Türkiye'nin Datça Bölgesinde Mermer Endüstrisinin Enerji Gereksiniminin Karşılanmasına Yönelik Rüzgar Çiftliği Tasarımı - A Wind Farm Design for Meeting the Energy Demand of Marble Industry in Datça

GİRİŞ

E

ndüstri devrimi ve yetmişli yıllarda meydana gelen petrol krizi sonrası temiz yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanılması gündeme gelmiştir.

Enerji, sanayileşmenin alt yapısı ve günlük hayatın vazgeçilmez bir unsurudur. Enerji kaynaklarının tükenebilir oluşu, dışa bağımlılığın varlığı, çevresel etkiler sebebiyle, alternatif enerji kaynaklarından yüksek verimle faydalanılmasını zorunlu kılmaktadır [1].

Türkiye'nin Datça Bölgesinde Mermer

Endüstrisinin Enerji Gereksiniminin

Karşılanmasına Yönelik Rüzgar Çiftliği

Tasarımı

ÖZET

Bu çalışmanın amacı, Muğla Mermer Endüstrisinin elektrik enerji ihtiyacını karşılamak için, Datça bölgesinde en verimli rüzgar çiftliği tasarımı yapmaktır.

Bu çalışmada; rüzgar çiftliği tasarımı için, Elektrik İşleri Etüd İdaresi “E.İ.E” den Datça Bölgesi'nin 2003 yılı rüzgar verileri satın alınmıştır. Bu rüzgar verileri, sekiz farklı rüzgar türbin güç eğrileri, katalog bilgileri, dört farklı türbin mesafelerinde yerleşim verim değerleri, Muğla Mermer Endüstrisi şirketlerinin kurulu güç kapasiteleri, rüzgar çiftliği tasarlanacak Datça-Reşadiye Bölgesi'nin topografya bilgileri ve ülkenin elektrik piyasasına göre çeşitli enerji bedelleri; MATLAB yazılım programı ile yazılan Rüzgar Çiftliği Tasarım Aracına “RTA” uygulanarak çeşitli analizler yapılmıştır.

Bu analizler; sekiz farklı rüzgar türbin ve dört farklı türbin mesafelerindeki 32 farklı rüzgar çiftliği için; yıllık üretilen enerji, kapasite faktörleri, gerekli arazi alanı, birim enerji maliyetleri ve yatırım maliyetleri hesaplanmıştır. Bu analizler sonucunda, en verimli rüzgar çiftliği projesi 0,0614 €/kWh en az birim enerji maliyeti ile E82-2000 kW 8 (RD) rotor çapı mesafeli rüzgar çiftliği projesidir. Bu rüzgar çiftliği için 13 adet türbin gerekmektedir ve yatırım maliyeti 20,8 milyon euro'dur.

Rüzgar çiftliği, tasarım çalışmaları, rüzgar türbinleri, rüzgar enerji ekonomisi. Anahtar Kelimeler:

Muhammed ELTEZ

Murat CEYLAN

Prof. Dr., Muğla Üniversitesi Mühendislik Fakültesi / Muğla - eltez@mu.edu.tr

Öğr. Gör., Pamukkale Üniversitesi Denizli MYO / Denizli - muratceylan@pau.edu.tr

*

ABSTRACT

The purpose of this study is to design the most efficient way of providing wind farm electricity in Datça region in order to meet the electrical energy demand for marble industry in Muğla.

For the wind farm design, wind data in Datça region for the year 2003 is bought from E.İ.E. These data on wind, power curves, catalog information of eight different wind turbines, efficiency values of 4 different turbine distances, the power capacities of companies the marble industry in Muğla and the topographic information about Datça-Reşadiye region, in which the wind farm will be designed, have been applied on “Wind Farm Design Tool” and various analyses have been made.

For 8 different turbines and 4 different turbine distances in 32 different wind farms; analysis of the energy produced per year, capacity factors, land area required, emission savings, unit energy costs and capital costs have been calculated.

After these analysis, the most efficient wind farm project with the unit cost of 0,0614 €/kWh consist of E82-2000 kW 8(RD) rotor diameter. This project requires 13 turbines with an investment of 20,8 million euro.

