
Vergi teviklerini iki alt balkta toplamak mmkndr.
1. Vergi Muafiyetleri: Baz devletler 15 yl arasnda santralden elde edilen gelirden kurumlar
ve/veya gelir vergisi almamaktadr. Hollandada uygulanmaktadr.
2. Gmrk Muafiyetleri: Devletler, rzgar trbini, solar paneli gibi ekipman ithalat ve ihracatndan
dk oranda veya btn ile gmrk vergi muafiyeti getirmektedir. Danimarkada
uygulanmaktadr (Durak,2005).
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
43/105
29
2.7.1.3. retim tevikleri
retim teviklerini ise alt balkta toplamak mmkndr.
1. Yenilenebilir Portfy Standard: Bu tevik trnde elektrik datm irketleri, datmn
yaptklar elektriin belli bir yzdesini belirli bir zaman aralnda yenilenebilir enerji
kaynaklarndan karlamak zorundadr.
2. retilen Elektrie Tevik: Yenilenebilir kaynaklara verilen bir dier tevik tr de, retilen
elektriin birim fiyatna verilen tevik trdr.
3. Sabit Tarife Uygulamas: retilen elektrik iin belli bir zaman aralnda belli bir fiyat tarifesi
uygulanmaktadr. rnein, ilk 10 yl ve ikinci 10 yl olmak zere 2 farkl periyotta sabit fiyat
tarifesi uygulanmaktadr. Santral kredi borcu ve faizlerini geri dediinden ilk 10 yl daha yksek
tarife uygulanmaktadr. Yaygn olarak kullanlan bir tevik trdr (Durak,2005).
2.7.2. eitli avrupa birlii lkelerinde verilen tevikler
Daha ncede belirtildii gibi, lkeler farkl ekillerde tevik mekanizmalar
gelitirmilerdir. Avrupa Birlii lkeleri bata olmak zere, seilen baz lkeler ile ilgili bilgiler
aada verilmitir.
Almanya: 1991 ylnda karlan Yenilenebilir Enerji Kaynaklar Kanunu (Erneuerbare Energien
Gesetz, EEG) yenilenebilir enerji kaynaklarndan retilen elektriin alnmasn zorunlu hale
getirmitir. Almanya'da yrrlkte olan tevikler: Rzgar enerjisinden retilen elektiriin fiyat 9c/KWh, Deutsche Ausgleichsbank ve Kreditanstalt fr Wiederaufbau bankalarnn rzgar elektrik
santrallerine normal ticari kredilerden daha cazip imkanlarda finans temin etmesi, 5 y l ncesine
kadar toplam yatrm tutarnn %25ini gemeyecekekilde devlet sbvansesi. Alman Hkmeti
19951997 yllar arasnda yenilenebilir enerji kaynaklan iin 343,2 milyon EURO'luk Ar-Ge
harcamalar yapmtr
Avusturya: Biomass ve kk gl hidroelektrik santralleri ile ilgili baz tevikler verilmektedir.
Bu tevikler genellikle yerel ve merkezi idarelerin sbvansesi eklinde olmaktadr. Rzgar
enerjisinden kaynaklarndan retilen enerjiye 7,310,9 c/KWh arasnda deien tarife
uygulanmaktadr. 1997 ylnda kurulan yatrm fonu, ylda 6 milyon EURO yenilenebilir enerji
kaynaklarna sbvanse ayrmtr. Avusturya Hkmeti 19951998 yllar arasnda yenilenebilir
enerji kaynaklar iin 36 milyon EUROluk Ar-Ge harcamalar yapmtr.
Belika: 3 federal blgeye ayrlan (Flanders, Wallonia ve Brussels) Belika'da btn yenilenebilir
enerji yatrmlarnda %15'e kadar devlet yardm yaplmaktadr. Rzgar enerjisi projeleri iin ise,
7,68 c/KWh tarif uygulanmaktadr. Belika Hkmeti 19951997 yllar arasnda yenilenebilir
enerji kaynaklar iin 10,5 milyon EUROluk Ar-Ge harcamalar yapmtr.
