RÜZGAR
ENERJİSİ
EMĠN BUHRA YAPICIOĞLU
Rüzgar Nedir, Neden OluĢur? Rüzgar, atmosferdeki havanın dünya yüzeyine yakın, doğal yatay hareketleridir. Rüzgâr, alçak basınçla yüksek basınç bölgesi arasında yer değiştiren hava akımıdır, daima yüksek basınç alanından alçak basınç alanına doğru hareket eder. İki bölge arasındaki basınç farkı ne kadar büyük olursa, hava akım hızı o kadar fazla olur. Rüzgar ayrıca yenilenebilir bir enerji kaynağıdır.
Yenilenebilir Enerji Nedir ? Yenilenebilir enerji gücünü güneşten alan ve hiç tükenmeyecek olarak düşünülen, çevreye emisyon yaymayan enerji çeşitleridir. Bu kaynaklardan bazıların eldesi çok kolay bazılarınınki ise çok güçtür. Ülkemizin her yıl elektrik iletim hatlarında kaybettiği enerji miktarı neredeyse ürettiğinin yarısı kadardır.
Rüzgar Enerjisi Tarihçesi Ruzgar gucu kullanımı, Asya’dan Avrupa’ya 10.yuzyıl civarında gecmistir. Bu gecisin ilk belirtileri olarak 11. ve 12.yuzyılda Ġngiltere de ruzgar değirmenlerinin kullanıldığı bilinmektedir. Mesela, 1190‘lı yıllarda Alman haclıları ruzgar değirmenlerini Suriye’ye getirmistir. Dolayısıyla Orta cağ doneminde ruzgar enerjisinin Avrupa da kullanıldığını gormekteyiz. Hala gunumuzde bircok ulkede ciftciler tarafından kullanılan ruzgar değirmenleri daha cok kuyulardan su cekmek amaclı kullanılmaktadır.
Rüzgar Enerjisi Tarihçesi 1981 yılında Paul la Cour ve Danimarka Askov Folk High School bilim adamlarının olusturduğu bir grup ruzgardan elektrik enerjisi ureten ilk tribunu yaptılar. Danimarka hukumetinin desteğiyle de test amaclı bir ruzgar santrali kurdular. 1918 yılına gelindiğinde Danimarka’da ruzgardan elektrik enerjisi uretmek amacıyla kurulan 120 adet RT bulunmaktaydı. Gucleri 20-30 KW arasında değisen bu RT ‘lerin toplu gucleri 3 MW civarındaydı.
Rüzgar Enerjisi Tarihçesi İkinci Dunya Savası yıllarında ruzgar enerjisinde buyuk gelismeler oldu. Danimarkalı bir sirket olan F.L Smith 2 ve 3 kanatlı ruzgar tribunleri insa etmistir. Bunların en buyuğu 1941 yılında Vermont‘ da insa edilen 1.25 megawatt SmithPutnam makinesidir. Yatay eksenli, 2 kanatlı ve 175metre rotor capına sahiptir.
Rüzgar türbinlerindeki gelişmeler
Güç (kW)
30
50
250
600
1500
5000
Rotor Çapı (metre)
15
20
30
40
70
125
Yükseklik (h) (metre)
30
40
50
78
100
120
35000
95000
400000
1250000
3500000
17000000
Yıllık Enerji Üretimi (kWh)
Rüzgar Enerjisi Rüzgâr gücü, elektrik üretmek için rüzgâr türbinleri, mekaniksel güç için Yel değirmeni, su veya kuyu pompalama için rüzgâr pompaları veya gemileri yürütmek için yelkenler kullanarak rüzgârın kullanışlı formundaki rüzgâr enerjisinin sonucudur. 2009’un sonunda dünya çapındaki rüzgâr güç generatörlerinin kapasitesi 159,2 GW (GigaWatt) idi. Enerji üretimi ise 340 TW (TeraWatt) idi. Bu da dünyada kullanılan elektriğin %2’si anlamına geliyor.