Wind farm, design studies, wind turbines, wind energy economy Keywords:

A Wind Farm Design for Meeting the

Energy Demand of Marble Industry in

Datça Region, Turkey

* İletişim yazarı

Geliş/Received : 19.05.2008 Kabul/Accepted : 27.06.2008

Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan rüzgar enerjisinin kullanımı gelişen teknoloji ile sürekli artmaktadır. Türkiye rüzgar atlasına göre, Ege, Marmara ve Batı-Akdeniz yüksek rüzgar enerji potansiyeline sahip bölgelerdir. Türkiye'nin teorik kullanılabilir rüzgar güç potansiyelinin yaklaşık 88.000 MW olabileceği hesaplanmıştır. Ayrıca, Türkiye'nin ekonomik olarak 10.000 MWe civarında rüzgar güç potansiyeline sahip olduğu tahmin edilmektedir [2].

Aralık 2007'nin sonunda dünya çapında rüzgar enerji kapasitesi, 19.696 MW'lık yeni rüzgar enerjisi kapasitesi ile 93.849 MW'a yükselmiştir. 2007 yılı sonu itibarıyla rüzgar türbini kurulu kapasitesi bakımından ilk üç ülke, 22.247,4 MW ileAlmanya, 16.818,8 MW ileAmerika ve 15.145,1 MW ile İspanya şeklinde sıralanmaktadır. Türkiye ise 206,8 MW ile 74 ülke arasından, 26. sırada yer almaktadır[3].

Rüzgar türbinlerinden elde edilen gücü etkileyen

parametrelerin en önemlisi, rüzgar hızıdır. Rüzgar, hızı dakika, saat, gün, mevsim ve yıllık olarak değiştiğinden rüzgar modelleri genellikle bir yıllık periyot üzerinden tekrarlanır. Bu nedenle, rüzgar enerji potansiyeli değerlendirilmesi çok önemlidir. Burada yapılacak bir yanlışlık, elde edilen enerjinin beklenenin altında gerçekleşmesi ile yapılacak yatırımda zarara yol açar [4]. Rüzgar çiftliği tasarım araçları ile hassas bir rüzgar çiftliği fizibilite çalışması yapmak çok önemlidir. Aşağıdaki konu başlıklarında, tasarım metotları incelenecektir.

Datça yarımadasında rüzgar çiftliği kurulması tasarlanan bölge, E.İ.E.'nin ölçüm direklerinin bulunduğu Reşadiye mevkisidir. Rüzgar çiftliği tasarlanacak arazinin özelliği; kıyıya yakın, %20 eğimli, 100 m yükseklikte, hafif engebeli, çalılık ve bodur bitki örtüsü ile kaplı bir arazi olmasıdır. Üç

tarafı denizlerle çevrilmiş yarımadada ve özellikle Reşadiye bölgesinde yaz kış sürekli rüzgar esmektedir. Bölgede rüzgarın istikrarlı ve düzgün esmesi rüzgar kalitesini artırmaktadır [5,6].

Bu çalışmada MATLAB yazılım programında yazılan rüzgar çiftliği tasarım aracının diğer tasarım araçlarına göre en büyük farkı; ekonomik analizde o ülkeye ait elektrik piyasası enerji bedellerinin göz önüne alınması ve yıllık üretilen enerjiyi daha doğru tahmin edebilmek için rüzgar türbini güç eğrilerine kübik interpolasyon yönteminin uygulanmasıdır.

Rüzgar çiftliği tasarım aracında kullanılan sekiz farklı türbin çeşidi Tablo 1'de gösterilmiştir. Rüzgar türbinlerinin karakteristik güç eğrilerinde hava yoğunluğu 1,225 kg/m , türbülans %10 olarak alınmıştır.

Rüzgar türbinlerinin birbirlerine olan etkilerine kuyruk etkileri denir ve hesaplanması gerekir. Rüzgar türbini başka

bir türbinin arkasında çalışıyorsa, türbin ön sıradaki serbest rüzgar akımından daha az bir rüzgar akımına maruz kalır. Bu kayıpları tahmin eden modellere “wake” modelleri denir. Büyük bir rüzgar santrali projesinde en önemli faktör rüzgar türbinleri arasındaki boşluklardır. Tablo 2'de sürtünme katsayısı =0.1 olan arazi için yerleşim verim değerleri “ ” gösterilmiştir [7].

