Caner Konuşkan --- İmalat Mühendisliği - Fabrika Proje Ve Organizasyon 2.Ödev

Özet: Çalışma ile, Tiirkiye’deki kullamlabilir dalga potansiyeli He verimli bir dalga enerji sisteminin kurulup kurulamayacagi ve Tiirkiye’deki mevcut enerji programına entegre edilebilir nitelikte kurulabilecek dalga enerjisi dönustürücü teknolojisi tipi hakkmda en uygun kararı vermek amaçlanmistır.

Kendi denizlerimizden enerji iiretmek igin faydalı olabilecek uygun teknolojiyi ortaya çikartmak iizere diğer ülkelerdeki mevcut teknolojiler gözden geçirilmiş ve RETScreen® International’in “Small Hydro” fizibilite çalışmalarından da faydalamlarak maliyet etkinliği hesaplanmis, dalga enerjisi bakımından en uygun bölgeleri ve en uygun teknolojiyi seçebilmek maksadıyla Dalga Enerji Santrali Proje Analizi yapılmistır.

Anahtar kelimeler: Dalga giicii, dalga enerjisi, belirgin dalga yüksekliği, dalgadan enerji iiretimi .

Dalga enerjisi kullanımının ülke enerji ihtiyacınin büyük bir kısmını karşilayacagi öngörüldügunden bir çok Okyanus kıyısı ülkede çalişmalara büyük önem verilmektedir. Ancak, dalga enerjisi yogunluğu orta yükselikte olan ülkelerde, ekonomik oldugu sürece mevcut klasik/yenilenebilir enerji planlamalanna tamamlayıcı bir enerji şekli olarak dahil edilebilir.

Dünyada bir çok yenilenebilir enerji teknolojisi ve pazarı gelişmekte, gün geçtikçe bu gelişmede endtüstri sektörü, araştırma müesseseleri ve akademik çevreler büyük rol almaktadır. Birçok ülkede pazar gelişimi politikası ve programı uygulanması sonucu güvenilirliğin arttigi ve maliyetlerin duştugu gorülmektedir.

Ttirkiye’nin yillik dalga enerji kaynagi 4 - 17 kW/m’lik deniz yoğunluğuyla 10 TW/yıl olarak tahmin edilmektedir.

Dalga enerji dönüştürüctüsünün en verimli gelişebileceği yer olarak Anadolu’nun güneybatı açikları ve İstanbul bogazının kuzeyi olarak öngörülmektedir. Bu bölgelerde ODTÜ’den Kalkan/Akdeniz, igne ada/Karadeniz için alinan belirgin dalga yükseklikleri, ortalama ve en yüksek dalga periyotları (Her biri 23000 den fazla deger içermektedir.), Excel programında bir tabloda toplanarak hazırlanan “Deniz Durumu Dağılım Diyagramları"i şekil 8 ve 9’da sunulmuştur. Burada sütun ve satırlann kesiştiği yerde ölçüm periyodu içinde belirgin dalga yüksekligi, H_sve dalga periyodu, T_e bileşiminin kaç kere gerçekleştigi vardır.

_11.	Wave Period <s)	2	2.2	2.5	2.7	3	3.6	4	4.4	4.8	5.3	5.8	6.4	7	7.7	8.5	9.3	>10,3
0.25 0.5		11	9	17	54	104	177	206	148	217	192	152	157	115	58	16	5	0
0.25 0.5		34	28	28	109	204	415	435	543	556	623	577	485	269	197	98	51	2
0.75		36	9	18	102	176	387	388	469	542	611	611	515	335	242	125	59	3
1.25 1.5		24	10	21	56	72	224	296	300	359	378	325	352	291	191	108	54	7
		16	4	2	33	82	163	195	226	239	290	266	242	196	128	77	32	6
		11	7	5	27	51	122	141	143	199	207	200	189	107	103	73	22	6
1.75 2.25 2.5 2.75 3.25 3.5 3.75		4	5	4	26	35	85	101	100	105	123	132	121	99	89	43	15	6
		4	3	1	19	25	54	52	64	95	80	107	75	53	56	44	18	4
		1	1	2	9	16	27	34	62	54	81	77	62	54	64	26	24	4
		1	1	1	3	8	13	28	40	45	36	46	46	36	41	26	20	25
		1	0	1	2	6	6	22	29	44	39	28	34	39	25	24	12	1
		2	0	0	0	7	11	19	31	26	22	27	25	31	20	23	8	4
		a	0	1	3	3	16	8	12	12	20	17	14	19	12	27	7	4
		1	0	a	0	5	12	13	5	11	11	12	10	13	16	9	3	2
		0	0	a	2	2	2	11	8	7	13	13	8	0	14	19	3	4
		0	0	0	2	1	2	4	7	10	5	5	4	6	12	7	6	2
>4		0	3	0	0	14	20	28	28	20	19	26	20	39	34	28	17	15

