• Sonuç bulunamadı

Kemer hidroelektrik santrali için işletme eğrisinin oluşturulması

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2023

Share "Kemer hidroelektrik santrali için işletme eğrisinin oluşturulması"

Copied!
114
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)

T.C.

PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

KEMER HİDROELEKTRİK SANTRALİ İÇİN İŞLETME EĞRİSİNİN OLUŞTURULMASI

YÜKSEK LİSANS TEZİ

AYŞE ERYOLCU

DENİZLİ, HAZİRAN - 2020

(2)

T.C.

PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

KEMER HİDROELEKTRİK SANTRALİ İÇİN İŞLETME EĞRİSİNİN OLUŞTURULMASI

YÜKSEK LİSANS TEZİ

AYŞE ERYOLCU

DENİZLİ, HAZİRAN - 2020

(3)
(4)

i

ÖZET

KEMER HİDROELEKTRİK SANTRALİ İÇİN İŞLETME EĞRİSİNİN OLUŞTURULMASI

YÜKSEK LİSANS TEZİ AYŞE ERYOLCU

PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

(TEZ DANIŞMANI: DOÇ. DR. GÜRHAN GÜRARSLAN) DENİZLİ, HAZİRAN- 2020

Nüfusun ve sanayileşmenin artmasına bağlı olarak enerji ihtiyacı tüm dünyada önemli ölçüde artmaktadır. Bu ihtiyacın karşılanabileceği petrol, doğalgaz, kömür gibi kaynaklar sınırlıdır. Ayrıca bu kaynakların çevreye verdikleri ciddi zararlar bulunmaktadır. Bu sebepten dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarının tercih edilmesi elzemdir. Ülkemiz yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan hidroelektrik enerji açısından yüksek bir potansiyele sahiptir. Bu potansiyeli en iyi şekilde değerlendirmek için haznelerin en iyi işletme politikalarının belirlenmesi gerekmektedir. En iyi işletme politikalarının amacı en az su ile en fazla enerji üretimidir. Tez çalışması kapsamında Aydın ilinin Bozdoğan ilçesinde bulunan Kemer Barajı ve HES için en iyi işletme politikasının oluşturulması amaçlanmaktadır. Bu en iyi işletme politikasında sulama ve taşkın kontrolü hedefleri sağlanmakta ve en iyi işletme seviyeleri belirlenerek enerji üretimi enbüyüklenmektedir. Ayrıca yeni bir hazne işletme kural eğrisi önerilmektedir.

Hazne işletme kural eğrisinin belirlenmesi amacıyla, hazne işletme çalışmasının ardışık akım ötelemesi ile yapıldığı bir eniyileme modeli geliştirilmektedir. Bu modelde, Kemer Barajı ve HES'in 1980-2013 yılları arasında kalan 408 aylık işletme dönemi verileri dikkate alınmaktadır. Geliştirilen eniyileme modelinde, türbin verimi dikkate alınarak enerji üretiminin enbüyüklenmesi amaçlanmaktadır. Ayrıca sulama suyu ihtiyacı ve taşkın kontrolü, kısıt fonksiyonları olarak eniyileme modeline eklenerek sağlanmaktadır. Eniyileme modelinin çözümünde diferansiyel evrim algoritması kullanılmaktadır. Bu algoritmanın mutasyon ve çaprazlama aşamalarında kullanılan parametreler bağımsız hale getirilmektedir. Bu sayede yakınsama performansının iyileştirilmesi ve gerekli bilgi-işlem süresinin azaltılması amaçlanmaktadır. Algoritmanın çeşitli test fonksiyonları üzerindeki etkinliği araştırılarak kullanılabilirliği kanıtlanmaktadır. Hazne işletme eniyileme modelinin uygulanması sonucunda oluşturulan hazne işletme eğrisi ile elektrik enerjisi üretiminin %8,6 oranında arttığı görülmektedir.

ANAHTAR KELİMELER: Yenilenebilir Enerji, Hidroelektrik, Hazne İşletmesi, İşletme Eğrisi, Ardışık Akım Ötelemesi, Eniyileme, Diferansiyel Evrim Algoritması.

(5)

ii

ABSTRACT

DEVELOPMENTOF THE RULE CURVE FOR KEMER

HYDROELECTRIC POWER PLANT MSC THESIS

AYŞE ERYOLCU

PAMUKKALE UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE CIVIL ENGINEERING

(SUPERVISOR: ASSOC. PROF. GURHAN GURARSLAN) DENİZLİ, JUNE 2020

As the population and industrialization increase, energy needs increase significantly all over the world. Sources such as oil, natural gas and coal, where this need can be met, are limited. In addition, these resources have serious damage to the environment. Therefore, it is essential to choose renewable energy sources. Our country has a high potential in terms of hydroelectric energy, which is one of the renewable energy sources. To best evaluate this potential, optimum operating policies of reservoirs need to be determined. The aim of optimum operation policies is to produce maximum energy with minimum water. Within the scope of the thesis, it is aimed to create a new optimum operating policy for Kemer Dam and Hepp in Bozdoğan District of Aydın province. In this optimum operation policy, irrigation and flood control targets are achieved and energy production is maximized by determining optimum operation levels. A new reservoir operating rule curve is also proposed. In order to determine the reservoir operation rule curve, an optimization model is being developed in which the reservoir operation is performed by sequential streamflow routing. In this model, 408 month operating period data of Kemer Dam and HEPP between 1980-2013 are taken into account. In the optimization model developed, it is aimed to maximize energy production by considering turbine efficiency. In addition, irrigation water needs and flood control are provided by adding to the optimization model as constraint functions. The differential evolution algorithm is used in the solution of the optimization model. The parameters used in the mutation and crossover stages of this algorithm are made independent. In this way, it is aimed to improve the convergence performance and to decrease the required data processing time. The effectiveness of the algorithm on various test functions is investigated and its availability is proven. With the reservoir operation curve created as a result of the application of the reservoir operation optimization model, it is observed that electrical energy production increased by %8,6.

KEYWORDS: Renewable Energy, Hydropower, Reservoir Operation, Rule- Curve, Sequential Streamflow Routing, Optimisation, Differential Evolution Algorithm.

(6)

iii

İÇİNDEKİLER

Sayfa

ÖZET... i

ABSTRACT ... ii

İÇİNDEKİLER ... iii

ŞEKİL LİSTESİ... v

TABLO LİSTESİ ... vii

KISALTMALAR LİSTESİ ... viii

SEMBOL LİSTESİ ...ix

ÖNSÖZ ...xi

1. GİRİŞ ... 1

1.1 Çalışmanın Amacı ... 2

1.2 Çalışma Düzeni ... 2

2. LİTERATÜR ARAŞTIRMASI... 3

2.1 Hazne İşletme Çalışmaları ... 3

3. BARAJLAR VE HES'LER ... 17

3.1 Yenilenebilir Enerji İhtiyacı ... 19

3.2 Türkiye'de Elektrik Üretimi ve Hidroelektrik ... 21

3.2.1 Türkiye'de Hidroelektrik Enerjinin Mevcut Durumu ... 24

4. HAZNE İŞLETME ÇALIŞMALARI ... 27

4.1 Ardışık Akım Ötelemesi ... 28

4.1.1 Ardışık Akım Ötelemesinin Avantaj ve Dezavantajları ... 29

4.2 İşletme Eğrileri ... 30

5. ÇALIŞMA SAHASI VE ÖZELLİKLERİ ... 32

5.1 Çalışma Sahasının Coğrafi Özellikleri... 36

5.2 İklim ve su Kaynakları ... 37

5.2.1 İklim ... 37

5.2.2 Meteoroloji ... 37

5.2.3 Yağış ... 38

5.2.4 Buharlaşma ... 39

5.2.5 Su Temini ... 40

5.2.6 Sulama ... 42

5.3 Kemer Barajı ve HES... 43

5.3.1 Kemer Barajı ve HES Karakteristik Özellikleri ... 44

5.3.2 Kemer Barajı ve HES İşletme Tarihçesi ... 45

6. YÖNTEM VE METODOLOJİ ... 48

6.1 Ardışık Akım Ötelemesi ile İşletme Kural Eğrisi Geliştirilmesinde Kullanılan Veriler ... 48

6.1.1 Kot-Alan-Hacim Değerleri ... 49

6.1.1.1 Kemer Barajı Kot-Alan-Hacim Değerleri ... 49

6.1.2 Kuyruk Suyu Seviyesindeki Değişimlerin Hesaplaması ... 50

6.1.3 Türbin Verimi ... 52

6.1.3.1 Kemer Barajı ve HES Türbin Verim Eğrisinin Oluşturulması 52 6.2 İşletme Kural Eğrisi Geliştirilmesinde Kullanılan Karakteristikler Hakkında Açıklamalar ... 53

6.3 İşletme Kural Eğrisi Geliştirilmesinde Optimum Türbin Debisinin Tespiti ... 54