3

α ηL

RÜZGAR ÇİFTLİĞİ TASARIMI

Tablo 1. Rüzgar Çiftliği Tasarım Aracında Kullanılan Rüzgar Türbin Çeşitleri [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14].

Türbin Üreticisi Türbin Çapı (m) Türbin Gücü (kW) Türbin Yüksekliği (m) Dişli Kutusu Güç Kontrolü Generatör Tipi İletim kesim hızı (m/s)

DeWind 46 600 60 1:45.5 pitch indüksiyon 3-23

Enercon 48 800 65 direkt pitch senkron 3-26

DeWind 62 1000 68,5 1:53.5 pitch indüksiyon 3-24

DeWind 64 1250 68 1:53.1 pitch indüksiyon 3-24

Nordex 60 1300 60 1:78.3 stall indüksiyon 4-26

Nordex 77 1500 61,5 1:104 pitch indüksiyon 4-21

Enercon 82 2000 78 direkt pitch senkron 3-26

Nordex 90 2300 80 1:77.44 pitch indüksiyon 4-26

Tablo 2. Rüzgar Çiftliği Tasarım Aracında Kullanılan Türbin Mesafeleri ve Yerleşim Verimleri [7].

Türbinler Arası Boşluklar [rotor çapı “RD” (m)] Yerleşim verimi (ηL) 5 0,84 6 0,88 7 0,9 8 0,92

Muğla mermer işletme tesislerinin fabrika ve mermer ocağı kurulu güçleri toplamı

15.750 kVA'dir.

Bağlantı gücü ise =(0,6).(15.750 kVA) S=9.450 kVA

Güç katsayısı, =0,95 kabul edilirse, mermer işletme tesislerinin toplam aktif gücü;

=(9.450 kVA).(0,95)=8.977,5 kW (1)

Mermer endüstrisi için gerekli yıllık elektrik enerjisi miktarı; =(8.977,5 kW).(8.760 h/yıl) =78. 642.900 kWh/yıl

Rüzgar çiftliği tasarımı mermer endüstrisinin yıllık enerji talebine göre yapılır.

Farklı yüksekliklerde rüzgar hızlarını hesaplamak için aşağıdaki “Güç Yasası” metodu kullanılır.

(2)

Yukarıdaki denklemde , referans yüksekliğinde ölçülen rüzgar hızını, , teorik yükseklikte tahmin edilen teorik rüzgar hızını ve , arazi yüzeyinin sürtünme katsayısını göstermektedir. Sürtünme katsayısı, düz araziler için düşük ve pürüzlü araziler için ise yüksektir [15].

Veri noktaları arasındaki ara değerlerin tahmin edilebilmesi için en yaygın kullanılan yöntem polinom interpolasyon yöntemidir. Bu uygulama için, dört noktayı birleştiren üçüncü dereceden kübik polinom eşitliği ile ara değerler hesaplanır:

(3)

Yukarıdaki üçüncü dereceden polinom eşitliğindeki “ , ” katsayıları birinci, ikinci, üçüncü sonlu bölünmüş fark eşitlikleri ve v=1/100 adımlarla ara değerler “p(v)” hesaplanır [16].

Rüzgar çiftliği tasarlanacak arazinin özelliğine göre, sürtünme katsayısı =0,1 olarak alınmıştır. Datça-Reşadiye bölgesi için E.İ.E.'den 2003 yılı için temin edilen 10 m yükseklikteki rüzgar hız verileri kullanılmıştır. Rüzgar hız verileri eşitlik (2)'deki güç yasası ile “RTA” da kullanılarak sekiz farklı türbinin göbek yüksekliğindeki teorik rüzgar hızları hesaplanır. RTA'da rüzgar türbini güç eğrilerine, eşitlik (3)'deki kübik interpolasyon yöntemi uygulanarak 1/100 aralıklarda ara güç değerleri hesaplanır. Rüzgar hızlarına karşılık gelen ara güç değerlerinden her türbinin aylık ve yıllık brüt enerji üretimleri “ ” hesaplanır.

Rüzgar çiftliklerinde optimum gerilim seviyesi; kablo, anahtar ve koruma maliyetleri ve elektriksel kayıplar yüzünden 30 kV orta gerilim seviyesindedir. Bu gerilimin üzerinde ise anahtarlama ve koruma maliyetleri artmaktadır.

