Wind resource characterization and utilization via wind turbines at Metu-Ncc
Odtü Kuzey Kıbrıs Kampusu'ndaki rüzgar enerjisi nitelendirmesi ve rüzgar türbinleri aracılığıyla kullanımı
- Tez No: 625777
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR TAYLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: ODTÜ Kuzey Kıbrıs Kampüsü-Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Sürdürülebilir Çevre ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Bu tezin amacı, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kuzey Kıbrıs Kampusu (ODTÜ KKK)'ndaki rüzgâr enerjisi potansiyelini, 2013-2016 yılları arasında ODTÜ KKK rüzgâr direğinde ölçülen verileri kullanarak istatistiksel olarak analiz etmektir. Kıbrıs'ın fosil yakıtlar bakımından zengin bir ada olmamasından dolayı, adadaki enerji üretimi büyük çoğunlukla ithal edilen yakıtlardan sağlanmaktadır. Adanın güneş potansiyeli birçok çalışma ile ispatlanmasına rağmen, rüzgâr enerjisi fizibilitesi ile ilgili çok az çalışma yapılmıştır. ODTÜ KKK'de rüzgâr enerjisi üretiminin fizibilitesinin araştırılması, bölgedeki rüzgâr enerjisi üretimini teşvik edecek ve dışa bağımlılığını en aza indirmeye yardımcı olmakla birlikte aynı zamanda yatırımcıları Kıbrıs'ta rüzgâr enerjisine yatırım yapmaya teşvik edecektir. Bu rüzgâr enerjisi değerlendirme çalışması, bir konumun rüzgâr enerjisi potansiyelinin istatistiksel olarak değerlendirilmesine odaklanmaktadır ve bu çalışmada bahsedilen yöntem herhangi başka bir konuma da uygulanabilir. Bu araştırmadaki fizibilite analizi; MS Excel, Matlab, WRPlot, R yazılımı ve WAsP gibi farklı istatistiksel yazılımlar yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Konum değerlendirme; rüzgâr hızlarının karakter analizi, karmaşık bir arazide rüzgâr değişim üssü etkisini, rüzgar hızının ve rüzgâr değişim üssünün istatistiksel dağılımlarını, yıllık enerji üretim (AEP) tahminini ve bir dizi rüzgâr türbininin ekonomik analizini incelemektedir. Elde edilen sonuçlara göre, ODTÜ KKK rüzgâr direğinin olduğu bölgenin rüzgâr enerjisi üretimi için makul bir potansiyele sahip olduğu ve ortalama rüzgâr hızı 5-5,5 m/s olan IEC Sınıf I sitesi olarak nitelendirilebilir. Yapılan ölçümler ile tipik meteorolojik yıl rüzgâr verisi istatistiksel olarak karşılaştırıldığında, bu verilerin ODTÜ KKK kaynaklarını tamamen temsil etmediği görülmüştür. Çalışma, ODTÜ KKK ölçüm bölgesi için rüzgâr değişim üssü olarak 0.176 değerini önermektedir. Ayrıca, maksimum uyum iyiliği yöntemi kullanılarak tahmin edilen beta dağılım parametreleri, rüzgâr değişim üssü dağılımı için en uygun yöntemleri önermektedir. Test sonuçlarına göre, rüzgâr hızı dağılımı için gamma dağılımının diğer dağılımlardan daha iyi sonuç verdiği açıkça görülmektedir. Ayrıca, polinom regresyon tekniğinin türbin güç eğrisini tanımlamak için doğru bir yöntem olduğu saptanmıştır. Bu ön analize göre, 500 kW türbin için AEP, sırasıyla 50 m, 65 m ve 75 m yüksekliklerde yaklaşık 543, 622 ve 662 MWh olurken, 750 kW'lık rüzgâr türbini için AEP, sırasıyla 50 m, 65 m ve 75 m'lik göbek yüksekliklerinde 957, 1085 ve 1151 MWh'dir. Benzer şekilde, 1 MW rüzgâr türbini için hesaplanan AEP, aynı üç yükseklikte sırasıyla 1113, 1279 ve 1363 MWh'dir. Ekonomik fizibilite analiz sonuçlarına göre; 50, 65 ve 75 m türbin göbek yüksekliği olan 500 kW'lık bir rüzgâr türbininin kapasite faktörü (CF) sırasıyla %12, %14 and %15 olurken ve seviyelendirilmiş enerji maliyeti (LCOE) yine aynı sırayla 0.157, 0.139 and 0.132 USD/kW olarak tahmin edilmiştir. Aynı yüksekliklerde 750 kW'lık bir rüzgâr türbininin CF oranları %15, %17 ve %18 iken LCOE değerleri 0.136, 0.122 ve 0.116 USD/kW olarak hesaplanmıştır. Yine benzer şekilde 1 MW türbin için CF'si sırasıyla %13, %15 ve %16 iken, LCOE değeri sırasıyla 0.153, 0.136 ve 0.129 USD/kW olarak bulunmuştur. Fizibilite çalışması, 75 m türbin göbek yüksekliğinde 750 kW'lık bir rüzgâr türbininin ODTÜ KKK için en kazançlı, teknik ve ekonomik olarak uygulanabilir bir sistem olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The objective of this thesis is to investigate the wind energy potential at Middle East Technical University Northern Cyprus Campus (METU NCC) by statistically analyzing the measured data between 2013-2016 at METU NCC wind mast. Fact that Cyprus is an island, not enriched with fossil