YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI ARASINDA RÜZGÂR ENERJİSİ, ÖNEMİ VE RÜZGÂR SANTRALLERİ

DERSİN HOCASI: Yrd. Doç. Dr. Sibel ZORLU

HAZIRLAYANLAR: 10012706 Arif ÜZGÜN 10013705 Halil ÜSTÜN 08012105 Mahmut İslam BİLİR 10012703 Muhammet Enes CAN

0555 458 64 48 [email protected]

0505 920 37 59 [email protected]

0507 701 32 91 [email protected]

0538 390 46 60 [email protected]

2

ÖZET Ekonomik ve toplumsal kalkınmanın en önemli girdilerinden olan enerji, 70‟li yıllardan itibaren tüm dünya ülkelerinin gündemini ağırlıklı olarak işgal etmektedir. Dünya enerji sektöründe, önceleri petrol krizinden kaynaklanan arz kısıtlamaları, şimdilerde ise çevresel baskılardan kaynaklanan büyük maliyet artışları söz konusudur. Bu yüzden ülke ekonomilerinin temel taşlarından biri de enerji sektörüdür. Enerji üretimine ve kullanımına ilişkin alınacak yatırım kararları ileriye dönük değiştirilemez etkiler yaratır. Hatta enerji ihtiyacını karşılama çalışmaları savaş başlangıcı dahi olmuştur zaman zaman. Ülkemizde ve dünyada hızla artan enerji ihtiyacı, bu artış karşısında mevcut tükenir enerji kaynaklarındaki azalma ve bazı kaynakların yol açtığı çevresel sorunlar; yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarını gündeme getirmiştir. Rüzgar enerjisi bunların içinde en fazla dikkati çeken olmaktadır. Genç mühendis adayları olarak bizler de, giderek büyüyen ve enerji ihtiyacı her geçen gün katlanarak artan Türkiye‟de, enerji ihtiyacını büyük oranda karşılayabilecek Alternatif Enerji Kaynaklarından sadece biri olan Rüzgar Enerjisi üzerinde yoğunlaşmak istedik. Bu çerçevede hem yazılı hem görsel hem de internetten bu konuyu enine-boyuna araştırdık. Ve gördük ki bu konu o kadar geniş ve detaylı ki hepsini burada paylaşmak imkânsız olurdu. Bu yüzden Rüzgâr Enerjisinin önemi, Dünya‟daki payı, Avrupa‟daki kullanılabilirliği, Türkiye‟nin bu pazarda nerede olduğu, rüzgârın oluşumu, teknik açıdan rüzgâr türbini ve çiftliği, maliyet analizi ve Türkiye‟de bu alanda çalışma yapan şirketler hakkında kısa ama önemli bilgiler vermek istedik. Kimi zaman genel kimi zaman detaylı bilgileri paylaşmaya çalıştık. Bizi Alternatif Enerji Kaynakları ve Türkiye‟deki kullanılabilirliği konusunda uyaran ve uyandıran saygıdeğer hocamız Sibel ZORLU hanımefendiye şükranlarımızı borç biliriz..

Arif ÜZGÜN

Halil ÜSTÜN

Mahmut İslam BİLİR

3

Muhammet Enes CAN

İÇENDEKİLER KONULAR:

SAYFA NO:

A.YENİ VE YENİLENEBİLİR ENERJİ VE KAYNAKLARI………………...5 B.ENERJİ İHTİYACINA GENEL BAKIŞ…………………………………….………...5 C.YENİLENEMEZ ENERJİ KAYNAKLARI ÜZERİNE…………………6 D.NEDEN RÜZGAR ENERJİSİ?.................................................................7 Dünyada Rüzgar Enerjisi……………………………………………………………….…………..9 Avrupa‟da Rüzgar Enerjisi ………………….……………………………..10 1.TÜRKİYE RÜZGAR ENERJİ POTANSİYELİ…………………………11 2.TÜRKİYE RÜZGAR ATLASI…………………………………………..12 3.YER SEÇİMİ VE KURULUM…………………………………………..15 4.RÜZGAR ENERJİSİ MALİYET ANALİZİ …………………………...17 5.RÜZGAR TÜRBİNLERİ………………………………………………...21 Bir Rüzgar Türbininin Anatomisi…………………………………………..30 TÜRKİYE‟DEKİ RÜZGAR SANTRALLERİ…………………………….32 Çalışmamız Süresince Faydalandığımız Kaynaklar………………………..39

4

A.YENİ VE YENİLENEBİLİR ENERJİ VE KAYNAKLARI Yenilenebilir enerji gücünü güneşten alan ve hiç tükenmeyecek olarak düşünülen, çevreye emisyon yaymayan enerji çeşitleridir. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Nelerdir?

Yenilenebilir enerji kaynakları tablodan da görüldüğü gibi güneş, rüzgar, jeotermal gibi enerji kaynaklarına verilen isimdir. Tabloda belirtilmeyen okyanus akıntısı ve okyanuslardaki ısı etkisi gibi birkaç çeşit daha yenilenebilir enerji kaynağı mevcuttur. Bu kaynaklardan bazıların eldesi çok kolay bazılarınınki ise çok güçtür. Bir bölgeye enerji sağlanması istendiğinde ön hazırlığının çok iyi yapılması, bölgenin enerji kaynaklarının iyi araştırılması ve de varolan enerjilerin iyi değerlendirilmesi gereklidir. Unutulmamalıdır ki en iyi enerji tasarruflu kullanılan enerjidir. Ülkemizin her yıl elektrik iletim hatlarında kaybettiği enerji miktarı neredeyse ürettiğinin yarısı kadardır. B.ENERJİ İHTİYACINA GENEL BAKIŞ Enerji iş yapabilme kabiliyeti olarak tanımlanır. Endüstriyel manada insanlığın huzuru ve refahı için hizmet veren her enerji türü mühendislik ilgi alanına girer. Günümüzde, endüstrinin en temel enerji tüketimi elektrik enerjisi olup, onu ısınma veya ısıtma amaçlı fosil yakıtlar (petrol, kömür, doğal gaz…) takip etmektedir. Geçmişten günümüze elektrik ekseriyetle hidrolik santraller vasıtasıyla üretilmektedir. Arazi yapısı ve nehir potansiyeli uygun olmayan ülkeler ise termik santraller vasıtasıyla elektrik ihtiyacını karşılamışlardır. Tüm ülkeler yine ısınma ihtiyacını kömür veya petrol ile karşılamaktadırlar. Diğer taraftan enerji ve yakıt talebi sürekli olarak artmaktadır. Dolayısıyla hidrolik santraller veya termik santraller vasıtasıyla ve kömür veya petrol vasıtasıyla yakıt talebi karşılanamaz hale gelmesi kaçınılmaz bir gelecektir. Özellikle kömür ve petrol rezervlerinin sınırlı olması ve bir gün mutlaka bitecek olması gelecek enerji talebini planlayan enerji projeksiyonların çok önemle değerlendirilmektedir. Bugün, petrol savaşları olarak tanımlanabilecek Körfez veya Afganistan krizleri göstermektedir ki, enerji endüstri ihtiyacı yanında çok büyük bir uluslar arası bağımsızlık yönü de vardır. Ülke politikalarında hemen hemen enerji başrolü oynamaktadır. Bir noktada bir ülkenin bağımsızlığı artık kendi enerjisini karşılayabilme potansiyeli ile belirlenmektedir. Enerji olmadan endüstri, endüstri olmadan refah ve mutlu toplum veya bağımsızlığını koruyabilme yeteneği olmayacağı için enerjisiz bir ülke siyaseti düşünülemez. Bahsedilen krizler ve 1974 yılında meydana gelen ve petrol fiyatlarının aşırı yükselmesi ile sonuçlanan petrol krizi enerjinin önemini ortaya koymaktadır. Petrol fiyatlarındaki artış, petrol bağımlısı ülkelerde ekonomik krizlere, ekonomik krizlerde halk ayaklanmasına, böylece de dış ülkelerin müdahelesine ortam hazırlamıştır. Bununla birlikte, 1974 petrol krizinde sanayileşmiş ülkeler teknolojileri ve sanayi ürünleri ihracatları vasıtasıyla, geniş ölçüde petrol kaynaklarına sahip değilken, hafif bir sıkıntı ile bağımsızlıklarından ödün vermeden atlatmışlardır. Hatta benzer bir duruma tekrar düşmemek için enerji bağımsız hale gelmenin yöntemlerini aramışlardır. Petrol, kömür ve hidrolik potansiyele dayanmayan, bilimsel terminolojide Yenilenebilir Enerji Kaynakları olarak isimlendirilen, yeni enerji kaynakları geliştirmişlerdir. Bu kaynakların her ülkede olabilecek olmasına özellikle dikkat edilmiştir. 5

C.YENİLENEMEZ ENERJİ KAYNAKLARI ÜZERİNE Dünyamızda enerji ihtiyacı her yıl yaklaşık olarak %4-5 oranında artmaktadır. Buna karşılık bu ihtiyacı karşılamakta olan fosil yakıt rezervi ise çok daha hızlı bir şekilde tükenmektedir. Şu anki enerji kullanım koşulları göz önüne alınarak yapılan en iyimser tahminlerde bile en geç 2030 yılında petrol rezervlerinin büyük ölçüde tükeneceği ve ihtiyacı karşılayamayacağı görünmektedir. Kömür için şu anki rezervlerle yaklaşık 80-100 yıl , doğalgaz içinse yine yaklaşık 100-120 yıllık bir kullanım süresi tahmin edilmektedir. Ayrıca fosil yakıtların kullanımı dünya ortalama sıcaklığını da son bin yılın en yüksek değerlerine ulaştırmış, yoğun hava kirliliğinin yanı sıra milyonlarca dolar zarara yol açan sel/fırtına gibi doğal afetlerin gözle görülür biçimde artmasına sebep olmuştur. Fosil yakıtlar içindeki karbon havadaki oksijen ile birleşerek CO2 (tam yanma halinde) veya CO (yarım yanma halinde veya yanma havasının az olması) gazları ortaya çıkmaktadır. Yine yakıt içerisinde eser miktarda bulunan kurşun, kükürt gibi elementler yanma sıcaklığında oksijen ile birleşerek insan sağlığı açısından önemli tehdit oluşturan bileşikler (SOx, PbO, NOx…) oluşturmaktadır. Bu yanma ürünleri atmosfere bırakılmakta ve atmosfer içerisinde birikmektedir. Fotosentez, çürüme gibi tabii dönüşümler bu birikime engel olabilse de, aşırı yakıt tüketimi kısa süreli bir birikime neden olmaktadır. Atmosfer içinde biriken yanma gazları güneş ve yer arasında tabii olmayan katman meydana getirmekte, insan ve bitki hayatı üzerinde negatif etkiye neden olmaktadır. Sera Etkisi (Isı enerjisinin karbondioksit gibi gazlar tarafından emilip atmosferde alıkonmasıyla ortaya çıkan ısı artışı) olarak ta bilinen bu etki ve insan sağlığı bugün önemle üzerinde durulan olgulardır. Sera etkisini azaltmak için Kyoto protokolü hazırlanmıştır. Kyoto Protokolü, sera etkisi yaratan gazların salınımını sınırlamayı ve azaltmayı hedefleyen uluslararası bir anlaşmadır. Bu protokol, 11 Aralık 1997 tarihinde Japonya„nın Kyoto kentinde düzenlenen bir zirvede oluşturulmuştur. Protokol, 9 Mayıs 1992′de New York‟da kabul edilen, İklim Değişikliğine Yönelik Birleşmiş Milletler Çerçeve Sözleşmesi‟nin belirlediği ilkelere dayanmaktadır. Protokol‟e taraf olan devletler başta ulusal ekonomilerinin ilgili sektörlerinde enerji etkinliğini iyileştirmeyle ve sera etkisi yaratan gazların salınımını sınırlaya ve azaltmaya yönelik önlemler almakla, sera gazı etkisi yaratan (karbondioksit ve metan… gibi) gazların salımında 2012 yılına kadar, 1990 yılındaki düzeyinden toplam yüzde 5,2 oranında bir azalma sağlamakla yükümlü olduklarını kabul etmektedir. Protokol ancak 2005 yılı Şubat ayında 55 ülkenin protokole onay vermesi ile yürürlüğe girebilmiştir. Ancak, atmosfere en fazla sera gazı salan Amerika Birleşik Devletleri protokolün dışında kalmıştır. Türkiye de 6 şubat 2009′da Kyoto protokolünü imzalamıştır. Yaşam alanımızı günden güne zehirleyen karbon bazlı olan fosil yakıtlara biraz daha yakından bakalım: Doğalgaz: Dünyada ısınmada %75 gibi bir oranla en çok kullanılan yakıt türüdür. Dünyanın toplam enerji tüketiminin ise, %22′sini karşılamaktadır. Çok eski tarihlerden beri kullanılmaktadır. Ülkemizde kullanılan doğalgazın tamamına yakının komşu ülkelerimizden temin etmekteyiz. Kömür: Yeraltında bulunan sertleşmiş hayvan fosillerinin oluşturduğu kolayca yanabilen siyahımsı bir maddedir. Ülkemizde en çok bulunan kömür türü linyit olup, yaygın şekilde kullanılmaktadır. Taşkömürü ise, Zonguldak, Ereğli ve Amasra bölgelerindeki kömür yataklarından çıkartılır. Buradaki madenlerde çıkartılan taşkömürleri yüksek kalori vermeleri ve pahalı olmaları nedeniyle daha çok demir-çelik sanayilerinde kullanılmaktadır. Petrol: Türkiye‟de fazla petrol yatağı bulunmadığından %90′ına yakınının ithal ederiz. Türkiye‟de bulunan petrol yataklarının ise % 98′i Güneydoğu Anadolu Bölgesi‟nde bulunur. Adıyaman ve Mardin çevresinde çıkarılan petrolümüzün tamamı ve ithal edilen petrolümüz, İzmir‟deki Aliağa, Mersin‟deki Ataş, İzmit‟teki İpraş ve Batman rafinerilerinde işlenmektedir. Bor: Dünyadaki bor rezervinin %70′i sadece Türkiye‟de ege bölgesinde bulunmaktadır. Kalan borun tamamına yakını yani %30′luk kısmı ise ABD‟de bulunmaktadır. Türkiye‟de borun bulunduğu yerler Balıkesir (Bigadiç, Sandıklı, Susurluk), Eskişehir (Seyitgazi), Kütahya (Emet) ve Bursa‟dır. Yukarıda bahsettiğimiz Yenilenemeyen Enerji Yaynakları‟nın çevreye etkilerini ana başlıklar altında özetleyecek olursak: (Aslında doğada yenilenemeyen enerji türü yoktur fakat yukarıda adı geçen enerji kaynakları meydana gelişlerinin bir sebebi olarak yenilenmeleri çok uzun süreler almaktadır. Bu nedenledir ki bunlar, yenilenemez enerji kaynakları olarak adlandırılmıştır. Doğalgaz, kömür, petrol ve bor yenilenemez enerji kaynaklarıdır.) 6