Önerilen rüzgar çiftliği fizibilite çalışmasında, elektriksel iletim kayıp katsayısı “ ”, aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir.

(4)

Yukarıdaki denklemde (km), rüzgar çiftliği bağlantı noktasından en yakın elektrik dağıtım şebekesine olan uzaklığıdır [17].

Rüzgar çiftliğinin kullanımı “ ”, santral operatörünün kontrolü dışında (düşük veya yüksek rüzgar hızları, gerekli durdurmalar, programlı bakım) santralin elektrik enerjisi ürettiği zamanın yüzdesidir. Rüzgar türbininin kullanım verimi, generatörün tipine, çalışma ve bakım stratejisine, bölgenin iklimine ve ulaşımına bağlıdır. Çoğunlukla, rüzgar çiftliği kullanımı toplam zamanın %94-97 oranındadır [17]. Rüzgar çiftliklerinin yıllık ürettikleri net enerjiler ise aşağıdaki eşitlik (5) ile RTA'da hesaplanır.

(5)

Bu çalışmada rüzgar çiftliği tasarlanacak bölgenin orta gerilim enerji dağıtım hattına uzaklığı yaklaşık 1 km'dir. Rüzgar çiftliği elektrik sistemi verimi eşitlik (4)'e göre, =0,9783 hesaplanmıştır ve kullanım oranı = 0,95 alınmıştır. Rüzgar çiftliği tasarımı yapılacak bölge ile aynı pürüzlülük sınıfına sahip verim değerleri “ ” Tablo 2'de gösterilmiştir.

RTA'da daha önceden hesaplanan sekiz farklı türbinin bir yılda

S P=S.c E V h V h b , b b , b E l cosθ osθ α α η η η η η tük 0 1 2 3 G E R R T T A E A L

Rüzgar Türbinlerinin Brüt Enerji Üretimleri

Rüzgar Çiftliklerinin Net Enerji Üretimleri, Türbin Sayıları ve Çalışma Zamanları

Şekil 1. Datça Rüzgar İstasyonunun Harita Üzerindeki Yeri

α













⋅

=

R T R T

h

h

V

V

( )

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

2 1 0 3 1 0 2 0 1

v

v

v

v

v

v

b

v

v

v

v

b

v

v

b

b

p

_{v o}

−

⋅

−

⋅

−

⋅

+

−

⋅

−

⋅

+

−

⋅

+

=

600

98

.

0

l

E

=

−

η

A E L G

E

E

=

⋅

η

⋅

η

⋅

η

ürettiği brüt enerji “ ”, eşitlik (5)'e göre bu verim değerleri ile çarpılırsa, (8*4) 32 farklı net enerji değeri hesaplanır.

Mermer işletme tesislerinin yıllık enerji ihtiyaçlarının, 32 farklı net enerjiye oranı, 32 farklı seçenekte rüzgar çiftliği için gerekli türbin sayısı hesaplanır.

. (6)

Kapasite faktörü F ; belirli bir zaman dilimi üzerinden santralin ürettiği net enerji ile santralin aynı zaman diliminde tam kapasite ile üretebileceği nominal enerji miktarını karşılaştırır.

(7)

“ ”, türbinin bir yılda ürettiği net enerjidir. “ ” ise, rüzgar türbininin bir yıllık çalışma zamanında ürettiği nominal enerji kapasitesidir.

Kapasite faktörü uygulamada genellikle % 20'den %70'e değişir ve çoğunlukla % 25-40 civarındadır. Bu katsayının değeri; rüzgar hızının değişimi, rüzgar türbini kullanımı, türbin verimi, yerleşim düzeni ve enerji iletimi gibi enerji kayıplarından etkilenir. Yıllık kapasite faktörü türbinden türbine ve yıldan yıla değişiklik gösterir [18].

Tablo 3'de görüldüğü üzere 32 farklı rüzgar çiftliği için, çalışma süreleri, türbin sayıları, yıllık enerji üretimleri, kapasite faktörleri “RTA” da hesaplanmıştır.

