Geri Dön

Modelling site selection process for wind power plants through free and open source gis

Rüzgar enerji santrali yer seçimi süreçlerinin açık kaynaklı cbs ile modellenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 633621
  2. Yazar: GÖZDE ŞİMŞEK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET ÖZGÜR DOĞRU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 87

Özet

Gelişen ve bu gelişmelerin yarattığı etki ile değişen dünyamızda enerji ihtiyacı hem devletlerin hem de özel şirketlerin politikalarında oldukça mühim bir bileşen haline gelmiştir. Enerji ihtiyacının artması ile birlikte sürdürülebilir kaynaklara olan ilgi artmış, kalkınma planlarında ve destek programlarında yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretimi hedefleri büyümüştür. Yenilenebilir enerji kaynakları sürdürülebilir olmasının yanı sıra uzun vadede,kurumların sağladığı destek ve teşvikler sayesinde, maliyetinin düşük olması ile daha cazip hale gelmiştir ve dünyada olduğu gibi Türkiye'de de yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretimini arttırmak için kalkınma planlarında belirlenmiş hedefler bulunmaktadır. Rüzgar enerjisi ise bu kaynaklar içerisinde kurulum maliyeti oldukça yüksek olmasına karşın uzun vadede hem ucuz hem de sürdürülebilir bir kaynak olması nedeniyle ekonomik olarak verimli hale getirilebilir bir kaynaktır. Rüzgar enerji santralinden elde edilen verimin maksimum düzeyde olması bazı koşullara bağlı olmakla birlikte bu koşulları sağlarken çevresel etkiyi de göz önünde bulundurmak gerekir. Bu noktada Rüzgar Enerji Santrali (RES) yer seçimi problemi ortaya çıkmaktadır ve bu problemin çözümünde RES kurulumu yapılacak olan alanın değerlendirmesi uluslararası standartlara, ulusal yönetmeliklere ve çevresel koşullara uygun olarak yapılmalıdır, uyulması gereken ulusal yönetmelikler çalışmanın yapılacağı alana göre çeşitlilik göstermektedir, aynı şekilde çevresel koşullar da projenin uygulanacağı alana ve dolayısıyla o alanda bulunan yapı veya çevresel koşulları ilgilendiren kanunlara bağlıdır. Uygulanması planlanan RES projesinin türbin sayısı veya kurulu güç miktarı açısından büyüklüğü de uyulması gereken yönetmelikleri etkileyen bir ölçüttür. Coğrafi Bilgi Sistemleri ( CBS ) yer seçimi ve uygunluk analizi gibi çok ölçütlü karar verme problemlerinde araç olarak kullanılmaktadır. Artan gelişme ihtiyacı ve kullanıcı kitlesi ile birlikte açık kaynak kodlu yazılımlara olan yönelim, birçok alanda olduğu gibi, CBS alanında da etkisini göstermektedir. Açık kaynak kodlu yazılımların değeri sadece ücretsiz olmasından değil sunduğu imkanların geliştirilebilir, geliştirilen özelliklerin diğer kullanıcılarla özgür bir şekilde paylaşılabilir olmasından gelir. Bu kapsamda, çalışmada açık kaynak kodlu bir CBS yazılımı olan QGIS yazılımı kullanılmış ve RES uygunluk analizi için 4 farklı senaryo üzerinden, ilk olarak RES kurulamacayak alanların belirlendiği ilk model daha sonra Analitik Hiyerarşi Yöntemi (AHY) ile belirlenmiş ağırlıklar kullanılarak ikinci model olan uygunluk modeli uygulanmıştır. Açık kaynak kodlu CBS yazılımı kullanılarak RES yer seçimi sürecinin modellenmesi amaçlanmıştır. Modellenen bu sürecin uygulanabilmesi amacıyla bu çalışmada çalışma alanı olarak rüzgar enerji potansiyeli oldukça yüksek ve nüfus verileri açısından Türkiye'nin üçüncü büyükşehiri olan İzmir ili seçilmiştir. Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü'nün aktardığı verilere göre Türkiye'de bulunan 153 RES'in 41'i İzmir ilinde yer almaktadır. Çalışma alanı kapsamında mevcut durum ve yeni yatırımlara yönelik bir değerlendirme yapılabilmektedir. Problemin çözümü noktasında öncelikle RES kurulumu yapılabilmesi için dikkat edilecek ulusal ve uluslararası standartlara, literatür taramasına ve ulusal yasal prosedürlere göre yer seçimini etkileyen parametreler belirlenir. Daha sonra belirlenen parametrelerin kullanılacakları model doğrultusunda planlanan amaçlara göre sınıflandırılması yapılır. Parametreler modellerin amacına bağlı olarak iki ana sınıflandırmaya tabi tutulmuştur, ilk model RES kurulamayacak alanların belirlenmesi amacına hizmet vereceğinden ilk olarak RES kurulamayacak alanları etkileyen hariç tutma parametreleri belirlenmiştir. Bu