Rüzgar Enerjisi Enerji üretimi, 2007, 2008 ve 2009 yıllarında ikişer kat olmak üzere hızlı bir şekilde artıyor. 2008’de Statik (veya durağan) elektrik üretimi Danimarka'da %19, İspanya ve Portekiz'de %13, Almanya ve İrlanda'da %7 olmak üzere bazı ülkelerde (hükümetin desteğiyle) rüzgâr gücü gözle görülür şekilde, hızla artıyor. TÜRKİYE'de çalışmalar yeni yeni başladı. Mayıs 2009 itibariyle 80 ülkede ticari olarak rüzgâr gücü kullanılıyor.
Rüzgar Enerjisinin Avantaj ve Dezavantajları Rüzgar Enerjisinin Avantajları; Temiz bir enerji kaynağıdır, emisyonu yoktur. Yerel bir enerji kaynağıdır, dışa bağımlı değildir. Yatırım alanının % 1’ini kullanır, bu alanlarda tarım ve hayvancılık faaliyetleri yapılabilir. Ucuz bir enerji kaynağıdır. Atıl alanlar kullanılabilir. Yüksek istihdam yaratır. Rüzgar Enerjisinin Dezavantajları; Görüntü kirliliği yaratabilir. Gürültü kirliliği yaratabilir. Radyo ve TV sinyallerini bozabilir. Kuş göç yollarında, kuşlara zarar verebilir.
DÜNYA’DA VE TÜRKİYE’DE RÜZGAR • 1980 sonrasındaki gelişmelerle Avrupa’da ve ABD’de rüzgar santralleri enerji, ekonomi ve çevre açısından çağdaş mühendislik ürünleri haline gelmişlerdir. • 1999 başı verilerine göre, dünya rüzgar enerjisi kurulu gücü 9.839 MW’a ulaşmıştır.
DÜNYA’DA VE TÜRKİYE’DE RÜZGAR
• 1982-1992 döneminde Kaliforniya’da yaklaşık 15.000 rüzgar türbini kurulmuştur. • 1993 yılında buradaki çiftliklerden 3 milyar kWh elektrik üretilmiş ve bununla Kaliforniya’nın elektrik tüketiminin %1.2’si karşılanmıştır.
•
Dünya’nın en büyük rüzgar çiftliği ise ABD’de bulunan 270 MW gücündeki Altamount Pass Rüzgar Tesisi’dir. 8160 hektar alan kaplayan bu çiftlikte 3500 adet 100 kW’lık ve 40 adet 300-405 kW’lık türbin bulunmaktadır. • 1999 başı verilerine göre dünya kurulu gücü yaklaşık 9839 MW ‘tır. Bunun 2035 MW’ı ABD’de, 6469 MW’ı Avrupa’da 968 MW’ı Hindistan’da ve 367 MW’ı dünyanın diğer alanlarındadır.
Altamount Pass Rüzgar Çiftliği
Rüzgar türbinlerinin ve teknolojisinin geliştirilmesinde AR-GE çalışmalarının büyük etkisi olmuştur. Bu tasarım şekli rüzgar gücünü ortalama olarak %30 oranında arttırmış ve aynı zamanda bina, rüzgarı merkeze yönlendirerek,rüzgarın türbinlere dik bir açıyla çarpmasını sağlar ki bu da rüzgar verimliliğini arttıran önemli bir özelliktir.
