Geri Dön

А hybrid risk аssessment for offshore wind turbines

Açık deniz rüzgar türbinleri için hibrit risk değerlendirmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 684007
  2. Yazar: NURLAN ABBASLI
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. AYHAN MENTEŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Deniz Bilimleri, Marine Science
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Açık Deniz Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 91

Özet

Günümüzde yenilenebilir enerji endüstrisi, petrol ve gaz endüstrisi gibi diğer tüm büyük enerji endüstrilerinin yerini almaya başladı. Rüzgar enerjisi yenilenebilir enerji sektöründe önemli bir rol oynamaktadır. Rüzgar enerjisi, diğer yanan fosil yakıtlara kıyasla çevre üzerinde çok daha az etkisi olan en sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Yeterli miktarda enerji elde etmek için rüzgardan yararlanmak için farklı lokasyonlarda, farklı türde türbinler kullanılmaktadır. Türbinlerin boyutu yıldan yıla büyüyor ve bu da daha fazla enerji üretimine yol açıyor. Kısmen fiyatların düşmesi nedeniyle küresel kullanım gelişiyor. Son yirmi yılda, küresel kurulu rüzgar üretim potansiyeli, 1997'de 7,5 GW'den 2018'de 564 GW'a çıkarak yaklaşık 75'lik bir büyüklük kullanma kılavuzuyla yükseldi ve 2016'da yenilenebilir enerji kaynaklarının %16'sından rüzgar enerjisi sorumludur. Denize doğru rüzgar enerjisinin önemli bir yükselişi gözükmektedir. Rüzgar türbinleri aslında bir asır önce görünüyordu. Mimarlar, 1830'larda elektrik motorunun gelişinden sonra güç yaratmak için rüzgar yeteneğinden yararlanmaya başladılar. 1891'de düz göbekli rüzgar türbinlerinin tanıtıldığı ve 1897'de 22,8 metre uzunluğundaki bir rüzgar türbininin faaliyete geçtiği Danimarka'da rüzgar enerjisinin başlangıç noktası olduğu söyleniyor. Rüzgar türbinleri veya rüzgar enerjisi dönüşüm cihazları onu elektrik enerjisine dönüştürür. Esinti önce türbinin rotor kenarlarına gelir, onları kendi ekseni etrafında döndürür ve bu şekilde bağlı oldukları türbini döndürür. Rüzgar enerjisinin ulaşılabilir ölçüsü, türbinlerin boyutundan ve veriminden etkilenir; verim, rotor sınırlarına ve hacim akışının kübik sayısına bağlıdır. Esinti hızı eşleştiğinde esinti gücü sınırı sekiz kat artar. Rüzgar türbinlerinin sınırı uzun vadede ilerlemiştir. Rüzgar enerjisi kuruluşları, yaklaşık 2 MW'lık bir kıyı türbin verimine ve 3 ila 5 MW'lık bir deniz sınırına sahiptir. Birçok coğrafi bölgede büyük farklılıklar gösterebilen rüzgar enerjisi, rüzgar çiftliği verimliliği ve kapasitesi üzerinde en büyük etkiye sahiptir. Kara ve deniz rüzgar türbinlerinin üretilen enerji miktarları arasında önemli bir fark vardır. Denize doğru rüzgar üniteleri, özellikle, daha güvenilir, güçlü rüzgar hızı nedeniyle daha fazla enerji üretiyor. Denize bakan rüzgar türbinlerinin çoğu, kıyıdan yaklaşık 10 km uzaklıkta, 10 m derinlikte kıta rafında yer almaktadır. Açık deniz rüzgar enerjisi teknolojisi, kara birimi çerçevelerinden çok daha karmaşık bir yapılandırmadır. Genel olarak, açık deniz rüzgar üniteleri, enerjiyi üretebilmek için sert rüzgar elde etmeli ve oluşabilecek büyük dalgalardan maksimum daha yükseğe yerleştirilmelidir. Aynı zamanda, herhangi