Geri Dön

Potential offshore wind farm on Gaziköy and Gökçeada

Gaziköy ve Gökçeada açıklarında potansiyel denizüstü rüzgar çiftliği tasarımı

PDF İndir

  1. Tez No: 556211
  2. Yazar: ARZU GÜLAY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SERDAR BEJİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Deniz Bilimleri, Marine Science
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Deniz Teknolojisi Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 120

Özet

Günümüzde insanların alışmış oldukları medeniyet şartlarını devam ettirmenin en önemli şartı enerjidir. Ülkeler iç ve dış politikalarını enerji ihtiyacına göre belirlemektedir. Son yıllarda yaşanan nüfus artışına paralel olarak enerji ihtiyacı günden güne artmaktadır. Dünya genelinde enerji ihtiyacı genellikle fosil yakıt kullanarak karşılanmaktadır. Fosil yakıt ölen canlıların milyonlarca yıl içerisine toprak içinde çürümeye uğraması ve hidra karbonlara dönüşmesi sonucu elde edilir. Fosil yakıt tüketimine baktığımızda ise en büyük tüketicinin Asya Pasifik ülkeleri olduğu görülmektedir. Asya Pasifik ülkelerini Kuzey Amerika ülkeleri takip etmektedir. Fosil yakıt kaynakları sınırlıdır ve 50 yıl içerisinde tükeneceği öngörülmektedir. Fosil yakıtın tüketilmesi sonrasında karbondioksit ortaya çıkar. Ortaya çıkan bu karbondioksit atmosferde birikir. Atmosferde biriken karbondioksit hem atmosferin kendisinin hem de yeryüzünün ısınmasına sebep olur. Bu sürece küresel ısınma ve iklim değişikliği denmektedir. Küresel ısınmanın sonuçları dünyamız için son derece tehlikelidir. Buzullar erimekte, su seviyesi yükselmekte ve dünya üzerinde ki bazı şehirler su altında kalma riski ile karşı karşıya kalmaktadır. Ayrıca küresel ısınma bazı canlı türlerinin tükenmesine de sebebiyet vermektedir. Bunlara paralel olarak, havadaki karbondioksit oranı her geçen gün artarken, oksijen oranı düşmektedir. Oluşan bu hava kirliliği birçok hastalığa sebebiyet vermektedir. Fosil yakıt kaynaklarının sınırlı olması ve çevreye verdiği zararlar insanları yeni enerji kaynakları bulmaya zorlamaktadır. Bu arayış yenilenebilir enerji üzerinde odaklanmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları sırasıyla rüzgâr, güneş ve sudur. Rüzgâr enerjisi bu kaynaklar arasında en çok umut vaat eden kaynaktır ve rüzgâr enerjisinin kullanımı neredeyse insanlık kadar eskidir. Rüzgâr, havanın yüksek basınç alanlarından düşük basınç alanlarına, yatay hareketlerine denir. Rüzgârların hızını ölçmek için anemometre denilen bir alet kullanılır. İki yer arasında basınç farkı olmazsa rüzgâr oluşmaz. Coriolis etkisi dünyanın dönmesi sonucunda oluşan saptırıcı güçtür. Büyüklüğü enlem derecesine ve rüzgârın hızına bağlıdır. Kutuplarda en yüksek değeri alırken ekvatorda bu değer sıfırdır. Başlıca rüzgar tipleri ise global, yerel, yer ve jeostrafikdir. Kısacası, rüzgârı oluşturan hava akımının hareket enerjisine rüzgâr enerjisi denir. Kaynağı, tüm enerjilerin kaynağı gibi güneştir. Çağlar boyunca rüzgâr enerjisi mekanik amaçlı kullanılmış olsa da, enerji üreten ilk türbin 19. yüzyılın ilk yıllarında yapılmıştır. Danimarka'da 1908 yılında elektrik üreten 72 tane türbin kullanılmaktaydı. Rüzgâr enerjisi için dönüm noktası 1974-1978 yılları arasında yaşanan petrol krizidir. İnsanoğlu bu tarihten itibaren enerji olarak fosil yakmanın dışında da enerji kaynakları bulmak zorunda olduğunu daha iyi anlamıştır. Günümüzde özellikle gelişmiş ülkeler rüzgâr enerjisine çok daha fazla önem vermektedir. Rüzgâr enerjisinin gelişmesi için birçok teşvik vermekte ve bu alandaki bilimsel çalışmalar için fonlar oluşturmaktadırlar. Dünya üzerinde kurulu bulunan rüzgâr enerji kapasitesi 600 GW. 2017 yılında kısa süreli bir düşüş yaşanmış olsa da 2018 yılında artış devam etmiştir. Bu konu da başı çeken ülke 221 GW Kurulu rüzgâr enerjisi kapasitesi ile Çin'dir. Çin'i 96,4 GW Kurulu kapasitesiyle Amerika Birleşik Devletleri takip etmektedir. Türkiye ise son yıllarda çok büyük atılım göstermiş ve kurulu kapasitesini 7399 MW'a ulaştırmıştır. Ülkemizin petrol rezervlerinin bulunmaması nedeniyle rüzgâr enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına daha çok yatırım