Geri Dön

Türkiye için optimum açık deniz üzeri kombine rüzgar ve mavi enerji santrali geliştirilmesi

Development of an optimal offshore combined wind and blue energy plant for Türkiye

PDF İndir

  1. Tez No: 938805
  2. Yazar: ABDULLAH KÜRŞAT DEMİR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CAN ELMAR BALAS
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 353

Özet

Türkiye üç yanı denizlerle çevrili Mavi Vatan doktrini ile 462 000 km2 deniz alanına sahip bir ülkedir. Bu kapsamda Türkiye'nin deniz saha planlamasını gerçekleştirerek söz konusu bu alandan en verimli şekilde faydalanması gerekmektedir. Çalışma dahilinde, Deniz Saha Planlamasına (DSP) yönelik öncü bir ÇKKV (Çok Kriterli Karar Verme) modeli geliştirilmiştir. Model kapsamında DSP kullanımı, çevresel etki ve ekolojik – biyolojik çeşitlilik altında üç ana kriter belirlenerek hem sürdürülebilirlik hem de fayda sağlama ilkeleri göz önünde bulundurulmuştur. Alt kriterler belirlenen dağılımlarla Monte Carlo Simülasyonu (MCS) ile modellenerek bir Stratejik Planlama Modeli (SPM) ortaya konmuştur. Mavi enerji, gelgit, dalga ve açık deniz rüzgarı gibi deniz ve hidrokinetik bazlı enerji kaynaklarını ifade eder ve Türkiye'nin doğal gaz ve petrol gibi dışa bağımlı birincil enerji kaynaklarına olan bağımlılığını azaltarak, ulusal enerji karışımındaki yerli enerji kaynaklarının çeşitliliğini artırmak için önemli bir fırsat sunar. Türkiye'nin açık deniz mavi enerji kapasitesinin araştırılması, enerji politikası hedefleriyle uyum sağlamak açısından kritik bir öneme sahiptir. Özellikle Yenilenebilir Enerji Kaynak Alanı Kapsamında (YEKA) aday bölgelerden biri olan Karadeniz'deki Kıyıköy kıyıları, açık deniz mavi enerji geliştirme için elverişli alanlar arasında yer almakta olup, ülkenin açık deniz mavi enerji potansiyelinin yaklaşık 1700 MW olduğu tahmin edilmektedir. Rüzgar, dalga ve hidrokinetik türbinlerinin birleştirildiği hibrit tasarım modeli, DSP aracılığıyla yeni projeler için altyapı sağlayarak sürdürülebilir bir mavi ekonomi oluşturulmasına katkı sunmayı amaçlamıştır. Açık Deniz Üzeri Kombine Rüzgar ve Mavi Enerji Santrali için tezde geliştirilen hibrit tasarım modelinin temel deformasyon analizinde basitleştirilmiş üçlü yay yöntemine MCS analizi uygulanarak literatürde API (2014) ve DNV (2014) tarafından önerilen p – y yöntemleriyle Bryne ve diğ. (2015) tarafından önerilen 3 boyutlu sonlu elemanlar modelini kapsayıcı bir çözüm yolu ortaya konmuştur. Kombine hibrid sistemin en önemli tasarım kriterlerinden biri olan yapının doğal frekans analizinde ise hibrit sistem literatürde verilenin aksine birinci dereceden serbestliğe değil ikinci dereceden serbestliğe göre çözülmüştür. Öncelikle, geliştirilen bu yeni çözüm literatürle kıyaslanmış ve mutlak bağıl fark %1,84 bulunarak çözüm metodolojisi gerçekleniştir. Bunun yanında, yeni hibrit yapının doğal frekans değeri birinci dereceden serbestliğe ve ikinci dereceden serbestliğe göre ayrı ayrı çözülerek, aradaki mutlak bağıl farkın %48,64 gibi yadsınamaz bir fark olduğu görülmüştür. Çalışmanın son kısmında ise fizibilite çalışması yapılarak elektrik maliyetinin düzeylendirilmiş değeri (LCOE) 52,90 Eur/MWh olarak elde edilmiştir. Sonuç olarak bu tezde, sistemin sürdürülebilirliği, fizibilitesi ve operasyonel ömrü açısından Karadeniz koşullarında özgün bir mavi enerji tasarım modeli geliştirilmiştir. Hibrit sistemlerin tek dereceli çözümlerinin hatalı olacağı, iki dereceli serbestliğe göre çözümlerin yapılması gerektiği literatürde ilk defa ortaya konmuştur. Toplamda kombine sistemin üreteceği elektrik miktarı 1,68 MW saat olarak bulunmuştur. Dalga enerji üreteci için B/C fizibilite değeri 2,17 deniz üzeri rüzgar türbini için ise 1,39 bulunmuştur. Bu sistemlerin kombine kullanılması ile de bu değer B/C=1,40 olarak hesaplanmıştır. Görüldüğü üzere tezde Türkiye'ye özgü geliştirilen yerli ve milli kombine mavi enerji santrali aynı zamanda verimli ve ekonomik açıdan yapılabilirdir. Bu yapıların tasarımı için de çift dereceli serbestliğe dayalı yeni bir tasarım modeli geliştirilmiştir.