Danimarka: zellikle rzgar trbini retim piyasasna hakim olan Danimarkal trbin reticileri,
dnya trbin retiminin %60n gerekletirmektedirler. Rzgar Gl "Windmill Law" yasasna
gre, Elektrik datm irketleri yenilenebilir enerji kullandklar takdirde 1,5 $c/KWh tevik
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
44/105
30
almaktadr. Datm irketleri kullandklar yenilenebilir enerji birim KWh iin 0,18 c/KWh genel
karbon vergisi iadesi almaktadr. Ulusal ebeke balants, rzgar santrali sahibi ile datm irketi
tarafndan ortak olarak ina edilmektedir. Rzgar trbini ihra kolaylklar, baz vergi muafiyetleri
yatrmclara salanmaktadr. Danimarka hkmeti ayrca 2005 ylna kadar tketilen enerjinin
%10luk ksmnn yenilenebilir enerji kaynaklarndan karlanacan planladndan her yl
100 MWlk bir kapasite artrm yapmaktadr. Danimarka Enerji Ajans 19951999 yllar
arasnda yenilenebilir enerji kaynaklan iin 36 milyon EUROluk yat rm sbvansesi ayrmtr.
Rzgar enerjisi projeleri iin ise, 5,76 c/KWh tarife uygulanmaktadr.
Finlandiya: Yenilenebilir enerji yatrmlarnda %30a kadar devlet yardm yaplmaktadr. 1998
ylnda bu amala 22 milyon EURO sbvanse edilmitir. Finlandiya Hkmeti, 19951998 yllar
arasnda yenilenebilir enerji kaynaklan iin 18 milyon EURO'luk Ar-Ge harcamalar yapmtr.
Fransa: Eole 2005 program erevesinde, rzgar enerjisi kurulu gc 2005 yl hedefi 500 MW,
2010 yl hedefi ise 10.000 MW olarak planlanmaktadr. Santralin iletildii ilk 5 yl elektrik sat
fiyat 8,38 c/KWh olarak belirlenmektedir. Bu rakamlar, kurulu gc 12 MW gemeyen
santralleri iin geerlidir. Ortalama tarife ise, 6 c/KWhtir. Yenilenebilir enerji santral
ekipmanlarndan toplam vergi tutarnn %25i alnmamaktadr.
Fransa Hkmeti, 19951999 yllar arasnda yenilenebilir enerji kaynaklan iin 30,5 milyon
EUROluk Ar-Ge harcamalar yapmtr.
Hollanda: 1996 ylnda karlan bir kanunla baz vergi tevikleri ve Yatrm indirimiverilmektedir. Yenilenebilir enerji, enerji vergisi'nden muaf tutulmaktadr. Rzgar enerjisi
projeleri iin 7,71 c/KWh tarife uygulanmaktadr.
ngiltere: Yenilenebilir enerji retimi, Non Fossil Fuel Obligation (NFFO) isimli devlet program
erevesinde yrtlmektedir. Buna gre, elektrik datm yapan irketler, tketicilere tedarik
ettikleri elektriin belirli bir miktarn yenilenebilir enerji kaynaklarndan salamakla
ykmldrler. ngiliz Hkmeti, 19951998 yllar arasnda yenilenebilir enerji kaynaklan iin
40,4 milyon EUROluk Ar-Ge harcamalar yapmtr. Rzgar enerjisi projeleri iin, 47 c/KWh
tarife uygulanmaktadr.
rlanda: Rzgar enerjisi ve biomass projelerine toplam yatrm tutarnn %50ye kadar olan
devlet tarafndan sbvanse edilmektedir. Rzgar enerjisi projeleri iin, 4,70 c/KWh tarife
uygulanmaktadr.
spanya: Rzgar santrallerinden 5 yllk alm garantisi verilmekte ve 6,28 c/KWh fiyat tarifesi
veya alternatif olarak, havuz tarifesi art 0.029 c/KWh, olarak uygulanmaktadr. spanya
Hkmeti, 19941999 yllar arasnda yenilenebilir enerji kaynaklar iin 60 milyon EUROluk
Ar-Ge harcamalar yapmtr. 2010 yl kurulu rzgar santral kapasite hedefi 9.000 MWtr.
talya: Uzun dnem enerji sat anlamas yaplarak enerji alm garantisi verilmektedir. lk 8 yl
0.01 c/KWh, geri kalan mrde de 0.05 c/KWh devlet sbvansesi enerji sat anlamalarnda
yer almaktadr. talyada ayrca 488/92 sayl yasa ile yatrmlarn %40a kadar olan ksm devlet
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
45/105
31
veya yerel otoriteler tarafndan sbvanse edilebilmektedir. Rzgar enerjisi projeleri iin,
7,37 c/KWh tarife uygulanmaktadr. talya Hkmeti, 19951998 yllar arasnda yenilenebilir
enerji kaynaklan iin 160 milyon EUROluk Ar-Ge harcamalar yapmtr. 2010 yl kurulu rzgar
santral kapasite hedefi 3.000 MWtr.
