Geri Dön

Ege Denizi'nde açık deniz rüzgâr türbini yer seçimi

Offshore wind turbine site selection in the Aegean Sea

PDF İndir

  1. Tez No: 959139
  2. Yazar: ŞULE FERİDE ARDIÇ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ADALET DERVİŞOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 105

Özet

Günümüzde artan enerji talebiyle birlikte yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ihtiyaç da hızla artmaktadır. Bu talep artışının temel nedenleri arasında sanayileşme, şehirleşme ve hızla artan nüfus yer almaktadır. Bu bağlamda rüzgâr enerjisi; yenilenebilir, çevre dostu ve uzun vadede ekonomik olması nedeniyle önemli bir alternatif olarak değerlendirilmektedir. Özellikle açık denizlerdeki rüzgâr potansiyelinin değerlendirilmesi açısından açık deniz rüzgâr enerjisi santralleri, yüksek enerji üretim kapasiteleri ve düzenli rüzgâr profilleri sayesinde etkili bir çözüm sunmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı, Ege Denizi'nde deniz üstü rüzgâr türbinlerinin kurulumu için potansiyel alanları belirlemektir. Türkiye, üç tarafının denizlerle çevrili olması nedeniyle açık deniz rüzgâr projeleri açısından önemli bir coğrafi avantaja sahiptir. Uygun deniz derinlikleri, yüksek rüzgâr potansiyeli ve ulusal elektrik şebekesine yakınlığı sayesinde özellikle Ege Denizi, bu alanda büyük bir umut vadetmektedir. Rüzgâr enerjisi üretiminin optimize edilebilmesi için uygun açık deniz türbinleri projeleri lokasyonlarının belirlenmesi, özellikle güçlü ve istikrarlı rüzgâr akımlarına sahip alanlara odaklanılması açısından kritik öneme sahiptir. Bu kapsamda, 2018–2023 yılları arasındaki rüzgâr verileri analiz edilmiştir. Uydu tabanlı yüzey rüzgâr verileri Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) üzerinden temin edilirken, Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM)'ne ait kıyı meteoroloji istasyonları, deniz şamandıraları ve fener istasyonlarından elde edilen saatlik verilerle çalışma desteklenmiştir. CMEMS ve MGM verilerinde 10 metre yükseklikten ölçülen rüzgâr hızları, logaritmik rüzgâr profili kanunu ile türbin göbek yüksekliği olan 100 metreye taşınmıştır. MGM'den elde edilen saatlik rüzgâr verileri bu yöntemle 100 metreye uyarlanmış; bu verilere dayanarak rüzgâr yönü frekanslarını gösteren rüzgâr gülü diyagramları oluşturulmuş ve rüzgâr hızlarının istatistiksel dağılımını modellemek amacıyla Weibull olasılık dağılımı analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu analizler, her bir lokasyonun yönsel rüzgâr karakteristiklerinin ve enerji üretim potansiyelinin ayrıntılı biçimde değerlendirilmesini sağlamıştır. CMEMS tarafından sağlanan doğu (u) ve kuzey (v) yönlü rüzgâr bileşenleri kullanılarak ortalama rüzgâr hızları Python ortamında hesaplanmıştır. Ayrıca, CMEMS verileri NetCDF formatında indirilmiş; Python ortamında işlenerek binary dönüşüm yoluyla GeoTIFF formatına aktarılmıştır. Bu sayede mekânsal analiz ve haritalama işlemleri için gerekli raster tabanlı veri yapıları oluşturulmuştur. Analiz sonuçları, Karaburun, Çeşme, Seferihisar, Ayvalık ve Datça yakınlarındaki açık deniz bölgelerinin uygun deniz derinliklerine ve yüksek rüzgâr enerjisi potansiyeline sahip olduğunu; dolayısıyla bu bölgelerin açık deniz rüzgâr çiftliklerinin geliştirilmesi için cazip seçenekler sunduğunu ortaya koymaktadır. Bu çalışma, Türkiye'nin offshore rüzgâr enerjisi potansiyelini değerlendirmek amacıyla sağlam bir bilimsel temel sunmakta ve ulusal enerji planlaması ile sürdürülebilir yatırım stratejilerine katkı sağlamayı hedeflemektedir. Elde edilen sonuçların, Türkiye'nin enerji dönüşümü ve karbon nötrlüğü hedeflerine katkıda bulunmak isteyen politika yapıcılar, planlamacılar ve yatırımcılar için önemli bir referans olması beklenmektedir.