Rüzgar türbinleri ve bölgenin topografyasından dolayı meydana gelen gölgeleme ve türbülans etkilerini azaltmak için rüzgar türbinlerinin yerleşim projesi önemlidir. Sıra “ ” ve sütun “ ” ile oluşturulan dikdörtgen planlı rüzgar çiftliğinde rüzgar türbini sayısı “ ” aşağıdaki eşitlikle tanımlanır.

. ₍₈₎

Rüzgar çiftliği için gerekli alan “ ” (m ) aşağıdaki eşitlikle ifade edilir:

. . . ₍₉₎

Burada “ ” ve “ ” sırasıyla satır ve sütun arasındaki aralıkları tanımlar.

Eşitlik (8) ve (9) kullanılarak, rüzgar çiftliğinde kullanılan rüzgar türbini sayısı aşağıdaki eşitlikle kullanılan alanın fonksiyonu olarak ifade edilir [17].

. . ₍₁₀₎

Tablo 4'de görüldüğü üzere, 32 farklı rüzgar çiftliği arazi hesabı “RTA” da yapılmıştır.

Yakıt çeşidine bakılmaksızın üretilen elektrik enerjisinin maliyeti; yatırım maliyeti, yakıt, çalışma ve bakım maliyeti, finans maliyeti, santralin üretimi ve santralin ömrü gibi faktörlere bağlıdır. Rüzgar gibi yenilenebilir enerji üretim kaynaklarında yakıt maliyetinin olmaması önemli avantajdır. Sonuç olarak, santral inşa edildiğinde, enerji maliyetleri büyük ölçüde sabitlenir ve sadece az bir oranda enflasyondan etkilenir. Fakat üretim büyük ölçüde rüzgar hızına bağlı olarak rüzgar çiftliği bölgesine göre değişir, bu nedenle enerji maliyeti küresel olarak tanımlanmaz.

E F = E/E E E r c N N = r c S S = (r d ) (C d ) d d S = N d d G c r c r c r c c r r 2

Rüzgar Çiftliklerinin Kapasite Faktörleri

Rüzgar Çiftliği İçin GerekliArazi

Rüzgar Çiftliği Birim Enerji ve Yatırım Maliyetleri

Türbin Gücü (kw) Türbin Çapı (m) Çalışma süresi (h) Türbin sayısı 5 (RD) Türbin sayısı 6 (RD) Türbin sayısı 7 (RD) Türbin sayısı 8 (RD) Enerji (kWh/yıl) 5 (RD) Enerji (kWh/yıl) 6 (RD) Enerji (kWh/yıl) 7 (RD) Enerji (kWh/yıl) 8 (RD) Fc (%) 5 (RD) Fc (%) 6 (RD) Fc (%) 7 (RD) Fc (%) 8 (RD) 600 46 6897 48 46 45 44 79.329.144,19 79.643.942,38 79.683.292,16 79.643.942,38 31,44 32,94 33,69 34,44 800 48 6898 38 36 35 34 80.578.779,41 79.972.923,93 79.518.532,31 78.963.164,78 30,26 31,7 32,42 33,14 1000 62 6913 28 27 26 25 80.621.193,83 81.443.859,07 80.209.86,21 78.838.752,47 32,87 34,43 35,22 36 1250 64 6913 24 23 23 22 79.657.958,67 79.974.061,68 81.791.653,99 79.974.061,68 30,31 31,75 32,48 33,2 1300 62 6333 28 27 26 26 79.326.420,42 80.135.873,69 78.921.693,78 80.675.509,2 24,88 26,06 26,65 27,25 1500 77 6324 20 19 18 18 82.098.341,38 81.707.396,9 79.166.257,76 80.925.507,93 31,24 32,73 33,47 34,22 2000 82 6931 14 13 13 13 83.389.171,09 81.120.078 82.963.716,14 84.807.354,27 34 35,62 36,43 37,24 2300 90 6399 13 12 12 12 82.902.482,18 80.169.433,31 81.991.465,89 83.813.498,46 31,65 33,16 33,91 34,67

Tablo 3. Rüzgar Çiftliklerinin Çalışma Süreleri, Türbin Sayıları, Yıllık Enerji Üretimleri ve Kapasite Faktörleri