Fosil yakıtların çevreye etkileri:   

Global ısınma ve iklim değişikliği: Asit yağmurları ve global hava kirliliği: Şehirde hava kirliliği:

Yukarıdaki bahsettiğimiz genel başlıkları biraz daha açarsak ve etkilerinin görüldüğü alanlardan bahsedecek olursak: Fosil yakıtların kullanılmasından sonra ortaya çıkan zararlı gazlar ekolojiyi ve buna bağlı olarak doğal dengeyi ve canlıların hayat şartlarını bozmaktadır. Bir tarafan başlayan kirlilik ve bozulma domino taşları gibi birbiri ardına daha fazla tahribata sebeb olarak artagelmektedir. Dominı taşlarından neyi kastettiğimiz aşağıdaki sıralamadan daha net anlaşılacaktır. Fosil yakıtların kullanılması sonucu ortaya çıkan gazların neden olduğu çevresel etki alanları:       

Bitki örtüsü üzerindeki etkileri İnsanlar üzerindeki etkileri Topraklar üzerindeki etkileri Hayvanlar üzerindeki etkileri Yer altı ve yerüstü suları üzerindeki etkileri Nükleer enerji ve çevreye etkileri Radyasyon etkileri

Yukarıdaki verilerden anlaşılacağı üzere insanlık artık Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları konusunda şuankinden daha fazla efor sarfetmek zorunda. Türkiye‟de yeni yeni kullanılmaya başlayan ve büyük potansiyeli sahip, Yeni ve Yenilenebilir Enerji türü olan Rüzgar Enerjisinden teknik olarak bahsetmeden önce Rüzgar Enerjisini seçmemizin nedenlerinden bahsetmemiz daha uygun olacaktır. D.NEDEN RÜZGAR ENERJİSİ? Rüzgâr enerjisi temiz, çevreyi kirletmeyen bir enerjidir. Rüzgar enerjisinde ham madde ve ulaştırma masrafı yoktur. Doğadaki rüzgâr kullanılarak üretilmektedir. Rüzgâr türbinleri karmaşık makineler değildir. Gayet basit bir şekilde operatöre ihtiyaç duyulmadan çalıştırılabilmektedirler. Tamamen otomatik olarak çalışabilecek şekilde dizayn edilmişlerdir. Ayrıca bu şekilde sadece periyodik bakımlarının yapılması ile 20-30 yıla yakın çalışabilirler. "RÜZGÂR ENERJİSİ’nin üretim bedeli ücretsizdir." Artan petrol fiyatları veya aniden ortaya çıkan başka maliyetleri olmadığından vergi artırımı olarak vatandaşa yük olmazlar. “Rüzgar Türbinleri Atmosfere zehirli gazlar vermez.” Atmosfere veya yakındaki nehir ve denizlere ısı ve gaz emisyonları yoktur. Isı emisyonu yoktur. Küçük alanlara kurulabilir. CO, CO2 emisyonları ve dolayısıyla çevresel zararı yoktur. Bir yerde 1.000 KW lık modern bir rüzgar türbünü, diğer elektrik üreten kaynaklardan, ekseriya kömür yakan güç santrallerinden atmosfere verilen karbondioksit miktarının yılda 2.000 ton kadarını azaltmış olur. Bir rüzgar türbününün ( vasat bir yerde ) 20 yıllık ömür süresince ürettiği enerji, onun kurulma, işletilme, sökülme, hatta atılma gibi işlerinde harcanan enerjilerden 80 kat daha büyüktür. Diğer bir ifadeyle bir rüzgar türbünü, onu kurmak ve işletmek için gerekli enerjiyi sadece 2-3 ay içinde üretir. 7

“Rüzgar Enerjisi Boldur” Rüzgar kaynakları boldur. Ülkeler elektrik enerjisinin bir kısmını rüzgardan elde edebilecektir ve rüzgar enerjisi tükenmeyecek enerjilerden biridir. Güvenlidir. Yerel ve bağımsızdır. Sonlu fosil kaynaklarına bağımlılığı azaltır. Dolayısıyla tehlikeli değildirler. "Rüzgar türbinleri, patlama yapmaz ve radyasyon yaymazlar." Verimi yüksektir. Modüler üretilir. Bakımı kolaydır. Finansman ve işletim desteklidir. İstenildiğinde kısa bir süre içinde sökülüp başka bir yere sorunsuz olarak parçalar halinde taşınabilir. Ayrıca tek olarak ya da gruplar halinde kullanılabilirler. Ömrünü tamamlamış rüzgâr türbinlerinin söküm maliyetleri de yoktur. Çünkü sökülen türbinlerin hurda değeri söküm maliyetlerini kolayca karşılamaktadır. Bu santrallerin ömürlerini tamamlamasından sonra türbinlerin kullanıldığı alan eski haline kolayca getirilebilmektedir. Genelde kırsal alanlara kurulan bu santraller, arazi için ödenen satın alma veya kira bedelleri ile yöredeki insanlara ciddi bir ekonomik girdi sağlamaktadır. Ayrıca yapım aşamasında da, inşaat faaliyetleri yöredeki insanlara iş olanakları yaratır. Genellikle Rüzgâr Enerjisi santralleri, rüzgârın çokluğu sebebiyle çıplak ve yüksek tepe ve tepeciklere kurulmaktadır. Bu tepeler ancak küçük ekonomik faaliyetler, hayvancılık veya tarımsal faaliyetler için kullanılabilen yerlerdir. Sonlu fosil kaynakların kullanımın azaltıp ve bugünkü enerji üretim kaynaklarına destek olur. Rüzgâr çiftlikleri, termik, hidrolik vb. santrallerle, ekonomik açıdan rekabet edecek düzeye gelmiştir. Rüzgar türbinlerinin kuruluşu sırasında harcanan enerjinin 3 ay gibi kısa bir sürede üretilebilmesi, özellikle bizim gibi kısa dönemde enerji talebi olan ülkeler için önemli bir faktördür. Rüzgar Enerjisi Ölçeklendirilebilir Bir Teknolojidir Rüzgar enerjisi uygulanabilir uygulamaların her türünde kullanılabilir. Örneğin, deniz fenerlerindeki küçük batarya doldurucularından, uzak yerleşimlerdeki 1.000 ailenin elektrik tüketimini karşılayabilecek, endüstriyel ölçekli 1.5 MW kapasiteli türbünlere kadar. Diğer ilginç ve ekonomik uygulamaların bir kısmı, dünyanın her tarafında küçük izole edilmiş dizelle güçlendirilmiş jeneratörlerin birlikte kullanıldığı rüzgar enerji uygulamalarını kapsar. Atlantik ve Akdeniz’deki adalarda deniz suyunu tuzundan arındıran santraller son zamanların örneklerindendir. Rüzgar Enerjisi Gelişen Bir Ülkede İdeal Bir Teknolojidir Rüzgar türbün dizaynı yüksek tekno endüstri olmasına rağmen, rüzgar türbünleri gelişmekte olan ülkelerde kolayca kurulabilir, hizmet edebilir ve lokal kontrolu de yapılabilir. Türbün üreticileri türbün kurucu personel için eğitim imkanı sağlar, lokal çevrede iş yaratır. Üreticiler çok kere türbünün ağır parçalarını, kule gibi, kurma hızı belli bir seviyeye erişinceye kadar lokal olarak üretir. Rüzgar türbünleri kurulduktan sonra, gelişmekte olan ülkelerdeki diğer elektrik üretim teknolojilerini tökezleten yakıt gibi pahalı destekleri istemez. Bugün Hindistan büyük ölçüdeki lokal üretimi ile dünyanın rüzgar enerji teknolojisine sahip ülkelerinden biridir. Yukarıda rüzgar enerjisin birçok faydasından birkaçını zikrettik.

