1

YILDIZ TEKNK NVERSTESELEKTRK ELEKTRONK FAKLTES ELEKTRK MHENDSL BLMBitirme Tezi-EMO Proje Yarmas Trkiyenin Elektrik Enerjisi Arz Talep Dengesinin Tespiti, retim Projeksiyonuna Ynelik Rzgar Elektrik Santrali Tasarm RESin Kurulum Maliyetlerinin ve retim Parametrelerinin Analizinin Matlab&Simulink le Yazlan Programda Yaplmas

DANIMAN:YAR. DO. DR. Ferit ATTAR

03012118 Murat AAY

2

stanbul Haziran 2007NDEKLER Syf No GR ............................................................................................................................1 1. TRKYENN ELEKTRK ENERJS ARZ TALEP DENGES....................3 1.1. Trkiyenin Mevcut Elektrik Enerjisi retim Kapasitesi..................................3 1.2. retim Tesislerine Gre Snflandrma..............................................................6 1.3. Trkiyede Kurulu Rzgar Elektrik Santralleri .................................................7 1.4. Trkiyenin Rzgar Potansiyelinin Tespiti (blgelere ve kullanabilirliine gre) ....................................................................................12 1.5. Rzgar Elektrik Santralinin Avantajlar ............................................................13 1.6. Rzgar Elektrik Santralinin Dezavantajlar .......................................................14

2. RZGAR VE RZGAR TRBNLER ....................................................152.1. Rzgar................................................................................................................15 2.2. Havann Younluu...........................................................................................16 2.3. Rotorun Sprme Alan .....................................................................................17 2.4. Rzgar Trbini Rzgar Saptrr ........................................................................18 2.5. Rzgardaki Enerji ..............................................................................................19 2.6. Anemometre.......................................................................................................20 2.7. Rzgar Gl.......................................................................................................21 2.8. Przllk ve Rzgar Kesmesi..........................................................................22 2.9. Przllk Snf ve Przllk Uzunluu........................................................22 2.10. Przllk Gl...............................................................................................25 2.11. Rzgar Hz Deikenlii.................................................................................26 2.12. Trblans .........................................................................................................26 2.13. Rzgar Engelleri ..............................................................................................26 2.14. Wake Etkisi (Wake Effect) ..............................................................................27 2.15. Trbinlerin Yerleim Etkisi (Park Effect) .......................................................27

3

2.16. Tnel Etkisi (Tunnel Effect) ............................................................................28 2.17. Tepe Etkisi (Hill Effect-Speed Up Effect).......................................................29 2.18. Rzgar Trbini Alannn Seimi......................................................................29 2.19. Rzgar Trbinleri.............................................................................................30 Syf No 2.19.1. Rzgar Trbini Kanat Profili .....................................................................31 2.19.2. Kanat Saysnn Etkisi................................................................................34 2.19.3. Kanat Yapmnda Kullanlan Malzemeler .................................................34 2.19.4. Kule............................................................................................................35 2.19.5. Rzgar Trbinlerinin G Kontrol ..........................................................35 2.19.6. Kablo Dnme Saycs ...............................................................................36 3. RZGAR SANTRALLERNN EBEKE BALANTILARI.............................36 3.1. Frekans evirici Sistemleri................................................................................37 3.2. Generatr ve Dorultucu Arasndaki Hat ..........................................................37 3.3. Dorultucular .....................................................................................................37 3.4. Tristrl Eviriciler .............................................................................................38 3.5. PWM Eviriciler..................................................................................................38 3.6. Transformatrler ................................................................................................38 3.7. ebekenin Korunmas ........................................................................................39 3.8. Rzgar Santralinin ebekeye Etkileri ................................................................42 4. RZGAR SANTRAL EKONOMS ....................................................................42 4.1. Rzgar Trbini Fiyatlar ....................................................................................43 4.2. Rzgar Trbini Kurulum Maliyetleri.................................................................43 4.3. letme ve Bakm Masraflar (O&M) ................................................................44 4.4. Trbinden Elde Edilecek Enerji.........................................................................45 4.5. Rzgar Enerjisi Ekonomisi ................................................................................45 5. MATLAB & SMULNK LE HAZIRLANMI RZGAR SANTRAL KURULUM VE MALYET VERLERN VEREN PROGRAM .......................47 5.1. Blm1: Bu blmde ekonomik analiz yaplmaktadr .....................................47