E

E

N

=

tük

Tablo 4. Rüzgar Çiftlikleri İçin Gerekli Arazi Alanları

Türbin Gücü (kw) Türbin Çapı (m) R.Ç.Alanı (Hektar) 5 (RD) R.Ç.Alanı (Hektar) 6 (RD) R.Ç.Alanı (Hektar) 7 (RD) R.Ç.Alanı (Hektar) 8 (RD) 600 46 253,92 350,41 466,58 595,87 800 48 218,88 298,6 395,14 501,35 1000 62 269,08 373,64 489,73 615,04 1250 64 245,76 339,15 461,62 576,72 1300 62 269,08 373,64 489,73 639,64 1500 77 296,45 405,54 522,94 683,02 2000 82 235,34 314,68 428,32 559,44 2300 90 263,25 349,92 476,28 622,08

B = Y . R /h+f+m B Y R h f m R z r R r r Y m z r y y y y (11)

Burada “ ” birim enerji maliyetini (€/kWh), “ ” ilk yatırım maliyetini (€/kW), “ ” yatırım dönüşüm katsayısını, “ ” işletme süresini (kWh/kW/yıl), “ ” birim enerji çıkışı yakıt maliyetini (€/kWh) ve “ ” birim enerji çıkışı çalışma ve bakım maliyetini (€/kWh) göstermektedir.

Yatırım dönüşüm katsayısı “ ”, santral ömrü “ ” (yıl) ve yıllık faiz oranı “ ” ile aşağıdaki gibi değişir.

= / [1- (1+ ) ] (12)

Belirli bir kaynaktan elektrik üretiminin maliyeti genellikle tüm bu değişkenlerin birleşimine bağlıdır.

Rüzgar güç üretiminin maliyeti aşağıdaki maddelerle sınıflandırılır:

1. Yatırım maliyeti: güç santralinin inşası ve elektrik şebekesine bağlantısı.

2. Çalışma maliyeti: çalışma, yakıt ve santral bakımı. 3. Finansal maliyet: yatırımcı ve bankaya geri ödeme [19].

Ekonomik analiz değerleri aşağıdaki şekilde tanımlanmıştır: • Rüzgar türbin maliyeti= 600-900 €/kW

• Projenin hazırlanması ve kurulum= 200-250 € /kW • Çalışma maliyeti (arazi kirası, bakım, sigorta primi)= 0,01

€ /kWh.

Elektrik enerjisi üreten bir santral iletim ve dağıtım sistemlerini kullanıyorsa sistem kullanım bedeli ödemek zorundadır. Türkiye'de kasım 2007 itibarıyla orta gerilim için sistem kullanım bedelleri, dağıtım hattı için 1,187

Ykr/kWh ve iletim hattı için 0,513 Ykr/kWh'dir [20]. Enerji mahsuplaşmasında enerji nakil hatlarında enerji kayıp oranı göz önüne alınır. Buna istinaden, teknik kayıp oranları iletim hattı için %3, dağıtım hattı için %3,02'dir [21].

Bu çalışmada, rüzgar türbin maliyeti 600 € /kW ve proje hazırlanması kurulum maliyeti 200 € /kWh olmak üzere yatırım maliyeti toplam = 800 € /kWh, çalışma maliyeti (arazi kirası, bakım, sigorta primi) = 0,01 € /kWh, santralin ömrü = 20 yıl, faiz oranı = %17 alınmıştır.

Bu çalışmada orta gerilim dağıtım hattı kullanıldığı için, sistem kullanım bedeli 0,905 Ykr/kWh ve dağıtım hattı teknik kayıp oranı % 3,02 değerleri enerjinin birim maliyetinde göz önüne alınmıştır.

Alınan bu değerler ve eşitlik (11), (12) ile RTA'da uygulanarak, 32 farklı rüzgar çiftliği birim enerji maliyetleri hesaplanmıştır ve Tablo 5'de gösterilmiştir.

Rüzgar hız dağılımları, 30 ’lik aralıklarla 12 yöne bölünmüştür.

• 345 -15 , “E” (doğu)

• 15 -45 , “ENE” (doğu-kuzeydoğu) • 255 -285 , “S” (güney)

• 285 -315 , “SSE” (güney-güneydoğu) vb. [22].