Bahreyn Ticaret Merkezi
Dünya rüzgar kurulu gücü Rüzgar enerjisi büyümesini dinamik bir Ģekilde sürdürmektedir 2008 yılında üretilen enerji 260 TWh (%1.5 World) Bu dünya elektrik tüketiminin % 1.5
Avrupa Rüzgar Enerjisi Kurulu Gücü Toplam Kurulu Güç : 76.152 MW (2009 Sonu)
3.465 4.051 25.777 4.492
19.149
4.850
8.01
Avrupa Rüzgar Atlası
u (m/s) * > 7.5 6.5 – 7.5 5.5 – 6.5 4.5 – 5.5 < 4.5 P (W/m2) * > 500 300 - 500 200 - 300 100 - 200 < 100 * Açık yüzeyler için (yer düzeyinden 50 m yükseklikteki) rüzgar potansiyeli sınıf aralıkları
2009
2008
10.163
8.484
8.535
7.592
6.204
5.838
5.462
12.000
2007
2006
2005
2004
2003
5.913
4.428
3.209
9.000
2002
2001
2000
3.225
1.700
1.277
979
6.000
1999
1998
1997
1996
814
3.000
1995
Yılllık Kurulu Güç
0 80.000
60.000
40.000
20.000
0
Birikimli Kurulu Güç
Avrupa Rüzgar Enerjisi Kurulu Gücü AB Rüzgar Kurulu Gücü (MW)
Rüzgar ekonomisi
Avrupa’da 2 MW büyüklükte bir türbinin toplam yatırım maliyeti 1.23 Milyon €/MW 2 MW'lık Türbin Maliyet Yapısı (Avrupa, 2006) 80 70 60 50 40 30 20 10 0
75,6
3,9
1,2
0,9 Yo l
1,2
ağ la n Ko tı nt rol Si ste m ler i Da nış ma nl ı k
Te s is at ı
0,3
Ar az Fin i an sa lM ali ye tle r
8,9
1,5
Şe be ke B
El ek tri k
ab . te s li Tü rb in( F
Te me l le r
6,5
m)
% Oran
Etkileyen Faktörler: Ortalama rüzgar hızı veya enerji üretim miktarı Rüzgar türbinleri Yatırım maliyeti (temel ve şebeke vb.) Türbin ömrü
2 MW Türbin Boyutları ve Ağırlıkları IEC III A DIBt II 80 m 125m Kule
147 ton
310 ton
Nacelle 68 ton
68 ton
Rotor
38 ton
38
Toplam
253 ton
416 ton
İlk 10 İçindeki Türbin Üreticilerinin Pazar Payları 2007 Yılı
Goldw ind 4%
Acciona Siemens 4% 6%
Nordex Sinovel 3% 3%
Other 9% Vestas 21%
Suzlon 9%
Enercon 12%
GE Wind 15%
Gamesa 14%
Pazar payları sürekli değişiyor Vestas (Danimarka) yılda 50 MW’dan fazla satışla hala lider
Other
Sinovel
2007
Nordex
Goldwind
2006
Acciona
2005
Siemens
Suzlon
Enercon
Gamesa
GE Wind
Vestas
2007 yılında 2 Çinli üretici (Goldwind ve Sinovel)
5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Rüzgar enerjisinin yarattığı istihdam Rüzgar enerjisi dünyada istihdam yaratan bir sektördür 2008 dünyada Yaratılan İstihdam 440000
AB Ülkelerinde Yaratılan Doğrudan İstihdam 108600
Rüzgar Enerjisi ve İstihdam AB’de rüzgar enerjisi endüstrisinde yaratılan iş (2007)
Rüzgar enerjisindeki meslek profilleri • Mühendisler (Kimya, elektrik, mekanik, malzeme, inşaat, çevre A& G mühendisler vb.) • Taşıma, kaldırma, montaj ile ilgili uzmanlaşmış teknik personel, • Meteorologlar, Programcılar, • Teknisyenler
• Ekonomistler, Finansörler • Enerji politikası uzmanları, Hukukçular
• Sağlık ve güvenlik uzmanları • İşçiler (nitelikli, niteliksiz)
TÜRKİYEDE RÜZGAR ENERJİSİ
• Türkiye’de rüzgar enerjisi ile ilgili yapılan ilk çalışmalar 1960’larda Ankara Üniversitesi, 1970’lerde Ege Üniversitesi, daha sonraki yıllarda ODTÜ ve İTÜ kapsamında sürdürülmüş olup, bugün daha çok üniversiteye yayılmış durumdadır. Son dönemlerde TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi (MAM) bünyesinde de bazı çalışmalar yapılmıştır.
ÇeĢme RES,Mare A.ġ.(49x800 kW=39,2 MW)
•
Üç yıllık rüzgar hızı ortalamalarına göre, Kocadağ (8.5 m/s) ile en yüksek ortalama rüzgar hızına sahiptir. Bunu sırasıyla Gökçeada (6.8 m/s), Akhisar (6.78 m/s) ve Belen (6.5 m/s) izlemektedir. Kocadağ için yıllık rüzgar gücü yoğunluğu 1995 yılında 775 W/m2’dir. Bu değerler Gökçeada, Akhisar ve Belen için; sırasıyla 457, 450 ve 343 W/m2’dir.