(7)

iv

6.3.1 Kemer Barajı ve HES için Optimum Türbin Debisin Tespiti ... 55

6.4 Diferansiyel Evrim Algoritması ile Eniyileme ... 57

6.4.1 Diferansiyel Evrim Algoritması ... 58

6.4.1.1 Başlangıç Popülasyonunun Oluşturulması ... 61

6.4.1.2 Mutasyon ... 62

6.4.1.3 Çaprazlama ... 64

6.4.1.4 Uygunluk Fonksiyonu ... 65

6.4.1.5 Seçim ... 65

6.4.1.6 Algoritmanın Durdurma Kriteri... 66

6.4.2 Diferansiyel Evrim Algoritmasının Temel Özelikleri ... 67

6.4.2.1 Avantajları ... 67

6.4.2.1.1 Güvenilirlik ... 67

6.4.2.1.2 Verim ... 67

6.4.2.1.3 Basitlik ... 68

6.4.2.2 Dezavantajları ... 68

6.4.2.2.1 Verim ... 68

6.4.2.2.2 Epistatik ve Gürültülü Problemler için Yetersizlik ... 68

6.4.3 Eniyileme Modelinin Test Fonksiyonlarına Uygulanması ... 69

6.4.3.1 Diferansiyel Evrim Algoritması Test Fonksiyonu 1 ... 69

6.4.3.2 Diferansiyel Evrim Algoritması Test Fonksiyonu 2 ... 71

6.4.3.3 Diferansiyel Evrim Algoritması Test Fonksiyonu 3 ... 72

6.4.3.4 Diferansiyel Evrim Algoritması Test Fonksiyonu 4 ... 74

6.5 Ardışık Akım Ötelemesi ile İşletme Kural Eğrisinin Geliştirilmesi... 75

6.6 İşletme Kural Eğrisinin Geliştirilmesinde Eniyileme ... 81

7. SONUÇ VE ÖNERİLER ... 85

8. KAYNAKLAR ... 90

9. ÖZGEÇMİŞ... 100

(8)

v

ŞEKİL LİSTESİ

Sayfa

Şekil 3.1: Su çevrimi (Harvey, 1998) ... 18

Şekil 3.2: Hidroelektrik enerji üretimi (Oral ve diğ., 2017). ... 18

Şekil 3.3: Dünyada birincil enerji tüketiminin kaynaklar bazında dağılımı (BP) Statistical Review of World Energy, 2019) ... 20

Şekil 3.4: Türkiye'de elektrik kurulu gücünün birincil kaynaklara göre dağılımı, (TEİAŞ, 2018) ... 22

Şekil 3.5: Türkiye'de elektrik üretiminin birincil enerji kaynaklarına göre dağılımı, (TEİAŞ, 2018) ... 23

Şekil 3.6: Türkiye hidroelektrik santralleri haritası (Saygılı, 2018). ... 25

Şekil 4.1: Hazne işletme kural eğrisi örneği ... 30

Şekil 5.1: Çalışma sahasının Türkiye'de yeri. ... 32

Şekil 5.2: Büyük Menderes Havzası Akarsular Haritası (Büyük Menderes Nehri, [online]). ... 33

Şekil 5.3: Çalışma sahası barajlar ve akarsular haritası (Tarım ve Orman Bakanlığı.GeoData [online]). . ... 34

Şekil 5.4: Kemer Barajı ve HES şematik diyagram (Kemer HES İşletme Müdürlüğü.Brifing Raporu, 2018). . ... 36

Şekil 5.5: Çalışma sahası meteoroloji ve akım gözlem istasyonu bulduru haritası.(Tarım ve Orman Bakanlığı GeoData [online]). ... 38

Şekil 5.6: Aydın meteoroloji istasyonu aylık toplam yağış miktarı ortalamaları (Meteoroloji Genel Müdürlüğü [online]). ... 39

Şekil 5.7: Kemer Barajı rezervuardan aylık net buharlaşma değerleri (mm) (Büyük.Menderes Havzası Master Plan (Nihai) Raporu 2017). .... 40

Şekil 5.8: Kemer Barajı hazne giriş akımları aylık ortalama değerleri (hm3) (Büyük.Menderes Havzası Master Plan (Nihai) Raporu, 2017). ... 41

Şekil 5.9: Kemer Barajı aylık ortalama sulama suyu değerleri (hm3) (DSİ Genel.Müdürlüğü).. ... 42

Şekil 5.10: Kemer Barajı'nın genel bir görünümü (Kemer HES İşletme Müdürlüğü.Brifing Raporu 2018)... 43

Şekil 5.11: Kemer Barajı'nın mevcut işletmede yıllık enerji üretimi (1980-2013) ... 47

Şekil 5.12: Kemer Barajı'nın mevcut işletmede kümülatif enerji üretimi (1980-2013) ... 47

Şekil 6.1: Kemer Barajı kot-alan-hacim grafiği (DSİ 21. Bölge Müdürlüğü) .. 49

Şekil 6.2: Kemer HES kuyruk suyu anahtar eğrisi.. ... 51

Şekil 6.3: Kemer HES türbin verim eğrisi. ... 53

Şekil 6.4: Diferansiyel evrim algoritmasının akış şeması. ... 61

Şekil 6.5: Michalewicz fonksiyonu, n=2... 69

Şekil 6.6: Michalewiz fonksiyon değerinin değerlendirme sayısı ile değişimi. 70 Şekil 6.7: Rosenbrock fonksiyonu, n=2. . ... 71

Şekil 6.8: Rosenbrock fonksiyon değerinin değerlendirme sayısı ile değişimi. 72 Şekil 6.9: Fonksiyon değerinin fonksiyon değerlendirme sayısı ile değişimi... 73 Şekil 6.10: Fonksiyon değerinin fonksiyon değerlendirme sayısı ile değişimi.74

(9)

vi

Şekil 6.11: Amaç fonksiyonunun fonksiyon değerlendirme sayısı ile değişimi. ... 84 Şekil 7.1: Kemer HES mevcut ve eniyileme sonucu elde edilen işletme

seviyelerinin karşılaştırılması. ... 86 Şekil 7.2: Kemer Barajı mevcut işletmede ve eniyileme sonucu elde edilen enerji üretim değerleri. ... 88

(10)

vii

TABLO LİSTESİ

Sayfa

Tablo 3.1: Türkiye'de elektrik kurulu gücünün kaynaklara göre dağılımı, (TEİAŞ, 2018).. ... 22 Tablo 3.2: Türkiye'de elektrik üretiminin birincil enerji kaynaklarına göre

dağılımı, (TEİAŞ, 2018). ... 23 Tablo 3.3: Türkiye'de HES potansiyel durumu (DSİ, 2019).. ... 25 Tablo 5.1: Kemer Barajı ve HES'e ait karakteristik özellikler

(DSİ Genel Müdürlüğü). ... 44 Tablo 5.1 (devam): Kemer Barajı ve HES'e ait karakteristik özellikler

(DSİ Genel Müdürlüğü).. ... 45 Tablo 5.2: Kemer Barajı'nın mevcut işletmede yıllık enerji üretim değerleri

ve yıllık giriş akımları (1980-2013). ... 46 Tablo 6.1: Kemer Barajı kot-alan-hacim tablosu (DSİ 21. Bölge Müdürlüğü,

Aydın).. ... 50 Tablo 7.1: Kemer HES mevcut işletme seviyeleri ve eniyileme sonucu elde

edilen işletme seviyeleri. ... 86 Tablo 7.2: Kemer Barajı mevcut işlemede ve eniyileme sonucu elde edilen

yıllık enerji üretimi.. ... 87

(11)

viii

KISALTMALAR LİSTESİ

AGİ : Akım Gözlem İstasyonu

ANN : Artificial Neural Networks A.Ş. : Anonim Şirketi

DEA : Diferansiyel Evrim Algoritması DP : Dynamic- Programming

DSİ : Devlet Su İşleri EA : Evrimsel Algoritma GA : Genetik Algoritma GB : Gigabayt

GHz : Gigahertz GWh : Gigawatt saat

ha : Hektar

HEPP : Hydroelectric Power Plant HES : Hidroelektrik Santral hm : Hektometre

HP : Horse Power

IEA : International Energy Agency km : Kilometre

kWh : Kilowatt saat

LP : Lineer Programming

m : Metre

mm : Milimetre M.Ö. : Milattan Önce

MW : Megawatt

MWe : Megawatt elektriksel NLP : Non-Lineer Programming PSO : Parçacık Sürü Optimizasyonu SVM : Support Vector Machine

TEİAŞ : Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi UTM : Universal Transverse Mercator

(12)

ix

SEMBOL LİSTESİ

∆𝑽 : Haznedeki depolama hacminin değişimi µ𝒑𝒎 : Türbin verimi

ε : Tolerans değeri γ : Suyun özgül ağırlığı 𝑨𝒑 : Başlangıç göl alanı

𝑨𝒑+𝟏 : Dönem sonundaki göl alanı 𝑩𝒖𝒉𝒑 : Buharlaşma değeri

𝑩𝒑 : Dönem sonu bırakılacak gerekli hacim 𝑩𝒑 : Dönem sonu bırakılacak gerçek hacim : Santigrat derece

CR : Çaprazlama oranı D : Değişken sayısı D : Cebri borunun çapı

𝑬𝒎𝒂𝒙 : Enbüyüklenmiş enerji üretimi 𝑬𝑻,𝒑 : Toplam enerji üretimi

𝑬𝑻,𝒑𝒎 : Türbin enerji üretimi

𝑬𝑻,𝒑𝟏 : Türbin-1'de üretilen toplam enerji miktarı 𝑬𝑻,𝒑𝟐 : Türbin-2'de üretilen toplam enerji miktarı 𝑬𝑻,𝒑𝟑 : Türbin-3'te üretilen toplam enerji miktarı 𝒇 : Boyutsuz sürtünme katsayısı

g : Yerçekimi ivmesi G : Jenerasyon

𝑯𝒉𝒆𝒅𝒆𝒇,𝒊 : Kemer Barajı'nın her ay hedeflenen işletme kotu 𝑯𝒋 : Değişkenlerin alabileceği üst sınır

𝑯𝑲𝑺,𝒑 : Dönem sonu kuyruk suyu kotu

𝒉𝑳𝑺,𝒑 : Cebri boruda meydana gelen sürekli kayıplar 𝒉𝑳𝒀,𝒑 : Cebri boruda meydana gelen yersel kayıplar 𝑯𝒎𝒊𝒏 : Kemer Barajı minimum işletme kotu

𝑯𝒎𝒂𝒙 : Kemer Barajı maksimum işletme kotu 𝑯𝒏𝒆𝒕,𝒑 : Net düşü

𝑯𝒐𝒓𝒕,𝒑 : Ortalama su seviyesi 𝑯𝒑 : Başlangıç su seviyesi

𝑯𝒑+𝟏 : Dönem sonundaki su seviyesi 𝑯𝒑+𝟏 : Hedeflenen dönem sonu su seviyesi

𝑰 : Belirli bir zaman aralığı boyunca hazneye giren hacimler 𝑰 : Aylık olarak hazneye giren akım