8

Şimdi de dünya üzerindeki bölgelerin ve ülkelerin bu bitmez tükenmez enerjiyi ne kadar kullandıklarını öğrenelim. Kurulu Rüzgar Gücü Kapasitesi (MW) Sıra Ülke 2005 2006 2007 1 ABD 9,149 11,603 16,818 2 Almanya 18,415 20,622 22,247 3 İspanya 10,028 11,615 15,145 4 Çin 1,260 2,604 6,050 5 Hindistan 4,430 6,270 8,000 6 İtalya 1,718 2,123 2,726 7 Fransa 757 1,567 2,454 8 Birleşik Krallık 1,332 1,963 2,389 9 Danimarka & Fareo Adaları 3,136 3,140 3,129 10 Portekiz 1,022 1,716 2,150 11 Kanada 683 1,459 1,856 12 Hollanda 1,219 1,560 1,747 13 Japonya 1,061 1,394 1,538 14 Avustralya 708 817 824 15 İsveç 510 572 788 16 İrlanda 496 745 805 17 Avustrya 819 965 982 18 Yunanistan 573 746 871 19 Polonya 83 153 276

20 Turkiye 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 32 34 34 36

Norveç Mısır Tayvan Brezilya Yeni Zelanda Belçika Güney Kore Finlandiya Fas Çek Cumhuriyeti Ukrayna Meksika İran Kosta Rika Bulgaristan Macaristan Avrupan'nın geri kalanı Amerika'nın geri kalanı Asya'nın geri kalanı Afrika'nın geri kalanı ve Orta Doğu Okyanusya'nın geri kalanı Dünya Toplam(MW)

Dünyada Rüzgar Enerjisi 2008 25,170 23,903 16,754 12,210 9,645 3,736 3,404 3,241 3,180 2,862 2,369 2,225 1,880 1,306 1,021 1,002 995 985 472

20

51 146 433

267 145 104 29 169 167 98 82 64 28 77 3 23 71 6 18 129 109 38

314 230 188 237 171 193 173 86 124 50 86 88 48 74 36 61 163 109 38

31

31

12 59,091

12 74,223 93,849 120,791

333 310 282 247 322 287 191 110 114 116 89 87 66 74 70 65

9

428 365 358 341 326 236 143 134

85 85 70

1970'li yıllarda baş gösteren petrol kıriziyle beraber yenilenebilir enerji kaynaklarına gösterilen ilginin artması rüzgar enerjisinin önemli bir enerji kaynağı olarak ortaya çıkmasını sağlamıştır. Bu yüzden Rüzgâr Gücü, dünyada kullanımı en çok artan yenilenebilir enerji kaynaklarından biri haline gelmiştir. Günümüzde dünyadaki kullanım oranının çok düşük olmasına karşılık, 2020 yılında dünya elektrik talebinin %12'sinin rüzgâr enerjisinden karşılanması için çalışmalar yapılmaktadır. Özellikle rüzgar verimi yüksek bölgelerde kullanılan rüzgar türbinleri sınırlı alan uygulamalarının ötesine geçerek şehir şebekesine katkı yapmaya da başlamıştır. Sol taraftaki grafikte Dünya ülkelerinin 2005 - 2008 yılları arasındaki rüzgar potansiyeli MW biriminden aşağıda verilmiştir. Yandaki grafikten de anlaşılacağı gibi Türkiye sahip olduğu potansiyelin çok altında bir üretim yapmaktadır.

Avrupa’da Rüzgar Enerjisi

Yukarıdaki grafik 2007 sonunda Avrupa‟da kurulu ortalama rüzgar gücünü göstermektedir. Yukarıdaki verilerin kaydedilmesiden tam 2 yıl sonra, 2009 yılında 75gigavat kurulu rüzgar gücü seviyesine ulaşan Avrupa Birliği ülkelerinin 2010 yılı kapanış hedefinin toplam 85gigavat kurulu güce ulaşmak olduğu belirtildi. Toplam 10gigavat değerindeki yatırımların 1gigavat oranının ”off-shore” tipi rüzgar tarlalarından sağlanması öngörülürken; şu andaki piyasalara bakarak en fazla yatırımın Almanya daha sonra İngiltere tarafından yapıldığı söylendi. Ve unutmadan söyleyelim dünyanın en büyük rüzgar gülü çiftliği Birleşik Krallık'ta kuruldu. 300 MW kapasiteli çiftlik, 900 milyon avroya mal edildi.

10

1.TÜRKİYE RÜZGAR ENERJİ POTANSİYELİ Yıllık ortalamalarda Türkiye‟nin en iyi rüzgar kaynağı alanları Ege, Marmara sahilleri olarak görülmektedir. Özellikle Ege Denizinin kuzeydoğusunda şiddetli rüzgarlar bulunmaktadır. İç Anadolu Bölgesinin doğusu, Orta Toroslar, Akdeniz Bölgesinin kuzeydoğusundaki bazı alanlarda ortalama rüzgar hız değerlerinin 7.5 m/s üzerinde olduğu tespit edilmiştir. Bunlara ilave olarak Antakya yakınındaki bir bölgede yüksek şiddetteki rüzgarlar bulunmaktadır. Orta şiddetteki rüzgar hızına sahip geniş bölgeler Türkiye‟nin orta kesimleri boyunca mevcuttur. Marmara Bölgesinin özellikle Avrupa yakasında ve bu alanların Karadeniz kıyısında rüzgar şiddetleri yüksek değerler almaktadır. Orta Karadeniz‟in sahil bölgesi ve yine Akdeniz‟in orta kesimlerinin sahillerinde rüzgar şiddetleri, enerji yatırımları için araştırma yapılacak bölgeler sınıfına girmektedir (Şekil 1)

Şekil 1. Rüzgar Hız Dağılımı (Türkiye Topoğrafyası, 30 m, 50 m, 70 m ve 100 m) Türkiye çapında rüzgar kaynağının mevsime bağlılığı ülkeyi etkileyen sinoptik sistemlere bağlıdır. Birçok mevkide, özellikle sahil boyunca ve doğudaki dağlarda kışları daha güçlü rüzgar hızları tecrübe edilir. Termal sirkülasyonların önemli olduğu diğer yerlerde rüzgar hızları yazları daha güçlü olma eğilimindedir. Türkiye‟nin orta kesimleri boyunca çoğu yerde rüzgar hızı değerleri mevsimden mevsime nispeten sabittir (Şekil 2).

İlkbahar

Yaz 11

Sonbahar

Kış Şekil 2. Mevsimlik Rüzgar Hız Dağılımlı (50 m) Türkiye üzerinde rüzgar hızlarının aylara göre değişimi Şekil 3‟te verilmektedir. Şekilden de görüleceği gibi yer ve zamana göre aylık rüzgar hızlarındaki değişim önemli olmaktadır. Rüzgar enerjisi uygulamalarını etkileyen tüm parametrelerin dikkate alınarak (kullanılamaz alanlar) ve yapılan bazı kabuller sonucunda rüzgar sınıfı orta ile sıradışı arasında olan rüzgarlı arazilerin 131.756,40 MW rüzgar enerjisi potansiyelini desteklediği görülmüştür. Potansiyel içerisinde derinliği 50 m‟ye kadar olan deniz alanları da bulunmaktadır. Bu araziler Türkiye toplamının %3.57‟lik kısmına denk gelmektedir. Türkiye Rüzgar Enerjisi Potansiyelinden Üretilebilecek Elektrik Enerjisi •Türkiye iyi sıra dışı rüzgar sınıfına giren aralıkta rüzgarlı alanların potansiyeli yaklaşık 48000 MW‟lık rüzgar kurulu gücü destekleyebileceği hesaplanmıştır. •Rüzgar enerjisi potansiyelini ortaya koyarken daha önce belirtilen bir çok parametre kullanılmıştır. Fakat bu hesaplamada elektriksel altyapı dikkate alınmamıştır. •Bu miktardaki bir rüzgar enerjisi potansiyeli en güvenli tarafta kalınarak elektrik enerjisine dönüştürülürse yıllık 147 Milyar kWh enerji üretilebilir. •Hesaplamada 50 m yükseklikteki rüzgar hızları, %35‟lik kapasite faktörü, yıllık ortalama rüzgar hızının 7 m/s ve üzerindeki kullanılabilir alanlar ve km2başına 5 MW‟lık bir güç kurulabileceği gibi güvenli yaklaşımlar kabul edilerek yapılmıştır. •Rüzgar enerjisi uygulaması amaçlı kullanılamayacak tüm alanlar bu hesaplamadan çıkarılmış ve dikkate alınmamıştır.

2.TÜRKİYE RÜZGAR ATLASI Türkiye Rüzgar Atlası, Danimarka Meteoroloji Teşkilatının Riso Meteoroloji Laboratuvarında hazırlanmış ve geliştirilmiş olan ve Avrupa Rüzgar Atlasının hazırlanmasında da kullanılan WAsP (Wind Atlas Analysis and Application Program) paket programı kullanılarak Meteoroloji Genel Müdürlüğü ile Elektrik İşleri Etüt İdaresi tarafından hazırlanmıştır. 2002 yılında yayınlanan bu çalışmada DMİ kayıtlarından alınan saatlik ham rüzgar verileri ile yakın çevre engel bilgileri, bölgenin topoğrafyası ve pürüzlülük bilgileri kullanılmıştır. 12

Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİE) tarafından Türkiye Rüzgar Atlası üzerinde yapılan hesaplamalar sonucunda, Türkiye‟nin Teknik Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin yaklaşık olarak 88.000 MW olduğu bulunmuştur. Türkiye Rüzgar Potansiyeli Atlası çalışması, Türkiye çapında 200 m çözünürlükteki rüzgar verileri ve bu verilerden oluşturulmuş haritalar üzerinden yapılmıştır. Rüzgar potansiyeli hesaplamaları için, Türbinlerin kurulması mümkün olmayan alanlara yönelik çeşitli varsayımlar kullanılmıştır. Bu varsayımlar aşağıda listelenmiştir. - Tüm Karayolları 100 m emniyet şeridi içindeki alanlar - Tüm Demiryolu hatlarına 100 m emniyet şeridi içindeki alanlar - Deniz sahillerine 100 m sahil koruma şeridi içindeki alanlar - Havaalanlarına 3 km emniyet şeridi içindeki alanlar - Şehirsel alanlara 500 m emniyet şeridi içindeki alanlar - Çevre Koruma, Milli Parklar ve Tabiat alanlarına 500 m emniyet şeridi içindeki alanlar - 50 m derinlikten fazla olan deniz alanlar - Arazi eğimi %20'den büyük olan alanlar - Rakımı 1500m'den fazla olan alanlar - Göller, nehirler, sulak alanlar,baraj gölleri içerisindeki alanlar - Belirli orman tiplerine sahip alanlar (Koru Ormanları, Ağaçlandırma Alanları, Özel Ormanlar, 13

Fidanlıklar, Sazlık ve Bataklık alanlar,Muhafaza Ormanları, Arboratum) Bu kritelerin dışında, temin edilemeyen altlık haritalar (maden sahaları, petrol doğal-gaz boru hatları, askeri sahalar, özel mülkiyet, turizm bölgeleri, kar örtüsü, vb.) ile öngörülemeyen diğer kriterlerin de olduğu dikkate alınarak, rüzgar santrali kurmaya elverişli olamayacak alanlar EİE‟nin tecrübeleri doğrultusunda % 60 oranında arttırılmıştır. Türkiye toplam yüzölçümünden bu alanlar çıkarıldıktan sonra, rüzgar potansiyeli bir senaryo kapsamında incelenmiştir. 50 m. Yükseklikte rüzgar güç yoğunluğu 300 W/m2'den ve rüzgar hızı 6.8 m/s'den büyük alanlarda, kilometrekare başına 5 MW üretilebileceği öngörülerek rüzgar potansiyeli hesaplamaları yapılmıştır.

Türkiye Yıllık Ortalama Rüzgar Hızı, 50 m

Türkiye Orta-Mükemmel Arası Rüzgar Kaynağı

14

Türkiye Yıllık Ortalama Rüzgar Güç Yoğunluğu, 50 m

Türkiye Denizleri için 50 m Derinliğe Kadar Orta-Mükemmel Arası Rüzgar Kaynağı

3.YER SEÇİMİ VE KURULUM 3.1.Türkiye’nin Rüzgar Enerji Santrali Potansiyeli Rüzgar enerjisinde; bugünkü teknik koşullarda 10 metre yükseklikteki ortalama 6m/s hızda, yılda 2800 saat kullanma süresiyle kurulabilecek ekonomik rüzgar potansiyeli 10000 MW yani 28 milyar kWh (88000 MW teknik potansiyel) düzeyindedir. Bu ekonomik potansiyelin yıllık çalışma saati en kötü rüzgar koşulunda (güvenilir üretim) 1400 saate kadar düşerek ancak 14 milyar kWh üretim gerçekleştirebileceği düşünülmektedir. Rüzgar potansiyeli bakımından zengin olan yörelerimiz batı Ege, Marmara ve Doğu Akdeniz olmak üzere kıyılarımızdır. Orta ve uzun dönemde rüzgar potansiyelinin değerlendirilmesi konusunda; şebeke bağlantısıyla ilgili verilecek izinlerin yanı sıra sistemdeki elektriğin kalitesinin belli standartlarda tutulmasının maliyeti yol gösterici olacaktır. Ayrıca bu konuda, UCTE sistemine bağlanmaya çalışan ülkemiz açısından UCTE standartları belirleyici olacaktır. İl bazında 87 kWh/ m2 elektrik enerjisi tüketimi ile İstanbul en yüksek, 9 kWh/ m2 elektrik enerjisi tüketimi ile Iğdır en düşük tüketime sahiptir.