Özet (Çeviri)

Global energy systems are under tremendous strain due to the rising demand for energy brought on by fast urbanization, industrialization, and population expansion. For many nations, the transition to renewable energy sources has become both a strategic goal and a necessity in response to growing concerns about environmental degradation, climate change, and the depletion of fossil fuels. Wind energy has become one of the most advanced and promising of these sources because of its environmental sustainability, scalability, and technological advancement. The ability of offshore wind energy to capture more powerful and consistent wind flows across the ocean, lessen land-use conflicts, and facilitate large-scale energy production near populated coastal areas has made it particularly popular. Because of its regular wind patterns, appropriate sea depths, and closeness to the national grid, the Aegean Sea—which lies between western Turkiye and Greece—shows a great deal of promise for offshore wind development. Turkiye has significant geographic advantages for building offshore renewable energy infrastructure because it is a peninsula with seas on three of its sides. Offshore wind energy is still underutilized in Turkiye, though, in spite of these benefits. Thus, the main goal of this thesis is to use remote sensing data, ground-based observations, and spatial analysis techniques to find appropriate sites for the installation of offshore wind turbines in the Aegean Sea. This was accomplished through the analysis of an extensive dataset spanning the years 2018–2023. The Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS), which reports high-resolution satellite-based wind velocity components, specifically eastward (u) and northward (v) winds, at 10 meters above sea level, provided the surface wind data. The Turkish State Meteorological Service (TSMS)-managed lighthouse stations, marine buoys, and coastal meteorological stations provided hourly wind measurements to support these data. Using the logarithmic wind profile law under neutral atmospheric assumptions, the raw wind data were extrapolated to 100 meters (hub height), since wind turbines usually operate at heights well above the surface. A more realistic assessment of wind availability at operational turbine heights was made possible by this transformation. Initially accessible in NetCDF format, the CMEMS data underwent processing in Python. Every year's average scalar wind speed was calculated using the u and v wind components. After that, the data was transformed using binary transformation techniques into the GeoTIFF raster format, which allowed for additional geostatistical analysis in ArcGIS Pro and spatial visualization. Using these visualizations, average wind speed maps for the Aegean Sea at a height of 100 meters were created on an annual and multi-year basis. Primary zones of interest were found to be areas that exceeded 7 m/s, which is generally considered to be the speed at which offshore wind can be generated economically. Additionally, statistical and directional wind analyses were conducted using ground-based wind data. In order to optimize turbine orientation and farm layout, wind rose diagrams were created to comprehend the prevailing wind directions and frequencies. Additionally, the wind speed data at different locations was fitted to the Weibull probability distribution. Wind power density and capacity factors—two crucial metrics for evaluating the technical and financial viability of offshore wind farms—could be computed thanks to the estimation of the distribution's shape (k) and scale (c) parameters. Several offshore zones in the Aegean Sea, especially those close to Karaburun, Çeşme, Seferihisar, Ayvalık, and Datça, have favourable wind conditions, according to the results, with average speeds exceeding 7 m/s at 100 meters. Furthermore, these regions are relatively close to the Turkish transmission grid, which is essential for integrating generated electricity into the country's energy system and offer favourable bathymetric conditions for fixed-bottom foundation technologies. These areas' suitability for long-term energy production is further reinforced by the wind patterns' consistency from year to year. This thesis provides a statistically and spatially sound evaluation of the Aegean Sea's offshore wind energy potential and suggests a repeatable site selection process based on GIS and multi-source wind data. By identifying promising sites for offshore wind investments and by supporting larger climate and sustainability goals, the findings seek to support Turkiye's national energy strategy. For those interested in diversifying Turkiye's energy mix through extensive offshore renewable energy projects, the study also offers insightful information to planners, investors, and policymakers. Such research is essential for directing future infrastructure development that is in line with social, economic, and environmental requirements as the global energy sector moves toward decarbonization. This study highlights the strategic importance of offshore wind energy development in Turkiye's changing energy policy landscape in addition to its technical and statistical findings. It would be advantageous for Turkiye to align its offshore wind development strategy with EU climate goals, like the Fit for 55 package and the European Green Deal, as it is a candidate for increased integration into European energy networks and decarbonization frameworks. By creating jobs in turbine manufacturing, port logistics, and maritime construction services, a thriving offshore wind industry would not only lessen reliance on imported fossil fuels but also boost the local economy. The Aegean region offers an ideal environment for research and development projects, pilot projects, and public-private partnerships because of its abundant wind resources and pre-existing coastal infrastructure. Furthermore, to guarantee sustainable development, regulatory and environmental factors need to be incorporated into the decision-making process. To reduce conflict and maximize co-benefits, it is crucial to use marine spatial planning (MSP), ecological impact assessments, and stakeholder engagement, including local fishing communities and coastal municipalities. When properly designed, offshore wind farms can coexist with other maritime uses and even enhance marine biodiversity by establishing exclusion zones and artificial reef structures that benefit fish populations. In the future, the methodology used in this study—which combines statistical modeling, vertical wind extrapolation, GIS-based mapping, and multi-source meteorological data—offers a scalable and reproducible way to assess offshore wind potential in other parts of Turkiye, like the Marmara and Mediterranean Seas. In the upcoming ten years, deeper offshore locations might also become feasible due to the growing interest in floating wind technologies worldwide, broadening the scope of Turkiye's offshore wind strategy. It will be essential in this regard to keep funding adaptive policy frameworks, grid infrastructure improvements, and high-resolution wind resource assessments. In conclusion, this study offers a thorough basis for Turkiye's future offshore wind energy planning. It proves the Aegean Sea's suitability both geographically and technically as a strategic area for renewable energy. The findings seek to facilitate an informed transition toward a sustainable, secure, and diversified energy future—one in which offshore wind plays a crucial role in fulfilling Turkiye's long-term climate and energy goals—by connecting scientific research with policy relevance.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    534344