RTA'da 10 m yükseklikteki rüzgar hızları ve yönlerine göre her yön için rüzgar hız ortalamaları ve esme sıklıkları hesaplanmıştır. Ve Tablo 6'da gösterilmiştir.

-z ° ° ° ° ° ° ° ° °

Tüm Yönlerde Rüzgar Hız Ortalamaları ve Frekansları

Tablo 5. Rüzgar Çiftliklerinin Birim Enerji Maliyetleri ve Yatırım Maliyetleri

Türbin Gücü (kw) Türbin Çapı (m) Maliyet (€/kWh) 5 (RD) Maliyet (€/kWh) 6 (RD) Maliyet (€/kWh) 7 (RD) Maliyet (€/kWh) 8 (RD) Yatırım (milyon€) 5 (RD) Yatırım (milyon€) 6 (RD) Yatırım (milyon€) 7 (RD) Yatırım (milyon€) 8 (RD) 600 46 0,0697 0,0673 0,0662 0,0651 23,04 22,08 21,6 21,12 800 48 0,0718 0,0693 0,0681 0,067 24,32 23,04 22,4 21,76 1000 62 0,0674 0,0651 0,064 0,063 22,4 21,6 20,8 20 1250 64 0,0717 0,0692 0,068 0,0669 24 23 23 22 1300 62 0,0838 0,0807 0,0793 0,0779 29,12 28,08 27,04 27,04 1500 77 0,0701 0,0676 0,0665 0,0654 24 22,8 21,6 21,6 2000 82 0,0657 0,0635 0,0624 0,0614 22,4 20,8 20,8 20,8 2300 90 0,0694 0,067 0,0659 0,0648 23,92 22,08 22,08 22,08

Tablo 6. Tüm Yönler İçin Rüzgar Frekansı ve Ortalamaları

ENE NNE N NNW WNW W WSW SSW S SSE ESE E

frekans 43 19 230 1536 389 171 86 86 1766 3109 1224 101 rüz.hız(m/s) 0,82 1,44 2,46 3,49 3,91 3,07 1,7 2,15 7,86 6,65 7,09 3,51

SONUÇ

KAYNAKÇA

1. Etemoğlu, A.B., İşman, M.K.,

2. Hepbaşlı, A., Ozgener, O.,

3.

4. Eltez, A., Kara, Ö., Özdamar, A., Özbalta, N.,

5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Gipe, P.,

16. Heperkan, H., Kesgin, U.,

17. Pantaleo, A., Pellerano, A., Ruggiero, F., Trovato, M.,

18. Abderrazzag, M.H.,

19. Marafia, A., Pellerano, A.,

20. 21.

22. Patel, M.R., Rüzgar çiftliği bölgesinin, hakim rüzgar yönü, 255 -285

aralığında 7,86 m/s rüzgar hızı ortalaması ile güney yönündedir. Esme sıklığı en fazla, 285 -315 aralığında 3109 kez ile güney-güneydoğu yönündedir. Rüzgar çiftliğindeki türbinlerin yönü, rüzgar hız ortalamasının yüksek olduğu hakim rüzgar yönü güneye doğru konumlandırılmalıdır.

Muğla mermer işletme tesislerinin yıllık 78.642.900 kWh/yıl elektrik enerji talebini karşılamak için 32 farklı rüzgar çiftliği projesi tasarlanmıştır. Bu projeler arası karşılaştırma yapıldığında, en verimli rüzgar çiftliği projesi en az birim enerji maliyeti B=0,0614 €/kWh ile E82-2000 kW-8 RD rüzgar çiftliği projesidir. Tablo 7'de optimum rüzgar çiftliği analiz sonuçları görülmektedir. Bu proje 84.807.354,27 kWh/yıl elektrik enerjisi üretebilmektedir. Bu rüzgar çiftliği için 13 adet türbin gerekmektedir ve yatırım maliyeti Y=20,8 milyon euro'dur.Avrupa'da rüzgar enerjisinin birim maliyeti 0,05-0,08 €/kWh aralığında olduğuna göre, bu çalışmada bulunan birim enerji maliyeti uygun değerdedir.

Bu rüzgar çiftliği için gerekli arazi alanı, 559,44 hektar'dır ve bu proje için rüzgar çiftliği kurulacak bölgenin arazi alanı yeterlidir.