15

Bu sebeple; TEAŞ APK Dairesi tarafından yapılan uzun dönem elektrik enerjisi üretim planlaması çalışmalarında; lisans alımı rüzgar santrallerine ilave olarak, UCTE tarafından her ülke için öngörülen yedek tutma hesabının yanı sıra EPDK‟ ya yapılmış olan rüzgar santrali başvuruları da dikkate alınarak, 2007 -2020 döneminde her yıl 125 MW’lık rüzgar kapasitesinin (toplam 1750 MW) ilave edilebileceği kabul edilmiştir. 3.1.2.Yer Seçimi Rüzgar istasyonlarının kurulacağı bölgelerde çevresel faktörlerin etkisi büyüktür. Bu etkiler ağaçlar, binalar gibi faktörlerdir. Bu faktörler kurulu bir santralin verimini düşürebileceği gibi, kurulum öncesi veri ölçümlerinde yön ve şiddet bakımından hatalı sonuçların alınmasına neden olmaktadır. Bir ölçümün yapıldığı yüksekliğin 10 katı mesafede olan cisimler engel olarak kabul edilir. Rüzgar türbini için yer seçilirken dikkat edilmesi gereken bazı hususlar vardır. Bunlar biri rüzgar santralinin inşa edileceği alanın ulaşım ve taşıma faaliyetlerine uygun olmasıdır. Rüzgar türbinleri oldukça büktür ve yerleştirilmeleri için vinçlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu sebeple inşa alanının vinçlerin girebileceği özellikte olması gerekir. Ya da en kötü ihtimalle alanın elverişli hale getirilmesi gerekmektedir. Olmazsa olmazların başında rüzgar generatörünün kurulacağı alanın rüzgar rejimi bakımından verimli ölçütlerde olması gerekliliğidir. Bunu bilebilmek için bilimsel verilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu veriler Elektrik İşleri Etüt İdaresi tarafından sağlanan “Türkiye Rüzgar Enerjisi Potansiyel Atlası”ndan yararlanarak takip edilebilmektedir. Avrupa‟da da REPA benzeri çalışmalar daha eski tarihlerde yapılmış ve bunlardan da yararlanmak mümkündür. 3.1.3.REPA Projesi REPA projesi (Türkiye Rüzgar Enerjisi Potansiyel Atlası) EİEİ tarafından 5 ayı aşkın bir süre içerisinde 200m x 200m ölçülerinde hazırlanmıştır, Türkiye coğrafyasının tüm kara ve deniz alanları kapsayacak şekilde 3 ayrı nümerik hava analiz modelinin uzun yıllara ait gerçekleşmiş meteorolojik parametrelerle geriye doğru çalıştırılması sonucu üretilmiş rüzgar veri atlasıdır. Proje riskleri açısından bakıldığında en kötü sonuç kurulum alanının temininde yapılan etütlerin yanlış bir seçim ile sonuçlanmasıdır. Tahmin edilen rüzgar hızının ortalama değer olarak %10 az çıkması amorti süresi üzerinde %30 lara varan gecikmelerin gerçekleşmesine neden olmaktadır. Rüzgar potansiyelinin belirlenmesinde çeşitli bilgisayar programları da kullanılmaktadır. Bunlardan en çok tercih edileni WASP ASMI adı verilen Danimarka yapımı programdır. Girilen en az 3 meteorolojik istasyon tarafından temin edilen veriler yardımıyla program gelece yönelik tahmini değerler koyabilmektedir. 3.1.4.Rüzgar Enerjisi Kurulum Esnasında Dikkat Edilmesi Gerekenler Rüzgar Enerjisi Kurulum Esnasında Dikkat Edilmesi Gerekenler şu şekilde sıralanabilir; -Arazinin rüzgarının bol olması gerekir. -Eğimli ve engebeli bölgeler istikrarlı rüzgar rejimine engel olmaktadır. -Rüzgar enerjisi istasyonu kurmak için izin gerekmektedir. Lisans işlemleri için EPDK’ya başvurmak gerekmektedir. -Kurulum alanı kolay ulaşılabilir olmalıdır. -Rüzgar türbininde üretilen enerjinin şebekeye iletimi kolay olmalıdır. 3.1.5.Rüzgar Enerjisi Santralı (RES) Yatırımcılarının İzlemesi gereken Yöntemler (EİEİ)  REPA'dan yararlanarak rüzgar potansiyeli yüksek olan yerlerin belirlenmesi ve bu yerler için rüzgar kaynak bilgilerinin tespit edilmesi,  İlgilenilen bölgede daha önce rüzgar enerjisi santralı başvurusunun olup olmadığının araştırılması,  İlgilenilen bölgenin arazi yapısı, arazi mülkiyeti, ulaşım imkanları, trafo merkezlerine olan uzaklıları gibi parametrelerin belirlenmesi,  Düşünülen santral sahasını temsil edebilecek optimum rüzgar ölçüm noktası veya noktalarının belirlenmesi,  Belirlenen her bir ölçüm noktasında standartlara uygun olarak en az 1 yıl olmak üzere enerji amaçlı rüzgar ölçümlerinin yapılması,  Elde edilen rüzgar verilerinin analiz edilerek yatırım kararının alınması, 16

 Yatırım fizibilitesinin hazırlanması, Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu'na lisans başvurusu 3.1.6.Değerlendirme Sonucu Ortaya Çıkan Tablonun Enerji Potansiyeli Kritiği Marmara bölgemizde Türkiye‟nin enerji tüketim lokomotifi konumundaki İSTANBUL kentinin kıyı kesimlerinin (ki özellikle Avrupa yakasının Karadeniz kıyıları, Yalova sahil şeridi ve Çanakkale sınırlarındaki kıyı bantları ) nin en yüksek rüzgar enerjisi eldesi potansiyeline sahip (7 m/s) proje implementasyon alanını barındırmakta olduğu görülmektedir. Rüzgar ölçüm değerleri bu yöndeki tercihi doğurmaktadır. REPA‟da yeşil ve açık yeşil tonaj da renklendirdiği ve 6-6.5 m/s ortalama rüzgar hızı değerindeki bölgelerin ise sekonder (ikincil) değerlendirme kapsamında ele alınabileceğinden bahsedilebilir. “yine İstanbul şehri için kullanılacak türbin tipinde yüksek türbin çapına ve boy uzunluğuna sahip olması gerekliliği saptanmıştır.‟‟ Her ne şekilde düşünülürse düşünülsün rüzgar enerjisi ülkemizin en önemli enerji kaynaklarından biridir. Çok iyi rüzgar kaynak alanlarında yer alan bu potansiyel özellikle Marmara, Ege ve Akdeniz bölgelerimizde yoğunlaşmaktadır. Bu özelliği ile de rüzgar enerjisi avantajlı bir coğrafik dağılım sergilemektedir. Yapılması gereken bu doğal ve temiz enerji kaynağımızın sonuna kadar kullanabilecek yönetimsel, teknik ve altyapı düzenlemelerini biri an önce yerine getirmektir. Bu amaçlarla ülkemiz rüzgar enerjisi sektörünün umut edilen başarıyı sağlayabilmesi için yapılmasında yara görülen bazı öneriler şu şekilde sıralanabilir; -Proje geliştiren firmalar finansman temin etmekte zorlanmaktadırlar. Bu durum büyük oranda özellikle standartlara uygun ölçümlerin ve fizibilite çalışmalarının yapılmaması sonucunda ortaya çıkmaktadır. Rüzgar enerjisi uygulamalarında standart ölçümler zorunlu hale getirilmeli, ölçüm ve fizibilite hazırlama konularında uluslar arası finansörlerce kabul edilen kurumlardan yetkili özel şirketler yaygınlaşmalıdır. -Rüzgar ölçüm cihazlarının ülkemizde üretilmesi için gerekli adımlar bir an önce atılmalıdır. Rüzgar ölçümleri ve analizlerinin yetkili kurumlara onaylatılması için önemli meblağlarda döviz yurtdışına çıkmaktadır. -Rüzgar enerjisi ile ilgili konularının detaylı bir şekilde incelendiği (ölçüm,fizibilite hazırlama, kanat ve türbin testleri vb.) standartlara uygun bir rüzgar enerjisi laboratuarı kamu sektöründe kurulmalıdır. Rüzgar enerjisi bu laboratuarla birlikte kamu tarafında sahipli bir hale getirilmelidir. -Rüzgar enerjisi uygulamaları için imar ve izin işlemleri uzun süre almaktadır ve çok karmaşık bir yapı sergilemektedir. Bu yapı daha sade hale getirilmelidir. -Lisans almış şirketlerin yatırıma geçebilmesi için ucuz krediler temin edilmelidir. -Güç sistemindeki altyapı yetersizlikleri giderilmeli veya iyileştirilmelidir. Uygulanmakta olan kısıtlar ve düzenlemeler modern yöntemlerle tekrar gözden geçirilmeli ve yeniden yapılandırılmalıdır. -Aşırı talep nedeniyle türbin tedarikinde sorunlar yaşanmaktadır ve fiyat artışları olmaktadır. Bu nedenle yerli rüzgar türbini üretimi teşvik edilmeli ve rüzgar enerjisi sanayi geliştirilmelidir. Bu şekilde rüzgar enerjisinin istihdam yaratma özelliğinden de faydalanma imkanı doğar. -Lisanslama işlemi yeniden gözden geçirilmeli ve rüzgar enerjisi konusunda yeni lisans türleri tanımlanmalıdır. Özellikle rüzgar enerjisinin diğer enerji kaynaklarıyla hibrit olabilme özelliğinin önü açılmalıdır. 4.RÜZGAR ENERJİSİ MALİYET ANALİZİ Rüzgar Enerjisi halihazırda mevcut üretim teknolojileri ile kilowatt başına yüksek sermaye gerektiren ancak yakıt ve işletme maliyeti en düşük olan bir enerji kaynağıdır. Yoğun sermaye gerektiren her yatırımda olduğu gibi Rüzgar Enerjisi Santrallerinin karlılığı sermayenin fiyatına, yani tesislerin öz sermaye ve kredi finansman koşullarına çok duyarlıdır. Örneğin faiz, geri ödeme planı ve vade gibi unsurlar kredi finansmanının maliyetini belirlediği gibi tesis amortisman dönemi ile özsermaye geri ödeme süresi de özsermaye finansmanının maliyetini etkilemektedir. Avrupa Komisyonunun hazırladığı rapora göre Avrupa Birliğine üye ülkelerin Rüzgar Enerjisi için finansman koşulları kimi zaman uygulamaya konan kanunlar ile çok büyük değişiklikler gösterebilmektedir. Örneğin tesislerin amortisman dönemi İngiltere‟de Fosil Yakıt Olmayan Yakıtlar Yükümlülüğünün (Non Fossil Fuel Obligation – NFFO) kabulünden sonra uzatılmıştır. Dolayısıyla öz sermaye maliyeti önemli ölçüde düşürülmüştür. Bu rapora göre aşağı Tablo a‟daki finansman koşullarına göre oluşan rüzgar enerjisi maliyetleri Tablo b‟de verilmiştir. 17

Tablo (a) Finansman koşulları Ülke Danimarka Almanya Hollanda Portekiz İngiltere

Faiz Oranı 7% Değişken, %5 üstü 5% 10% Girişimci belirliyor

Vade 20 yıl 10 yıl

Tablo (b) Rüzgar Enerjisi Maliyetleri

Rüzgar

Santral Sermaye Maliyeti ECU/ kW 1000

Yakıt Maliyeti

İşletme Maliyeti

cECU/kWh 0

cECU/kWh 1

Rüzgar Enerjisi yatırımlarının karlılığının finansman koşullarına göre ne kadar değiştiği hakkında bir fikir verebilmesi maksadıyla %5 ve %10 olan faiz oranları ve değişik amortisman sürelerine göre oluşan enerji fiyatları grafiği aşağıda sunulmuştur. (Avrupa Komisyonu Enerji Genel Müdürlüğü Raporu.) Kıyaslama yapılabilmesi maksadıyla dünyanın bir diğer ucunda Amerikan Rüzgar Enerjisi Birliğinin yayınladığı ve Kaliforniya Enerji Komisyonun 1996 yılı Enerji Teknolojileri Durum Raporuna göre muhtelif enerji kaynaklarının maliyetleri aşağıda sunulmuştur;