Portekiz: Portekizde 19951999 yllar arasnda 159 milyon EUROluk kamu fonu sbvanse iin
ayrlmtr. Yenilenebilir enerji ekipmanlarndan %5 daha az KDV alnmaktadr. Portekiz
Hkmeti, 19951999 yllar arasnda yenilenebilir enerji kaynaklan iin 5,3 milyon EUROluk
Ar-Ge harcamalar yapmtr. Rzgar enerjisi projeleri iin tarife farkl aamada
uygulanmaktadr. Tam kapasite 2000 saate kadar 9,0 c/KWh, 20002600 saate kadar
2,0 c/KWhe kadar den tarife, 2600 tam kapasite saatten sonras iin 2 c/KWh sabit tarife.
Yunanistan: Rzgar santrallerinin toplam yatrm tutarnn %30a kadar devlet tarafndan
sbvanse edilmektedir. Rzgar enerjisi projeleri iin, 6,10 c/KWh tarife uygulanmaktadr.
Yunanistan hkmeti, 19941999 yllar arasnda yenilenebilir enerji kaynaklan iin 20 milyon
EURO'luk Ar-Ge harcamalar yapmtr.
Trkiye: lkemiz enerji piyasas ve mevzuatu anda bir gei dnemi ierisindedir. Halihazrda,
enerji sektrne reel sektr yatrmlarnda tevik arac olan yatrm indirimi teviki
uygulanmaktadr. Sektrn oluabilmesi iin bu yasal dzenlemeleri beklemek gerekmektedir.
Bunlar mevcut teviklerden olan yatrm indirimine katma deer vergisi muafiyetinin de
eklenmesi, Yenilenebilir enerji ile alan elektrik santrallerinde kullanlan ekipmanlara GmrkMuafiyetleri, olarak saylabilir. lkemiz, 19951999 yllan arasnda yenilenebilir enerji kaynaklar
iin 0,15 milyon EURO'luk Ar-Ge harcamalar yapmtr. Rzgar enerjisi projeleri iin tarife iki
farkl aamada uygulanmaktadr (YD projelerinde) ilk 10 yl 67 c/KWh; Son 10 yl
35 c/KWhtir.
Sonu olarak lkeler ok deiik tevik mekanizmalar gelitirmitir. lkemizde konu ile
ilgili yatrm indirimi tevik mekanizmas mevcuttur. Bununla beraber, yakn bir gelecekte
lkemizde de yenilenebilir enerji kaynaklarna yukarda saylan tevik mekanizmalarn da hayata
geirilecei yksek bir olaslktr. Kamu finansman ve sbvanse olanaklarnn kstl olduu
lkemizde, devletin yatrma dorudan destei yerine dier tevik mekanizmalarn altrmak
gerekmektedir. Bunlara rnek olarak, aada verilen tevik mekanizmalar zerinde dnlmesi
gerekmektedir.
Yenilenebilir Portfy Standard: Bu tevik trnde, blgesel elektrik datm yapan firmalar iin
yaplacak dzenlemelerde datm yaplan elektriin belli bir yzdesinin yenilenebilir enerji
kaynaklarndan karlanmas gerektii konusunda yasal dzenlemeler yaplabilir.
retilen Elektrie Tevik: Yenilenebilir enerji kaynaklarndan retilen enerjiye havuz veya normal
tarifeden daha yksek bir tarife verilebilir.
Vergi Tevikleri: Yenilenebilir enerji kaynaklan ile alan elektrik santrallerinden santral kredi
borcunu deyene kadar eitli vergi muafiyetleri ve istisnalar uygulanabilir.
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
46/105
32
Gmrk Muafiyetleri: Rzgar trbini ve yenilenebilir santral ekipman ihracnda gmrk ve vergi
muafiyetleri verilebilir.
Dier Tevikler: Orman Bakanl'na ait arazilerde kurulacak olan tesisler iin alnan tesis
bedelinin %5'ten %1 'e indirilmesi, veyahut ta demenin yllara yaylmas verilebilir (Durak,2005).