•
Türkiye rüzgar enerjisi potansiyelinin belirlenmesi ve rüzgar atlası ile rüzgar haritaları oluşturulması için Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü (DMİ) tarafından yapılan bir çalışmanın da kullanılabilir sonuçları alınmıştır.
Çizelge :Ortalama Rüzgar Enerji Yoğunluğu ve Rüzgar Hızları
Türkiye elektrik kurulu gücü ve üretilen enerji -2008 2008 YILI TÜRKİYE KURULU GÜCÜNÜN KAYNAKLARA GÖRE DAĞILIMI JEO 0,07% HES 33,07%
RES 0,87% Kömür 24,37%
Doğal Gaz 28,71% Çok yakıtlı toplam 7,98%
2008 Yılı Türkiye Kurulu Güç 41817.25 MW
Sıvı Yakıtlar 4,78%
YEK+Atık 0,14%
2008 YILI ELEKTRİK ÜRETİMİNİN KAYNAKLARA GÖRE DAĞILIMI HES 16,77%
JEO 0,08%
YEK+Atık 0,11%
2008 Yılı Türkiye Elektrik Enerji Üretimi 198417,9 GWh
Doğal Gaz 49,74%
RES 0,43%
Kömür 29,09%
Sıvı Yakıtlar 3,79%
Türkiye Rüzgar Atlası
Türkiye Rüzgar Potansiyeli
TÜRKİYE RÜZGAR ATLASI
Türkiye Rüzgar Potansiyeli Sınıf
Alan (km2)
Potansiyel (MW)
1
0
0
2
5.038
1.662
3
168.759
41.656
4
370.767
44.659
Toplam
87.977
Türkiye Rüzgar Potansiyeli Atlası
Türkiye Yıllık Ortalama Rüzgar Hızı, 50 m
Türkiye Rüzgar Potansiyeli Atlası
Türkiye Yıllık Ortalama Rüzgar Güç Yoğunluğu, 50 m
Türkiye Rüzgar Enerjisi Potansiyeli Türkiye Karaları için Orta-Mükemmel Arası Rüzgar Kaynağı, EİE Rüzgar Kaynak Derecesi
50 m’de 50 m’de Rüzgarlı Toplam Rüzgar Gücü Rüzgar Hızı Arazi 2 Alan km (W/m2) (m/s) Yüzdesi
Toplam Kurulu Güç, MW
Orta
300 – 400
6.8 – 7.5
16.781,39
2,27
83.906,96
İyi
400 – 500
7.5 – 8.1
5.851,87
0,79
29.259,36
Mükemmel
500 – 600
8.1 – 8.6
2.598,86
0,35
12.994,32
Mükemmel
600 – 800
8.6 - 9.5
1.079,98
0,15
5.399,92
Mükemmel
> 800
> 9.5
39,17
0,01
195,84
26.351,28
3,57
131.756,40
Toplam
Türkiye Rüzgar Enerjisi Potansiyeli Türkiye Denizleri için (50m derinliğe kadar) Orta-Mükemmel Arası Rüzgar Kaynağı, EİE Rüzgar Kaynak Derecesi
50 m’de 50 m’de Rüzgarlı Toplam Rüzgar Gücü Rüzgar Hızı Arazi 2 Alan km (W/m2) (m/s) Yüzdesi
Toplam Kurulu Güç, MW
Orta
300 – 400
6.8 – 7.5
1.385,98
9,26
6.929,92
İyi
400 – 500
7.5 – 8.1
1.026,64
6,86
5.133,20
Mükemmel
500 – 600
8.1 – 8.6
688,96
4,60
3.444,80
Mükemmel
600 – 800
8.6 - 9.5
348,51
2,33
1.742,56
Mükemmel
> 800
> 9.5
28,54
0,19
142,72
3.478,64
23,25
17.393,20
Toplam
Yılllık Kurulu Güç
1,2 0 0
2003 2004 2005
2009
300 600
200 400
95,3
343
311
400
2008
2007
30,9
0
2002
2006
0
10,2
2000 2001
0
1999
0 8,7
100
1998
500 1000
800
200
0
Birikimli Kurulu Güç
Türkiye Rüzgar Enerjisi Kurulu Gücü Türkiye Rüzgar Kurulu Gücü (MW)
Rüzgar enerjisi ve çevre
1 MW türbinin 300 m uzaklıkta 45 dB
Özellikle kuş göç yolları üzerinde olan proje alanlarında uygun planlama önemlidir