Tablo(c) Muhtelif Enerji Kaynaklarının Maliyeti

Yakıt Kömür Gaz Hidrolik Biomas Nükleer Rüzgar

Yeni Kapasite Maliyeti (sent/ kWh) 4.8-5.5 3.9-4.4 5.1-11.3 5.8-11.6 11.1-14.5 4.0-6.0

Amerikan Rüzgar Enerjisi Birliğine göre bir çalışmada rüzgar santralleri gaz santralleriyle aynı koşullarda finanse edilebilse maliyetlerin %40 düşebileceği hesaplanmıştır. Ülkemizde kullandırılan kredi faizleri ve vadelerinin dış kaynaklı kredi bile olsa hem ABD‟de kullandırılan ve hem de Avrupa Birliğine üye ülkelerde kullandırılan kredilerden daha kötü koşullarla sağlandığı, dolayısıyla Türkiye‟deki Rüzgar Enerjisi Santrallerinin Sermaye Maliyetinin daha yüksek olacağı bir gerçektir. Yukarıdaki açıklamalardan da görüldüğü gibi halihazırda iyi finansman koşullarıyla Rüzgar Enerjisi Santralleri, Gaz, Hidrolik, Kömür, Biomas ve Nükleer Enerji Santrallerine göre dış maliyetler göz önüne alın18

masa bile çok daha ucuzdur. Rüzgar enerjisi sektöründeki teknolojik gelişmelerin mevcut hızıyla devam etmesi halinde ileride Rüzgar Enerjisi Santrallerinin maliyetlerinin önemli ölçüde düşmesi beklenmektedir. Aşağıda bu beklenti ile ilgili grafik muhtelif enerji kaynakları göz önüne alınarak sunulmuştur; 4.1.Dış maliyetler Yukarıda, dış maliyetleri direk olarak üretim veya tesisle ilgisi olmayıp çevreye ve/veya enerji sektörüne veya diğer sektörlere verilen zararların maliyeti olarak tanımlamıştık. Bu bağlamda enerji santrallerinin mevcut dış maliyetlerini iki ana başlık altında toplayabiliriz; • İnşaat alanı : Her enerji santralının işgal edeceği bir toprak parçası vardır. Bu alanın diğer amaçlarla kullanımının, enerji santrali olarak kullanımından daha faydalı olması durumunda bir dış maliyet oluşmuş demektir. Aynı şekilde enerji santraline tahsis edilecek alan üzerinde daha önceden yapılan faaliyetlerin iptal edilmesi de çok ciddi bir dış maliyet unsurudur. • Çevresel Etkiler : Kimi enerji santrallerinde kullanılan yakıtlar, atmosfere veya çevresine düzenli olarak atık maddeler bırakmaktadırlar. Bu maddelerin santralin yakın ve uzak çevresine verebileceği olumsuz etkiler birer dış maliyet unsurudur. Ayrıca enerji santralinde olabilecek doğal felaketler veya arızalar sebebiyle çevreye verilebilecek zararların da riskini çevredeki doğal yaşam veya tesisler taşımak zorundadır. Bu riskin sigorta şirketlerince taşınması durumunda belirli bir prim ödenmesi gerekmektedir. Bu risk primi de diğer bir dış maliyet unsuru olarak karşımıza çıkmaktadır.

4.1.1.İnşaat Alanı Genellikle Rüzgar Enerjisi santralleri, rüzgarın çokluğu sebebiyle çıplak ve yüksek tepe ve tepeciklere kurulmaktadır. Bu tepeler ancak küçük ekonomik faaliyetler, hayvancılık, veya tarımsal faaliyetler için kullanılabilen yerlerdir. Genel olarak rüzgar enerjisi santralleri için dikilen türbinlerin her biri en fazla 100 m2 ‟lik bir alan kaplamaktadırlar. Her bir türbinin birbirlerinden uzaklıkları ise kanat çapına ve rüzgar rejimine bağlı olarak 50 ila 200 metre arasında değişmektedir. Rüzgar türbinleri arasında kalan arazinin ise başka faaliyetler için kullanılmasında hiçbir sakınca yoktur. Nitekim yurt dışında bu alanların tarımsal ve hayvancılık faaliyetleri için sıkça kullanıldığı görülmektedir. Ayrıca dünya genelinde Rüzgar Santrallerinin Offshore tabir edilen deniz üstünde kurulan tipleri oldukça yaygınlaşmaktadır. Bu durumda santral inşaatı için alan kaybı söz konusu bile olmamaktadır. Hidroelektrik Santrallerin barajlı tiplerinde ise gövde önünde oluşturulan yapay göl yüzünden ne kadar büyük bir alanın kaybedildiği herkesçe bilinmektedir. Bu alanda daha önceden yapılan ekonomik faaliyetler ve varsa yerleşim yerleri hatta tarihi değeri sebebiyle paha biçilemeyen arkeolojik varlıklar da tamamen baraj gölünün altında kalmakta ve çok büyük bir dış maliyet ile karşılaşılmaktadır. Bu alanların başkaca ekonomik faaliyetler için kullanılması gibi bir alternatif de ortadan kalkmaktadır. Maalesef hidroelektrik santrallerin inşaat maliyetinde bu husus genellikle dikkate alınmamaktadır. Termik veya Nükleer enerji santrallerinde ise genellikle inşaat alanının kaynağın bulunduğu yere yakın olması veya inşaat konusunda kolaylık sağlayabilecek alanların seçimine dikkat edilmektedir. Bu aşamada da söz konusu yerlerde daha önceden yapılan faaliyetler ile bu alanların başka amaçlarla daha faydalı kullanımı olabileceği konusu pek dikkate alınmamaktadır. 4.1.2.Çevresel Etkiler Konvansiyonel enerji kaynaklarıyla çalışan elektrik santrallerinde kullanılan teknolojiye göre, düzenli olarak çevreye bırakılan atık miktarı değişebilmektedir. Bu bağlamda ABD orta-ileri teknoloji kullanan bir ülke 82 olarak adlandırılabilir. Amerikan Rüzgar Enerjisi Birliği verilerine göre hazırlanan muhtelif enerji kaynakları için hazırlanan ABD‟deki emisyon miktarları aşağıda sunulmuştur;

19

Tablo(d) Karbondioksit (CO2) Emisyonu (Küresel ısınmada, sera etkisi yaratan başlıca unsur):

Yakıt Kömür Doğal Gaz Petrol ABD Ort. Rüzgar

Salınan CO2/kWh (paund) 2,13 1,03 1,56 1,52 0

1997 Üretimi

Toplam CO2 Emisyonu

kWh (milyon) 1,804 283,6 77,8 3,494 3,5

(milyon paund) 3,842 292 121 5,312 0

Tablo (e) Sülfür Dioksit (SO2) Emisyonu (Asit yağmurlarını doğuran başlıca unsur)

Yakıt Kömür Doğal Gaz Petrol ABD Ort. Rüzgar

Salınan SO2/kWh (paund) 0,0134 0,000007 0,0112 0,008 0

1997 Üretimi

Toplam SO2 Emisyonu

kWh (milyon) 1,804 283,6 77,8 3,494 3,5

(milyon paund) 24,173 2 871 27,952 0

Tablo (f) Nitrojen Oksit (NOx) Emisyonu (Asit yağmurlarını doğuran diğer bir unsur ve dumanlı sisin temel maddesi)

Yakıt Kömür Doğal Gaz Petrol ABD Ort. Rüzgar

Salınan NOx/kWh (paund) 0,0076 0,0018 0,0021 0,0049 0

1997 Üretimi

Toplam NOx Emisyonu

kWh (milyon) 1,804 283,6 77,8 3,494 3,5

(milyon paund) 13,710 510 163 17,120 0

Bütün bu atıkların yanı sıra doğal felaketler veya ihmal sonucu Nükleer veya Hidroelektrik Santrallerde meydana gelebilecek hasarlar sonucu çevreye verilebilecek zararın büyüklüğü herkesçe çok iyi bilinmektedir. Bu tür bir risk eğer sigorta şirketlerine yüklense maliyetlerin ve ödenecek primin ne olacağı meçhuldur. Rüzgar enerjisi santrallerinde oluşabilecek tek çevresel etki olarak gürültü gösterilmektedir. Ancak rüzgar enerjisi santralleri, rüzgar rejimine bağlı olarak, genelde yerleşimin olmadığı veya rakım farklılıkları 20

sebebiyle gürültünün etkilerinin daha az hissedildiği yerlerde kurulmaktadır. Diğer yandan türbin teknolojisindeki gelişmeler doğrultusunda gürültü emisyonları gün geçtikçe düşürülmekte ve hatta türbinlerden 150200 metre uzaklıkta 40 dB (Fısıltı seviyesi)‟nin altına inilmektedir. Dolayısıyla gürültü etkisiyle oluşacak bir çevresel kirlenme Rüzgar Enerjisi Santralleri için göz ardı edilebilecek orandadır. Yukarıda bahsedilen emisyon miktarları ile risk primlerinin toplamının kilowatt saat başına ne kadarlık bir maliyet getireceğinin hesaplanması oldukça zordur. Bu aşamada gelişmiş ülkelerin yukarıda bahsedilen emisyon miktarları ve risk primleri için kurumlara ek vergiler getirmeyi düşündüklerini görmekteyiz. Örneğin Avrupa Birliğine üye ülkelerde kömür santrallerinden kWh başına 1.6 cECU, gaz ile çalışanlardan 0.8 cECU ve nükleer enerji ile çalışan santrallerden de 0.7 cECU ek vergi toplanması düşünülmektedir. Dolayısıyla Rüzgar Enerjisi hariç diğer enerji kaynaklarından üretilen elektrik enerjisinin maliyeti göz önüne alınırken en azından 0.7 ile 1.6 cECU/kWh‟lık bir dış maliyetin varlığı göz önüne alınmalı ve yukarıdaki bölümlerde verilen enerji maliyetlerine eklenmelidir. Türkiye şartları dikkate alındığında (yakıt kalitesi ve teknoloji düzeyi) bu dış maliyetin 2-2.5 cECU/kWh‟dan az olmaması beklenmelidir. 5.RÜZGAR TÜRBİNLERİ Özet: Enerji gereksinimini karşılamak için çeşitli tipleri olan rüzgar türbinleri (RT‟ler) yüzyıllardır kullanılmaktadır. İnsanların rüzgar enerjisinden faydalanma çalışmaları, yel değirmenlerinden günümüzün Offshore‟larına doğru bir gelişme içerisinde olmuştur. Çok çeşitli alanlarda yararlandığımız rüzgar enerjisinden verimli bir enerji elde etmek için, mevcut şartlara göre kurulacak RT‟in seçimi çok önemlidir. Her bir RT farklı özelliklere ve kullanım alanlarına sahiptir. Bu çalışmada, bilinen RT‟lerin özellikleri incelenerek, birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları belirlenmiştir. 5.1.Giriş Binlerce yıldır teknelerin yelkenini şişiren, mısır ve buğday öğütmekte kullanılan rüzgar enerjisi, artık ortak enerji üretimi için esmektedir. İnsanlık yel değirmenlerinden, modern rüzgar santrallerine doğru uzanan teknolojik bir süreç yaşamıştır. Fosil yakıtların ucuzluğu yedeniyle yeterli seviyede önemsenmeyen rüzgar enerjisi, 1970‟li yıllardaki petrol krizleri nedeniyle tekrar hatırlanmıştır. 1980 sonrasındaki gelişmelerle, Avrupa ve ABD‟de rüzgar santralleri ekonomi, çevre ve enerji açısından çağdaş mühendislik ürünleri haline gelmiştir. Rüzgar Türbinlerinin (RT‟lerin) seri üretimine geçilmesi ile bu alandaki yatırımlar ve türbin üzerindeki gelişmeler gün geçtikçe artmış ve rüzgar santralleri kurulmuştur. Önceleri kara parçaları üzerinde kurulan rüzgar santralleri, artık denizlerin üzerine (Alarga – Offshore) kurulmaktadır. 1970‟li yılların sonlarında, rüzgar enerjisi sağlayan küçük RT‟ler, diğer alternatif enerjilerle karşılaştırıldığında,yatırım maliyetlerinin azlığı ve gelişen teknolojilerin etkisiyle, pek çok kişinin ilgisini çekmiştir. 1979–1985 yılları arasında uygun devlet kredileri ile 4500‟den fazla 1 ile 25kW arasında değişen güçlerde rüzgar santralleri yapılmıştır. Aynı dönemde çeşitli özellikte 1000 adet uzaktan kontrollü sistem tesis edilmiştir. Dünyada; rüzgar enerjisinden elektrik üreten ilk türbin, 1891‟de modern aerodinamiğin önemli mühendisi olan Paul la Cour tarafından Danimarka‟da inşa edilmiştir. Elektriğin birim fiyatı yüksek olduğundan, 1980–1981 yıllarında, endüstriyel ve teknolojik gelişmeler sonucu 55kW kapasiteli RT‟ler yapılıp, üretimine başlanmıştır.Rüzgar endüstrisi daha çok yaygınlaşmış ve Risoe National Laboratuvarı yardımı ile Avrupa Rüzgar Atlasının gelişmesine paralel olarak elektrik birim fiyatlarında önemli ölçüde azalmalar meydana gelmiştir. En küçük RT‟ler 1982 yılında California piyasasına girdiğinde, Danimarka‟da uzun süredir kullanılmaktaydı. California‟da 1979–1985 yılları arasındaki devlet yardım programı etkisini göstermiş ve 1981 yılında 150 adet olan küçük RT sayısı, 1985 yılı sonlarında 16000‟e ulaşmıştır. California‟daki bütün RT‟lerin %75‟ine ortak olan Danimarkalı üreticiler, 55kW‟lık RT‟ler için bir endüstri kurmuşlardır. Danimarkalı RT üreticileri, bugün bile dünya çapındaki piyasada en büyük üretici olma özelliğini elinde bulundurmaktadır. 1985 yılında 25m kanat çapında ve 250kW gücündeki RT prototipi California‟da yapılmış ve 21

