FBE- İnşaat Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Alashan, Sadık" ile FBE- İnşaat Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeNehir Hidroelektrik Enerji Potansiyelinin Hesaplanmasında Yeni Bir Yaklaşım (enerji Ağacı Yöntemi) Ve Murat Nehri Örneği(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016-03-25) Alashan, Sadık ; Şen, Zekai ; Toprak, Z. Fuat ; 10105711 ; İnşaat Mühendisliği ; Civil EngineeringDünya nüfusu hızla ve buna paralel olarakta hayat standartları ile beraber enerji ihtiyacı daha hızla artmaktadır. Bu durumun önemli bir sonucu olarak da enerji açığı da hızla artmaktadır. Artan enerji ihtiyacı iki tip enerji kaynağından temin edilmektedir. Birinci tip enerji kaynakları; kömür, petrol, doğalgaz gibi fosil kaynaklardır. Bu tür kaynaklar kirli, tükenebilen ve sürdürülemez kaynaklar olarakta bilinmektedir. İkinci tip kaynaklar ise güneş, rüzgâr, hidrolik, hidrojen, biyolojik yakıt, jeotermal gibi enerji kaynakları olup bu tür kaynaklar temiz ve yenilebilir enerji kaynakları diye anılmaktadır. Hidroelektrik enerji, yenilenebilir enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Türkiye yüksek hidroelektrik potansiyele sahip ülkelerden biridir. Bu durum ülkemizin alt tropikal iklim kuşağında bulunmasından kaynaklanmaktadır. Bu potansiyelinin ancak 35%'i işletme durumundadır. Dünya yenilenebilir enerji üretiminin yaklaşık %97’si hidroelektrik enerjiden meydana gelmektedir. Bu nedenle hidroelektrik enerji potansiyelinin mümkün olduğunca doğru bir şekilde belirlenmesi büyük önem arz etmektedir. Literatürde, hidroelektrik enerji potansiyelinin hesaplanmasına yönelik çeşitli yöntemler mevcuttur. Bunlardan hipsografik eğriler ve düşü-akım diyagramları en çok kullanılan iki yöntemdir. Hipsografik eğriler yöntemi, giriş, ortalama ve çıkış havza yüksekliği ile havza giriş ve çıkış debilerini kullanarak yaklaşık olarak brüt enerji potansiyelini hesaplamaktadır. Bu yöntem hesaplama kolaylığı ve fazla veri gerektirmemesi açısından tercih edilmektedir. Düşü-akım diyagramları yöntemi ardışık istasyonlar arasında debi ve yükseklik değerlerini kullanarak brüt enerji potansiyelini hesaplamaktadır. Bu yöntem hipsografik eğriler yöntemine göre daha hassas sonuçlar vermektedir. Ancak istasyonlar arasındaki debi değişimini doğrusal kabul etmesi, debinin alanla doğrusal ve mesafe ile parabolik dağılımı ilkesine ters düşmektedir. Ayrıca söz konusu iki yöntem, enerji potansiyelini ardışık iki kesit arası için vermektedir. Son zamanlarda bu amaçla kullanılan Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) yazılımlarının temel mantığı düşü-akım diyagramları yöntemine dayanmaktadır. Bu yöntem akım verilerinin olmadığı bölgelerde enerji potansiyelinin hesaplanması açısından önem arz etmektedir. Ancak söz konusu yöntemde ölçülmüş debi verileri yerine yağış değerlerinden hesaplanan debi verileri kullanılmaktadır. Yağış-akış ilişkisinin teorik olarak çok karmaşık bir mekanizma ile meydana gelmesi, bu yöntemin sadece yaklaşık bir hesaplama imkânını sağlayabileceği açıktır. Ayrıca bu şekilde bir enerji hesaplama yöntemi, ticari yazılımlar, harita veya uydu görüntüleri gerektirdiğinden sınırlı ve pahalı bir uygulama alanı mevcuttur. Oysa bir akarsu havzasındaki brüt hidrolik enerjinin akarsu ve kolları boyunca kesintisiz olarak hesaplanmasına imkân veren, pahalı ve sınırlı uygulama alanına sahip olmayan yöntemlerin