Yarı batık açık deniz yüzer rüzgar türbin platformunun hidrodinamik davranışı
Hydrodynamics response of semi-submersible floating wind turbine
- Tez No: 849796
- Danışmanlar: PROF. DR. YALÇIN YÜKSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, İnşaat Mühendisliği, Engineering Sciences, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kıyı ve Liman Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 148
Özet
Yenilenebilir enerji son yıllarda önemini artırmaktadır. Çünkü gerek iklim değişikliği gerekse dünya kaynaklarının her geçen gün azalması bu tür enerji kaynaklarına yönelik çalışmaları önemli hale getirmiştir. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında rüzgâr enerjisi özellikle gelişmiş ülkelerde yatırımın en fazla yapıldığı enerji kaynakları arasında sayılmaktadır. Rüzgâr enerjisindeki verimliliğin artırılması amacıyla yatırımlar özellikle rüzgâr enerjisinden daha fazla faydalanmak ve çevresel etkilerini azaltabilmek için kıyı ve açık deniz alanlarında planlanmaktadır. Ancak kıyı alanlarında kurulu sabit temelli rüzgar türbin teknolojisi 60 m'den daha derin sularda ekonomik olmamaktadır. Bu nedenle daha derin açık denizlerde yüzer türbin uygulamaları son yıllarda yapılmaya başlanmıştır. Ancak bu alandaki tartışmalar ve araştırmalar halen devam etmektedir. Açık denizdeki yüzer türbinler kıyı alanlarındaki sabit temelli türbinlerden daha maliyetli olmaktadırlar. Bu maliyeti düşürebilmek için açık denizdeki yüksek rüzgar potansiyelinden daha fazla yararlanabilmek amacıyla daha büyük türbinler inşa edilmektedir. Bundan dolayı bu türbinleri taşıyan yüzer platform tasarımları günümüzde önemli bir araştırma konusu olmuştur. Bu çalışmada, açık deniz koşullarında planlanabilecek yeni tip bir yarı batık yüzer rüzgar türbini tasarımı yapılmıştır. Özgün tasarım yüzer rüzgar türbin platformu; üç adet altında silindir olan kesik koni şeklindeki şamandıradan oluşmaktadır. Bu üç şamandıranın ortasına kule yerleştirilmiştir ve tüm bileşenler birbirine çapraz elemanlarla bağlanmıştır. Bu tasarımın 1:50 ölçekli fiziksel modeli oluşturulmuş ve Yıldız Teknik Üniversitesi Hidrodinamik Araştırma Laboratuvarı'nda mevcut dalga baseninde deneysel testleri gerçekleştirilmiştir. Deneylerde Froude ölçek kanunu kullanılmıştır. Platforma balast eklenerek modelin su çekimi arttırılmıştır. Bir balastsız ve iki adet farklı ek balasta sahip toplamda üç adet farklı su çekiminde model oluşturulmuştur. Tüm testler farklı su çekimine sahip üç model için de yapılmıştır. İlk önce serbest salınım testleri yapılmıştır. Sonrasında farklı periyottaki ve dalga yüksekliğindeki düzenli dalga testleri yapılarak modelin karakteristik özellikleri belirlenmiştir. Son olarak sırf dalga ve dalga-rüzgar kombinasyonunda tasarım ve ekstrem koşullardaki düzensiz dalga testleri yapılmıştır. Testler sırasında modelin altı serbestlikteki hareketinin verisi ve modeli zemine bağlayan üç adet gevşek bağlı halatta oluşan kuvvet verisi alınmıştır. Alınan veriler çeşitli yöntemlerle işlenmiş ve analiz edilmiştir. Testler kendi içinde ve farklı su çekimine sahip diğer modellerle karşılaştırılmıştır. Model ölçeğinde 275 mm su çekimine sahip modelde optimum sonuçlar görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Renewable energy has been increasing its importance in recent years. Because both climate change and the ever-decreasing world resources have made studies on such energy resources important. Among the renewable energy sources, wind energy is the energy source where the most investment is made, especially in developed countries. In order to increase the efficiency of wind energy, investments are planned especially in coastal and offshore areas to benefit more from wind energy and reduce its environmental impacts. However, fixed bottom wind turbine technology installed in coastal areas is not economical in waters deeper than 60 m. For this reason, floating turbine applications in deeper open seas have begun to be made in recent years. However, discussions and research in this field still continue. Floating turbines offshore are more costly than fixed bottom turbines in coastal areas. In order to reduce this cost, larger turbines are being built to benefit more from the high wind potential offshore. For this reason, floating platform designs carrying these turbines have become an important research topic today. In this study, a new type of semi-submersible floating wind turbine that can be planned in open sea conditions was designed. Novel design floating wind turbine platform; It consists of three truncated cone-shaped buoys with a cylinder underneath. The tower is placed in the middle of these three buoys and all components are connected to each other with cross members. A 1:50 scale physical model of this design was created and experimental tests were carried out in the existing wave basin at Yıldız Technical University“Hydrodynamics Research Laboratory”. Froude scale law was used in the experiments. By adding ballast to the platform, the water draft of the model was increased. A total of three models were created at different drafts, one without ballast and two with different additional ballast. All tests were carried out for three models with different drafts. First, free decay tests were performed. Afterwards, the characteristic features of the model were determined by performing regular wave tests at different periods and wave heights. Finally, irregular wave tests were carried out in only wave and wave-wind combination design and extreme conditions. During the tests, data on the six degree of freedom movement of the model and the force data on three catenary tied ropes connecting the model to the ground were taken. The received data was processed and analyzed by various methods. The tests were compared within each other and with other models with different drafts. At model scale, optimum results were seen in the model with 275 mm draft.
Benzer Tezler
- Experimental and numerical (OPENFOAM) investigation of hydrodynamic response for semi-submerged floating platforms
Yarı batık yüzer platformların hidrodinamik davranışının deneysel ve sayısal (OPENFOAM) araştırılması
UMUTCAN İNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YALÇIN YÜKSEL
- Modeling of spar-type floating offshore wind turbines
Spar-tipi açıkdeniz yüzer rüzgar türbini modellemesi
NAGİHAN TÜRKOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYHAN MENTEŞ
- Numerical examination of floating offshore wind turbine and development of an innovative floating platform design
Deniz üstü yüzer rüzgar türbinlerinin sayısal modelleme ıle incelenmesi ve yeni bir yüzer platformun geliştirilmesi
YÜKSEL ALKAREM
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BERGÜZAR ÖZBAHÇECİ
- Investigation of motions on floating offshore platforms
Yüzer açık deniz platformlarının hareketlerinin incelenmesi
ABDULLAH EMİN ULAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR SARIÖZ
- Yüzer açık deniz rüzgâr türbinleri hareket analizi ve performans üzerinde etkisi
Floating offshore wind turbines motion analysis and its effect on performance
SELAHATTİN ALP ERKURTULMUŞ
Doktora
Türkçe
2022
Gemi MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE PEŞMAN