kısa bir zaman içinde piyasaya sürülmüştür. Danimarka da ise piyasayı canlı tutmak amacıyla ev tipi RT‟ler tekrar geliştirilerek piyasaya sürülmüştür. Bugün bile 0,1–10kW arasında bağımsız çalışan çeşitli güçlerde ev tipi RT‟ler imal edilmektedir. Küçük RT‟lerin gelişmesine paralel olarak, 1976–1980 yılları arsında piyasanın talebi üzerine birkaç ülke büyük RT‟ler için yatırım yapmıştır. Almanya ve dünyada, büyük RT‟lerin geliştirilmesi için milyon marklar harcanmış, fakat teknik problemlerle karşılaşılıp olumsuz düşünceler ortaya çıkınca, destek azalmıştır. İkinci büyük RT üretimi maliyet ve performans bakımından başarılı olmasına rağmen tüketiciler tarafından ilgi görmemiştir. Böylece büyük RT‟lerin geliştirilmesi mümkün olmamıştır. 1989 yılından itibaren Almanya‟da RT teknolojisi hızla gelişmiştir. Rotor çapı 25m, çıkış gücü 150250kW olan RT‟ler imal edilmiş ve bunu rotor çapı 30-35m, çıkış gücü 300kW‟dan büyük türbinler izlemiştir. Bu türbinler 2–3 yıl piyasaya egemen olmuştur. 1992 Ağustos ayında ilk Tacke-Windtechnik‟in yaptığı 500kW‟lık RT çalışmaya başlamıştır. Bunu ENERCON‟un E40 ve diğer Avrupalı üreticilerin ürettiği türbinler takip etmiştir. 500kW‟lık RT‟nin gelişmesi için 37m kanat çapında rotor imalatına başlanmıştır. Bunu 46m çapında ve 600kW gücünde ve özellikle iç bölgelerde, düşük rüzgarlı alanlarda kullanılmak üzere dizayn edilmiş RT‟ler izlemiştir. Tacke-Windtechnik‟in yaptığı 500kW‟lık RT‟den dört yıl sonra 1996 yılı sonlarına doğru ENERCON 66m çaplı 1,5 MW gücünde RT üretmeye başlamıştır. Bu ilerlemeyi; 66m çaplı ve 1,65 MW gücündeki türbinler izlemiştir. Artık günümüzde karadaki uygulamalar için 70m, 80m hatta 100m rotor çaplı ve 2 MW ve üzeri güçlerdeki bir RT görmek olağan dışı değildir. Rüzgar enerjisi bakımından deniz alanları karalara göre daha büyük zenginlik gösterdiği için denizlerde de deniz üstü (Offshore - Alarga) rüzgar santralleri kurulmasına başlanmıştır. Birinci etapta kıyıdan uzaklığı 10km‟yi ve derinliği 10m‟yi geçmeyen alanlar hedeflenmiştir. İlk deniz üstü rüzgar çiftliği 5 MW güçle Danimarka‟da Lolland adası yakınlarında kurulan Vindeby rüzgar çiftliğidir. Diğer ülkeler (İngiltere, İsveç) ile birlikte Avrupa‟da şu anda 12MW‟lı offshore santrali çalışır durumdadır. Ve Avrupa bu kurulu gücünü 180MW‟a çıkarmayı planlamaktadır. 2030 yılında ise Avrupa da rüzgar enerjisi kurulu gücünün % 25‟ini Offshore RT‟lerinin oluşturacağı beklenmektedir. Daha yüksek enerji elde etme rüzgar enerjisinde genel amaçtır. Yüksek enerji üreten ve daha uzun ömürlü santral kurulması için Avrupa da uygun yer bulunamadığından Offshore Rüzgar santralleri kullanıma geçmiştir. Deniz üzerinde olduklarından dolayı, kurulum maliyeti karadakilere oranla çok daha fazladır. Bu durum büyük bir dezavantaj oluşturmasına rağmen 50 MW ve üzeri projelerde tercih edilmektedirler. Offshore RT‟lerin bakım ve işletme masrafları karadaki türbinlere göre daha pahalı ve zor olmaktadır. Ağır kış koşullarında bu türbinlerde rutin bakım ve ulaşım büyük sorun olmakta, bazen türbinlere günlerce erişilememektedir. En iyi hava koşullarında bile bakım ve işletme maliyetleri karadakilere göre daha pahalıdır. 5.2.Rüzgar Türbini Çeşitleri Tarih boyunca çeşitli evrimler geçiren rüzgar makinelerinde kullanılan türbinler farklı tiplerdedir. Şimdiye kadar değişik nitelikte ve tipte geliştiren bu RT‟lerden bazıları günümüzde ticari hale gelmiştir. RT‟ler dönme eksenine göre üç gruba ayrılırlar: - Yatay eksenli rüzgar türbinleri - Dikey eksenli rüzgar türbinleri - Eğik eksenli rüzgar türbinleri

22

5.2.1.Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri (YERT)

Bu türbinlerde; dönme ekseni rüzgar yönüne paralel, kanatlar rüzgar yönüne diktir. Bu türbinlerde rotor kanatların sayısı azaldıkça rotor daha hızlı dönmektedir. Bu türbinlerin verimi yaklaşık %45‟dir. YERT genel olarak yerden 20-30m yüksekte ve çevredeki engellerden 10m yüksekte olacak şekilde yerleştirilmelidir. Rüzgar hızının, rotor kanadı uç hızına bölünmesi ile elde edilen orana kanat uç hız oranı (λ) 23

denir. Eğer; - λ= 1–5 Çok kanatlı rotor, - λ= 6–8 Üç kanatlı rotor, - λ= 9–15 İki kanatlı rotor, - λ>15 Tek kanatlı rotor kullanılır. YERT, farklı sayıda rotor kanadına sahip olan ve rüzgarı önden alan veya rüzgarı arkadan alan sistemler olarakta çeşitlilik gösterirler. 5.2.1.1.Rüzgarı Önden Alan Makineler: Yıllardır yaygın olarak kullanılan bu makinelerde rotor yüzü rüzgara dönüktür. En önemli üstünlüğü kulenin arkasında olacak rüzgar gölgeleme etkisine çok az maruz kalmasıdır, yani rüzgar kuleye eğilerek varır. Kule yuvarlak ve düz olsa bile kanadın kuleden her geçişinde türbinin ürettiği güç biraz azalır. Bu nedenle rüzgar çekilmesinden dolayı kanatların sert yapılması gerekir ve kanatların kuleden biraz uzakta yerleştirilmesi gerekir. Ayrıca, önden rüzgarlı makineler, rotoru rüzgara karşı döndürmek için “Yaw” mekanizmasına gerek duyarlar. 5.2.1.2.Rüzgarı Arkadan Alan Makineler: Bu makinelerin rotorları kule arkasına konur. Bunların önemli üstünlüğü rüzgara dönmek için “Yaw” mekanizmasına gerek duymayışlarıdır. Eğer nacelle ve rotor uygun tasarlanırsa, nacelle rüzgarı pasif olarak izler. Daha önemli bir üstünlük kanatların esnek özelliğe sahip olmasıdır. Bu, hem ağırlık hem de makinenin güç dinamiği açısından önemli bir üstünlüktür. Böylece bu makinelerin avantajları; önden rüzgarlı makinelere göre daha hafif yapılması sonucu kule yükünün azalmasıdır. Ancak, kanat kuleden geçerken meydana gelen güç dalgalanması, türbine önden rüzgarlı makinelerden daha çok zarar verir. 5.2.1.2.1.Tek Kanatlı Rüzgar Türbinleri:

Tek kanatlı RT‟nin yapılmasının sebebi, kanat sayısına göre dönme hızının yüksek olması ve bu sayede makine kütlesini ve rotorun döndürme momentini azaltmaktır. Ek olarak rotor kanadı, kanat üzerindeki yapısal yükleri azaltacak mekanizma ve kanat mekanizma hareketinin pürüzsüz olabilmesi için, tek menteşe ile sabitleştirilip, 2 karşı ağırlıkla dengelenmelidir. Diğer taraftan tek kanatlı rotorlarda, ilave yüklerden ortaya çıkan aerodinamik balanssızlık ve mekanizma hareketinin kontrol altında tutulması için hub çok iyi yapılmalıdır. MBB firması tarafından tasarlanan, her birinin tesis gücü 630kW olan ve rotor çapı 56m üç tip RT Almanya‟nın Wilhelmshaven yakınında çalışmaktadır. En önemli ticari dezavantajı, 120m/sn civarındaki kanat uç hızının sebep olduğu rotorun aerodinamik gürültü seviyesidir. Bir kanatlı RT‟nin kanat uç hızı, üç kanatlı RT ile karşılaştırıldığında, iki kat daha yüksektir ve daha fazla gürültü içermektedirler. 24

Almanya halkı, gürültü ve görsel rahatsızlık nedeniyle bu RT‟lerin piyasada kullanılmasına şans tanınmamıştır.