Sorunlar Kanun, yönetmeliklerde çok sık değiĢiklik yapılması ve yeni kurallar getirilmesi Süreçteki belirsizlik, Lisans almadan inĢaata baĢlamaya kadar olan süreçte izin prosedürleri ile ilgili açık ve anlaĢılır kılavuzlar olmaması, ilgili kurumlar arasında koordinasyon eksikliği, izinlerle ilgili iĢlemlerin uzun sürmesi Türbin temini ile ilgili sorunlar (fiyat, süre vb) Yerli üretime yönelik teĢvikler olmaması ġebeke bağlantı ile ilgili sınırlamalar YaĢanan küresel ekonomik krizin getireceği belirsizlikler
Neden Rüzgar Enerjisi Kullanılmalı? • Yenilenebilir Enerji Olması: Güneş dünyamızı aydınlattığı sürece rüzgar da esmeye devam edecektir. Rüzgar enerjisi kesintili bir kaynak olmasına rağmen sürekli ve yenilenebilir nitelikli olması rüzgar enerjisinden yararlanmayı gerektirmektedir.
Neden Rüzgar Enerjisi Kullanılmalı? • Rüzgar Enerjisinin Tükenmez Olması: Rüzgar oluşmasındaki temel süreç, yeryüzündeki basınç farklarıdır. Basınç farkı ise farklı bölgelerin değişik oranda güneş almalarıyla ilişkilidir. Güneş tarafından ısıtılan dünyamızda rüzgar esmeye devam edeceğinden tükenmesi de mümkün değildir.
Neden Rüzgar Enerjisi Kullanılmalı? • Yatırım ve İşletme Maliyetletinin Düşük Olması: Rüzgar türbinlerinin ilk yatırım masrafları karşılandıktan sonra, enerji üretimi için gerekli olan hammaddeye herhangi bir bedel ödenmemesi ve enerji üretim maliyetlerinin sadece bakım masraflarından kaynaklanması bu sistemlerin üstünlüğü olarak kabul edilebilir.
Neden Rüzgar Enerjisi Kullanılmalı? • Çevre Dostu Olması: 750kw gücünde bir rüzgar türbininin yılda ürettiği enerji miktarına eşit enerji üreten bir termik santralin atmosfere, 179 ton CO2 bıraktığı bilinmektedir. Rüzgar enerjisinde CO2 salınımı yoktur. Rüzgar enerjisi sera etkisine karşı alınabilecek en etkili yöntemlerden biridir.
Neden Rüzgar Enerjisi Kullanılmalı? • Kısa Sürede Yararlamaya Başlanması: Bir rüzgar enerji santrali 1,5-2 senede işletmeye alınabilmektedir. Kaynak ne olursa olsun daha kısa sürede elektrik üretimi gerçekleştirebilecek başka uygulama bulunmamaktadır.
Neden Rüzgar Enerjisi Kullanılmalı? • Diğer Kullanımlara Açık Olması: Arazinin tarıma uygun olması durumunda tarım ve hayvancılık faaliyetlerinin sürdürülmesinde hiçbir engel bulunmamaktadır.
Neden Rüzgar Enerjisi Kullanılmalı? • Yerli Olması Nedeniyle Siyasi ve Ekonomik Krizlerden Etkilenmemesi: Rüzgar enerjisi üretimi yerel kaynaklardan sağlandığı için krizlerden etkilenmemektedir.
Neden Rüzgar Enerjisi Kullanılmalı? • Söküm Maliyetleri: Rüzgar santrali ekonmik ömrünü tamamladığında, yerinden sökülerek bu alanda eskiden olduğu gibi yararlanılabilmektedir.
BENĠ DĠNLEDĠĞĠNĠZ ĠÇĠN TEġEKKÜR EDERĠM.