𝑲 : Yersel kayıp katsayısı

L : Buharlaşma, derivasyon vb. haznedeki su kayıpları L : Cebri borunun uzunluğu

𝑳𝒋 : Değişkenlerin alabileceği alt sınır MF : Mutasyon faktörü

𝒏𝒋,𝒊,𝑮+𝟏 : Mutasyon ve çaprazlama işleminden geçmiş ara kromozom NP : Popülasyon büyüklüğü

𝑶 : Belirli bir zaman aralığı boyunca hazneden çıkan akımlar

(13)

x

𝒑 : İşletme çalışmasının kapsadığı ay sayısı 𝑸𝒎𝒂𝒙 : Kemer Barajı'nda maksimum türbin debisi 𝑸𝒎𝒊𝒏 : Kemer Barajı'nda minimum türbin debisi 𝑸𝑵,𝒑 : Türbinlenecek net debi

𝑸𝒐𝒑𝒕 : Optimum türbin debisi 𝑸𝒑𝒓𝒐𝒋𝒆 : Tasarım debisi

𝑸𝑵,𝒑 : Türbinlenecek net debi 𝑸𝑻,𝒑𝒎 : Türbin debisi

𝑸𝟏 : Türbin-1'de aylık türbinlenen debi 𝑸𝟐 : Türbin-2'de aylık türbinlenen debi 𝑸𝟑 : Türbin-3'te aylık türbinlenen debi 𝑺𝒖𝒍𝒑 : Sulama değeri

𝒕𝒑𝒎 : Her bir türbin için enerji üretim süresi 𝒕𝒑𝟏 : Türbin-1'de enerji üretim süresi 𝒕𝒑𝟐 : Türbin-2'de enerji üretim süresi 𝒕𝒑𝟑 : Türbin-3'te enerji üretim süresi

𝒖𝒋,𝒊,𝑮+𝟏 : 𝒙𝒋,𝒊,𝑮'den sonraki jenerasyon için üretilen kromozom 𝑽𝑪 : Can suyu hacmi

𝑽𝒉𝒆𝒅𝒆𝒇,𝒊 : Kemer Barajı'nın her ay hedeflenen işletme kotundaki hazne hacmi 𝑽𝒎𝒂𝒙 : Kemer Barajı maksimum işletme kotundaki hazne hacmi

𝑽𝒎𝒂𝒙_𝒕ü𝒓𝒃𝒊𝒏 : Türbin tasarım hacmi

𝑽𝒎𝒊𝒏 : Kemer Barajı minimum işletme kotundaki hazne hacmi 𝑽𝑵,𝒑 : Türbinlenecek net hacim

𝒗𝒑 : Su hızı

𝑽𝒑 : Başlangıç depolama hacmi

𝑽𝒑+𝟏 : Dönem sonundaki depolama hacmi 𝑽𝒑+𝟏 : Hedeflenen dönem sonu depolama hacmi 𝑽𝑺,𝒑 : Dolu savaktan atılacak hacim

𝑽𝑻.𝒑𝒎 : Türbin hacmi

𝒙𝒋,𝒊,𝑮 : G jenerasyonunun, i. kromozomunun j. parametresi 𝒀𝑲𝑺,𝒑 : Dönem sonunda kuyruk suyu kotundaki değişim 𝒁𝑻 : Kuyruk suyu taban kotu

(14)

xi

ÖNSÖZ

Lisans ve yüksek lisans sürecimde değerli bilgilerini benimle paylaşan, maddi manevi hiçbir desteğini esirgemeyen saygıdeğer hocalarım Doç. Dr. Gürhan GÜRARSLAN'a; Doç. Dr. Mutlu YAŞAR'a; tez çalışmam boyunca hiçbir desteğini ve bilgisini esirgemeyen Arş. Gör. Ersin BAHAR'a İnş. Müh. İsmail Ufuk ARA'ya, İnş. Müh. Mustafa Onur ÖNEN'e; imkanlarını olabildiğince zorlayarak en iyi şekilde bugünlere gelmemi sağlayan, her yaptığım işte arkamda duran ve bana güç veren canım babam Ramazan ERYOLCU'ya, annem Zeynep ERYOLCU'ya, dedem Hasan ERYOLCU'ya, kardeşim Tuğba ERYOLCU'ya; çalışmalar boyunca hiçbir zaman yardımını esirgemeyen sevgili arkadaşım Hasan ÖZCAN’a; çalışma sürecinde gösterdikleri tolerans ve yardımlarından dolayı Çamlık Denizli Yapı Denetim ailesine; veri temin etmemde yardımcı olan DSİ Genel Müdürlüğü'ne, DSİ 21. Bölge Müdürlüğü'ne ve eğitimime en ufak dahi katkıda bulunmuş diğer tüm hocalarıma sonsuz teşekkürlerimi sunarım.

(15)

1

1. GİRİŞ

Dünyada ve ülkemizde nüfus artışı ve sanayileşme ile paralel olarak enerji talebi artmaktadır. Enerji üretiminde kullanılan petrol, doğalgaz, kömür gibi kaynakların sınırlı olması ve çevreye verdikleri zararlar düşünüldüğünde yenilenebilir enerjinin gerekliliği görülmektedir. Ülkemizde hidroelektrik enerji yenilenebilir enerji potansiyeli içinde önemli bir yere sahiptir. Hidroelektrik enerji üretiminin temeli, en iyi işletme politikaları belirlenerek haznelerin en iyi şekilde işletilmesidir. Bazen işletme prosedürü veya serbest bırakma politikası olarak adlandırılan bir hazne işletme politikası, çeşitli koşullar altında bir hazne veya hazne sisteminde depolanacak, hazneden serbest bırakılacak veya çekilecek su miktarını belirleyen bir grup kuraldır. Bu doğrultuda en iyi işletme kural eğrileri geliştirilir.

Hazne işletmelerinin eniyilemesi, yıllar boyunca kapsamlı araştırmalar yapılan bir alandır. Su kaynakları sistemlerinin tasarımı, planlaması ve uygulanmasında eniyileme her zaman yoğun bir araştırma alanı olmuştur. Eniyileme, bir sistemde var olan kaynakların (işgücü, zaman, kapital, süreçler, hammaddeler, kapasite, ekipman gibi) en verimli şekilde kullanılarak belirli amaçlara (maliyet en aza indirilmesi, kârın enbüyüklenmesi, kapasite kullanımının en yükseğe çıkarılması ve verimliliğin enbüyüklenmesi gibi) ulaşmayı sağlayan bir teknoloji olarak tanımlanmaktadır (Gass, 2000).

Su kullanımı, farklı hedeflere sahip çok sayıda paydaşı içerir ve eniyileme tekniklerinin çoğu zaman birbiriyle çelişen hedefler arasında dengeli çözümler sağlaması beklenir. Günümüzde hazne sistemlerinin işletilmesi esnasında karmaşık verilerin değerlendirilmesi ve en iyi işletme politikasının tespit edilmesinde eniyileme yöntemlerine yaygın olarak başvurulmaktadır. Hazne sistemi işletmesinde belirli kısıtlar ve kütle denge denklemleri dikkate alınarak değişken su taleplerinin karşılanması sağlanır. İşletme çalışmasının amacı faydaları enbüyükleyerek ya da masrafları enküçükleyerek iyi bir işletme politikası sürdürmektir. Bu çalışmada Kemer Barajı ve Hidroelektrik Santrali için en iyi işletme politikası belirlenerek enerji üretimi enbüyüklenmeye çalışılmıştır. Eniyileme işleminde diferansiyel evrim algoritması kullanılmıştır.

(16)

2 1.1 Çalışmanın Amacı

Ülkenin hidroelektrik enerji potansiyelinin verimli kullanımı kritik bir konudur ve hazne işletme çalışmaları verimliliğin artırılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Genel olarak, hidroelektrik santralin (HES) verimli bir şekilde çalışması, hazneye özgü işletme kural eğrilerinin geliştirilmesiyle elde edilebilecek enerji üretiminin enbüyüklenmesine bağlıdır. Bu çalışma kapsamında Aydın ilinin Bozdoğan ilçesinde bulunan Kemer Barajı ve HES için yeni işletme politikası oluşturularak sulama ve taşkın kontrolü amaçları dahilinde enerji üretiminin enbüyüklenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrulta bir hazne işletme sistemi eniyileme modeli geliştirilmiştir. En iyi işletme seviyeleri belirlenerek yeni bir işletme kural eğrisi önerilmiştir. İşletme kural eğrisinin belirlenmesi, hazne işletme çalışmasının ardışık akım ötelemesi ile yürütüldüğü bir eniyileme probleminin çözülmesi ile gerçekleştirilmiştir. Eniyileme probleminin çözümünde sezgisel algoritmalardan biri olan diferansiyel evrim algoritması kullanılmıştır.

1.2 Çalışma Düzeni

Bu tez dokuz bölümden oluşmaktadır. İkinci bölüm, hazne işletme çalışmaları ile ilgili ayrıntılı bir literatür özetini içermektedir. Üçüncü bölümde barajlar ve HES'ler hakkında genel bilgiler sunulmakta, yenilenebilir enerji ihtiyacı ve Türkiye'de hidroelektrik enerji üretim durumu incelenmektedir. Dördüncü bölüm, ardışık akım ötelemesi yöntemi ile işleme kural eğrilerinin oluşturulmasını içermektedir. Beşinci bölümde çalışma sahası ve özellikleri tanıtılmaktadır. Altıncı bölümde, çalışmada kullanılan yöntem ve oluşturulan hazne işletme modeli ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Yedinci bölümde, çalışma doğrultusunda elde edilen sonuçlar ve okuyucuya bu alandaki öneriler sunulmaktadır. Sekizinci bölümde çalışma kapsamında yararlanılan kaynaklara yer verilmektedir. Son olarak dokuzuncu bölümde yazar kısaca tanıtılmaktadır.