3. Dalga Enerjisi Yoğunluğunun Hesaplanması

Bir denizdeki yaklaşık anlık güç 0.49 sabitinin belirgin dalga yüksekliğinin karesi, H_s² ve periyodu, T_e ile çarpımı ile tahmin edilebilir [1];

P(kW / m) = 0.49H_s²T_e (1)

Her bir anlık deniz durumunun yıllık ortalama güç seviyesine katkısı, güç seviyeleri ve yıllık ağırlık faktörü ile değerlendirilir.

∑

^PiWi (2)

En iyi dalga gücü kaynaklarından olan Kalkan açıkları için yapılan tahminler ve istatistiksel analizlerle toplanan bilgiler dalga gücü yoğunluğunun 6,6 kW/m-7,6 kW/m arasında olduğunu göstermektedir. Dalga yiikseklikleri 1,21 metreye varabilmekte ve dalga periyotlan 6,09 saniyeye ulaşmaktadır. (§ekil 10.) Bu bilgiler yılın büyük bir çoğunluğu için geçerlidir.

∑^WiP_i güç seviyelerini, W_i yıl içinde anlık güç seviyesinin kaç kere tekrar ettiğini gösterir.

Şekil 10. Kalkan açıkları için yapılan tahminler

4. Wave Dragon

Wave Dragon Danimarka’da Löwenmark §irketinden Mühendis Erik Friis-Madsen tarafından icat edilip, geliştirilen ve patenti alınan su üstünde yüzen acik deniz dalga enerjisi dönüştürücüsüdür. Düşük enerji (24 kW/m) dalga ikliminde yapılan çalişma değerleri şekil 1 l.’dedir.

Wave Dragon’un üzerine gelen dalga ile su, seviyesi deniz seviyesinden yüksek büyük bir geçici rezervuarda depolanır. Depolanan su, tribünlerden geçerek hidroelektrik santralinde olduğu gibi güç üretir. Bu çalışmadaki hesaplamalar rezervuarda geçici olarak depo edilen suyun potansiyel enerjisini temel alır. Kalkan için hesaplanan 6,6 kW/m’lik düşük enerji akışı, “Wave dragon ”un denendiği denizdeki 24 kW/m düşük enerji akışı ile oranı 1/3,63’tür. Aynı oranda rezervuar boyutu da küçültülerek RETScreen® International’in Small Hydro fizibilite çalışmalarına aktarılmıştır. Bu çalışmadaki rezervuarın bir dalga periyodunda yaklaşık 5000 m³ su alarak türbinlere aktaracağı öngörülmüştür.

Şekil 11. Wave Dragon Çalisma Değerleri Kalkan için Dalga Enerjisi Dönüştürücüsü Olabilirlik Çalışması

10 m’lik (grosshead) bir ytikseklikten su bırakıldiginda en yüksek verim alınmaktadır[2]. (şekil 12.)

En büyük dalgalann uzunluğu 8 metreye vardigi halde bu tür dalgalann yıl boyunca olus. sıklıklan tatmin edici degildir. Hesaplanan giriş bilgileri ve karşilaştırmalı istatistiksel dalga periyotları ile orantılı olarak akiş süreci 21 aynıdeğer olarak belirtildi. Her bir akiş süreci %5’lik bir artişi temsil etmektedir. (şekil 13.)

