Offshore wind farm simulation analysis in Turkish Aegean Seas, Foça Region
Türk Ege Denizi Foça Bölgesi deniz üstü rüzgar santrali simülasyon analizi
- Tez No: 886222
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇAKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Enerji Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim ve Teknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Bu çalışma, Türkiye denizlerinde deniz üstü rüzgar elektrik santrallerinin (DRES) uygulanabilirliğini kapsamlı bir şekilde inceleyerek, Türkiye'nin büyük ölçüde atıl durumda olan rüzgar enerjisi kaynaklarını nasıl etkin bir şekilde değerlendirebileceğini araştırmaktadır. Türkiye, geniş kıyı şeridi, stratejik coğrafi konumu ve önemli rüzgar potansiyeliyle dikkat çekmesine rağmen, bugüne kadar deniz üstü rüzgar enerjisi projelerine yönelik somut adımlar atılmamıştır. Bu durum, Türkiye'nin yenilenebilir enerji üretiminde sahip olduğu potansiyeli tam anlamıyla kullanamamasına ve fosil yakıtlara olan bağımlılığını azaltma hedefinin gerisinde kalmasına neden olmuştur. Bu araştırma, Türkiye'nin bu eksikliği gidermesi ve deniz üstü rüzgar enerjisinden maksimum verim elde etmesi için gereken teknik, ekonomik ve politik gereksinimleri belirlemeyi amaçlamaktadır. Çalışmanın ana hedeflerinden biri, Türkiye'nin deniz üstü rüzgar enerjisi potansiyelini detaylı bir şekilde değerlendirerek, bu potansiyelin nasıl kullanılabileceğini ortaya koymaktır. Türkiye, Ege Denizi, Marmara Denizi ve Karadeniz gibi farklı denizlerde çeşitli rüzgar hızları ve iklim koşulları ile karşılaşmaktadır. Bu çeşitlilik, Türkiye'nin deniz üstü rüzgar enerjisi projeleri için farklı bölgelerde farklı stratejiler benimsemesi gerektiğini göstermektedir. Çalışma, bu bölgelerdeki rüzgar enerjisi potansiyelini değerlendirmekle kalmayıp, aynı zamanda bu potansiyelin etkin bir şekilde kullanılması için gerekli olan teknik altyapıyı ve teknolojik gereksinimleri de ortaya koymaktadır. Bu bağlamda, çalışma küresel deniz üstü rüzgar enerjisi trendlerini analiz ederek, Türkiye'nin bu alandaki uluslararası deneyimlerden nasıl yararlanabileceğini incelemektedir. Özellikle Avrupa ülkeleri, deniz üstü rüzgar enerjisi projelerinde önemli ilerlemeler kaydetmiş olup, Türkiye'nin bu ülkelerde geliştirilmiş ve hayata geçirilmiş projeleri inceleyerek bunlardan katkılar alması büyük önem taşımaktadır. Çalışma, Avrupa'da başarılı olmuş deniz üstü rüzgar enerjisi projelerinin Türkiye'ye nasıl uyarlanabileceğini ve bu projelerin Türkiye'nin özel ihtiyaçlarına göre nasıl modifiye edilebileceğini araştırmaktadır. Bu sayede, Türkiye'nin deniz üstü rüzgar enerjisi projelerinin başarılı bir şekilde hayata geçirilmesi için gerekli olan stratejik planlama, teknoloji transferi ve uluslararası işbirliği fırsatları değerlendirilmiştir. Çalışmanın bir diğer önemli hedefi, Türkiye'de DRES geliştirilmesine yönelik mevcut zorlukları ve engelleri belirlemektir. Türkiye'de deniz üstü rüzgar enerjisi projelerinin önünde duran en büyük engellerden biri, bu alandaki yasal düzenlemelerin eksikliği ve mevcut mevzuatın yetersizliğidir. Deniz üstü rüzgar enerjisi projelerinin hayata geçirilebilmesi için, Türkiye'nin ulusal enerji politikalarının ve düzenlemelerinin bu projelere uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Bu açıdan bakıldığında, çalışma, deniz üstü rüzgar enerjisi projelerinin geliştirilmesi için gerekli olan yasal ve idari düzenlemelerin nasıl oluşturulabileceğini ve bu süreçte karşılaşılabilecek potansiyel engellerin nasıl aşılabileceğini de tartışmaktadır. Ek olarak, çalışma, DRES projelerinin ekonomik ve çevresel faydalarını da kapsamlı bir şekilde incelemektedir. Türkiye'nin enerji ihtiyacı hızla artmakta olup, bu ihtiyacı karşılamak için sürdürülebilir ve çevre dostu enerji kaynaklarına yönelmek kaçınılmaz hale gelmiştir. Deniz üstü rüzgar enerjisi projeleri, Türkiye'nin hem enerji arz güvenliğini sağlaması hem de sera gazı emisyonlarını azaltması açısından büyük bir potansiyele sahiptir. Çalışma, bu projelerin çevresel etkilerini değerlendirirken, aynı zamanda ekonomik