Avrupa'da rüzgar santralleri kendini 5-6 yılda amorti etmesine rağmen, bu çalışmada, kapasite faktörünün yüksek olması ve Yenilenebilir Enerji Kanununa (YEK) göre toptan elektrik satış fiyatı üzerinden satıldığı için kendini 4,82 yılda amorti etmektedir. Elektrik toptan satış ortalaması 9,67 Ykr/kWh ve 1 euro 1,9 YTL alınmıştır. 20 yıl türbin ömrü üzerinden, 14,92 yıl sürekli kâr edilmektedir.

Ticari açıdan kâr marjı yüksek olan rüzgar çiftliği projesi ile aynı zamanda, bölgenin ekolojik dengesi korunur, istihdam arttırılır, milli ekonomiye katkı sağlanır.

o o

o o

“Enerji Kullanımının Teknik ve Ekonomik Analizi”, Mühendis ve Makine, sayı 529, 1-7, 2004.

“A Review on the Development of Wind Energy in Turkey”, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 8, : 257-276, 2003.

http://wwindea.org/home/index.php?option=com_ content&task=view&id=198&Itemid=43, 2008.

“Rüzgar Hızlarının Weibull Dağılım Fonksiyonuna Uyumu Üzerine Bir Araştırma: Bornova Örneği”, VI. Türk-Alman Enerji sempozyumu, İzmir, 493-500, 21-24 Haziran 2001. http://www.mugla.gov.tr/3/3203.asp, 2008. http://tr.wikipedia.org/wiki/Dat%C3%A7a,_Mu% C4%9Fla, 2008. www.emd.dk/Projects/Projekter/Seawind/OTHER %20RELEVANT%20DOCUMENTS/Feasibility% 20Study % 20 Guidelines.pdf, 2008. www.dewind.de/en/downloads/D4-600-100-eng.pdf, 2008. http://www.eunrg.com/assets/D6-eng.pdf, 2008. http://www.nordex-online.com/_e/online_service/ download/_dateien/PB_S70_GB.pdf, 2008. h t t p : / / w w w . n o r d e x - o n l i n e . c o m / _ e / o n l i n e _ service/download/_dateien/PB_N60_GB.pdf, 2008. http://www.enercon.de/www/en/datenblaetter.nsf/ 9F24BCD90E70CA81C12570C4004A26F9/$FILE/E48_ DataSheet_English.pdf, 2008. http://www.enercon.de/www/en/datenblaetter.nsf/ 7AA443BBC9CC7264C12570C4004A26FB/$FILE/E82_ DataSheet_English.pdf, 2008. http://www.nordex-online.com/_e/online_service/ download/_dateien/PB_N80_GB.pdf, 2008.

“Fundamentals”, Wind Energy Basics, Chelsa Gren Publishing Company, United States, 7-12, 1999.

“İnterpolasyn”, Mühendisler İçin Sayısal Yöntemler, Literatür Yayıncılık, İstanbul, 438-473, 2003.

“Feasibilty Study of Off-Shore Wind Farms: an Application to Puglia region”, Solar Energy, xxx, 1-11, 2004.

“Energy Production Assesmant of Small Wind Farms, Renewable Energy”, 29, 2261-2272, 2004.

“Economics of Off-Shore/On-Shore Wind Energy Systems in Qatar, Renewable Energy”, 28, 1953-1963, 2003.

http://www.tedas.gov.tr/253,2008_Yili_Tarifeleri.html, 2008.

T.C. Resmi Gazete, EPDK Kurul Kararı, 248/2, 2003. “Wind Speed and Energy Disributions”, Wind and Solar Power Sysytems, CRC Pres LLC, United states of America, 35-68,1999.

Tablo 7. Optimum Rüzgar Çiftliğinin Analiz Sonuçları

Türbin Gücü (kw) Türbin Çapı (m) Türbin Sayısı (adet) Türbin Mesafesi RD (m) Enerji Maliyeti (€/kWh) Üretilen Enerji (€/yıl) Yatırım Maliyeti Milyon € Kapasite Faktörü (%) Çalışma Süresi (h/yıl) Arazi Alanı (hektar) Amorti Süresi (yıl) 2000 82 13 8 0,0614 84.807.354,27 20,8 37,24 6.931 559,44 4,82