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
47/105
33
3. RZGAR ENERJS METODOLOJS
3.1. Rzgardaki Enerji
Rzgar enerjisi potansiyelinin belirlenmesi iin temel veriler rzgarn hz ve esme saat
saysdr. Bu veriler kullanlarak bir yreye ait potansiyel enerji deerini ortaya koymak
olanakldr. Bunun iin, rzgar potansiyelini tanmlayan kinetik enerjinin hesaplanmas gerekir.
Havann bir arl ve hz olmas nedeniyle bir kinetik enerjisi vardr.
Rzgar trbinleri ile ilgili ilk teori 1926 ylnda Gttingen Institute'de Dr. Albert BETZ
tarafndan ortaya atlmtr. Bu teoremde, Betz rzgar rotorunun ideal olduu varsaylr. Dier bir
ifade ile rotor, havaya kar srklenme direnci gstermeyen sonsuz sayda kanattan olumaktadr.
Bu ekilde, rzgar rotorunun mkemmel bir enerji dntrcs olduu varsaylmtr. Bu teoriye
gre; Rzgar hareket halindeki hava olup sahip olduu kinetik enerji u ekildedir:
2
2
1rhk VmE = 3.1
Burada;
Ek : Rzgardaki kinetik enerji (J)
Vr : lm yksekliindeki rzgar hz (m/s)
mh: Havann ktlesi (kg)
Havann ktlesi (mh) aadaki forml ile belirlenir:
hhh Vm = 3.2
Burada;
h: Havann younluu (kg/m3)
Vh: Hava hacmi (m3)
Hava hacmi (Vh):
tsvV rh = 3.3
forml ile hesaplanr. Burada;
vr: lm yksekliindeki rzgar hz (m/s)
s: Rotor sprme alan (m2)
t: lm zamann (s)
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
48/105
34
Bylece, (3.3) bants (3.2) bantsnda yerine konularak, kinetik enerji eitliinde gerekli
dzenlemeler yaplacak olursa, Rzgar enerjisi (Er ) Joule cinsinden u bant ile tanmlanm
olur;
tvsE rhr =3
2
1 3.4
Bu eitlikte t = l alnacak olursa, Birim zamandaki enerji yani, rzgarn anlk gc (Pr);
32
1rhr vsP = 3.5
olur, burada;
Pr: Rzgarn anlk gcdr (W)
Deiik rzgar hzlarna sahip yrelerin rzgar g ve enerjilerini karlatrmak
amacyla, rzgar g ve enerji younluu teriminden yararlanlr. Buna gre (3.5) eitlii
dzenlenecek olursa; Py, lm yksekliindeki g younluu (W/m2) u ekilde olur:
3
2
1rh
ry vs
PP == 3.6
Bu sonuca gre enerji younluunu (Ey) bulacak olursak;
fvfPs
fPE rhyry ===
3
2
1 3.7
Burada;
Ey: Enerji younluu (Wh/m2.yl)
s: Rotor sprme alann (m2)
f: Yllk esme saat saysn (h/yl) gstermektedir.
Rzgar, kinetik enerjisi nedeniyle doal bir potansiyele sahiptir. Bunun bilinen fiziksel
konular ve teknolojik imkanlar sayesinde yararl enerjiye evrilen miktarna Rzgar enerjisi
teknik potansiyeli denir.
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
49/105
35
Bu durumda trbinin gc;
( )232221 vvvsP rT = 3.8
Froude- Rankie teoreminden ortalama trbin iindeki rzgar hz,
( ) 2/32 vvv r += 3.9
olarak hesaplanr. Trbin gc (3.8) formlnde v2 yerine yazlrsa,
( )232322
1vv
vvsP r
rT
+= 3.10
veya;
+=
233 11
2
1
2
1
rrT
v
v
v
vsP 3.11
Burada (3.5) denklemi (3.11) denkleminde yazlrsa;
+=
233 11
2
1
rrrT
v
v
v
vPP 3.12
elde edilir. Burada g faktr Cp = PT/Pr ve yavalatma faktr n = V3/Vr olarak tanmlanrsa
(3.12) denklemi;
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
50/105
36
( )
( )211
2
1nnC
p+= 3.13
Halini alr. Bu denklemde maksimum g faktr Cp'yi bulmak iin yavalatma faktr nin trevi
alnp sfra eitlenirse,
( ) 012
1 32 =+= nnnd
dC
d
d
n
p
n
3.14
1,
3
121 == nn
Bulunur. Yavalatma faktrnn deiimi ekil 3.1 'de verilmitir.