bir sorun olmadan sağlam kalmaları için temeller gibi destekleyici alt kısımlara sahip olmaları gerekir. Bazen su altı kabloları ve diğer elektrikli çerçevelerin bakıma ihtiyaçları olur. Bu bakımlar mütemadien yapılmalıdır. Aksi takdirde, kıyıdaki rüzgar birimlerinden çok daha yüksek maliyetlerle sonuçlanabilir. İç rüzgar çiftlikleri için alan seçimi, denize doğru rüzgar çiftliklerine göre daha çok yönlüdür. Buna karşılık, deniz rüzgar türbinleri tipik olarak yoğun nüfuslu alanlardan uzakta, minimum kargaşa ve yerel topluluklar üzerinde görsel etkilerle bulunur. Düzenli olarak taşınan mevcut deniz rüzgar türbinleri, 50 m'den daha az suya kurulmuş farklı temeller kullanılan sabit tabanlı rüzgar türbinlerini içerir. 50 m'nin üzerindeki su derinlikleri için, denize doğru rüzgar türbinleri artık bunlardan yararlanacak ekonomik bir yapı değildir. Önceden de söylediğimiz gibi açık denizlerde rüzgar hızı daha yüksek olduğu için türbinleri bu uzak bölgelere kurmak daha mantıklı. Ancak aynı avantaj beraberinde bazı diğer ilgili sorunları da getirmektedir. Açık deniz rüzgar türbinleri, döngüsel hava değişiklikleri, güçlü dalga hareketleri ve akıntılar gibi neredeyse hizmet ömürleri boyunca zorlu koşullarla karşı karşıya kalır. Çevrenin sürekli yapıbozucu etkileri, bazı bakım çalışmaları da gerektiren farklı türde teknik sorunlara neden olur. Uzun mesafe nedeniyle, tüm sorunları hemen düzeltmek mümkün değildir. Sonuç olarak, bu sorunu çözmek için mühendisler farklı bir çözüm yolu uygularlar. Rüzgar çiftliği projesinin ilk aşamaları boyunca daha fazla deneyim ve bilgi ile, ömrü boyunca ortaya çıkabilecek olası tehlikelerin çoğunu önleyebiliriz. Yapısal sistem, türbinin tüm ömrü boyunca tehlikeleri ve komplikasyonları“tasarlamanın”en güvenli yolu olarak kullanılabilir. Tasarım düzeyinde yapının güvenli bir şekilde monte edilmesi, imalatı, montajı, işlevi, onarımı ve devre dışı bırakılması için önlemler alınmalıdır. Tasarım önleme, tüm yaşam döngüsü sürecinin kapsamlı bir görünümünü içeren bir felsefedir, iş dünyasının tüm yönlerine ve özellikle ortaya çıkan sorunlara bağlıdır. Bu, rüzgar enerjisi endüstrisindeki kişisel tehlikeleri ve sağlık sorunlarını önlemenin veya azaltmanın ve güvenliği artırmanın bir bütçe yolu olarak iyileştirilmesi gereken bir ilkedir. Bazen birim bileşenlerin boyutu veya ağırlığı nedeniyle nakliye sırasındaki kazalar gibi pek çok farklı manzaralar olabilir. İstikrarsız havalarda veya diğer bazı koşullardaki uygunsuz kullanım koşullarında, bakım nedeniyle meydana gelen kazalar, çarpışmalar bu duruma başka bir örnek olabilir. Bu engellerin çoğu yenidir ve deniz faaliyetlerine yakın değildir. Dolayısıyla, bu alandaki deneyim eksikliği, gerekli bir risk analizinden yararlanmak için açık deniz rüzgar enerjisi operasyonlarında farklı önlemlerin kullanılmasına büyük önem vermektedir. Risk değerlendirmeleri, tanımlanmış onay gereklilikleri kapsamında olmak üzere risk derecesini kaydetmek için yetkili makam tarafından zorunlu kılınmıştır. Bir dereceye kadar, bunun, öncelikle risk değerlendirmeleri yapmak için önemli bir gerekçe olduğu düşünülmektedir. Daha sonra açık deniz yapılarının planlanması, yönetimi ve icrasını etkileyen kararlarda