hariç tutma parametreleri direkt olarak modele dahil olabildiği gibi ayrı bir değerlendirme ile de modele dahil olabilir. İlk model ile elde edilen çıktı harita sınıflandırması RES kurulabilecek ve kurulamayacak alanları temsil eden mantıksal 0 ve 1 değerleri ile yapılarak ikinci model olan uygunluk modeline girdi olarak dahil olmaktadır. İlk model sonucunda RES kurulamayacak olan alanlar belirlendiği için ikinci modelde uygunluk analizi yalnızca RES kurulabilecek alanlar içerisinde yapılır. İlk modelde Çevresel Etki Değerlendirme (ÇED) raporuna bağlı olarak değişen iki senaryo uygulanmaktadır, ÇED raporunun gerekliliğine ÇED yönetmeliği kapsamında ilgili kurum karar verir. ÇED yönetmeliğinde RES projeleri ek-1 ve ek-2 projeler olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Bu kapsamda ek-1 projelerde doğrudan ÇED raporu gerekli iken ek-2 projelerde ÇED raporunun gerekip gerekmediğine ilgili kurum karar vermektedir. RES projesinin ek-1 veya ek-2 proje kapsamında değerlendirmesi ilgili yönetmelikte detaylandırılmıştır. ÇED raporu ile amaçlanan projenin çevresel etkilerini analiz etmektir. RES gibi yapıların yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak enerji sağlamak gibi büyük bir yararı olmasının yanı sıra çevreye olan etkisi değerlendirilmeden konumlandırılırsa içinde bulunduğumuz doğaya ve topluma zararlar verebilir. RES'in avantajları ve dezavantajları düşünüldüğünde çevreye duyarlı çalışmalar ile çevresel olumsuzluklara yol açan dezavantajların etkisi minimuma düşürülebilir. Bu nedenle ÇED gerektiği durumlarda RES kurulamayacak alanlar ile ÇED gerekmediği durumlardaki RES kurulamayacak alanlar değişmektedir, buna bağlı olarak uygulanan ilk modelde çıktı iki farklı senaryo dahilinde oluşur. Bu senaryolar ÇED raporunun gerektiği ve gerekmediği senaryolardır. İkinci model olan uygunluk modelinde ise amaç RES kurulabilecek alanlar içerisinde değerlendirme parametrelerini kullanarak uygunluk analizi yapmaktır. Uygunluk modeli, verim ve maliyet odaklı 2 ayrı senaryoya göre gerçekleşir, bu iki senaryonun uygulanabilmesi aşamasında değerlendirme kriterlerinin ağırlıklandırılmasına ihtiyaç duyulur. Bu noktada bir çok ölçütlü karar verme yöntemi olan AHY ile senaryonun amacına uygun olarak yer seçim sürecini etkileyen parametrelerin ağırlıkları belirlenmiş ve uygunluk derecesine göre ölçeklendirilmiş değerler ile modele dahil edilmiştir. ÇED raporunun gerektiği ve gerekmediği senaryolar doğrultusunda belirlenen RES kurulamayacak alanlar, verim odaklı ve maliyet odaklı uygunluk modeline dahil olduğunda sonuç ürün olarak 4 farklı senaryo elde edilmektedir. Elde edilen sonuç ürünler hem senaryo dahilinde hem uygunluk derecesi kapsamında değerlendirilmelidir, değerlendirme aşamasında etki analizi ilçe bazlı olarak yapılmış ve yapılan etki analizinde model sonuçlarının yanı sıra ilçelere göre mevcut RES sayıları ve kurulu güç miktarları ile ilçelere göre uygunluk analiz sınıflarının yüzdeleri hesaplanmıştır. Literatürde aynı bölgede yapılan çalışma ile de sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak elde edilen uygunluk haritalarındaki alanlar içerisinde yapılan sınıflandırmalarda uygunluk derecesi en fazla olan bölgelerde RES bulunabildiği gibi uygun olmayan veya en az uygun alan olarak tanımlanan alanlarda da RES bulunabilmektedir, bu durum çalışmanın ölçeği ve mevcut RES'in durumuna bağlı olarak farklılık göstermektedir, ayrıca sonuç senaryolara göre oluşmuş uygunluk haritalarının daha iyi analiz edilebilmesi için her bir uygunluk sınıfının senaryolara göre değişimi hem ilçe temelli hem de senaryo temelli olarak gösterilmiştir. Uygulanan 4 senaryonun tamamında ortak olarak RES kurulumu yapılabilecek uygun ve en uygun alan olarak tanımlanmış alanlar da belirlenerek ilçe bazlı ve mevcut RES'ler ile değerlendirme yapılmıştır. Bu çalışmanın sonucu kapsamında, mevcut RES'lerin farklı yıllarda lisansı alınmış farklı kapasitelere sahip olmaları ile kıyaslanabilirlikleri, çalışmanın ölçeği, parametreler doğrultusunda elde edilen verinin çözünürlüğü, açık veri kavramının eksikliği ile beraberinde getirdiği veri paylaşım sorunları ve değerlendirme yapılan literatürdeki çalışmanın kıyaslanabilirliği gibi kısıtlayıcı nedenlere ulaşılmıştır.