(17)

3

2. LİTERATÜR ARAŞTIRMASI

2.1 Hazne İşletme Çalışmaları

Su kaynakları alanında, nüfus artışı ile birlikte talebin giderek artması ve beraberinde getirdiği su kaynaklarının çevresel, ekonomik ve sosyal faydalar çerçevesinde en verimli şekilde kullanım zorunluluğu uygun işletme politikaları geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Rezervuarların ekonomik açıdan ve fayda açısından gerekli inşa esaslarına göre yapılmasının yanında işletme politikası da verimli kullanılması açısından önem taşımaktadır. Rezervuarların en iyi düzeyde işletilmesi hidroelektrik enerji üretimi için de temel teşkil eder. Yapılan çalışmalarda hidroelektrik enerji potansiyelinin tam verimli kullanımı açısından sınırlı su kaynaklarının en az düzeyde kullanılarak en fazla enerjinin üretilmesi amaçlanmıştır.

Hazneler için en iyi işletme politikasının belirlenmesinde çeşitli eniyileme tekniklerinin kullanılması su kaynakları planlama ve yönetiminde önemli bir yere sahiptir. Geçmişten günümüze su kaynakları ve hazne işletilmesi alanlarında birçok başarılı eniyileme tekniği uygulaması yapılmıştır. Bilim insanları tekli ve çoklu hazne işletmelerine farklı eniyileme tekniklerini uygulamışlar, sonuç ve önerilerini sunmuşlardır. Bu tekniklerin kullanımı hazne işletiminde karşılaşılan çeşitli sorunların incelenmesinde de fayda sağlamıştır. Hazne işletmelerinde eniyileme çalışmalarının tarihsel gelişimi aşağıda incelenmiştir.

Dinamik programlama hazne işletmelerinin eniyilenmesinde güçlü bir yaklaşıma sahiptir (Bellman, 1957). Karmaşık amaç fonksiyonlarıyla başa çıkabilmesi dinamik programlamanın en önemli avantajıdır. Ayrıca eniyileme probleminin kısıtlamaları dinamik programlamaya kolay bir şekilde adapte edilebilir.

Young (1967), dinamik programlama ile tek rezervuar için en iyi işletme kurallarını geliştirmiştir. Larson (1968), artımlı dinamik programlamayı kullanarak dört rezervuar problemini kapsayan bir çalışma sunmuştur. Hall ve diğ. (1969), farklı bir artımlı dinamik programlama şekli kullanarak, iki hazneli bir sistemi incelemiştir.

Heidari ve diğ. (1971), artımlı dinamik programlama önerisini temel alarak ayrık

(18)

4

diferansiyel dinamik programlama adını verdikleri bir model önermişlerdir. Bu yöntem, geleneksel dinamik programlamada karşılaşılan bellek gereksinimi ve bilgisayar hız gereksinimi güçlüklerini azaltmıştır. Howson ve Sancho (1975), hazne işletme sistemlerinin eniyilemesi için kademeli bir eniyileme algoritması üretmiştir.

Murray ve Yakowitz (1979), çoklu hazne işletmelerinin eniyilenmesi için, karar değişkenleri ve ayrıklaştırma durumu için herhangi bir koşul olmayan yeni bir diferansiyel dinamik programlama geliştirmişlerdir.

Yeh (1985), hazne işletim işlemleri için geliştirilen son matematiksel modelleri ve benzetim modellerini inceleyen bir çalışma yapmıştır. İnceleme, Doğrusal Programlama (Lineer Programming, LP), Doğrusal Olmayan Programlama (Non- linear Programming, NLP), Dinamik Programlama (Dynamic Programming, DP) ve Benzetim yöntemlerini kapsamaktadır. Her modelin tarihsel gelişimi incelemiştir. Büyük ölçüde Bellman (1957) tarafından formüle edilen dinamik programlama yönteminin başarısı ve yaygınlığı, çok sayıda su kaynağı sistemini karakterize eden tahmini ve doğrusal olmayan özelliklerin Dinamik Programlama formülasyonuna çevrilebilmesiyle açıklamıştır. Ayrıca bu yöntemin çok sayıda değişken içeren karmaşık problemleri alt problemlere ayırarak yinelemeli olarak etkili bir şekilde çözme avantajına değinmiştir. Gelecekteki çalışmalar için de sonuç ve tavsiyeler sunmuştur.

Simonovic (1992), yapılan araştırma çalışmaları ve gerçekte bir sistem yaklaşımın uygulanması arasında bir boşluk olduğu sonucundan yola çıkarak teori ve pratik arasındaki boşluğu kapatmak ve hazne yönetimi ve işletimlerinde kullanılan matematiksel modellerin kısa bir incelemesini sağlamak amacıyla iki fikir sunmuştur. İlk olarak, sistem yaklaşımının su kaynakları mühendislerinin ihtiyaçlarına nasıl yanıt vereceğine örnek olarak hazne boyutlandırması için temel düzeyde bir benzetim- eniyileme modeli sunmuştur. İkinci örnekte ise tek ve çok amaçlı hazne analizi açısından bilgi tabanlı teknolojinin faydalarını göstermeyi amacıyla bir sistem sunmuştur. Kullanıcının bir hazne problemini tanımlamasına, modeli oluşturmasına, uygun yaklaşımı belirlemesine, problemi çözmek için en uygun modeli seçmesine, girdi verilerini hazırlamasına, modeli çalıştırmasına ve sonuçları değerlendirmesine yardımcı olmayı hedeflemiştir.

(19)

5

Wurbs (1993), hazne eniyileme modellemeleri formüle edilirken dikkat edilmesi gereken hususları özetlemiş ve hazne işletimlerini değerlendirmek için bilgisayar modellerini incelemiştir. Sayısız hazne sistemi analiz modelini sıralamada çalışmalara katkıda bulunmayı, farklı karar verme durumlarında hangi yöntemlerin daha faydalı olduğunu anlamayı amaçlamıştır.

Wardlaw ve Sharif (1999), en iyi düzeyde hazne işletmesi için genetik algoritmaların (GA) bir değerlendirmesini sunmuşlardır. Dört rezervuar için deterministik, sonlu ufuk problemi kullanarak genetik algoritmaların çeşitli formülasyonlarını değerlendirmişlerdir. Gerçek değer kodlaması ve ikili kodlamayı karşılaştırmıştır. Gerçek değer kodlamasının ikili kodlamaya göre çok daha hızlı ve iyi sonuçlar verdiğini göstermişlerdir. Genetik algoritma yaklaşımının etkili bir eniyileme yöntemi olarak karmaşık sistemlere kolay bir şekilde uygulanabileceğini ve stokastik dinamik programlama yaklaşımlarına alternatif olarak kullanılabileceğini kanıtlamışlardır. Sharif ve Robin (2000), yaptıkları diğer bir çalışmada çok rezervuarlı sistemler için bir genetik algoritma yaklaşımı sunmuşlardır. Yaklaşım Endonezya'daki bir hazne işletme sistemine uygulanmıştır.

Sonuçlar ayrık farksal dinamik programlama (IDC-DDDP: Improved Decomposition- Coordination And Discrete Differential Dynamic Programming) sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Genetik algoritma sonuçları en iyi seviyeye çok yakındır ve teknik etkili bulunmuştur. Dinamik programlamaya bağlı yöntemlerden farklı olarak durum değişkenlerinin ayrıklaştırılmasına gerek olmadığını belirtmişlerdir.

Gradyan tabanlı Doğrusal Olmayan Programlama Yöntemleri, doğrusal olmayan uygun amaç ve kısıtlar ile problemleri çözebilir (Cai ve diğ., 2001). Bu algoritmalar, büyük ve doğrusal olmayan problemlerde istenmeyen yerel çözümlere yaklaşabilir ya da uygulanabilir çözümler elde edilemeyebilir. Cai ve diğ. (2001), büyük ve doğrusal olmayan hazne işletme problemlerini çözmek için genetik algoritmaları (doğrusal programlama ile birleştiren bir model geliştirmişlerdir.

Modelde genetik algoritma, sadece sınırlı sayıdaki değişkenler üzerinde eniyileme yaparak problemin farklı doğrusal programlama problemlerine ayrılmasını sağlamıştır. Çalışma kapsamında GA ve LP yaklaşımı, doğrusal olmayan hidroelektrik üretim denklemlerine ve doğrusal olmayan rezervuar topolojik

(20)

6

denklemlerine sahip olan bir hazne işletme modeli ve çok sayıda doğrusal olmayan ilişkiye sahip uzun süreli dinamik bir nehir havzası planlama modeline uygulanmıştır. Büyük hazne işletme modelleri için GA & LP yaklaşımı önemli ölçüde daha iyi çözümler üretmiştir.

Barros ve diğ. (2003), bu çalışmada Brezilya hidroelektrik sisteminin yönetim ve işletmesi için SISOPT adını verdikleri pratik bir aylık eniyileme modeli önermişlerdir. Bu sistem ülkenin elektrik ihtiyacının %92 sini üreten 69,375 MW kurulu güce sahip 75 hidroelektrik sisteminden oluşan dünyanın en büyük sistemlerinden biridir. Modeli doğrusal olmayan programlamada (NLP) formüle etmişlerdir. Aynı zamanda problemi doğrusal programlama, doğrusal olmayan programlama ve ardışık doğrusal programlama ile çözerek sonuçları karşılaştırmışlardır. NLP modelinin, sürekli güncellenen akış tahminini kullanarak gerçek zamanlı işletme kuralları oluşturmak için en uygun model olduğu sonucuna varmışlardır.

