EE- Enerji Bilim ve Teknoloji Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/197

Gözat

Yazar "Akdağ, Seyit Ahmet" ile EE- Enerji Bilim ve Teknoloji Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Rüzgar Enerjisi Potansiyel Analizinde Karışım Dağılımları Temelli Tekniklerin Kullanılması
    (Enerji Enstitüsü, 2018-05-24) Akdağ, Seyit Ahmet ; Güler, Önder ; 10204157 ; Enerji Bilim ve Teknoloji ; Energy Sciences and Technologies
    Günümüzde enerji kaynakları, uluslararası ilişkilere yön veren, ülkelerin sınırlarının tekrar çizilmesine neden olan, birçok savaşın çıkmasına ve ekonomik krizlere neden olmuş, üretim sektörlerinin temel girdisi olmanın yanında sosyoekonomik kalkınmanın sağlanabilmesi ve sürdürülebilmesi için vazgeçilemez niteliklere sahip temel öğelerden biri olarak değerlendirilmektedir. Elektrik enerjisine sürekli, yeterli, kaliteli, ekonomik şekilde erişiminin sağlanabilmesinin doğrudan ekonomik etkileri vardır ve bu da sosyal refah düzeyi üzerinde etkilidir. Elektrik enerjisi, depolama maliyetinin yüksek olması ve büyük ölçekte elektrik enerjisi depolama teknolojilerinin yeterince gelişmemiş olması nedeniyle genel enerji zinciri içindeki diğer enerji çeşitlerinden farklıdır. Elektrik enerjisi üretiminde kullanılan kaynakların seçimini etkileyen faktörler şu şekilde sıralanabilir; ülkelerin nüfus piramidi, büyüme-gelişme hızları, enerji kaynaklarının günümüz fiyatı ve gelecekte olabilecek fiyat dalgalanma riski, enerji kaynağının elde edilme kolaylığı ve sürekliliği, kaynak için başka ülkelere olan bağımlılık, ülkelerinin coğrafi konumlarının sağlamış olduğu fırsatlar veya coğrafi konumlarının oluşturduğu sorunlar, ulusal, uluslararası güvenlik-tehdit algılamaları ile çevre ve sağlık etkileridir. Elektrik enerjisi üretiminde kullanılacak kaynaklarının belirlenmesi, teknik, ekonomik ve çevresel değişkenler ile bu kaynakları kullanmanın dışsal etkileri de dikkate alınarak çözülmesi gereken bir optimizasyon problemidir. Elektrik enerjisi üretiminde kullanılacak kaynak seçimi elektrik şebekesinin planlanmasını, elektrik enerjisi fiyatını ve ürün ile hizmet fiyatlarının oluşmasını etkilemektedir. Ayrıca şebeke ilk yatırım maliyetleri üzerinde önemli etkileri bulunmaktadır. Enerji çevrim sektöründe kullanılan fosil enerji kaynaklarından oluşan sera gazı salınımlarının azaltılması günümüzde önemli hale gelmiştir. Diğer taraftan bu kaynakların kullanımına bağlı olarak fosil enerji kaynaklarının rezervlerinin azalması ve kömür hariç bu kaynakların dünyanın belirli bölgelerine yoğun olarak dağılması, enerji güvenliği için ülkeleri yerli ve yenilenebilir enerji kayakları kullanmaya zorlamaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının ekonomiye kazandırılması ile kaynak çeşitliliği artacak, sera gazı salınımlarının azalmasında bu kaynaklar etkili olacak ve ekosistem korunacaktır. 