Rüzgar Enerjisi Destekli Aslantaş Pompaj Biriktirmeli Hidroelektrik Santrali Örnek Çalışması

Abstract

Bu çalışmada öncelikli olarak, Türkiye'nin enerji durumu gözden geçirilmiş, baz yük ve pik yük kavramları açıklanarak hangi santrallerin pik yükü karşılamak için kullanıldığı ülkemizdeki durum göz önüne alınarak anlatılmıştır. Dünyada uzun yıllardan beri kullanılan pompaj biriktirmeli hidroelektrik santraller ve yenilenebilir enerji sistemlerinden biri olan rüzgar santralleri önce ayrı ayrı orijinal kapsamlarıyla incelenmiş, sonrasında rüzgar destekli bir proje oluşturulması durumunda ortaya çıkabilecek senaryoların neler olabileceği düşünülmüştür. Çalışılan bölgeye ait 1:25.000 ölçekli topografik haritalar Harita Genel Komutanlığı'ndan ve NASA uydu görüntülerinden temin edilmiş, Global Mapper programı kullanılarak sayısallaştırılmıştır. Rüzgar santralleri ile ilgili tüm hesap ve analizler için Danimarka Riso Ulusal Laboratuvarı?nda geliştirilmiş olan WAsP ( The Wind Atlas Analysis and Application Program) adlı bilgisayar programı kullanılmıştır. Hibrit sistemimiz için oluşturulan senaryolarda birim maliyet analizlerinin yapılması içinse Türkiye Elektrik Piyasası ayrıntılı olarak incelenmiş ve PMUM fiyatları kullanılarak hesaplamalar yapılmıştır. Tez çalışması boyunca, üniversite kütüphanelerinde, çeşitli ülkelere ait rüzgar enerjisi birliklerinin ve enerji ajanslarının internet sitelerinde, internet üzerinden bilimsel makale yayınlayan adreslerde geniş kapsamlı bir literatür araştırması yapılmıştır. Tüm bunlara ek olarak, bir çok mühendis, akademisyen ve bu konuda araştırma yapmış veya çalışan çeşitli kişilerin fikirlerine de başvurulmuş, tez hazırlama aşamasında düzenlenen seminer, kongre gibi etkinliklerde elde edilen güncel bilgilerden de faydalanılmıştır.

Energy has been a phenomenon that shapes the world and life since the beginning of time. In earlier times, humans used energy just for survival and basic needs. However in our energy driven modern world it is the cornerstone of civilization with a growing necessity. As society moves toward an increase in the utilization of wind as a renewable energy resource represented in a goal of 20% generating capacity by 2030, the problem of wind volatility as a threat to grid stability must be solved. This thesis examines the potential of wind and hydroelectric pumped-storage as a way to effectively store excess wind energy through the gravitational potential energy of stored water. Utilizing two reservoirs at different elevations, pumped-storage stores electricity by using excess wind energy during times of low demand to pump water from the lower reservoir to the upper reservoir as storable energy, during hours when demand is high or wind power generation cannot meet energy commitments, water is released from the upper reservoir to the lower reservoir to generate power to supplement the imbalance on the grid. Taking into account the uncertainty in electricity market prices, wind forecasting, and precipitation, this thesis proposes policies for making optimal power commitments to the day-ahead market by partnering wind and pumped-storage. One of the main characteristics of wind power is the inherent variability and unpredictability of the generation source, even in the short-term. To cope with this drawback, hydro pumped-storage units have been proposed in the literature as a good complement to wind generation for their ability of managing the positive and negative energy imbalances along the time. This paper investigates the combined optimization of a wind farm and a pumped-storage facility in a market environment, where some decisions must be taken before the uncertainty is unveiled. There is no installed pumped storage hydropower plant in Turkey. This thesis focuses on the most suitable areas for an pumped storage installation and tries to guide near-future investments on the subject.