Labadie (2004), halihazırda bulunan çoklu hazne sistemlerinin en yüksek verimle çalıştırılabilmesi için bir inceleme yapmıştır. Bu çalışmada hazne sistemi yönetim ve işletmelerinin eniyilenmesinde son teknolojiyi değerlendirmeyi amaçlamıştır. Hazne sistemlerinin yüksek boyutlu, dinamik, doğrusal olmayan ve tahmine dayalı özelliklerinin getirdiği zorlukları aşmaya yönelik tasarlanan eniyileme yöntemlerini incelemiştir. Genetik algoritmalar ile güvenilir benzetim modellerinin ilişkilendirilmesinin büyük bir avantaj olacağını belirtmiştir. Sezgisel yöntemler kullanılarak oluşturulan eniyileme modelleri ile işletme kurallarının oluşturulmasında yaşanan zorlukların, bulanık mantık tabanlı sistemlerin ve yapay sinir ağlarının kullanılmasıyla aşılabileceğini açıklamıştır.

Barros ve diğ. (2005), yaptıkları araştırmada farklı amaç fonksiyonları karşılaştırmayı ve hidroelektrik işletim sistemlerinin eniyilenmesini amaçlamışlardır.

Altı amaç fonksiyonu üzerinde durulmuştur. Bu amaçlar; depolanan enerji kaybını en aza indirmek, hedeflenen depolamadan sapmaları en aza indirmek, enerji tamamlamayı en aza indirmek ve ikincil enerjiden elde edilecek karı en üst seviyeye çıkarmaktır. İşletme problemini doğrusal ve doğrusal olmayan farklı yöntemler kullanarak çözmüşlerdir. Uygun sonuçlar elde etmek için doğrusal olmayan model seçilmiştir. Tüm sistemdeki enerji talebinin tamamlanmasını en aza indirmek için

(21)

7

belirlenen amaç fonksiyonu hidroelektrik üretimi ve fayda açısından en iyi politika olarak belirlenmiştir.

Chang ve diğ. (2005), genetik algoritmalar kullanarak hazne işletme eğrilerini eniyilemeye çalışmışlardır. Temel amaç, birden fazla amaca hizmet eden hazne işletme eğrilerinin oluşturulmasında ikili kodlanmış ve gerçek kodlanmış genetik algoritmaların etkinlik ve veriminin araştırılmasıdır. Yapılan uygulamalar sonucunda GA'ların en doğru işletme eğrilerinin belirlenmesinde etkili ve sağlam bir çözüm sağladığı ve GA'lardan elde edilen eğrilerin, su salıverme açığı ve hidroelektrik açısından halihazırda kullanılan orijinal (M-5) eğrilerine göre daha iyi performans gösterdiği kanıtlanmıştır. Bununla birlikte gerçek kodlu genetik algoritma, ikili kodlu genetik algoritmadan daha verimli ve daha doğru sonuçlar üretmiştir. Ayrıca ikili kodlanmış genetik algoritmanın yapılan 36 değişkene sahip uygulamadaki gibi çok sayıda değişken tahmini yapılacağı durumlarda yetersiz olacağı sonucuna varılmıştır.

Hazne işletmesinde eniyileme yöntemlerinin çoğu kez birbiriyle çelişen amaçlar arasında uygun çözümler üretmesi hedeflenir (Ngo, 2007). Ngo (2007), hazne işletim çalışmalarının bilgisayar modelleriyle hızlı bir şekilde geliştirilmesinden yararlanarak eniyileme yapılmış yöntemlere çevrilmesi için bir yöntem öne sürmüştür. Bir benzetim modelinin hazne işletmesi için belirlenmiş karar değişkenlerini eniyilemek amacıyla sayısal arama metoduyla birleştirildiği bir çerçeve geliştirerek mevcut çalışmalara katkı sağlamıştır. Hazne dahil olmak üzere nehir sitemindeki akışı simule etmek için MIKE 11 modellenme sistemini uyarlamıştır. Eniyileme yöntemi olarak karmaşık evrim algoritmasını (shuffled complex evolution) kullanmıştır. Farklı amaçlar arasında denge sağlanmasını mümkün hale getirmiştir. Eniyilenmiş işletme eğrileri, taşkınlara karşı akış emniyetini azaltmadan hidroelektrik üretimine önemli ölçüde fayda sağlamıştır.

Özkök (2006), hidroelektrik potansiyel belirleme metotlarını incelemiştir.

Literatürde yaygın olan debi süreklilik eğrisi metodu ve ardışık akım öteleme metodunu kullanarak iki ayrı uygulama yapmıştır. Debi süreklilik eğrisi metodu ile yaptığı uygulamada Çoruh havzasında bulunan sekiz akım gözlem istasyonu için 20 yıl boyunca gerçekleşen aylık ortalama akım verilerini kullanarak hidroelektrik potansiyel hesaplarını yapmıştır. Ardışık akım metodunu kullanarak Oymapınar Barajı için 2001-2005 yılları arasında üretilebilecek aylık, yıllık ve ortalama enerji

(22)

8

miktarlarını hesap etmiştir. Devlet Su İşleri'nden temin edilen işletme eğrilerine göre yapılan hesaplar sonucu planlanan enerji üretiminden daha düşük sonuçlar elde edildiği görülmüştür. Bu açığın kapatılması için hazne işletmesinin daha verimli bir şekilde planlanmasını ve gelen akımların tam verimli olarak enerji üretiminde kullanılmasını önermiştir.

Cheng ve diğ. (2008), genetik algoritma ve kaos optimizasyon algoritmasını (COA) kullanarak bir hidroelektrik hazne işletmesini eniyilemeye çalışmışlardır.

Sunduğu kaos genetik algoritması (CGA), kaos optimizasyon algoritmasına ve genetik algoritmaya dayanan, genetik algoritmanın hızını artırmak için kaos algoritmasını kullanan hibrit bir algoritmadır. Model, bir hidroelektrik rezervuarına 38 yıllık aylık giriş verileri kullanılarak aylık işletim amacıyla uygulanmıştır.

Sonuçlar, CGA' nın yakınsama hızı ve çözüm doğruluğunu geliştirdiğini ve dinamik programlama ve geleneksel genetik algoritmaya göre de daha iyi bir yöntem olduğunu göstermiştir. Önerdikleri yaklaşımın karmaşık hazne işletim sistemlerinin eniyilenmesinde etkili bir çözüm sunduğunu kanıtlamışlardır.

Kim ve diğ. (2008), tekli hazne işletmesi için aylık işletme eğrileri oluşturmuşlardır. Eniyileme yöntemi olarak çok amaçlı genetik algoritma (NSGA-II) kullanmışlardır. Burada amaç hazne işletmesinde çoklu amaç fonksiyonlarını dikkate almaktadır. Benzetim modeli için altı yıllık akış verilerini kullanmışlar ve oluşturdukları işletme eğrilerinin farklı akış serilerini idare edebileceğini göstermişlerdir. Yöntemin, işletmenin mevcut durumunu sayısal olarak değerlendirebilmek için hazne depolama tahminlerini etkili bir biçimde sağlayabileceğini belirtmişlerdir.

Haddad ve diğ. (2008), bal arısı çiftleşme optimizasyon (HBMO) algoritmasının uygulanabilirlik ve verimini test etmek amacıyla tekli ve çoklu hazne sistemleri üzerinde uygulamalar yapmışlardır. Temel amaç, her iki hidroelektrik sistemi için de mevcut net maliyeti ve üretimin kurulu güç kapasitesinden sapmalarını en aza indirmektir. Tek hazne için yapılan uygulama sonucunda, etkili bir programlama çözücüsü olarak bilinen LINGO 8.0'dan elde edilen sonuca kıyasla daha iyi bir amaç fonksiyonu değeri elde etmişlerdir. Çok hazneli sistem için yapılan uygulamada ise LINGO 8.0 ile çözüme ulaşılamamıştır. Çok hazneli hidroelektrik

(23)

9

sistemlerinin eniyilenmesinde HBMO algoritması kullanarak etkili sonuçlar elde edilebileceğini göstermişlerdir.

Uzun vadeli hazne işletmesi çalışmalarında yaşanabilecek su sıkıntılarını en aza indirgeyebilecek işletme eğrilerini bulmak için etkili bir eniyileme tekniği gerekir (Hormwichian ve diğ., 2009). Hazne işletim sistemin en iyi işletme eğrilerini bulmak için Hormwichian ve diğ. (2009), benzetim modeliyle ilişkili bir Koşullu Genetik Algoritma (CGA) önermişlerdir. Geliştirdikleri modeli Tayland'ın kuzeydoğu bölgesinde bulunan Lampao haznesinde test etmişlerdir. Elde edilen işletme eğrileri, mevcut ve temel genetik algoritmalar ile edilen işletme eğrileriyle karşılaştırılmıştır. Koşullu Genetik Algoritma sonucu elde edilen işletme eğrileri kullanıldığında fazla su salımı ve su kıtlığı gibi problemlerde iyileşme olacağını göstermişlerdir.

Rani ve Moreira (2010), sundukları makalede hazne sistemi işletme problemlerine uygulanan benzetim ve eniyileme modelleme yaklaşımlarını incelemişlerdir. Çalışmadaki temel amaç, literatüre kazandırılmış, benzetim, eniyileme ve birleşik benzetim-eniyileme modellerinin araştırılması ve tartışılmasıdır. Klasik yöntemlere ilaveten, hazne işletme çalışmalarına evrimsel hesaplamalar, bulanık mantık teorisi ve yapay sinir ağları gibi zekâ tekniklerinin uygulamasına da değinmişlerdir. Eniyileme ve benzetim modellerinin birlikte kullanılarak daha verimli çözümler üretilebileceğini kanıtlamışlardır.

Hınçal ve diğ. (2011), yaptıkları çalışmada üç hazneli bir sistemin enerji üretimini en üst düzeye çıkarmak için genetik algoritma eniyileme yöntemini kullanmışlardır. Burada amaç, Genetik algoritmaların çok hazneli sistemler üzerinde uygulanabilirliğinin ve veriminin test edilmesidir. Bilinen küresel üst değer ile elde edilen test sonucunu karşılaştırmışlardır. Genetik algoritmaların çoklu hazne sistemlerinde, farklı amaç fonksiyonlarını eniyilemek için başarıyla uygulanabilir olduğunu göstermişlerdir.