5.2.1.2.2.Çift Kanatlı Rüzgar Türbinleri:

Üç kanatlı türbinlere göre rotor maliyetinin azaltılmak istenmesi bu türbin fikrini doğurmuştur. Birçok ülkede 10 ila 100m rotor çaplı ölçülerde RT‟ler tasarlanıp, Avrupa ve ABD‟de çalışmaya başlamıştır. Bu ticari RT‟lerden sadece birkaç tanesi prototip durumundan, seri üretime geçebilmiştir. İki kanatlı rotorun balansı, bir kanatlı rotora göre daha düzgündür. Fakat maalesef iki kanatlı rotorun sebep olduğu dinamik hareketleri önlemek için ilave teknik güç, maliyetin daha fazla artışına sebep olmaktadır. Hub‟ın titreşimi azaltmak için rotora kadran sistemi ilave edilmiştir. Bu kadran, rotor şaftına dikey ve iki rotor kanadına dik yerleştirilir. Üç kanatlı rotorla karşılaştırıldığında en büyük avantajı; kanat uç hızlarının yüksek olmasıdır. Bu RT‟nin gürültü seviyesinin yüksek olması ve düşük rüzgar hızlarında (3m/ sn) çalıştırılması dezavantajıdır. Günümüzde iki kanatlı rotor, şimdi birkaç ünitedir ve en az bir an için artan piyasaya dikkat edecek olursak iki kanatlı rotora hiçbir eğilim bulunmamaktadır. 5.2.1.2.3.Üç Kanatlı Rüzgar Türbinleri:

Üç kanatlı modern türbinler, dünyanın her tarafında kullanılmaktadır. Üç kanat kullanımının asıl sebebi, dönme momentinin daha düzgün olmasıdır. Bu türbinde, türbinin yapısı üzerinde depolanan yüklerden dolayı salınım yapan atalet momentini olmadığından, hub içinde titreşimi önleyici pahalı parçalara ge25

rek yoktur. Kanat uç hızı 70m/sn altında olduğundan gürültünün düşüklüğü, sarsıntısız döndükleri için göz estetiğini bozmamaları önemli bir avantaj olup, halk tarafından kabulünü sağlamıştır. Küçük güçlü RT‟lerde, üç kanatlı rotor kullanıldığında güç problemleri ortaya çıkar. Bu problemin çözümü için düşük devirde dönen rotorun devir sayısını 1/n oranında arttıran dişliler kullanılır ve “Cut in” olarak adlandırılan hız değerine ulaşıncaya kadar, jeneratör boşta çalıştırılır.

5.2.1.2.4.Çok Kanatlı Rüzgar Türbinleri:

Çok Kanatlı RT‟ler (rüzgargülleri), RT‟lerin gelişmemiş ilk örnekleridir. Yıllarca sadece su pompalamasında kullanılan bu türbinler, bu işlemdeki moment gereksiniminin karşılanabilmesi amacıyla, çok kanatlı olarak üretilmiştir. Çok kanatlı RT‟ler düşük hızda çalışırlar. Türbin kanatlarının genişlikleri, pervane göbeğinden uçlara gidildikçe artım gösterir. Pervane mili, dişli kutusuna bağlanarak, jeneratör mili devir sayısı artırılır ve otomobillerde uygulama alanı bulan jeneratörler kullanılır. Rüzgargülleri, rüzgargülü pervane düzleminin rüzgar hız vektörünü her zaman dik olarak alabilmesi için de, rüzgargülü yönlendiricisi taşımaktadırlar. 5.2.2.Dikey Eksenli Rüzgar Türbinleri (DERT)

Dönme eksenleri rüzgar yönüne dik ve düşey olan bu türbinlerin kanatları da düşeydir. DERT rüzgarı her yönden kabul edebilme üstünlüğüne sahiptir. Bu türbinler rüzgarı sürükler veya kaldırır. İlk harekete geçişleri güvenilir değildir. Bu türbinlerin verimi yaklaşık %35‟dir Türbinlerin üreteç ve vites kutusu toprak seviyesinde kurulabildiğinden kuleye gerek duymazlar. Bu yüzden düşük rüzgar hızlarında çalışmak zorunda kalırlar ve “Yaw” mekanizmasına ihtiyaçları yoktur. Düşük rüzgar hızları ve az miktarda su pompalamak için tasarlanmışlardır. Kanat sayısının artması malzeme ağırlığını da beraberinde getirdiğinden, yüksek rüzgar hızlarında verimsiz çalışır. Rotor çapı 5m olan türbinden yaklaşık 0,5kW güç elde edilir. Bu türbinleri yer yüzeyine bağlayabilmek için çelik halatlara gereksinim duyulmaktadır.

26

5.2.2.1.Savonious Rüzgar Türbinleri:

Savonius RT, 1925 yılında Finlandiya‟lı mühendis Sigurd J. Savonius tarafından keşfedilmiştir. İki yatay disk arasına yerleştirilmiş ve merkezleri birbirine göre simetrik olarak kaydırılmış, “kanat” adı verilen iki yarım silindirden oluşmaktadır. Belirli bir hızla gelen rüzgarın etkisiyle, çarkı oluşturan silindirin iç kısmında pozitif ve dış kısmında negatif bir momentin olmaktadır. Pozitif moment, negatif momentten daha büyük olduğundan, dönme hareketi pozitif moment yönünde sağlanır. Diğer DERT‟lere göre; düşük rüzgar hızlarında iyi başlangıç karakteristiklerine sahip olması, yapımının kolay ve ucuz olması, rüzgarın yönünden bağımsız olması ve kendi kendine ilk harekete başlaması gibi birçok üstünlüklere sahip olan Savonius RT‟lerinin, aerodinamik performansı düşük olduğu için ilk uygulama alanları; havalandırma, su pompalama gibi kısıtlı alanlar olmuştur. Savonius RT‟nin birçok üstünlüğü bulunmasına rağmen, aerodinamik performanslarının düşüklüğü nedeniyle kullanılmamaktadır. Son yıllarda yapılan Savonius RT çalışmaları, aerodinamik performansın geliştirmesi yönünde olmuştur. Aldoss ve Najjar, bu çarkın performansı üzerine; “sallanan kanatlı çark” kullanarak deneysel bir çalışma yapmışlardır. Çalışmalarında Savonius RT‟nin performansını, hem rüzgarın gerisinde hem de rüzgara doğru, çark kanatlarının bir optimum açı ile geriye doğru salınmasına müsaade ederek geliştirmişlerdir. Reupke ve Probert, Savonius RT‟nin çalışma etkinliğini arttırmak için, türbin kanatlarının kavisli kısımlarının yerine bir sıra menteşelenmiş kanatçıklar yerleştirmiştir. Kanatçıklar rüzgara doğru ilerlerken, rüzgar basıncının etkisinde otomatik olarak açılmış ve daha az akış direnci elde edilmiştir. Kanatçıkların ilk konuma gelirken,tekrar otomatik olarak kapandığını tespit edip, çok düşük uç hız oranlarında, düzeltilmiş parçalı kanatlı çarklardan, klasik Savonius RT‟lerine oranla daha yüksek momentler elde edildiğini belirlemişlerdir.

27

5.2.2.2.Darrieus Rüzgar Türbinleri:

1931 yılında Fransız mühendis George J.M. Darrieus tarafından icat edilmiştir. 1970 ve 1980‟lerde Amerika ve Kanada da Darrieus türbinlerinin kanat dizaynları üzerine geniş çalışmalar yapılmıştır. Kanatları geometrik formlu aerodinamik profile sahip olduğundan yüksek performanslıdır. Kanatlardaki hafif eğim sayesinde kanatlardaki çekme gerilimleri minimuma iner. Yüksek hızlarda çalışabilir ve türbin; 2 veya 3 kanatlı olur. İlk hareket için Savonius RT veya bir tahrik motoru gerekmektedir. 5.2.2.2.1.H-Darrieus Rüzgar Türbinleri:

Dikey eksenli en önemli RT‟lerden biridir. Darrirus RT‟nin geliştirilmesiyle meydana gelen daha karmaşık tipte bir türbinidir. Darrirus RT‟den iki önemli farkla ayrılır. Bunlar: - Aerodinamik profili düzdür. - Kanatlara pitch kontrol uygulanır.

28

5.2.2.2.2.Eğik Eksenli Rüzgar Türbinleri (Wagner RT) Dönme eksenleri düşeyle, rüzgar yönünde bir açı yapan RT‟lerdir. Bu tip türbinlerin kanatları ile dönme eksenleri arasında belirli bir açı bulunmaktadır. Rüzgar Türbinlerinin Birbirleri ile Karşılaştırılması Rüzgar çiftlikleri kurulumunda; rüzgar şartları, kurulacak alan ve ciddi kayıplardan kaçınmak için RT‟lerinözellikleri bilinmelidir. RT‟ler incelendiği üzere kanat çeşitleri, rüzgarı alış şekilleri ve kullanım alanlarına göre birkaç çeşitte imal edilebilmektedir. Aşağıdaki Tablo 1, Tablo 2 ve Tablo 3‟de RT‟lerin birbirleri ile çeşitli özellikleri ve tipleri dikkate alınarak kıyaslanması verilmiştir. Bu tablolarda; türbinin kullanış amacı, bölgedeki rüzgar ve maddi imkanlara göre nasıl bir türbin seçimi gerektiği veya kurulmak istenen türbinin özellikleri görülmektedir.

29

Yerel yüzey yapısı, bitki örtüsü ve yüksek bina gibi engeller rüzgar hızını etkileyen faktörlerin başında gelmektedir. Türbinler düz tepelerde, en yüksek noktaya; vadi, kanyon ve geçitlerde ise hakim rüzgarı alabilecek ve tüketiciden uzak olmayacak şekilde yerleştirilmelidir. Kanat yerleşiminde, asgari kanatın yerden 3m yüksekte olması ve kullanım yerinden 40m uzakta olması avantajdır. Rüzgar çiftliklerinde yapılan düzenlemelerde her bir türbin, rüzgarı en iyi alacak şekilde ve birbirlerinin arkasına, gölgeleme etkisi en az olacak şekilde yerleştirilmesine dikkat edilmelidir. Bir Rüzgar Türbininin Anatomisi

30

Rüzgar türbini adından da anlaşıldığı gibi dönme hareketine dayalı olarak rüzgardan enerji üreten bir makine. Yenilenebilir enerji kaynaklarının öneminin artması ile sektör olarak rüzgar enerjisi ülkemizde son yıllarda birçok yatırım ve gelişmeye sahne oldu.Her gecen gün gelişen teknolojinin ve rekabetin de etkisi ile sektörün önemi daha da artmakta. Bu anlamda bir rüzgar türbinin temel çalışma prensibi ve içerisinde bulunan parçaların işlevlerini anlamak bir gereklilik haline geldi. Aşağıda rüzgar türbinini oluşturan temel birimleri ve açıklamalarını bulabilirsiniz. Rüzgar Ölçer (Anemometer) : Rüzgar hızını ölçer, bu bilgiyi kontrol ünitesine iletir. Pervane Kanatları (Blades) : Çoğu rüzgar türbini 2 veya 3 adet pervane kanadına sahiptir. Kanatların üzerinden esen rüzgar, kanatları kaldırıp dönmelerini sağlar. Fren (Brake) : Dönmekte olan diski acil durumlarda durdurmaya yarar. Sistem mekanik, elektronik veya hidrolik olarak çalışabilir. Kontrol Ünitesi (Controller) : Kontrol ünitesi rüzgarın hızındaki değişikliklere göre sistemi durdurur veya harekete geçirir. Rüzgar hızının saatte 8-16 mil arasında olması durumunda sistemi çalıştır. Aynı şekilde rüzgar hızının saatte 55 milden yüksek olduğu durumlarda ise sistemi durdurur. Rüzgar hızının saatte 55 milden fazla olması, türbinlere zarar vermektedir. Kontrol ünitesi bu nedenle önemlidir. Vites Kutusu (Gear box) : Vitesler düşük hız milini, yüksek hız miline bağlayarak donuş hızını 30 -60 devir/dakikadan (rpm) 1000-1800 devir/dakikaya seviyesine (elektrik üretmek için gerekli olan dönüş hızı) çıkartırlar. Vites kutusu bir rüzgar türbininin pahalı (ayni zamanda ağır) bir parçasıdır. Günümüzde vites kutusuna gerek kalmadan doğrudan sürüş özelliğine sahip, düşük rotasyonlu hızlarda elektrik üretebilen jeneratör teknolojileri alanında araştırmalar sürmektedir. Jeneratör (Generator) : 60-cycle ALTERNATİF AKIM üreten indüksiyon jeneratörü. Yüksek Hız Mili (High-speed shaft) : Jeneratörü sürer. Düşük Hız Mili (Low-speed shaft) : Rotor tarafından dakikada 30-60 dönüş yapacak şekilde düşük hızlarda dondurulur. Makine Bolumu (Nacelle) : Makine bölümü rüzgar türbin kulesinin tepesinde durur ve içerisinde vites kutusunu, düşük ve yüksek hız millerini, jeneratörü, kontrol ünitesini ve freni bulundurur. Bazı türbinlerin makine bölümleri üzerlerine helikopter inebilecek kadar geniştir. Durdurma (Pitch) : Pervane kanatları elektrik üretmek için çok düşük veya çok yüksek olan hızlarda, rotor hızını kontrol altında tutmak amacı ile bazen durdurulup bazen de durdurulur. Çark (Rotor) : Pervane kanatları ve göbek bölümüne rotor yani çark adı verilir. Kule (Tower) : Rüzgar türbinleri yüksek irtifada daha fazla enerji üretebildikleri için kule bölümünde dayanıklı malzemeler (boru seklinde çelik, beton veya çelik kafes) kullanılır. Rüzgar : Resimde gördüğünüz rüzgar türbini rüzgarın gelis yönüne doğru bakacak şekilde yerleştirilmiştir ve çalışma mekanizması buna göre tasarlanmıştır. Bu türbinlere rüzgara karsı çalışan rüzgar türbinleri denir. Rüzgarın geliş yönünün tersine bakacak şekilde elektrik üreten türbinler de vardır. Fakat yaygın değildir. 31