Özet (Çeviri)

Turkey, surrounded by seas on three sides, occupies a maritime area of 462 000 km² under the Blue Homeland doctrine. The necessity of utilizing this area most efficiently and sustainably is an undeniable fact. Within this context, Türkiye must conduct Marine Spatial Planning (MSP) to maximize the benefits of these maritime zones. In this study, a pioneering Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) model has been developed for MSP under the Blue Homeland doctrine. The model focuses on offshore spatial planning and utilization, environmental impact, and ecological-biological diversity, considering sustainability and benefit maximization principles.Sub-criteria were modeled through Monte Carlo Simulation (MCS), resulting in a Strategic Planning Model (SPM). Blue energy refers to marine and hydro-based energy sources, such as tidal, wave, hydrokinetic, and offshore wind. It presents a significant opportunity to reduce Turkey's reliance on primary energy sources like natural gas and oil, which are imported, and to increase the diversity of domestic energy sources in the national energy mix. Investigating Turkey's offshore blue energy capacity is critical to aligning it with energy policy objectives. In particular, the Kıyıköy coasts in the Black Sea, one of the Renewable Energy Resource Zone (YEKA) candidate areas, have been identified as suitable for offshore blue energy development.The offshore blue energy potential in this area is estimated to be approximately 1,700 MW. A hybrid design model combining wind and wave turbines aims to contribute to the establishment of a sustainable blue economy by providing infrastructure for new projects through Marine Spatial Planning. In the fundamental deformation analysis of the hybrid design model developed in the thesis for the Offshore Combined Wind and Blue Energy Plant, a simplified triple-spring method was integrated with MCS analysis, employing the p-y methods proposed in the literature by API (2014) and DNV (2014), as well as the 3D finite element model suggested by Bryne et al. (2015). In the natural frequency analysis of the structure by using the comprehensive solution approach presented, which is one of the most critical design criteria for the combined hybrid system, the structure's response was solved based on second-degree freedom, contrary to the first-degree freedom assumption commonly given in the literature. A comparison with the literature revealed a relative absolute error of 1.84%, demonstrating the verification of the solution methodology.On the other hand, the natural frequency value of the new hybrid structure was solved separately for first-degree and second-degree freedoms, revealing a significant relative absolute error of 48.64%. In the final part of the study, a feasibility analysis was conducted, resulting in a levelized cost of electricity (LCOE) of 52.90 EUR/MWh. In conclusion, this thesis presents a unique blue energy design model developed for Black Sea conditions in terms of the system's sustainability, feasibility, and operational life. It is shown for the first time in the literature that single-degree-of-freedom solutions for hybrid systems would be incorrect, and solutions should be made based on two-degree-of-freedom. The total amount of electricity the combined system generates is 1.68 MW hours. The B/C feasibility value for the wave energy generator is 2.17, and for the offshore wind turbine, it is 1.39. By combining these systems, the B/C value is calculated to be 1.40. As seen, the domestically developed, indigenous hybrid blue energy power plant, specific to Turkey, is both efficient and economically viable. A new design model based on two degrees of freedom has also been developed to design these structures.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    30631

    Avrupa Topluluğu'nda ulaştırma sektöründe yaşanan sıkıntılar ve üçüncü dünya ülkelerinin uyum sorunları, Türkiye örneği

    Başlık çevirisi yok

    ÖMER CAN KURTULDU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1994

    Ulaşımİstanbul Üniversitesi

    Avrupa Topluluğunun Ekonomik Yapısı Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLTEN KAZGAN

  2. Tez No

    507736

    Gemi inşaatındaki kaynaklı bağlantıların yapısal ve mekanik özelliklerinin optimizasyonu

    Optimization of structural and mechanical properties of welded joints in shipbuilding

    AHMET FATİH YILMAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Gemi MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA GÜNAY

  3. Tez No

    903954

    Preliminary geotechnical design of offshore wind turbine monopiles in Türkiye using FEM

    Türkiye'de açık deniz rüzgar türbini tekil kazıklarının sonlu elemanlar yöntemi ile geoteknik ön tasarımı

    ATASEV DOĞUKAN TAŞBAŞI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NEJAN HUVAJ SARIHAN

  4. Tez No

    953219

    Conceptual design of offshore wind farm in Turkish waters

    Türk denizlerinde açık deniz rüzgar çiftliklerinin kavramsal tasarımı

    BEGÜM TÜRKÖZÜ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERDAR BEJİ

  5. Tez No

    126703

    Türkiye sularına uygun balıkçı gemilerinin bilgisayar destekli dizaynı

    Computer aided design of fishing boats suitable for Turkish waters

    MUHSİN AYDIN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYDIN ŞALCI

Geri Dön