Afshar ve diğ. (2011), çok hazneli sistemlerin işletme eğrilerini eniyilemek amacıyla Bal Arısı Çiftleşme Algoritmasını (HBMO) geliştirerek yeni bir versiyonunu önermişlerdir. Yapılan çalışmada, salıverme kuralı ve depolama dengeleme işlevleri baz alınarak su temini ve hidroelektrik üretimi amaç

(24)

10

fonksiyonları olarak belirlenmiştir. Sistemin performansını test etmek amacıyla, elde edilen sonuçları gerçek kodlanmış bir genetik algoritma ile üretilen sonuçlarla karşılaştırmışlardır. Uyguladıkları eniyileme yönteminin karmaşık çok hazneli sistemlerde işletme problemleriyle başa çıkabildiğini göstermişlerdir.

Lu ve diğ. (2013), Çin'in Jiangxi eyaletindeki Xiushui havzasında bulunan Zhelin rezervuarından hidroelektrik üretimini en üst seviyeye çıkarmak amacıyla bir çalışma yapmışlardır. Hazne depolama kapasitesinin tam olarak doldurulamaması ve kullanılan işletme eğrisinin hedeflenen enerji üretimini sağlayamaması sebebiyle uygun bir işletme eğrisi oluşturulması amaçlanmıştır. Uygulamada, aşamalı optimizasyon algoritması (POA), parçacık sürü optimizasyonu (PSO) ve genetik algoritma olmak üzere üç farklı eniyileme algoritması kullanmışlardır. Üç yöntemin sonuçlarını karşılaştırmışlardır. Sonuç olarak, aşamalı optimizasyon algoritmasını (POA) Zhelin rezervuarı için en uygun algoritma olarak belirlemişlerdir.

Al-Juboorı (2014), yaptığı yüksek lisans tezinde, Adıyaman şehrinde bulunan Koçali Barajı ve Hidroelektrik Santrali'nin (HES) en üst düzeyde işletilmesi üzerine çalışmıştır. Yaptığı eniyileme çalışmasında genetik algoritma kullanmıştır. Amaç fonksiyonu, yıllık enerji üretiminin en üst düzeye çıkarılmasıdır. Geliştirdiği modelin etkinliğini doğrusal programlama tekniği ile karşılaştırmıştır. Matlab tabanlı Simulink paket programını kullanarak hazne işletme sisteminin benzetim modelini oluşturmuştur. Geliştirdiği iki farklı modelleme çalışması sonucunda, mevcut işletme politikasının eniyilenmesi ile yıllık %12 daha fazla enerji üretimi yapılabileceğini kanıtlamıştır.

Ahmad ve diğ. (2014), hazne işletme problemlerini çözmek için kullanılan mevcut eniyileme yöntemlerini incelemişlerdir. Yaptıkları incelemede hazne eniyilemesi çalışmalarında iklim değişikliğinin getirdiği zorlukları ele almışlardır.

Evrimsel hesaplama, benzetim- eniyileme ve çok amaçlı eniyileme kombinasyonlarını gözden geçirmişlerdir. Hazne işletim eniyilemesinde kullanılan mevcut yöntemlere ek olarak Yapay Arı Kolonisi (ABC) ve Yerçekimsel Arama Algoritmasını (GSA) önermişlerdir. Bu algoritmaların diğerlerine göre daha az parametre kullandığı belirlenmiştir. Evrimsel hesaplama algoritmasının hazne işletme çalışmaları için en uygun seçenek olduğu sonucuna varmışlardır. Gelecekteki

(25)

11

çalışmalar için iklim değişikliği faktörünü dikkate alarak model ve projelerin oluşturulması gerektiğini belirtmişlerdir.

Yazırlı (2014), hazne işletmesi eniyilemesi için tamsayı karışık doğrusal programlama yöntemini kullanmıştır. İlk aşamada doğrusal programlama ile başlamasına rağmen türbinlerin kapasite kullanım oranının %40'ın altına düşürülmemesi kısıdına bağlı olarak tam sayı karmaşık doğrusal programlama yöntemine geçmiştir. Modeli, Muğla ili dalaman ilçesinde bulunan Sami Soydan Barajı üzerinde, elektrik üretimi amacıyla çeşitli senaryolar kullanarak test etmiştir.

Eniyileme çalışmaları sonucunda, işletmenin tam kapasite çalışma oranı %90'ın üzerinde görülmüştür. Uzun süreli modellerde bu oranın %97 düzeylerine ulaştığı belirlenmiştir. Çalışılan modeller işletmecilere uygun işletme politikasını belirlemede yardımcı olabilecek doğru tahmin modelleri olarak önerilmiştir.

Büyük ölçekli hidroelektrik santrallerin inşasıyla birlikte sistem işletmesi giderek karmaşıklaşmakta ve enerji üretimi gibi amaçlar doğrultusunda en iyi işletim politikalarını belirlemek güçleşmektedir. Li ve diğ. (2014), Yangtze Nehri havzasındaki büyük ölçekli hidroelektrik sistemin işletimindeki karmaşık problemleri çözmek ve enerji üretimini en üst düzeye çıkarmak amacıyla gelişmiş bir ayrıştırma koordinasyonu ve ayrık farksal dinamik programlama kullanmışlardır. Üretim süresini kısaltmak için başlangıç çözümünün rastgele üretildiği bir yöntem benimsemişler ve enerji üretimini arttırmak için en yüksek çıkış kapasitesiyle ilişkili göreceli bir katsayı önermişlerdir. Uyguladıkları yöntemin toplam elektrik üretimini ve yakınsama hızını iyileştirdiği kanıtlanmıştır.

Vieira ve diğ. (2015), hidroelektrik üretim fonksiyonun fiziksel ve matematiksel özelliklerini dikkate alarak hidroelektrik üretim probleminin eniyileneceği koşulları belirlemeye çalışmışlardır. Gerçek duruma dayanan sayısal bir örnek vermişlerdir. Tekli bir hidroelektrik santral için belli bir zaman diliminde arz ve talep farkının en aza indirilmesi doğrultusunda bir problem ele almışlardır.

Sonuçlar, bir eniyileme probleminde uygun eniyileme stratejilerini tanımlamak için örnek olarak sunulmuştur. Koşulların tekli hidroelektrik sistemler için ayrıntılı olduğunu fakat daha karmaşık problemleri anlamada temel teşkil edebileceğini belirtmişlerdir.

(26)

12

Özalp (2016), yüksek lisans tez çalışması kapsamında, sulama ve enerji üretimi amacıyla işletilen Adıgüzel Barajı ve Hidroelektrik Santrali'ne özel hazne işletme kural eğrisi geliştirmiştir. Öncelikle Ardışık Akım Ötelemesi yöntemini kullanarak haznenin işletileceği en iyi seviyeleri belirlemiş ve bu seviyelerde enerji üretimini en üst düzeye çıkaracak amaç fonksiyonunu tespit ederek Genetik Algoritmalar yöntemi ile eniyileme çalışmasını gerçekleştirmiştir. 183 aylık işletme dönemini baz alarak elde ettiği seviyelerin belirlenmesinde mevcut işletmecinin tüm kısıtlarını dikkate almıştır. Yapılan çalışma sonucunda önerilen işletme eğrisi ile haznenin daha üst seviyelerde işletilebileceği ve toplam enerji üretiminin mevcut işletmeye oranla %14 daha fazla olacağı belirlenmiştir.

Yaşar (2016), yaptığı çalışmada Adıgüzel Barajı'nın enerji üretimini en üst seviyeye çıkarmak amacıyla Guguk Kuşu Algoritmasını (Cuckoo Search, CS) kullanarak bir eniyileme çalışması yapmış ve yeni bir işletme eğrisi oluşturmuştur.

Hazne işletme seviyeleri en üst düzeye çekilmeye çalışılırken Adıgüzel Barajı'nın sulama amacı da göz önünde bulundurulmuştur. Hazne işletim sistemi için Guguk Kuşu Algoritması kullanılarak oluşturulan işletme eğrisi ile, sistemin performansı iyileştirilmiş ve mevcut üretimden %10 daha fazla enerji üretimi sağlanabileceği gösterilmiştir.

Ak (2017), doktora tezi kapsamında yapmış olduğu çalışmada tek ve ardışık hidroelektrik santraller için işletme eğrileri geliştirmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde tek amacı elektrik üretimi olan Yusufeli HES rezervuarının yıllık ortalama enerji üretimini ve yıllık ortalama gelirini eniyilemek amacıyla iki amaç fonksiyonu belirlemiştir. Enerji gelirinin eniyilenmesi amacıyla piyasadaki saatlik enerji fiyat değişimlerinin göz önünde bulundurulması ve işleme eğrilerinin bu doğrultuda oluşturulması gerektiği sonucuna varmıştır. İkinci kısımda ise Arkun, Yusufeli ve Artvin hidroelektrik santrallerini içeren üç hazneli bir sistem, enerji üretimi, gelir ve net kar en büyüklenmesi amaçları doğrultusunda incelenmiştir. Çok hazneli sistemin performansı taşkın kontrolü, içme suyu ve sulama suyu temini gibi amaçlar da dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Eniyileme çalışmalarında temel model olarak Dinamik Kural Eğrisi Politikası (Dynamic Rule Curve Policy, RCDynamics) kullanılmış ve en büyük amaç fonksiyonu değerleri RCDdynamic ile elde edilmiştir.