Model, Kalkan verilerinden aktarılan akiş süreci yiizdelerinden, elektrik üretimi için en verimli, yıl boyunca sürekli olarak kullanılabilecek olan akişi (firm flow) hesaplar. Verimli akis. genellikle yılin en az %95’inde ulaşilabilen akiş olarak tanımlanır. Verimli akiş bu gelişmede 7.37 m³/sn olarak öngörülmuştür[2]. (şekil 13.)

1.21 m ortalama dalga ytiksekligiyle, ortalama 6.09 saniyede bir yeniden dolan 1250 tonluk bir rezervuarla sadece bir sistemin deniz dalgasından yilda 9.368 GWh güç elde edeceği öngörülmektedir[2]. (şekil 14.)

Bu çalişmada günlük yük talebinin yılın diger tüm günleri ile aynı olduğu ve yük-süreç eğrisi ile gösterildiği varsayılmiştır. En yüksek yük 1000 kW alinmiş, enerji talebi yillik 5225 MWh, günlük 14,3 MWh olarak öngörülmüştür. (şekil 15.)

Başlangic Maliveti : 4426735 $
Fizibilite çalışması : 234 500 $
Geliştirme : 313 000 $

Mühendislik : 277 500 $

Muhtelif : 1 052 119 $

Yillik Malivet : 406 659 $

Bakım idame : 406 659 $

Periyodik Masraflar : 1 500 000 $

Diğer Değerler :

Elektrik iiretim maliyeti : 0.0679$/kWh

Yatirim maliyetini karşilama : 8.1 yıl

DagitılanYenilenebilir

Enerji : 9.368MWh/yıl

Ömür : 35 yıl

Enerji, Türkiye’de pek çok sektörde maliyet belirlemedeki en önemli girdidir. Türkiye’de elektrik iiretiminin maliyeti 4,5 cent/kWh. Sanayi alanında kullanmanın maliyeti ise 7,8 cent/kWh. Bu, Avrapa’daki fiyatlardan daha pahalıdır. Dalga enerjisi fiyatlarınin da düşmeye devam edeceği öngörülmektedir.

Genel maliyetlerin hesaplanmasında dişsal maliyetlerin (Soma termik elektrik santralinin insan saglığına olan menfi etkilerini düzeltmek için kisilerin kazanclarından sarfettikleri nakit) ve enerji naklinin(özellikle Dogu Anadolu’dan Marmara Bölgesi’ndeki sanayi kesimine) ilave bir maliyet olarak elektrik fiyatlanna eklenmesi gerekmektedir).

Baltık Denizi ve orada yapılan çalişmalar örnek olarak alınabilir. Acik deniz ve diğer projeler için yeni bir Deniz Hukuku diizenlemesi gerekecektir.

Kiiciik denizlerde Dalga enerjisi dönüstürücü tasanmlarında aşagidaki hususlar göz önünde bulundurulmalıdır;

Türk yatinmcılar için en uygun dalga dönuştürücü teknolojisi, enerji üretim sürecinin devamı boyunca periyodik olarak suyu depolayabilecek bir rezervuar ve dalganın yetersiz olduğu dönemlerde ikili bir yapıyla aym zamanda rüzgar gücü için de kullanarak verimliligi artırabilecek bir sistemi içermelidir. Diğer ülkelerde düşük dalga ikliminde etkili olarak gelişebilecek dönüştürücüler halen geliştirilmektedir. Bu projelere katılmak veya yeni bir ikili tasanma başlamak için gök geç değildir.

Ülkede kalan bilgi birikiminin, diğer alanlarda da kullanılabileceği ve ülke içi üretimin sosyal hayatı etkileyeceği göz önünde bulundurulmalı ve özellikle biiyük şirketlerde, Üniversite, Oda, Kamu kurum ve kuruluşlannda, maliyet analizleri yapihrken bir parametre olarak hesaplara girmesi sağlanmalıdır.