2016 yılı sonu itibariyle kurulu fotovoltaik (PV) gücü 303 GW seviyesine ulaşmış, 375 TWh'lik üretim gerçekleşmiş ve dünya elektrik talebinin % 1,8'i PV'den karşılanmıştır. Amerika Birleşik Devletleri'nde (ABD) güneş ve rüzgar enerjisi santrallerinin 2016 yılında eklenen kapasite içerisinde ki oranı sırasıyla % 39 ve % 26'dır. Avrupa Birliği (AB) ülkelerinde ise 2009-2015 yılları arasında kurulu güç artışında 81860 MW ile PV ilk sıradadır. Bunu 75045 MW net kapasite artışı ile rüzgar enerjisi takip etmektedir. Dünya kurulu rüzgar enerji gücü 1996 yılında dünya elektrik tüketiminin % 0,09'unu karşılarken, 2005 yılında bu oran % 0,67 olmuş ve 2015 yılında ise karşılama oranı % 3,7 seviyesine ulaşmıştır. Danimarka'nın elektrik tüketimin 2006 yılında % 16,78 rüzgar enerjisinden karşılanmışken, 2016 yılında % 36,8'i rüzgar enerjisinden sağlanmıştır. Danimarka'yı sırasıyla İrlanda (% 27), Portekiz (% 24,7), Güney Kıbrıs (% 19,7), İspanya (% 19), Almanya (% 16), ve Romanya (% 12,5) takip etmektedir. İspanya ve Danimarka'da bazı günler rüzgar enerjisi santrallerinin toplam günlük üretimi elektrik tüketiminden fazla olabilmektedir. Gerek rüzgar türbini kapasitelerinin artması, gerekse azalan üretim maliyetlerinin etkisiyle rüzgar enerjisi kullanımı her geçen gün artmaktadır. Rüzgar enerjisi santralleri 2016 yılında Avrupa ülkelerinde yaklaşık 300 TWh elektrik üreterek elektrik tüketiminin % 10,4'ini karşılamışladır. Avrupa Birliği (AB) ülkelerinde rüzgar kurulu gücü doğalgazdan sonra ikinci büyük güç durumuna gelmiştir. Birçok Avrupa ülkesinin orta ve uzun vadeli elektrik enerji üretim tüketim planlamasında rüzgar enerjisi kaynakları önemli bir yer tutmaktadır. Rüzgar enerjisi fizibilite analizleri sırasında yapılan ekonomik ve teknik potansiyel analizlerin hatalı olması sonucunda enerji maliyetleri de hatalı belirlenmiş olur. Bu belirsizlikler yatırım maliyetlerini, dolayısıyla da enerji üretim maliyetlerini, yatırımın geri dönüş riskini ve yatırımcıyı etkilemektedir. Yatırımcılar için yapılması gereken bu belirsizliklerin en aza indirilmesidir. Günümüzde rüzgar enerjisi elektrik üretimi potansiyeli belirlenmesinde sıklıkla Weibull dağılımı kullanılmaktadır. Bu dağılımın kullanılma nedeni, dünyanın birçok bölgesinde rüzgar dağılımına iyi uyduğunun tecrübe edilmesi, dağılımın esnek bir yapıya sahip olması, parametrelerinin belirlenmesindeki kolaylık, parametre sayısının az olması ve parametrelerin bir yükseklik için belirlenmesinin ardından farklı yükseklikler için tahmin edilebilmesi gibi faktörler olarak sıralanabilir. Fakat son yıllarda yapılan çalışmalar rüzgar dağılımının dünyanın her yerinde Weibull dağılımı ile temsil edilemeyeceğini ya da farklı dağılımlar ile yapılan modellemeler sonucu elde edilen başarının Weibull dağılımı ile yapılan modellemeden daha iyi olabileceği gösterilmiştir. Bu tez kapsamında, Weibull dağılımı parametrelerinin belirlenmesi için mevcut yöntemler özetlenmiş ve Weibull dağılımını parametrelerinin belirlenmesi için mevcut yöntemlere alternatif olabilecek yeni yöntemler geliştirilmiştir. Geliştirilen parametre belirleme yöntemlerinin doğruluğu, literatürde olan verilerin kullanılması sonucunda gerek rüzgar şiddetinin dağılımının modellemesi ile gerekse de rüzgar türbini enerji üretim tahminlerinde olan başarısı ile ortaya konmuştur. Ayrıca geliştirilen parametre belirleme yöntemi rüzgar enerjisi modellemelerinde kullanılan dağılımların karşılaştırılmasının yapılması için ülkemizde ölçülmüş rüzgar şiddeti verileri kullanılarak çeşitli dağılımlar ile modellemeler yapılmıştır. Bunlara ek olarak 60 standart dağılım kullanılarak ülkemizde rüzgar şiddeti ölçülmüş, 13 bölge bu dağılımlar ile analiz edilmiş ve üç farklı hata analizi yöntemine göre dağılımların başarısı