Sonuç olarak, su kaynaklarının verimli kullanımı açısından en iyi işletme eğrilerinin

(27)

13

uygun amaç fonksiyonları doğrultusunda belirlenmesinin gerekli olduğu görülmüştür. Ak ve diğ. (2017), yıllık ortalama enerji üretimini ve yıllık ortalama geliri en üst düzeye çıkarmak için oldukça farklı işletme politikaları geliştirildiğini ve bir politikanın diğerinin yerine kullanılmasının büyük ölçüde verim ve kaynak kaybına sebep olabileceğini belirtmişlerdir.

Goharnejad ve diğ. (2017), yaptıkları çalışmada benzetim- eniyileme bakış açısı ve IWO- WEAP modellerinin kombinasyonunu kullanarak Zagros Dağları'nın yamaçlarında ve Karun III ile I barajları arasında olacak şekilde inşa edilecek Karun II hidroelektrik santralinin en üst düzeyde enerji üretimini sağlayacak parametreleri aramışlardır. Stockholm Çevre Enstitüsü tarafından geliştirilen ve entegre su kaynakları planlanmasında kullanılan bir bilgisayar modeli olan WEAP yazılımında enerji üretme hesapları için ardışık akım ötelemesi metodu kullanılmıştır. Eniyileme aşamasında ise mühendislik problemlerinde sıkça kullanılan İstilacı Yabani Ot Optimizasyon Algoritması (Invasive Weeds Optimization Algorithm, IWO) kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar sabit enerjiyle karşılaştırılmıştır.

Saplıoğlu ve diğ. (2017), yaptıkları çalışmada Köprüçay nehri üzerinde bulunan Beş Konak akım gözlem istasyonundan elde ettikleri 63 yıllık aylık ortalama veriler ile hazne kapasitesi hesabı yapmışlardır. Ardışık tepeler yöntemi, eklenik farklar yöntemi, minimum akımlar yöntemi ve literatüre ek olarak yapay arı kolonisi (YAK) optimizasyon yöntemini kullanarak %67, %75, ve 90 verimle çalışan hazne kapasitelerini belirlemişlerdir. En uygun model seçiminde en az %20 kapasite baz alınarak bu kapasitenin altına düşme durumu değerlendirilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde Yapay arı kolonisi optimizasyon yönteminin ihtiyaçları karşılayan en ekonomik ve hızlı metot olduğu görülmüştür.

İklim ve arazi kullanımı değişimlerinin hazneye gelen su ve hazne işletimi üzerinde doğrudan etkisi olmaktadır. Prasanchum ve Kangrang (2018), bu etkiyi göz önünde bulundurarak Tayland'ın kuzeydoğusunda bulunan Lampao Rezervuarı için 2014- 2064 zaman aralığında en uygun işletme eğrilerini araştırmışlardır. İşletme eğrilerinin eniyilenmesinde genetik algoritma (GA) bağlantılı bir benzetim modeli kullanmışlardır. Elde ettikleri kural eğrilerinin gelecekte yaşanabilecek aşırı su salımı ve su kıtlığı durumlarını azaltabileceğini göstermişlerdir.

(28)

14

Niu ve diğ. (2018), kademeli bir hazne sistemi işletmesinde faydaları dengelemek amacıyla yeni bir paralel çok amaçlı parçacık sürü optimizasyon algoritması (Parallel Multi-Objective Particle Swarm Optimization Algorithm, PMOPSO) geliştirmişlerdir. Bu yöntem ile çok amaçlı parçacık sürü optimizasyon yönteminin (Multi-Objective Particle Swarm Optimization, MOPSO) arama kabiliyeti iyileştirilmiş ve uygulama süresi kısaltılmıştır. Sundukları yöntemi Çin'de bulunan Lancang kademeli hidroelektrik sistemine uygulamışlar ve tatmin edici sonuçlar elde edilebileceğini kanıtlamışlardır.

Önen (2018), yüksek lisans tezi kapsamında yaptığı çalışmada tek ve çok hazneli sistemlerin en uygun hazne işletme yöntemlerini belirlemek için depolama ve güç üretimini simule eden Ayrıntılı Rezervuar İşletme Yönetimi (Elaborate Reservoir Operation Management, EROM) modelini geliştirmiştir. Modelin performansını test etmek için Kuzey Kaliforniya'daki Trinity Barajı ve Lewiston Barajı için su temini, elektrik üretimi ve taşkın koruma faydaları dengelenmiştir. Bu yapılırken EROM modeli evrimsel çok amaçlı eniyileme algoritması olan AMALGAM ile birleştirilerek aynı anda üretilen enerjinin en büyüklenmesi yapılırken su kıtlığı endeksi en aza indirilmiştir.

Yang ve diğ. (2018), büyük ölçekli bir hidro-fotovoltaik güç sistemi için hazne girişi ve fotovoltaik gücündeki belirsizlikleri giderecek, enerji üretimi ve güvenilirliğini en üst seviyeye çıkaracak işletme kurallarını belirlemeye çalışmışlardır. Kapalı olasılıksal eniyileme tekniğini kullanmışlar ve modeli dinamik bir programlama tekniği kullanarak çözmüşlerdir. Yapılan testler sonucunda, her ayın sonunda mevcut enerji ve hazne depolaması arasında anlamlı bir korelasyon olduğu, tamamlayıcı işlemler göz önüne alındığında hibrit sistem ile daha fazla enerji üretimi ve güvenilirliği sağlanabileceği ve mevcut işletmeye kıyasla faydaların iyileştirilebileceği belirtilmiştir.

Feng ve diğ. (2018), hidroelektrik sistemlerin üretim kazancını ve ekolojik gereksinimi dengelemek amacıyla uygun işletme yöntemleri geliştirmede kullanılabilecek paralel çok amaçlı genetik algoritmayı (Parallel Multi-Objective Genetic Algorithm, PMOGA) tanıtmışlardır. Yöntem Çin'in Wu hidroelektrik sisteminde test edilmiştir. Sonuçlar geleneksel yöntemle karşılaştırıldığında, sunulan yöntemin elektrik üretimi ve su açığının standart sapmasında sırasıyla %69,23 ve

(29)

15

%27,44 oranında iyileştirmeler sağlayabileceği gösterilmiştir. Yöntemin çok amaçlı hidroelektrik sistemlerinin eniyilenmesinde etkin sonuçlar üretebildiği belirtilmiştir.

Ethteram ve diğ. (2018), hazne işletme eğrilerinin eniyileme işlemlerinde kullanılabilecek yarasa algoritmasını (Bat Algorithm, BA) araştırmışlardır. Yarasa algoritmasını test etmek amacıyla İran'daki Aydoughmush ve Karoun 4 barajları üzerinde iki durum çalışması yapmışlardır. Asıl amacı sulama olan Aydoughmush barajı için oluşturulan eniyileme modelinin amacı su açığını en aza indirmek olarak belirlenmiştir. Karoun Barajı için belirlenen amaç fonksiyonu ise hidroelektrik üretimini en üst düzeye çıkarmaktır. Birinci, ikinci ve üçüncü dereceden işletme eğrileri de dahil farklı işletme eğrileri yarasa algoritması ile birleştirilmiştir. Sonuç olarak üçüncü dereceden işletme eğrisi ile yarasa algoritması hazne işletme eniyilemesi için etkin bir yöntem olarak önerilmiştir.

Abera ve diğ. (2018), iklim değişikliği etkisini göz önüne alarak enerji üretimini arttırmak için Tekeze haznesinde bir eniyileme çalışması yapmışlardır.

Akışı modellemek için Toprak ve Su Değerlendirme Aracı (Soil and Water Assessment Tool, SWAT) kullanılmıştır. Hazne işletme seviyesinin eniyilenmesi için öngörülen giriş akımları Hazne Değerlendirme Sistemi Persfektif Hazne Modeline (US Army Corps of Engineer’s Reservoir Evaluation System Perspective Reservoir Model, HEC-ResPRM) girdi olarak eklenmiştir. Farklı iklim senaryoları altındaki çözümler incelendiğinde hidroelektrik üretiminin iklim değişikliğinden önemli ölçüde etkileneceği ve iklim değişikliği göz önüne alınarak enerji depolama potansiyelinde artış sağlanabileceği sonucuna varılmıştır.

Haddad ve diğ. (2018), veri madenciliği tekniklerini kullanarak gerçek zamanlı bir hazne işletme çalışması yapmışlardır. Destek vektör makinası (Support Vector Machine, SVM) ve yapay sinir ağları (Artificial Neural Networks, ANN) tekniklerini kullanmışlardır. Önerilen yöntem en uygun işletimin belirlenmesi amacıyla İran'daki Karoon 3 rezervuarında test edilmiştir. Hazne işletme problemi doğrusal olmayan programlama ile çözülerek elde edilen veriler SVM ve ANN 'yi kalibre etmek için kullanılmıştır. SVM ve ANN model sonuçları korelasyon katsayısı, ortalama hata ve ortalama karekök hatası istatistikleriyle değerlendirilmiş, SVM' nin performansının daha iyi olduğu belirlenmiştir.

(30)

16

Ara (2018), enerji üretiminin en büyüklenmesi amacıyla taşkın kontrolü, içme suyu ve sulama kısıtlarını da dikkate alarak Adıgüzel ve Cindere sıralı barajları için işletme eniyilemesi yapmıştır. Ardışık Akım Öteleme metodunu uyguladıktan sonra eniyileme yöntemi olarak Guguk Kuşu algoritmasını kullanarak yeni işletme eğrileri oluşturmuştur. Önerilen işletme eğrilerinin her iki barajın toplam elektrik üretimi miktarında %14 oranında iyileştirme sağlayabileceği gösterilmiştir.

Ahmadianfar ve diğ. (2019), hazne işletme sistemlerinde en uygun işletme politikasını belirlemek için çok stratejili bir eniyileme algoritması geliştirmişlerdir.

