Design of an offshore wind farm off Dikili shores
Dikili açıklarında bir açık deniz rüzgar çiftliği tasarımı
- Tez No: 676396
- Danışmanlar: PROF. DR. SERDAR BEJİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deniz Bilimleri, Enerji, Marine Science, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Açık Deniz Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Bu tez çalışmasında, Dikili kıyıları açıklarında potansiyel bir açık deniz rüzgâr çiftliği teknik olarak tasarlanmıştır. Bu tez çalışmasının amacı ise Türkiye'nin açık deniz rüzgâr potansiyelinin önemini vurgulamak ve bu potansiyelin kullanımına bir vaka çalışması ile örnek vermektir. Türkiye'de çok sayıda rüzgâr çiftliği kurulmuş ancak henüz bir açık deniz rüzgâr çiftliği kurulmamıştır. Açık deniz rüzgâr çiftliklerinin inşaat ve kurulum maliyetleri, karadaki rüzgâr çiftliklerinden daha yüksektir. Uygun açık deniz rüzgâr türbini modelini seçmek de çok önemlidir. Çünkü açık deniz rüzgâr türbinleri ile kara-temelli rüzgâr türbinleri arasında birçok fark vardır. Rüzgâr türbinlerinin artan boyutu ve verimliliği ile açık deniz rüzgâr enerjisinin kullanımı hız kazanmaktadır. Bununla birlikte, açık deniz rüzgâr endüstrisi teknolojideki gelişmelerle birlikte genişlemekte, maliyetler düşmekte ve açık deniz rüzgâr çiftliklerinin kurulumu artmaktadır. Açık deniz rüzgâr enerjisi kullanımının, yakın gelecekte daha verimli rüzgâr türbinlerinin kurulmasıyla önemli ölçüde artmaya devam etmesi ve böylece açık deniz rüzgâr enerjisi maliyetlerinin azalması beklenmektedir. Türkiye, özellikle kıyı bölgelerindeki yüksek güç yoğunlukları nedeniyle önemli bir rüzgâr enerjisi potansiyeline sahiptir. Türkiye Rüzgâr Enerjisi Kurumu'na göre, toplam rüzgâr enerjisi kapasitesi 2017 başında 6.1 GW iken, hâlihazırda kurulu rüzgâr enerjisi kapasitesi toplam potansiyelin %7.3'ünü oluşturmaktadır ve bunların hiçbiri de açık deniz rüzgâr projesi değildir. Avrupa ülkeleri ile karşılaştırıldığında Türkiye 83 GW ile sınıf III'ün (yıllık ortalama 7.5 m/s rüzgâr hızı) üzerinde en yüksek rüzgâr enerjisi potansiyeline sahiptir. Marmara bölgesi, yıllık ortalama rüzgâr hızının en yüksek olduğu bölgedir ve onu Ege bölgesi izlemektedir. Ege Denizi ise bugün açık deniz rüzgâr projelerinin yaklaşık %70'inin yer aldığı Kuzey Denizi'ne (50 m yükseklikte 8 m/s'nin üzerinde) benzer rüzgâr hızı profillerine sahiptir. Avrupa Çevre Ajansı tarafından gösterilen önemli açık deniz rüzgâr kapasitesine rağmen Türkiye, bu kapasiteyi henüz kullanmaya başlamamış ülkelerden biridir. Ancak Türkiye'de bir fizibilite çalışmasının yapılması da gerekmektedir. Türkiye'de açık deniz rüzgârı için en uygun alanlar, rüzgâr hızlarının 9 m/s'ye kadar çıktığı Ege Denizi'nin kuzeybatısındadır. Marmara Denizi ve Karadeniz de 7-8 m/s ile iyi rüzgâr hızlarına sahiptir. Batı kıyılarında birçok fırsat vardır. Su derinliği 50 m'den az olan alanlar, dipten sabitlenmiş temeller için 12 GW açık deniz rüzgâr gücü potansiyeline sahiptir. Bu tez çalışmasında, Danimarka'nın batı kıyısında yer alan, dünyanın ilk büyük ölçekli açık deniz rüzgâr çiftliği olan“Horns Rev I rüzgâr çiftliği”referans açık deniz rüzgâr çiftliği olarak kullanılmıştır. Açık deniz rüzgâr çiftliği için seçilen yer Dikili'nin güneybatı kıyılarıdır. Açık deniz rüzgâr çiftliğinin konumu, Çandarlı körfezinde Narlıdere koyunda bulunan Karaada'nın karşısındadır. Türkiye denizlerinde meteorolojik gözlem istasyonu bulunmamaktadır. Açık deniz rüzgâr çiftliğinin bulunduğu yere en yakın meteorolojik gözlem istasyonu, açık deniz rüzgâr çiftliği merkezine 19.7 km uzaklıkta bulunan Dikili Otomatik Hava İstasyonudur. Bu nedenle açık deniz rüzgâr çiftliği için Karaada'nın Meteoblue hava durumu arşivinden elde edilen rüzgâr verileri kullanılmıştır. Meteoblue, ister karada ister denizde olsun dünyanın herhangi bir noktası için yüksek kaliteli yerel hava durumu bilgileri sağlamaktadır. Meteoblue iklim diyagramları, saatlik hava modeli simülasyonlarına dayanmaktadır. Karaada için 1985'ten 2020'ye kadar 35 yıllık aylık hava durumu arşiv diyagramları Ek A'da verilmiştir. Açık deniz rüzgâr çiftliği için seçilen rüzgâr türbini, göbek yüksekliği 78 m olan“Vestas V80 - 2.0 Offshore”(IEC IIA sınıfı)'dur. Rüzgâr çiftliği alanı, sıra başına beş rüzgâr türbini ile iki sıra halinde on ünite açık deniz rüzgâr türbininden oluşmaktadır ve açık deniz rüzgâr çiftliğindeki kurulu güç 20 MW olacaktır. Seçilen şebeke bağlantı noktası, açık deniz rüzgâr çiftliğine en yakın uygun yer olan Narlıdere limanıdır. Açık deniz rüzgâr çiftliği için su derinliğine ve deniz tabanı koşullarına bağlı olarak seçilen