açıdan sağlayacağı avantajları da göz önünde bulundurmaktadır. Özellikle, bu tür projelerin Türkiye ekonomisine yapacağı katkılar, istihdam yaratma potansiyeli ve enerji maliyetlerini düşürme olasılıkları detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Bu çalışma için, Türkiye'nin Ege Bölgesi'nde yer alan Foça bölgesi, hipotetik bir DRES'nin simülasyonunu gerçekleştirmek üzere seçilmiştir. Foça, coğrafi konumu ve rüzgar potansiyeli ile deniz üstü rüzgar enerjisi projeleri için ideal bir bölge olarak öne çıkmaktadır. Çalışma kapsamında yapılan simülasyonlar, Foça bölgesinin rüzgar enerji üretimi açısından son derece elverişli koşullara sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Siemens Gamesa 5 MW türbinlerinin çeşitli rüzgar hızlarında simülasyonları, bu türbinlerin Foça bölgesinde nasıl bir performans sergileyeceğini ve elde edilebilecek enerji verimliliğini ortaya koymaktadır. Özellikle, 10 m/s hızındaki rüzgarlarda elde edilen güç çıkışı, Foça bölgesinin deniz üstü rüzgar enerjisi potansiyelini en iyi şekilde kullanabileceğini göstermektedir. Çalışmanın en önemli bulgularından biri, Türkiye'nin Ege Denizi kıyılarındaki rüzgar enerjisi potansiyelinin büyüklüğünü ve bu potansiyelin kullanılabilirliği durumunda Türkiye'nin enerji üretiminde dışa bağımlılığını azaltabilecek bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. Çalışmada yapılan kabullere dayanan ekonomik analizler, deniz üstü rüzgar enerjisi projelerinin uzun vadede son derece karlı olabileceğini ortaya koymaktadır. 25 yıllık bir operasyonel dönemi kapsayan bu analizlerde, $319 milyon dolaylarında bir yatırım miktarıyla, $465.26 milyon pozitif net bugünkü değer (NPV) ve $981 milyon kümülatif net kâr gibi değerler, böylesi bir yatırımın Türkiye için önemli bir getiri sağlayabileceğini ve enerji sektöründe güçlü bir rekabet avantajı yaratabileceğini göstermektedir. Ayrıca, bu çalışmada türbin verimliliği, rüzgar hızı değişkenliği ve türbin ömrü gibi kritik teknik hususlar detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Özellikle, düşük rüzgar hızlarının türbin performansını olumsuz yönde etkileyebileceği ve yüksek rüzgar hızlarının ise türbinlerin ömrünü kısaltabileceği gibi teknik zorluklar, bu tür projelerin başarılı olabilmesi için dikkatle ele alınması gereken önemli faktörler arasında yer almaktadır. Bu nedenle, çalışmada, optimum rüzgar hız aralıklarının belirlenmesi ve bu aralıklara uygun türbin teknolojilerinin seçilmesi için önerilerde bulunulmuştur. Sonuç olarak, bu kapsamlı fizibilite çalışması, Türkiye'nin deniz üstü rüzgar enerjisi potansiyelini ortaya koymakta ve bu potansiyelin etkin bir şekilde kullanılabilmesi için gerekli olan adımları detaylandırmaktadır. Türkiye'nin sahip olduğu elverişli rüzgar koşulları, güçlü ekonomik potansiyel ve yenilikçi teknolojilerle desteklendiğinde, Türkiye'nin deniz üstü rüzgar enerjisi sektöründe önemli bir küresel oyuncu haline gelebileceğini göstermektedir. Bu çalışma, Türkiye'nin enerji politikaları ve stratejilerinin deniz üstü rüzgar enerjisi projelerini destekleyecek şekilde yeniden yapılandırılması gerektiğini vurgulamaktadır. Ayrıca, araştırma, Türk deniz üstü rüzgar sektörünün gelişimini desteklemek için ileri türbin teknolojileri, destekleyici politika çerçeveleri, stratejik yer seçimi, kamu bilincinin artırılması ve iş gücü geliştirme gibi önemli unsurları da kapsamaktadır. Bu bağlamda, çalışma, Türkiye'nin yenilenebilir enerji kaynaklarını etkin bir şekilde kullanabilmesi ve enerji üretiminde sürdürülebilirliği sağlaması için önemli bir yol haritası sunmaktadır. Araştırmanın bulguları, Türkiye'nin enerji sektöründe yaptığı dönüşüm çalışmalarına önemli katkılar sağlayabilir ve bu dönüşümün hızlandırılmasına yönelik somut öneriler sunabilir. Sonuç olarak, bu araştırma, Türkiye'nin deniz üstü rüzgar enerjisi potansiyelini ortaya çıkararak, bu alandaki atıl potansiyelin değerlendirilmesine yönelik bir çağrı niteliğindedir ve hem yerel hem de küresel ölçekte yenilenebilir enerji altyapısının geliştirilmesine önemli katkılarda bulunmayı hedeflemektedir.