teşvik olarak etkin kullanıma geçilmiştir. Genel olarak, başarılı risk belirleme ve değerlendirme, projenin ilerlemesi için önemlidir. Projenizin boyutu veya kapsamı ne olursa olsun, projeyi zamanında ve harcama planına göre tamamlamanız konuları tanımlamaya, değerlendirmeye, öncelikleri belirlemeye zaman ayırmadıysanız, neredeyse pek olası değildir. Bu raporlama süresi içinde birçok denemeye rağmen, denizcilik faaliyeti risk analizi yaklaşımlarını ele alan önemli bir literatür hacmi yoktur. Açık deniz faaliyetleri ve rüzgar santrali operasyonları için gemi kazalarının tahmin edilmesi için modeller gibi çeşitli referanslar oluşturulmuştur. Bunlar ticari ve yazılım tabanlı sürümler olduğundan, daha fazla ayrıntı mevcut değildir. Geçmişte açık deniz platformu ile gemi arasında çok sayıda kaza olmuş ve çeşitli spesifik risk değerlendirmeleri açıkça büyük ölçüde gerçekleştirilmiştir. Mümkün olan yerlerde petrol sektöründen risk yönetimi tekniklerinin açık deniz rüzgar çiftliği endüstrisine kolayca dönüştürüleceği varsayılmaktadır. Önleyici faaliyetlerin tümü, baştan, tasarım aşamasından başlatılmalıdır; ve hizmet ömrünün sonraki her aşamasında takip edilmelidir. Potansiyel tehlikeleri tahmin etmek ve ortaya çıkabilecek sorunlar hakkında düşünmek için gerekli veriler önceden toplanmalıdır. Tüm bilgileri aldıktan ve potansiyel tehlikelerin çoğunu bulduktan sonra, sorumlu kişiler, mühendisler bu istenmeyen sorunları önlemek için farklı metodolojiler kullanıyor. Bu yazıda, tüm potansiyel tehlikeleri değerlendirme tekniklerinden birini göstermeye çalışacağım. Bir açık deniz rüzgar türbini konu nesnesi olacak ve otuz farklı potansiyel arıza modu seçilecektir. What-if analizi, Hata ağacı analizi (FTA), Tehlike işlerlik analizi (HAZOP), BowTie, Olay ağacı vb. gibi çeşitli metodolojiler uygulanabilir. Bu kez tüm potansiyel tehlikeleri değerlendirmek için ise hata modu ve etki analizi (FMEA) uygulanacaktır. Normalde bu teknikte risk öncelik sayıları hesaplanır ve hesaplamalardan elde ettiğimiz sonuçlara göre bir sıralama tablosu oluşturulur. Ancak bazen elde edilen sonuçlar gerçekle örtüşmemektedir. Hesaplamaların basitliği bazı temel hatalara neden olur. Ancak, FMEA tekniğinin hesaplama kısmında kullanılabilecek ve daha gerçekçi sonuçlar elde edebilecek başka metodolojiler de vardır. Bu yazıda, hesaplamalar geleneksel risk öncelik sayılarıyla başlayacaktır. Tüm sekiz arıza modu için risk öncelik numaraları ayrı ayrı hesaplanacak ve ilgili sıralama tablosu oluşturulacaktır. Daha sonra aynı veriler, sıralı ağırlıklı geometrik ortalama alma tekniği, Genelleştirilmiş karışım operatörü tekniği, Gri ilişkisel analiz tekniği, VIKOR tekniği, ve önermiş olduğum VİKOR + OWGA hibrit metodu ile hesaplanacaktır. Metodolojiler için genel bilgiler ve hesaplamalar için gerekli formüller kendi bölümlerinde ayrı ayrı gösterilecektir. Ayrıca VIKOR yöntemi iki farklı şekilde hesaplanacaktır. Gerekli ağırlıkları elde etmek için iki farklı teknik kullanılacaktır. VIKOR yönteminde Shanon entropi yöntemi ve OWGA ağırlıkları kullanılacaktır. Tüm hesaplamalar yapıldıktan ve nihai veriler alındıktan sonra tüm bölmeler görsel olarak gösterilecek ve tüm noktalar ayrı ayrı ele alınacaktır.