Geliştirilen çok stratejili model (MS-DEPSO), etkinliği kanıtlanmış diferansiyel evrim algoritması (DEA) ve parçacık sürü optimizasyon (PSO) yöntemlerinin hibrit bir algoritmasıdır. Önerilen yöntem, hidroelektrik enerji üretimindeki etkinliğinin test edilmesi amacıyla 10, 15 ve 20 yıllık süreler boyunca üç farklı aylık çalışma periyodu olan çok hazneli bir hidroelektrik sistemine uygulanmıştır. Ayrıca tek bir hazne için sulama amaçlı işletme eğrilerine dayanarak en uygun işletme kuralları belirlenmiştir. Önerilen algoritmanın hazne işletim sistemleri için en uygun çalışma kurallarını belirlemede üstün performansa sahip olduğu kanıtlanmıştır.

Takada ve diğ. (2019), yaptıkları çalışmada Vietnam'daki en büyük çok amaçlı haznelerden biri olan Dau Tieng haznesinin işletme eğrilerinin eniyilenmesi için bir yöntem önermişlerdir. Arizona Üniversitesi'nin karmaşık evrim yöntemini (SCE-UA yöntemi) kullanarak yeni işletme eğrileri oluşturmuşlardır. Ceza fonksiyonları kullanılarak yetersiz çözümler engellenmiştir. Önerilen eniyileme yönteminin en uygun işletme eğrilerinin oluşturmasındaki etkinliği test sonuçlarıyla gösterilmiştir.

(31)

17

3. BARAJLAR VE HES'LER

Suyu korumak ve boşa harcamamak, su kaynakları planlanması ve işletilmesinde temel teşkil etmektedir. Ancak su kaynakları, yenilenebilir olmasına rağmen belirli kalite ve miktar ile sınırlıdır. Su kaynaklarının sınırlı olmasından dolayı uzun zaman önce insanlar, sulama, hidroelektrik enerji üretimi, insani ve endüstriyel ihtiyaçları karşılamanın yanı sıra sel tehlikesini önleme gibi yaşamın çeşitli yönlerinde ihtiyaç duyulduğunda suyu depolamak için akarsular ve vadileri üzerinde bariyerler inşa etmeyi düşünmüşlerdir (Al– Zubaid, 2005).

Barajlar su biriktirmek amacıyla inşa edilen bir akarsu vadisini kapatarak akışı engelleyen yapılardır. Barajların su biriktirmenin yanı sıra, geniş su yüzeyi oluşturma ve su seviyesini yükseltme gibi iki önemli işlevi daha vardır.

Baraj hazneleri; taşkınların önlenmesi, içme suyu temini, sulama, rekreasyon, iç ulaşım ve hidroelektrik enerjinin üretimi için kullanılabilir. Barajlar tek veya çok amaçlı olabilirler. Baraj, birden fazla amaca hizmet ediyorsa çok amaçlı baraj olarak adlandırılır. Barajların kullanım amaçları aşağıdaki gibidir (Ağıralioğlu, 2007):

1) Tek amaçlı barajlar: Depolama Barajları, Derivasyon Barajları, Taşkın Önleme Barajları, Hidroelektrik Barajlar.

2) Çok amaçlı barajlar: Birden fazla amaca hizmet ederler.

Öncelikli amacı enerji üretmek olan barajlara hidroelektrik santral (HES) denir. HES'ler, suyun kinetik ve potansiyel enerjisini kullanarak elektrik enerji üreten tesislerdir. Suyun potansiyel enerjisinden elde edilen kinetik enerjiye hidrolik enerji adı verilir. Hidrolik enerji, güneş enerjisinin sağladığı hidrolojik çevrim neticesinde dolaylı olarak oluşan bir enerji kaynağıdır.

(32)

18

Şekil 3.1: Su çevrimi (Harvey, 1998)

Suyun yüksek seviyeden düşük seviye inmesiyle meydana gelen enerji, hidrolik türbinler kullanılarak mekanik enerjiye ve jeneratör yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Suyun düşüsü ve debisi türbinden elde edilecek güce büyük oranda etki etmektedir. Düşü, en yüksek su seviyesi ile en düşük su seviyesi arasındaki farktır (Başeşme, 2003). Bir hidroelektrik santralin çalışma şeması aşağıda gösterilmiştir.

Şekil 3.2: Hidroelektrik enerji üretimi (Oral ve diğ., 2017)

(33)

19

Hidroelektrik santrallerde enerji üretimi esnasında meydana gelen karbon dioksit salımı, fosil yakıt kullanan enerji santrallerine göre çok daha düşük bir seviyededir. Ayrıca hidroelektrik santrallerin işletilmesi sırasında herhangi bir zehirli atık oluşmamaktadır. Bu nedenle hidroelektrik santraller doğaya en az zarar veren enerji üretim yöntemlerinden biridir.

Hidroelektrik, akan suyun gücünü enerji üretiminde tüketmeden kullandığı için yenilenebilir bir enerji biçimidir. Hidroelektrik santraller, temiz enerji üretim santralleri oldukları için küresel ısınmanın yavaşlatılmasına ve hava kirliliğinin azaltılmasına da katkı sağlayabilir. Enerji üretimi sırasında başka herhangi bir zehirli atık üretilmediğinden enerji güvenliği arttırılır. Aynı zamanda hidroelektrik, enerji bağımsızlığı ve fiyat istikrarında fayda sağlar. Hidroelektrik, düşük işletme ve bakım maliyeti olan, uzun ömürlü bir elektrik üretim kaynağıdır (Twidell ve Weir, 2005).

Hidroelektrik santrallerin diğer enerji üretim sistemlerine göre en düşük işletme maliyetine, en uzun işletme ömrüne ve en yüksek verime sahip oldukları görülür.

Hidroelektrik tesisler doğanın kirlenmesine sebep olmaz. Ancak doğa yapısının bozulmasına ve böylece taşkınların meydana gelmesine sebep olabilirler.

(Bayazıt, 1994). Hidroelektrik santraller çevreyi değiştirerek ve baraj alanındaki arazi kullanımın şeklini, doğal yaşam alanlarını ve evleri etkileyerek zararlı etkilere neden olabilirler. Hidroelektrik santrallerin baraj ve rezervuar yapıları balık göçüne engel olabilir ve popülasyonlarını etkileyebilir. Bir hidroelektrik santralinin işletilmesi de nehrin akışını ve su sıcaklığını değiştirebilir. Bu değişiklikler doğal yaşam alanındaki bitkilere ve hayvanlara zarar verebilir.

3.1 Yenilenebilir Enerji İhtiyacı

Teknolojik gelişmeler, sanayileşme ve nüfus artışı gibi nedenlerle dünyada ve ülkemizde enerji talebi hızla artmaktadır. Enerji, üretimin temel girdisidir. Her bireyin ihtiyacı olan ve hemen hemen her alanda kullanılan enerji, toplumun refah seviyesinin artması için de gerekli bir unsurdur.

Fosil enerji kaynaklarının çevre üzerindeki zararlı etkileri, sınırlı kapasiteleri ve tükenmeleri, yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretiminin ön plana

(34)

20

çıkmasına neden olmaktadır. Yenilenebilir enerji, çevrede meydana gelen doğal ve sürekli enerji kaynaklarından elde edilen enerjidir. Bu enerji sürdürülebilir enerji olarak da adlandırılabilir (Twidell ve Weir, 2005). Yenilenebilir enerji; kendisini sürekli olarak yenileyen, tükenmeyen, temiz enerji kaynağıdır. Hidrolik enerji, güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, jeotermal enerji ve biokütle enerjisi yenilebilir enerji kaynaklarının bazılarıdır. Yenilenebilir enerji kaynakları, daha az karbon salınımına sahip ve daha sürdürülebilir bir enerji sistemine geçiş için büyük önem arz etmektedir (IEA, 2020).

Dünyadaki sera gaz emisyonlarının hemen hemen %70'inin enerji sektöründen kaynaklandığı göz önüne alındığında (Young ve Brans, 2017), yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi ortaya çıkmaktadır. Bu durum, dünya genelinde yenilenebilir enerji talebindeki artışı etkilemektedir (Kelly ve diğ., 2019).

2018 yılı içerisinde dünyanın birincil enerji tüketiminin kaynaklar bazında dağılımı Şekil 3.3'te verilmiştir. Şekil 3.3'ten görüldüğü gibi doğal gaz ve yenilenebilir enerji kaynaklarında hızlı bir artış söz konusudur. Karbon emisyonları, son yedi yıl boyunca gerçekleşen en yüksek artışı göstermiştir. BP'nin raporuna göre

33.63

23.87 27.21

4.41

Dünyada Birincil Enerji Tüketiminin Kaynaklar Bazında Dağılımı (%)

Petrol Doğalgaz Kömür Nükleer Hidroelektrik Yenilenebilir

Şekil 3.3: Dünyada birincil enerji tüketiminin kaynaklar bazında dağılımı (BP Statistical Review of World Energy, 2019)

Referanslar

Benzer Belgeler

第 8 頁 由此圖可發現兩者有較為明顯的線性關係,且資料也較向迴歸線集中,

1990 yılında E. Hermery ve arkadaşları tarafından, güçlü sinüzoidal modülasyon halinde yarıiletken lazerlerin dinamik davranışı için çalışmalar

According to Chi-Square Independence Test results, the relationship between innovative technology usage level and farm size, graduation, experience, frequency of using

Multiple regression analysis was used to see wheather the level of relationship distress and stress and psychological symptoms predicted the total Revised Self

The purpose of this study was to determine whether the product, price, place, and promotion have a positive and significant influence on consumer purchasing

 Eczacılıkla ilgili üretim faktörlerini bir araya Eczacılıkla ilgili üretim faktörlerini bir araya getirerek eczacılıkla ilgili ekonomik anlamda

Hâlen faaliyetlerini sürdürmekte olan bir işletmenin satın alınması seçeneğinin değerlendirilmesi, girişimci için bazı üstünlükler sağlayabilir.. • Aşağıda bu

 İnsanların ihtiyaçlarını karşılamak ve sahibine kâr veya sosyal fayda sağlamak için üretim faktörlerini planlı ve sistemli bir şekilde bir