geliştirilmesi brüt hidroelektrik enerjinin çok daha doğru bir şekilde belirlenmesi açısından oldukça önemlidir. Bu çalışmada “Enerji Ağacı” adlı yeni bir yöntem, hidroelektrik enerji potansiyelini en iyi şekilde hesaplamak üzere geliştirilmiştir. Yöntem, ardışık iki istasyon ve bu istasyonlar arasındaki herhangi iki nokta arası için yatayda (debi-alan) ve düşeyde (debi-yükseklik) değişimini hesaba katmaktadır. Debinin yükseklikle değişimini de dikkate aldığından, diğer yöntemlere göre daha hassas sonuç vermektedir. Ayrıca havzanın enerji potansiyelini hem yatay hem de düşeyde görülmesini sağlamaktadır ki bu durum yöntemin görsel kabiliyetinin diğer yöntemlere göre daha fazla olduğunu göstermektedir. Söz konusu yöntem gerçek akım değerleri kullanılarak Murat, Yukarı Fırat, Çoruh, Kızılırmak ve Hudson havzalarına uygulanmıştır. Sınırlı sayıda veriye sahip olan akarsular için enerji ağacı yönteminin, anılan diğer yöntemlere kıyasla, işleyiş ve veriminin daha iyi olduğunu görmek için sentetik olarak üretilen verilere de uygulanmıştır. Bunun için Murat havzasına ait her bir istasyonun yıllık ortalama akım gözlem değerlerinin hangi dağılıma uyduğu olasılık çizgisi korelasyon ve Kolmogorov-Smirnov yöntemleri ile test edilmiştir. Anılan her iki test, verilerin log-normal dağılıma uyduğunu göstermiştir. Ölçülmüş verilerin sayıca az olduğu istasyonlar için log-normal dağılım, Markov ve dalgacık yöntemleri ile her bir istasyon için aynı uzunlukta 1000 adet sentetik seri üretilmiştir. Ayrıca elde edilen seriler kullanılarak istasyonlara ait tüm istatistik büyüklükler (ortalama, standart sapma ve çarpıklık katsayısı, değişim katsayıları gibi) elde edilmiştir. Bu büyüklükler kullanılarak söz konusu havza için kötümser, beklenen ve iyimser olmak üzere üç adet senaryo belirlenmiştir. Böylece, farklı senaryolara göre akımlar ile ilgili tahminler yapılmıştır. Sonuç olarak hem gerçek hem de sentetik veriler kullanılarak hipsografik eğriler, düşü-akım diyagramları ve enerji ağacı yöntemleri ile Murat, Yukarı Fırat, Çoruh, Kızılırmak ve Hudson havzalarının brüt enerji potansiyeli konuma (koordinatlara) bağlı olarak belirlenmiş ve her üç yöntemin sonuçları karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma, enerji ağacı yönteminin diğer yöntemlere göre daha çok hassas sonuçlar verdiğini göstermiştir. Bu yüzden, yeni yöntemin güvenle herhangi bir havzanın brüt hidroelektrik enerji potansiyelinin belirlenmesi için kullanılabileceği düşünülmektedir. Tez toplam 7 ana bölümden ibarettir. Giriş bölümünde Türkiye’nin hidroelektrik potansiyeli ve politikası, tezin konu, kapsam, amaç ve önemine değinilmiştir. İkinci bölümde konuya ilişkin literatür tartışması verilmiştir. Üçüncü bölümde çalışma alanları tanıtılmıştır. Dördüncü bölümde verilerin analizi tüm ayrıntıları ile verilmiştir. Verilerin hangi dağılıma uyduğu ve buna bağlı olarak sentetik veri üretlmesi de bu bölümde verilmiştir. Beşinci bölümde yöntem geliştirme esasları üzerinde durulmuş ve enerji ağacı yöntemi literatürde mevcut yöntemlerle teorik olarak karşılaştırılmıştır. Altıncı bölümde yöntemler, ölçülmüş ve sentetik olarak üretilmiş verilere uygulanmıştır. Bu bölümde ayrıca Murat Nehir Havzası potansiyel risk analizi ve enerji ağacı yönteminin “Gri Nokta” yöntemi ile yapılan test sonuçları da verilmiştir. Yedinci ve son bölümde sonuçlar karşılaştırılmış ve çeşitli önerilerde bulunulmuştur.