Özet (Çeviri)

In our constantly evolving and changing world with the impact created by developments, energy needs have become a very important component in the policies of both states and private companies. With the increase in energy needs, interest in sustainable resources has increased, and energy production targets from renewable energy sources have grown in development plans and investment programs. In addition to being sustainable, renewable energy sources have become more attractive with their low cost in the long term. Wind energy is economically efficient in the long term, although the installation cost is quite high among these resources. It is desirable that the efficiency obtained from the wind power plant is at the maximum level, but the environmental impact should be kept at a minimum while keeping the efficiency at the maximum level. Therefore, the evaluation of the region where the Wind Power Plant (WPP) will be installed should be made in accordance with international standards, national regulations and environmental conditions. Geographic Information Systems (GIS) are used as tools for multi-criteria decision making problems such as site selection and suitability analysis. With the increasing need for development and the mass of users, the orientation towards free and open source software shows its influence on GIS as well as in many other fields. The value offered by free and open source software is due to the fact that the possibilities offered can be improved, and the developed features can be shared freely with other users. In this context, QGIS which is a free and open source GIS software was used in the study and for the WPP suitability analysis, the first model in which the areas where the WPP cannot be established can be determined first, and then the second suitability model using the weights determined by the Analytical Hierarchy Process (AHP) has been applied. The two models proposed using the free and open source GIS software aimed to automate the process for suitability analysis in study area which is Izmir. First of all, parameters are determined according to national and international standards, literature review and national legal procedures to be considered in order to install WPP, and the specified parameters are classified according to models. The parameters are subjected to two main classifications depending on the purpose of the models. The first exclusion parameters are classified as the since it will serve the purpose of determining the areas where WPP cannot be established. The output map classification obtained with the exclusion model is made with boolean values of 0 and 1 representing the areas where RES can be established and cannot be established, and is included as an input to the suitability model, which is the second model. Two different scenarios are implemented with the first model. Environmental Impact Assessment (EIA) report evaluates the impact of WPP on the environment, it is decided by the relevant institutions whether this assessment is necessary depending on the variables such as the capacity and size of the project, in addition to the fact that such large structures have a great benefit in providing energy by using renewable energy sources, if it is positioned without assessing the impact on the environment, it may harm the nature and society. Considering the advantages and disadvantages, some disadvantages can be minimized by environmentally sensitive studies, so the areas where WPP cannot be established when EIA is not required and areas where WPP cannot be established in situations where EIA is not required vary and the output occurs in two different scenarios. In the suitability model, the aim is to make suitability analysis using the evaluation parameters within the areas where WPP can be established. The suitability model takes place according to two scenarios oriented on efficiency and cost. In the implementation phase of these two scenarios, the evaluation criteria need to be weighted. At this point, AHP, which is a multi-criteria decision making method, was determined according to the focus point of the scenario and included in the model with values scaled according to the degree of suitability. When WPP areas that cannot be established in line with the scenarios EIA required and EIA not required are included in the efficiency-oriented and cost-oriented suitability model, 4 different scenarios are obtained as a result. The results obtained should be evaluated both within the scenario and within the status of suitability, at the evaluation stage, the district based impact analysis was conducted and the existing WPP locations and number also the installed capacity of these and the study conducted in the same region in the literature were used. As a result of this study, restrictive reasons such as the comparability of the existing WPPs with different capacities licensed in different years, the scale of the study, the resolution of the data obtained in line with the parameters, the lack of open data concept and the comparability of the study in the literature under evaluation were reached.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    671594

    Endüstriyel mikro şebekelerde dinamik enerji yönetim modeli önerisi ve örnek uygulama

    A dynamic energy management model proposal for energy management in industrial microgrids and a case study

    ZEYNEP BEKTAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLGÜN KAYAKUTLU

  2. Tez No

    715100

    Güneş ve rüzgar enerji kaynaklarına göre Türkiye enerji kimlik haritası oluşturulması ve yer seçimi örneği

    According to the sun and wind energy resources create of Turkey energy identity map and location selection sample

    HARİKA ÜLKÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Jeodezi ve FotogrametriKonya Teknik Üniversitesi

    Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞÜKRAN YALPIR

  3. Tez No

    432042

    Fotovoltaik güneş santral tasarımı ve saha optimizasyonu için yeni bir yaklaşım

    A new approach for photovoltaic solar plant design and site optimization

    ALİ DURUSU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUĞDEŞEM TANRIÖVEN

  4. Tez No

    755244

    Optimal site selection of wind power plants using geographic information systems and best worst method: A case study in İzmir

    Coğrafi bilgi sistemleri ve en iyi-en kötü yöntemi kullanılarak rüzgar enerjisi santralleri için optimal yer seçimi: İzmir örneği

    ABDULLAH DORUK GÖKKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TURAN ERDEN

  5. Tez No

    439587

    Site selection technique for wind turbine power plants utilizing geographical information systems (GIS) and analytical hierarchy process (AHP)

    Coğrafı bılgı sıstemı (CBS) ve analitik hiyerarşi yöntemi (AHY) yardımıyla rüzgar türbin santralleri yer seçimi

    CHINGIS AITZHANOV

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DENİZ ARTAN İLTER

Geri Dön