Özet (Çeviri)
This study investigates the feasibility of implementing OWFs in Turkish seas, with a focus on harnessing underutilized wind resources to contribute to renewable energy development. Despite the abundant wind potential in the region, there are currently no OWFs in Turkey. This research aims to fill this gap by evaluating the technical, economic, and policy aspects of OWF implementation, providing a comprehensive assessment that could serve as a model for similar initiatives globally. The primary objectives are to assess the wind energy potential in Turkish seas, analyze global trends in offshore wind energy, identify challenges and barriers to OWF development in Turkey, and explore the economic and environmental benefits of such projects. The methodology involves a thorough review of existing literature, policy documents, and climate data, supported by secondary research techniques to gather reliable information on the economic feasibility of OWFs. For this study, Turkey's Foça region was selected to run the simulation of the hypothetical OWF. The energy yield calculations are based on the wind characteristics of this region, providing a realistic assessment of potential power generation and economic returns. The technical analysis, encompassing the simulation of Siemens Gamesa 5 MW turbines at varying wind speeds, reveals favorable conditions for power efficiency. The power output calculations, particularly at 10 m/s, support the notion that Turkey's coastline holds significant promise for harnessing wind energy. Key findings from the study highlight the significant wind energy potential in the Aegean Sea and underscore the financial viability of OWFs in the region. The economic analysis, based on a 25-year operational period, shows promising results with a positive net present value (NPV) of $465 million against an investment value of $319 million, and a cumulative net profit of $981 million, indicating substantial profitability. The study also addresses critical technical considerations, such as turbine efficiency and wind speed variability, and proposes solutions to enhance project performance and sustainability. Additionally, the study discusses the potential challenges posed by low wind speeds, below the cut-in speed for turbines, and the impact of higher wind speeds on turbine performance and longevity. These considerations are crucial for maintaining both power efficiency and the longevity of the wind turbines, highlighting the importance of selecting optimal wind speed ranges for effective power generation. This comprehensive feasibility study suggests that Turkey's coastline has the potential to emerge as a significant hub for large-scale power generation. The combination of favorable wind conditions, technical efficiency, and promising economic returns positions Turkey as a viable player in Europe's pursuit of renewable energy sources. The research concludes with recommendations for advancing the Turkish offshore wind sector, emphasizing the need for advanced turbine technologies, supportive policy frameworks, strategic site selection, public engagement, and workforce development. This research provides valuable insights for policymakers, industry stakeholders, and environmentalists, offering a framework for evidence-based decision-making in the context of renewable energy initiatives. By addressing the untapped potential of wind resources in Turkish seas, this study aims to promote a shift towards sustainable energy, serving as a call to action for advancing renewable energy infrastructure both domestically and globally.
Benzer Tezler
- Large scale offshore wind power grid integration in Türkiye
Büyük ölçekli açık deniz rüzgar enerji santralinin Türkiye şebekesine entegrasyonu
YUNUS YALMAN
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAMİL ÇAĞATAY BAYINDIR
DR. ÖĞR. ÜYESİ ADNAN TAN
- Techno-economic analysis of onshore and offshore wind farms in Türkiye
Türkiye'deki karasal ve denizüstü rüzgar santrallerinin tekno-ekonomik analizi
SAMET ERGİŞİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER GÜLER
- Wind resource assessment and wind farm modeling in complex terrain: Bodrum Peninsula case study using computational fluid dynamics
Kompleks arazide rüzgâr kaynaklarının araştırılması ve rüzgâr tarlasının modellenmesi: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanarak Bodrum Yarımadası örnek çalışması
SEMİH ÖZDEDE
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ
- Rüzgar enerjisi yatırımlarındaki risk faktörleri ve enerji üretimi öngörüsünde rüzgar ölçüm verisinin etkisi
Risk factors in wind energy investments and the effect of wind measurement on estimating energy production
ATA MERT TOKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER GÜLER
- 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