temel tipi tek kazıklı (mono-pile) temeldir. Son olarak, açık deniz rüzgâr çiftliğindeki kazıklara etkiyen maksimum toplam dalga kuvveti ve momenti, yaklaşık sonuçlar için faydalı olabilecek Morison denklemi kullanılarak hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a potential offshore wind farm (OWF) off Dikili shores was technically designed. The purpose of this thesis is emphasize to the importance of the offshore wind potential of Turkey and give an example to the use of this potential with a case study. In Turkey, there have been installed many onshore wind farms but has not yet been installed an OWF. The construction and installation costs of OWFs are higher than onshore wind farms. It is also crucial to select the appropriate offshore wind turbine (OWT) model. Because there are many differences between OWTs and land-based wind turbines. With the increasing size and efficiency of wind turbines, the use of offshore wind energy is gaining momentum. Additionally, the offshore wind industry is expanding with the advances in technology are reducing costs and increasing the installation of OWFs. The use of OWE is expected to continue to increase significantly in the near future with the installation of more efficient wind turbines, thus reducing OWE costs. In this thesis, the“Horns Rev I wind farm”that is the first large-scale OWF in the world located on the west coast of Denmark is used as the reference OWF. The site selected for the OWF is the southwestern shores of Dikili. The location of the OWF is opposite the Island of Karaada that is located in the Bay of Narlidere in the Gulf of Candarli. There is no meteorological observation station in the seas of Turkey. The nearest meteorological observation station to the location of the OWF is Dikili Automatic Weather Station is 19.7 km distance from the center of the OWF. However, the wind data of Karaada that was obtained from the Meteoblue weather archive is used for the OWF. The Meteoblue provides high-quality local weather information for any point in the world, whether on land or at sea. The Meteoblue climate diagrams are based on hourly weather model simulations. From 1985 to 2020, 35-year monthly weather archive diagrams for Karaada are given in Appendix A. The selected wind turbine for the OWF is“Vestas V80 - 2.0 Offshore”(IEC IIA class) with a hub height of 78 m. The wind farm area consists of ten units OWT in two rows, with five wind turbines per row, and installed power of the OWF is 20 MW. The selected grid connection point is the Port of Narlidere that is the nearest convenient place to the OWF. The selected foundation type for the OWF dependent on the water depth and the seabed conditions is mono-pile foundation. Finally, the maximum total wave force and moment acting on the mono-piles in the OWF were calculated using the Morison equation that can be useful for approximate results.
Benzer Tezler
- Yüksek gerilim alternatif akım ve yüksek gerilim doğru akım şebeke bağlantılı denizüstü (Offshore) rüzgâr santrallerinin tasarım esasları
Design principles of offshore wind plants with connection to grid via high voltage alternate current and high voltage direct current
MUSTAFA ÖZGÜR KÖROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiGüneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KORAY ÜLGEN
- Design and control of an offshore wind farm connected to main grid with high voltage direct current transmission
Ana şebekeye yüksek gerilim doğru akım ile bağlanan kıyı ötesi rüzgar çiftliğinin tasarımı ve denetimi
AUWALU IBRAHIM ISMAIL
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. AHMET METE VURAL
- Investigation of layout optimization for offshore wind farms and a case study for a region in Turkey
Deniz üstü rüzgar santralleri için yerleşim düzeni optimizasyonunun incelenmesi ve Türkiye'de bir bölge için bir vaka çalışması
BARAN KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF OĞUZ
- Planning and levelized cost of energy analysis of a floating offshore wind farm and a fixed bottom offshore wind farm project
Denize kurulan yüzen temel ve sabit temelli rüzgar türbin projelerinin planlanması ve seviyelendirilmiş enerji maliyet analizleri
HATİCE ÖZGE ÖZÜER
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİHRAT ÖNÖZ
- Development of operation and maintenance strategies for offshore wind industry based on big data management
Büyük veri yönetimi ile açık deniz rüzgar endüstrisinde işletme ve bakım stratejilerinin geliştirilmesi
UWE LUETZEN
Doktora
İngilizce
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR BEJİ