karşılaştırılmıştır. Bu tez çalışmasındaki amaçlardan bir tanesi, rüzgar şiddeti verilerinin modellenmesinde ve bir rüzgar türbinin enerji üretiminin belirlenmesinde karışım dağılımlarının kullanılabilirliğinin ve başarısının analizidir. Bu kapsamda önce teorik olarak güçleri 225 kW ile 3000 kW arasında değişen, rüzgar çiftliklerinde çok sık kullanılan, 33 farklı rüzgar türbini ile Weibull, Weibull&Weibull karışım dağılımı ve üç farklı maksimum entropi dağılımları dağılımı kullanılarak enerji üretim doğruluğu belirlenmeye çalışılmıştır. Karışım dağılımlarının parametre belirleme yöntemlerinin enerji üretim tahmini üzerine etkisi örnek çalışmada incelenmiştir. Daha sonra ise ülkemizde bir rüzgar santralinde olan rüzgar türbininin gerçekleşmiş enerji üretimi, ticari bir paket programın sonuçları (WAsP), standart dağılımlar, karışım dağılımları ve MEP dağılımları kullanılarak modellenmiştir. Bu çalışmada kapsamında rüzgar enerjisi potansiyel analizinde karışım dağılımları da kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan 109 dağılımdan MWblWbl dağılımı için parametreler MLH, MOM ve LES ile belirlenmiştir. MTndTnd dağılımının parametreleri ise MLH ve LES ile belirlenmiştir.
  • Öge
    Rüzgar Enerjisi Potansiyeli Ve Ekonomik Analizinde Weibull Dağılımının Kullanımı
    (Enerji Enstitüsü, ) Akdağ, Seyit Ahmet ; Güler, Önder ; Enerji Bilim ve Teknoloji ; Energy Sciences and Technologies
    Su ve enerji kaynakların yönetimi ve verimli şekilde kullanılması günümüzün önemli sorunlarından bir tanesidir. Enerji tüketiminin hızlı artmasına rağmen enerji kaynakları miktarı ve çeşitliliği bakımından kendine yeterli ülke sayısı yok denecek kadar azdır. Bu da enerji ticaretinin gelişmesine ve güvenliği konusuna verilen önemi artırmaktadır. Bu nedenle günümüzde enerji konusu devletlerin uluslararası politikalarını belirlemesinde etkili olan en önemli öğelerden biri durumuna gelmiştir. Fosil kökenli enerji kaynaklarının kullanılması sonucu büyük miktarda sera gazı emisyonu uzun yıllar atmosfere verilmiştir. Bununda etkisi ile küresel ısınma, hava kalitesinde bozukluklar, su kaynaklarının kirlenmesi gibi durumlar ortaya çıkmıştır. Petrol krizleri sonucunda gelişen arz güvenliği kavramı, 1980'lerden itibaren ise temiz çevreye verilen önemin artması, Rio Sözleşmesi, Kyoto Protokolü, AB'nin direktiflerinin etkisi ile yenilenebilir enerji kaynakları konusunda yapılan çalışmalar bu konudaki teşviklerin de etkisi ile artmıştır. Rüzgar enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarında biridir. Bu çalışma kapsamında, Çanakkale bölgesindeki rüzgar enerjisinin potansiyeli Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü'nün (DMİ) 2001-2006 yılları arasında 10 metre yükseklikte ölçülen saatlik ortalama rüzgar şiddeti verileri kullanılarak Weibull dağılımı ve gerçek zaman serisi analizi ile incelenmiştir. Weibull parametreleri aylık, mevsimsel ve yıllık bazda 3 farklı yönteme göre hesaplanmış hata analizi sonuçlarına göre hangi yöntemin kullanılması gerektiği seçimi yapılmıştır. Seçilen 1000, 1300, 2000 ve 2300 kW'lık 4 türbinin, toplam 6 farklı göbek yüksekliğinde, 13 farklı durumu için kapasite faktörleri sonuçları karşılaştırılmış ve üretim maliyeti en düşük çıkan türbin için yıllık ve mevsimsel bazda kapasite faktörü değerleri hesaplanmıştır.