fuels, electricity generation is dependent upon heavy consumption of imported fuel oil. Numerous studies have proven the island's solar potential but little has been done for wind power feasibility. Investigating the feasibility of wind power generation at METU NCC will not only promote wind power generation in the region and help minimize the dependency on fuel oil, but also encourage investors to invest in wind energy in Cyprus. This wind resource assessment study mainly focuses on statistical evaluation of the wind energy potential of a site and this methodology is applicable to any site for conducting preliminary wind resource assessment. The feasibility analysis in this research is performed with the help of different statistical software's such as MS Excel, Matlab, WRPlot, R software and WAsP. The site evaluation includes characterization of wind speeds, examining wind shear exponent effect in a complex terrain, statistical distributions of wind speed and wind shear exponent, annual energy production (AEP) estimation and economic analysis of a number of wind turbines. Based on the results, it is suggested that METU NCC wind mast site has fair potential for wind power generation and with an average wind speed of 5-5.5 m/s, it can be categorized as IEC Class I site. Synthetic dataset such as TMY wind data (by meteonorm) for METU NCC is found to be inefficient as it entirely fails to represent the actual site resources. The study recommends, first a value of 0.176 as a representative wind shear exponent for METU NCC site and secondly, Beta distribution parameters, which are predicted using maximum goodness of fit method, are the most suitable for wind shear exponent distribution. From the test results, it is evidently revealed that wind speed distribution is better presented by Gamma distribution than any other distribution. Furthermore, polynomial regression technique is found to be an accurate method to describe a turbine power curve. As per this preliminary analysis, AEP for 500 kW turbine is about 543, 622 and 662 MWh at 50 m, 65 m and 75 m hub heights, respectively. The AEP for 750 kW wind turbine is 957, 1085 and 1151 MWh at hub heights of 50 m, 65 m and 75 m, respectively. Similarly, AEP calculated for 1 MW wind turbine was 1113, 1279 and 1363 MWh at the same three heights, respectively. Economic feasibility analysis showed that electricity generation from 500 kW wind turbine would have capacity factors (CF) of 12%, 14% and 15% with a levelized cost of energy (LCOE) 0.157, 0.139 and 0.132 USD/kW for 50 m, 65 m and 75 m hub heights. A 750 kW wind turbine would have CF of 15%, 17% and 18% with an LCOE 0.136, 0.122 and 0.116 USD/kW respectively. In case of 1 MW turbine CF was 13%, 15% and 16% with LCOE to be 0.153, 0.136 and 0.129 USD/kW respectively. The feasibility study indicates that, a 750kW wind turbine at 75m hub height would be the most lucrative, technically and economically feasible system for METU NCC.
Benzer Tezler
- Elektrik enerjisi piyasaları ve çimento sektöründe elektrik enerjisi tüketim tahmininin önemi
Electricity markets and the importance of electricity consumption forecasting in cement sector
EZGİ KAYAHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERMİN ONAYGİL
- Rüzgar hız ve potansiyelinin stokastik süreçlerle modellenerek Karabük ilinde uygulanması
Modelling of wind speed and potential with stochastic process; a case application of Karabuk
BAYRAM KÖSE
Doktora
Türkçe
2018
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZİYADDİN RECEBLİ
- Türkiye üzerinde rüzgar şiddetinin ekstrem değer analizi ve sinoptik paternlerle ilişkisi
Analyzing extreme winds over Turkey and their relationships with synoptic patterns using cluster analysis
UMUT GÜL BAŞAR GÖRGÜN
Doktora
Türkçe
2024
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ
- Kolza sap-samanı piroliz katlı ürününün (Char) eldesi ve tanımlanması
Başlık çevirisi yok
AYDIN SEVER
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
- Kapasite artışı projeleri için kompleks sahalarda ölçüm ve SCADA verileri kullanan Wasp ve meteodyn modellerinin performans analizi
Performance analysis of Wasp and meteodyn models using measurement and SCADA data for extension projects in complex terrain
MEHMET ÖZKAN BAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN TOROS