Yelkovan (Wind vane) : Rüzgarın yönünü ölçer ve bu bilgiyi sapma sürücüsüne iletir. Böylece rüzgar türbininin rüzgara doğru dönmesi sağlanmış olur. Sapma Sürücüsü (Yaw drive) : Rüzgara karsı çalışan ruzgar türbinleri daha önce de bahsettiğimiz gibi rüzgarın geliş yönüne dönük olarak çalışmak zorundadırlar. Sapma sürücüsü rüzgarın yönünde olan değişiklere göre rotorun sürekli olarak rüzgara dönük olmasını sağlar. TÜRKİYE’DEKİ RÜZGAR SANTRALLERİ

Türkiyenin ilk rüzgar enerji santrali Alize Germiyan ( 1,5 MW )

Alaçatı‟ya 7 km uzaklıkta olan Germiyan köyünde Türkiye‟nin ilk rüzgar enerji santrali sıfatını 32

alan Germiyan santrali 1998 yılının Şubat ayında devreye girmiştir. Toplam kurulu gücü 1,5 MW olan santralde 3 adet 500 kW‟lık rüzgar türbiniyle yıllık ortalama toplam 4 milyon kWh elektrik enerjisi üretmekte ve yaklaşık 1.626 konutun elektriğini karşılamaktadır. Bozcaada Rüzgar Enerji Santrali ( 10,2 MW )

Türkiyenin 3. rüzgar santralı olan Bozcaada Rüzgar Enerji Santrali için 1996 yılında ölçümlere başlandı ve 1998 yılında fizibilite ve izin süreçlerinden sonra 3 ay gibi kısa bir sürede bitirdikten sonra ve Haziran 2000'de üretime başladı. 17 adet 600 kW Enercon türbini olan 10.2 MW kurulu gücündeki Bozcaada Rüzgâr Enerji Santralı yılda yaklaşık yılda 35 milyon kWh elektrik üreterek 14.000 konutun elektriğini karşılamaktadır. Ada ihtiyacının 30 kat fazla üretilen elektrik çevreye zarar vermemek amacıyla yeraltı kablolarıyla Çanakkale‟ye aktarılmaktadır. Mare Manastır Rüzgar Enerji Santrali ( 39,2 MW )

1998 yılında başvurusu yapılmış, 2000 yılının Ekim ayında uygulama sözleşmesi imzalanmış ve 2005 yılında son izin alınmış ve kurulum aşamasına geçmiş. 49 adet 800 kW Enercon türbini olan 39,2 MW kurulu gücünde Alaçatı‟ya 7 km uzaklıktaki Mare Manastır Rüzgar Enerji Santralimiz yılda yaklaşık 128 milyon kWh elektrik üreterek 53.000 konutun elektriğini karşılamaktadır. Mare Manastır Rüzgar Enerji Santrali, Dünyanın ilk 3 “Gold Standard” tescili alan gönüllü karbon projelerinden bir tanesidir. Yılda ortalama 93.000 ton CO2 atmosfere verilmeden elektrik üreterek çevreye katkıda bulunan Mare Manastır santrali bölgede istihdam yaratmasıyla da sürdürülebilir ekonomik büyüme sağlamaktadır. 33

Anemon Rüzgar Enerji Santrali ( 30.4 MW )

30,4 MW kurulu gücündeki Anemon santrali 38 tane 800 kW‟lık Enercon türbini ile yılda yaklaşık 92 milyon kWh elektrik üretmektedir. Ortalama 67.000 ton CO2 atmosfere verilmeden üretilen bu elektrik yaklaşık 38.000 konutun elektriğini karşılamaktadır. 2007 yılının Şubat ayında üretime başlayan Anemon Rüzgar Enerji Santrali Dünya‟nın ilk 3 “Gold Standard” tescili alan gönüllü karbon projelerinden biridir. Burgaz Rüzgar Enerji Santrali ( 14,9 MW)

Burgaz‟ın kurulu kapasite gücü 14.9 MW‟dır. 18 adet Enercon türbini ile yılda ortalama 47 milyon kWh elektrik üreten Burgaz yaklaşık 20.000 konutun ihtiyacını karşılamaktadır. 2007 yılının Ağustos ayında üretime başlayan ve yılda 30.000 ton CO2 avantajı sağlayan santral Gold Standart tescilini almış durumdadır.

34

Sayalar Rüzgar Enerji Santrali ( 34,2 MW)

Zorlu hava koşullarında büyük çabalar ile inşaatı tamamlanarak 2008 yılının Mayıs ayında üretime geçen Sayalar Rüzgar Enerji Santrali 38 tane 900 kW‟lık Enercon türbininden oluşmaktadır. Manisa‟nın Kırkağaç yakınlarında kurulu olan santral yılda yaklaşık 92 milyon kWh elektriği 68. 000 ton CO2‟i atmosfere vermeden üretmektedir. Dünyanın ilk 3 “Gold Standard” tescili alan gönüllü karbon projelerinden biri olan Sayalar yaklaşık 45.000 konutun elektriğini karşılamaktadır. Dares Datça Rüzgar Enerji Santrali ( 29,6 MW)

1998 yılında başvurusunu yaptıktan sonra 2000 yılının Ekim ayında uygulama sözleşmesi imzalanmış. Uzun ve zorlu geçen izin süreçlerinden sonra 2008 yılının Nisan ayında kurulum aşamasına geçilmiş ve 2008‟in sonunda üretime başlamıştır. Yılda yaklaşık 53.000 ton CO2 salınmadan temiz ve sürdürülebilir bir elektrik enerjisi üretmektedir. Dares Datça Rüzgar Enerji Santralinde bulunan 28 tane 800 ve 8 tane 900 kW‟lık Enercon türbinlerinin yılda yaklaşık 81 milyon kWh elektrik üreterek yaklaşık 36.500 konutun elektriğini karşılamaktadır.

35

Çamseki Rüzgar Enerji Santrali ( 20,8 MW)

Çanakkale İli Ezine ilçesinde kurulan ve Bozcaada‟daki santralin karşı tarafında kurulan Çamseki Rüzgar Enerji santrali 2009 yılının Haziran ayında üretime başlamıştır. Ezine trafo merkezine bağlı olan santralin 10 tane 2000 kW ve 1 tane 800 kW‟lık Enercon türbini ile yılda yaklaşık 70 milyon kWh ektrik enerjisi üretecek olan rüzgar enerji santrali, yaklaşık 44.000 ton CO2 eşdeğeri emisyon azaltımını sağlayacaktır. Kurulu gücü 20.8 MW olan santralimiz ile yaklaşık 29.000 konutun elektrik ihtiyacı karşılanmaktadır. Keltepe Rüzgar Enerji Santrali (20,7 MW)

Balıkesir ili Susurluk ilçesinde kurulmuş olan Keltepe Rüzgar Enerjisi Santrali 23 tane 900 kW‟lık türbin ile yılda 65 milyon kWh elektrik üretmektedir. Yaklaşık 41.000 ton CO2‟i havaya salmadan üreterek bu elektrik 27.000 konutun ihtiyacını karşılamaktadır.

36

Sarıkaya Rüzgar Enerji Santrali ( 28,8 MW)

Tekirdağ ili Şarköy ilçesinde kurulan Sarıkaya Rüzgar Enerjisi Santrali için 1998 yılından itibaran rüzgar ölçümleri yapılmıştır. 14 adet 2000 kW ve 1 adet 800 kW‟lık rüzgar türbininden oluşan santral yılda yaklaşık 96 milyon kWh elektriği 60.000 ton CO2‟i havaya salmadan üretmektedir. 40.000 konutun elektrik tüketimini karşılayabilecek kapasitededir.

Kuyucak Rüzgar Enerji Santrali (25,6 MW)

Manisa ili Kuyucak ilçesinde devreye alma işlemleri devam eden Kuyucak Rüzgar Enerjisi Santralinin ilk bölümü ticari üretimine başlamıştır.

37

Havran Rüzgar Enerji Santrali (16 MW)

Çanakkale ili Havran ilçesinde kurulumu devam eden Havran Rüzgar Enerjisi Santrali 2011 yılı içinde devreye girecektir. Seyitali Rüzgar Enerji Santrali (30 MW)

İzmir ilinde kurulumu devam eden Seyitali Rüzgar Enerjisi Santrali 2011 yılı içinde devreye girecektir.

38

Çalışmamız Süresince Faydalandığımız Kaynaklar: Elektroteknik / Prof. Dr. Mehmet Dalfes ( İnkılâp Ve Aka Basımevi) Rüzgar Türbinlerinin Çeşitleri ve Birbirleriyle Karşılaştırılması / Nida NURBAY, Ali ÇINAR Kocaeli Üniversitesi Makine Eğitimi Bölümü Dünya‟da ve Türkiye‟de Rüzgar Enerjisi / Yrd. Doç. Dr. Önder GÜLER İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü Dünya‟da ve Türkiye‟de Rüzgar Enerjisi / Yrd. Doç. Dr. Önder GÜLER İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü Rüzgar Enerjisinin Önemi Ve Rüzgar Türbini Tasarımı / Makine Müh. Halil İbrahim Karadağ(Tez Çalışması) Rüzgar Enerjisi Teknolojisi Ve Türkiye‟nin Rüzgar Enerjisi Potansiyeli / Makine Müh. Oğuzhan Tümerdem(Tez Çalışması) Türkiyenin Rüzgar Enerjisi Potansiyeli Ve Maliyet Analizi / Makina Müh. Metin Yılmaz(Tez Çalışması) Yenilenebilir Enerji Kaynakları Ve Tarımda Uygulamasının Araştırılması / Makina Müh. Mehmet Koç (Tez Çalışması) REK / Rüzgar Enerjisi Teknolojileri Öğrenci Semineri(8 Aralık 2010, YTÜ) Rüzgar Enerjisi Kaynaklarımız / Dr. Yüksel MALKOÇ

http://www.die.gov.tr , Devlet İstatistik Enstitüsü (DIE). http://www.eie.gov.tr http://tr.wikipedia.org/wiki/Avrupa_Birli%C4%9Fi_%C3%BClkelerinde_r%C3%BCzg%C3%A2r_g% C3%BCc%C3%BC http://www.limitsizenerji.com/ http://www.enerturk.com.tr/ http://www.kontrolkalemi.com/forum/ http://www.enerjikulubu.com/index.php http://www.csenerji.com/# http://www.alternaturk.org/video/ http://www.soyutwind.com/cumhur.php?dil=tr http://www.ruzgarenerjisikulubu.com/ 39