ekil 3.l - Yavalatma faktr deiimi (www.windpower.org)
Yavalatma faktr n, hibir zaman negatif deer olamayacandan 1/3 alnr ve (3.13)
denkleminde yerine konursa;
+=
9
11
3
11
2
1maxp
C
5926,0max
=pC
Serbest pervaneden alnacak maksimum verim olarak bulunur. Yani bir rzgar trbiniyle, rzgarn
tm enerjisinden faydalanmak imkanszdr. Rzgar; rzgar trbininden, rzgardan aldmz enerji
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
51/105
37
lsnde yavalam olarak kar. Eer rzgardaki tm enerjiyi alabilseydik, rzgarn trbinden
durgun halde kmas gerekirdi. Fakat bu durumda da trbine rzgarn dier taraftan girmesi
engellenir ve hi enerji elde edilmezdi. ada rzgar trbinleri iin Cp deeri yaklak olarak
0,350,40tr. Bunun nedeni hava direnci, rotorun oluturduu trblans ve aktarma organlar ile
elektrik sistemi gibi noktalardaki kayplardr. Rzgar trbinlerinde oluan gc g faktrn de
katarak yeniden tanmlarsak, sonu aadaki gibi olur.
3
2
1rph vsCP = 3.15
Eer (3.15) formlnde; ph Ck = 2
1seilirse, g forml aadaki gibi olur.
3rvskP = 3.16
Burada k; Rzgar trbininin tipine gre 0,1 ile 0,3 arasnda deien bir katsaydr. deal bir rzgar
trbini iin k katsaysnn deeri 0,37dir. Bu durumda ise gelen rzgarn kinetik enerjisinin
%59,3 geri kazanlr (Polat,2000; en,2003; Jaramillo and Borja,2004).
3.2. G Kayplar
Optimal bir rzgar trbini pervanesinden alnabilecek g en fazla:
3
2
1rBetzpp vsCP = 3.17
32
2
15926,0 rp vRP =
olabilir. Fakat uygulamada bu deere ulalamaz nk bunun nedenleri kayplardr. Pervanedeki
bu kayplar ana balk altnda toplanrlar.
3.2.1. Profil kayplar
hmal edilen diren kuvvetlerinden kaynaklanrlar. Hesaplamalarda,
rr
A
VnR
VV
==30 3.18
W
A
C
C= 3.19
AAofil = 1)( ,Pr 3.20
le dikkate alnr. Burada;
A: dizayn devirlilik says
V: evresel hz
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
52/105
38
: kayma says
CA: kaldrma kuvveti katsays
CW: diren kuvveti katsaysdr.
3.2.2. U kayplar
Kanat ucunda, profil alt ksmndan profil st ksmna doru hava akm oluur. Kanat
ularndaki bu akm ile kanada gelen hava akm st ste binerek, gittike genileyen girdap
olutururlar. Hesaplamalarda bu kayp;
= AAu
ZZ 84,11),( 3.21
ile dikkate alnr. Burada kanat says (Z) ile gsterilir.
3.2.3. Girdap kayplar
Betz Kriterine gre rzgar hz, pervane dzlemi ncesi ve sonrasnda dorultusunu
deitirmez. Halbuki, kanada arpan hava ktlesi, kanat sonrasnda dorultusunu deitirir ve
girdap oluturur. Girdap kayplar Schmitz tarafndan verilen CpschmitzA, a erisi yardmyla
hesaba katlr. Cpschmitz-A, a erisi ekil 3.2 verilmitir. Sonuta, bir rzgar trbini pervanesinin
gerek g faktr;
),(),()( Pr AuAofilASchmitzpGerekp ZCC = 3.22
Bants ile bulunur (Polat,2000; en,2003; Jaramillo ve Borja,2004).
ekil 3.2 CPschmitz- A, a erisi
-
8/3/2019 RZGAR ENERJS VE SVAS ARTLARINDA BR
53/105
39
3.3. Rayleigh Dalm Fonksiyonu
Rzgarn belli bir periyotta deiimi ve dalm, enerji retimi deerlendirmeleri iin ok
nemlidir. Trbin tasarmclar; trbin iyiletirmesinde ve maliyetler