yapması gerekmektedir Rüzgâr türbini, rüzgârda bulunan potansiyel enerjiyi elektrik enerjisine çeviren sistemlerdir. Eksenine göre yatay eksenli ve dikey eksenli olarak, iki ye ayrılır. Kanat sayısı değişebilmekle birlikte en çok kullanılan yatay eksenli ve üç kanatlı olanlardır. Başlıca elemanları, rotor, kanatlar ve jeneratördür. Tüm bu elemanlar nacelle ismi verilen bir kaportanın içinde yer alır. Son yıllarda karada rüzgâr çiftliği kurulabilecek alanların yetersiz olması ve bazı bölgeler için kısıtlayıcı kanunlar olması nedeniyle deniz üstü rüzgâr çiftlikleri kurulmaktadır. Deniz üstünde kurulan bir rüzgâr çiftliğinin karada kurulan bir rüzgâr çiftliğine göre bazı avantaj ve dezavantajları vardır. Denizlerde esen rüzgârların daha hızlı ve sürekli olması en önemli avantajıdır. Ayrıca dünyanın %93 su ile kaplı olduğu için yer sıkıntısı yoktur. Fakat burada dikkat edilecek husus deniz üstü rüzgâr çiftliği kurmayı düşünen ülkenin rüzgâr kapasitesidir. Dünyada bu konuda en şanslı ülkeler Kuzey Avrupa ülkeleri ve Birleşik Krallıktır. Deniz üstü rüzgâr çiftliği kurmakta başı çeken ülke yine Birleşik Krallıktır. Ülkemizde ise ne yazık ki henüz kurulu bir rüzgâr çiftliği yoktur fakat devlet bu konuda son yıllarda çok ciddi adımlar atmaktadır. Diğer yandan deniz üstü rüzgâr çiftliği kurmanın en büyük dezavantajı maliyettir. Kullanılacak olan türbinlerin maliyetinden daha fazla deniz dibi çalışması ve nakliye için bütçe ayrılması gerekmektedir. Bir rüzgâr çiftliği dizaynının ilk aşaması kurulacak olan bölgenin belirlenmesidir. Bölge belirlenirken rüzgâr hızları ve rüzgâr yönlerinin çok iyi incelenmesi gerekir. Bu tip veriler çeşitli kuruluşlardan alınabilmekle beraber daha detaylı bir hesaplama için bölgeye ölçüm cihazları yerleştirilip bu ölçüm cihazlarından alınan verilere göre hesapların yapılması gerekmektedir. Yer belirlenirken incelenecek ikinci husus derinlik, kıyıya uzaklık ve deniz dibi durumudur. Su derinliği arttıkça veya kıyıya olan uzaklık arttıkça ekipmanları taşıma problemi ortaya çıkacak ve bu durumda maliyetler artacaktır. Deniz dibinin yapısı iyi incelenmedir. Deniz tabanının jeolojik yapısı, deniz dibinde kurulumu engelleyecek herhangi bir deniz dibi kalıntınsın olması veya deniz dibi tabanından geçen fay hatları projenin devamında çok ciddi sıkıntılara sebep olabilir. Gemi trafiği dikkat edilmesi gereken bir başka konudur. Mümkünse deniz üstü rüzgâr çiftliği kurulacak olan bölge gemilerin rotalarında olmayacak şekilde seçilmelidir veya yetkili kuruluşlara müracaat edilerek gemi trafiğinin değiştirilmesi talep edilmelidir. Ayrıca bölgenin çevresel durumu dikkatle incelenmelidir. Deniz altı ve deniz üstünde yaşayan canlılara zarar vermeyecek bölgelerin seçilmesi veya bu zararı azaltacak tedbirlerin alınması gerekmektedir. Rüzgâr çiftliğinin yeri belirlendikten sonra, temel yapının ve rüzgâr türbininin belirlenmesi gerekir. Türbinin oturacağı temel belirlenirken deniz derinliğine göre seçim yapılmalıdır. Rüzgâr türbini için türbinin üretebileceği elektrik miktarı, üreticisinin hem satış öncesi hem satış sonrası hizmet durumu ve fiyatı incelenmelidir. Bu çalışmada örnek olarak iki bölge belirlenmiştir. Bu bölgeler Gaziköy ve Gökçeada açıklarıdır. Bu bölgelere ait rüzgar verileri Meteoroloji Genel Müdürlüğünden temin edilmiştir. Derinlik olarak 5-30 metre arası belirlenmiş ve derinliğe uygun olarak temel olarak monopile tipine karar verilmiştir. Rüzgar türbini olarak VESTAS - V116-2.0 MW IEC IIB modeli seçilmiştir. Daha sonra Morison denklemleri kullanılarak dalga kuvvetleri hesaplanmıştır Bu tez çalışmasının sonucunda görülmüştür ki, Gaziköy açıkları daha yüksek ortalama rüzgar hızına sahip olmasına rağmen bölgenin deprem riski taşıması, kuşların göç yolları üzerinde olması ve deniz trağinin yoğunluğu gibi sebeblerden ötürü denizüstü rüzgar çiftliği kurulması için uygun değildir. Öte yandan Gökçeada açıkları ise daha düşük ortalama rüzgar hızına sahiptir fakat bölgede herhangibir deprem riski yoktur. Ayrıca bölge kuşların göç yolları üzerinde değildir ve deniz trafiği azdır. Bu nedenlerle denizüstü rüzgar çiftliği kurulması için uygun bir bölgedir.