Özet (Çeviri)

Nowadays, the renewable energy industry started to replace all other major energy industries, such as the oil and gas industry. Wind power plays a significant role in the renewable energy industry. Wind power is one of the most sustainable, renewable energy sources that have considerably less influence on the environment compared to other kinds of burning fossil fuels. To make use of wind to obtain a sufficient amount of energy, different kinds of turbines in different locations are being utilized. Year by year the size of turbines gets bigger and bigger which leads to more energy production. As the wind speed is higher in offshore areas, it makes more sense to install the turbines in those remote areas. However, the same advantage brings some other related issues along with itself. Offshore wind turbines confront severe conditions almost entire their service life, such as cyclic weather changes, strong wave actions, and currents. Constant deconstructive impacts of the environment cause a different kind of technical problems which requires some maintenance work as well. Due to the long-distance, it is not possible to fix all the issues right away. Consequently, to handle this problem, the engineers apply a different way of solutions. The preventive actions all have to be started from the beginning, from the design stage; and should be pursued in every following phase of service life. Necessary data should be gathered in advance, to predict potential hazards and ponder about the issues that could appear. After getting all the information and finding out most of the potential hazards, the responsible people, engineers are utilizing different methodologies to prevent those unwanted issues. In this paper, I will try to demonstrate one of the techniques to assess all potential hazards. An offshore wind turbine will be a subject object and its thirty distinct potential failure modes will be selected. Various methodologies can be applicable, such as What-if analysis, Fault tree analysis (FTA), Hazard operability analysis (HAZOP), Incident BowTie, Event tree, etc. Failure mode and effect analysis (FMEA) will be applied in the paper to evaluate all the potential hazards. Normally, in this technique risk priority numbers are being calculated and a ranking table is created based on the results which we obtained from calculations. However, sometimes the gained results do not match with reality. The simplicity of calculations causes some basic errors. But there are some other methodologies that could be used in computing part of the FMEA technique and obtain more realistic results. In this paper, calculations will start with Traditional risk priority numbers. Risk priority numbers will be calculated for all thirty failure modes separately and the corresponding ranking table will be created. Then the same data will be calculated with other different techniques, such as the Ordered weighted geometric аverаging technique, the Generalized mixture operator technique, the Grey relational analysis technique, the VIKOR technique, etc. The general information for the methodologies and required formulas for calculations will be illustrated separately in their own sections. Additionally, the VIKOR method will be calculated in two different ways. Two different techniques will be utilized to get the required weights. Shanon entropy method and OWGA weights will be used in the VIKOR method. After getting all the computations done and get the final data, all the compartments will be displayed visually and all points will be addressed separately.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    791725

    Kırgızistanda yetişen endemik fritillaria eduardii bitkilerinde ve fritillaria cinsine ait diğer türlerde mirna analizleri

    Fritillaria тукумуна таандык түрлөрдүн жана Кыргызстандын эндемиги Fritillaria eduardii нин микроРНК анализдери

    DANİEL KİMSANALİEV

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    BiyoteknolojiKırgızistan-Türkiye Manas Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. YILMAZ KAYA

    DOÇ. DR. SEVGİ MARAKLI

  2. Tez No

    613777

    Кыргызстанда экономикалык башкарууда мамлекеттин ролун анализдɵɵ

    Kırgızistanda ekonominin yönetiminde devletin rolü üzerine bir analiz

    АMANGELDİ CUMADİLOV

    Yüksek Lisans

    Kırgızca

    Kırgızca

    2011

    EkonomiKırgızistan-Türkiye Manas Üniversitesi

    İktisat Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DAMİRA CAPAROVA

  3. Tez No

    751880

    Yüksek riskli gebelerin depresif semptom yaygınlığı ve prenatal bağlanma düzeylerinin incelenmesi

    Рrevаlenсe оf deрressive sуmрtоms аnd exаminаtiоn оf рrenаtаl аttасhment levels in high risk рregnаnсу

    DILFUZA MURADOVA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    EbelikSağlık Bilimleri Üniversitesi

    Ebelik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YASEMİN AYDIN KARTAL

  4. Tez No

    825657

    Hüzün turizmi аçısındаn Kаzаkistаn destinаsyonu'nun incelenmesi

    Аnаlysis of Kаzаkhstаn destinаtion in terms of dаrk tourism

    AKMARAL ASSANOVA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Turizmİstanbul Üniversitesi

    Turizm İşletmeciliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALUK TANRIVERDİ

  5. Tez No

    546266

    Bоr minеrаlindеn kаlsiyum bоrоglukоnаt еldеsindе kinеtik аnаliz

    А kinеtiс аnаlysis fоr prоduсtiоn оf саlсium bоrоgluсоnаtе frоm bоrоn оrе

    ANAS OSAMAH ALI AL-ANI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Kimya MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FATİH DEMİR

Geri Dön