    A potential offshore wind farm arrangement off the Bozcaada shores

    Bozcaada açıklarında potansiyel açık deniz rüzgar çiftliği tasarımı

    OĞUZHAN TURHANLAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERDAR BEJİ

  2. Tez No

    685266

    CBS tabanlı denizel mekânsal planlama sistemi ile denizüstü rüzgâr santrallerinin değerlendirilmesi: Kuzey Ege örneği

    Evaluation of offshore wind turbine site selection with GIS-based marine spatial planning system: The North Aegean sea

    ARİFE TUĞSAN İŞİAÇIK ÇOLAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÇİĞDEM GÖKSEL

  3. Tez No

    560621

    Ege denizindeki etezyen rüzgar kaynaklı yükselici su hareketlerinin atmosfer-okyanus birleşik model sistemi ile simülasyonu

    Analysis of coastal upwelling forced with etesian wind over Aegean sea using coupled atmosphere-ocean modeling system

    CEYHUN ÖZCAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BARIŞ ÖNOL

  4. Tez No

    967809

    Hydrodynamic and thermal variability of the turkish strait system

    Türk boğazlar sistemi'nin hidrodinamik ve termal değişkenliği

    ŞEHRİBAN ŞEN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Deniz Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TARKAN ERDİK

  5. Tez No

    635612

    Yer tabanlı uzaktan algılama sistemleri kullanılarak Akdeniz bölgesinde hortum hadiselerinin sinoptik analizi ve modellenmesi

    Synoptic analysis and modeling of tornadoes events by using ground-based remote sensing systems in the Mediterranean region

    RAMAZAN ÖZGENÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ DENİZ

Geri Dön