Özet (Çeviri)

Nowadays, the most important need for people is energy. Fossil burning is the most important energy. While Middle Eastern countries are the biggest oil producers, Asia-Pacific countries are the biggest oil consumers. Fossil burning causes carbon dioxide to be released to the atmosphere, causing global warming. Global warming seriously threatens the lives of living things. The limited oil resources and global warming brought up other energy sources. One of the most important sources is wind and has been used since ancient times. The wind is the airflow from high pressure to low pressure. Global, geostrophic, surface and local winds are the main types of winds. Surface roughness and obstacles affect winds. The movement energy of the airflow that creates the wind is called wind energy. In the 19th century, the first wind turbine which can produce electricity was built. Wind turbines can be classified about their axis They are called a vertical axis wind turbine and horizontal axis wind turbine. Most of the wind turbines have 3 blades. Rotor, blades, generator, nacelle, and tower are the main components of a typical wind turbine. Installed wind energy capacity is in the world 600 GW and Turkey's total installed wind energy capacity has reached 7399 MW. Areas are limited to build wind farms on land so building wind farms on offshore has started in the last century. Since winds are higher than land and stable offshore wind farms can produce more energy than. On the other hand, the main problem is cost. In the design stage, the first thing is to select a location. Winds speed and direction must measure very well. The seabed is also must be checked whether it is suitable to build an offshore wind farm. The water depth also must be checked to select a suitable foundation. Other factors must be considered are marine traffic and environmental issues. After the selection of site and foundation, a proper wind turbine must be selected. Producing capacity must be calculated and selection must include the company which produce wind turbine profile. Also, cost is a very important factor. In this thesis, the two-sample region selected. These are Gelibolu and Gökçeada shores. The wind data of these regions are obtained from General Directorate of Meteorology in Istanbul. According to water depth and seabed conditions, monopile type foundation selected for both regions. The wind turbine is selected as VESTAS - V116-2.0 MW IEC IIB. After these stages, wind forces are calculated by using the Morrison equation for both regions. At the end of this thesis, it was seen that Gökçeada shores are suitable for an offshore wind farm. Although it has a lower average wind speed, the region is not on birds' migration route and the region does not have earthquake risk. On the other hand, the average wind speed in Gaziköy offshore is higher. However, the region carries earthquake risk and maritime traffic is high on the region. Also, the region is on the birds' migration route.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    534344

    A potential offshore wind farm arrangement off the Bozcaada shores

    Bozcaada açıklarında potansiyel açık deniz rüzgar çiftliği tasarımı

    OĞUZHAN TURHANLAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERDAR BEJİ

  2. Tez No

    676396

    Design of an offshore wind farm off Dikili shores

    Dikili açıklarında bir açık deniz rüzgar çiftliği tasarımı

    ERDEM ACAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Deniz Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERDAR BEJİ

  3. Tez No

    857545

    Rüzgar çiftliklerinin meteorolojik parametreler üzerindeki etkisi : Model perspektifinden inceleme

    The impact of wind farms on the meteorological parameters: The investigation from the model perspective

    TARIK KAYTANCI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ

  4. Tez No

    648313

    A comparison of renewable energy systems (onshore wind, offshore wind, conventional PV) for Bozcaada island

    Bozcaada için yenilenebilir enerji sistemleri (karasal rüzgâr, deniz üstü rüzgâr ve geleneksel fotovoltaik) kıyaslaması

    AYŞE EYLÜL ŞENTÜRK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    EnerjiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ELİF OĞUZ

  5. Tez No

    418787

    Türkiye denizlerindeki rüzgar enerjisi potansiyeli ve deniz üstü rüzgar santralleri kurulabilecek bölgelerin belirlenmesi

    Determination of offshore wind farm locations of Turkey based on wind energy potential assessment

    VOLKAN YERCİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMevlana Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MEHMET ARGIN

Geri Dön