4

5.2. Blm2: Bu blmde kurulum iin dnlen yere en uygun trbin seimi yaplmaktadr........................................................................................54 5.3. Blm3: Programn bu blmnde rzgar hz lm yaptmz ykseklik referans alnarak; Trbin gbek yksekliinde ki rzgar hz, bu ykseklikte rzgardan elde edilebilecek maksimum g ve trbine iletilebilecek mekanik gc hesaplanr............................................................59 Syf No 6. GELBOLU RZGAR ELEKTRK SANTRAL TASARIMI ...........................60 6.1. Bu Projede Kullanlacak Enercon-E48 Trbininin Teknik zellikleri .............66 6.2. Ekonomik Veriler ..............................................................................................69 SONU ..........................................................................................................................72 KAYNAKLAR ..............................................................................................................74

5

Tablo Listesi Tablo 1. lkemizdeki Elektrik Enerjisi retim ve Tketim Kurulu Paylar ................7 Tablo 2. Elektrik Enerjisi retim Kapasitemizin retim Kaynaklarna Gre Snflandrlmas...............................................................................................9 Tablo 3. retime Balana Rzgar Santralleri .................................................................10 Tablo 4. EPDKdan Lisans Alm Rzgar Elektrik Santrallerinin lerleme Durumu ....11 Tablo 5. retim Kaynaklarna Gre Birim Enerji retim Maliyeti ...............................15 Tablo 6. Havann Basn Younluk Scaklk Nem likisi....................................19 Tablo 7. Przllk Snf Przllk Uzunluu ........................................................25 Tablo 8. retim Deerleri Karlatrlan Trbinler ve Teknik zellikleri....................58 Tablo 9. Enercon E 48 Trbinin Teknik zellikleri ve retim Parametreleri ............69 Tablo 10. Gelibolu RES Kurulum Maliyeti....................................................................70

Program emas Listesi Program emas 1. Ekonomik analiz penceresi ..............................................................49 Program emas 2. Ekonomik analiz blm alt sistemler.............................................50 Program emas 3. Ekonomik analiz blm alt programlar ........................................50 Program emas 4. Ekonomik analiz blm alt programlar ........................................51

6

Program emas 5. Ekonomik analiz blm alt programlar ........................................51 Program emas 6. Ekonomik analiz blm alt programlar .......................................52 Program emas 7. Ekonomik analiz blm alt programlar .......................................52 Program emas 8. Ekonomik analiz blm alt programlar .......................................54 Program emas 9. Ekonomik analiz blm alt programlar ........................................56 Program emas 10. Trbinleri retim parametrelerine gre karlatrma ....................66 Program emas 11. Trbin karlatrma blmnn alt programlar ...........................57 Program emas 12. Rzgar gc ve hz verilerinin hesapland blm....................60 Program emas 13. Programn 3. blmnn alt program ...........................................61 Program emas 14. Simlasyon sonular .....................................................................69 Uydu Fotoraf Listesi Uydu Fotoraf 1. Gelibolu Liman ................................................................................63 Uydu Fotoraf 2. Gelibolu Limanndan Santral Sahasna Balant Yollar ..................63 Uydu Fotoraf 3. Gelibolu Gemlik ve zmir ..............................................................64 Uydu Fotoraf 4. Santralin Kurulabilecei (Gelibolu) Genel Grnm.....................65 Uydu Fotoraf 5. Santralin Kurulabilecei Alan 1........................................................66 Uydu Fotoraf 6. Santralin Kurulabilecei Alan 2........................................................66 Uydu Fotoraf 7. Santralin Kurulabilecei Alan 3........................................................67 Uydu Fotoraf 8. Santralin Kurulabilecei Alan 4........................................................67 Resim Listesi Resim 1. Rzgarn Rotora Gelmesi1 ..............................................................................18 Resim 2. Rotor ls Deiimi ile Elde Edilen Enerji Miktar Deiimi....................20 Resim 3. Trbine Rzgarn Girii ve k ...................................................................21 Resim 4. Rzgar Gl.....................................................................................................24 Resim 5. Przllk Snf 0 Olan Alan .........................................................................28 Resim 6. Bir Engel Etrafnda Rzgar Ak....................................................................29 Resim 7. Trbin Yerleim Plan .....................................................................................30 Resim 8. Tnel Etkisi rnei .........................................................................................30 Resim 9. Tepe Etkisi rnei...........................................................................................31

7

Resim 10. Trbin Kanat Profili.......................................................................................33

Grafik Listesi Grafik 1. Rzgar Hzndaki Deiime Karn Elde edilecek Enerji Deiimi................20 Grafik 2. Rzgar Hznn Ykseklie Gre Deiimi.....................................................24 Grafik 3. Rzgar Trbini Fiyat-G Erisi.....................................................................42 Grafik 4. Trbinden Elde Edilecek Enerjinin Rzgar Hzna Gre Deiimi ................44 Grafik 5. Enerji Birim Fiyat-retilen Enerji Miktarna Gre Deiimi ........................45 Grafik 6. Enerji Birim Fiyatnn Rzgar Hzna Gre Deiimi.....................................46 Grafik 7. Enercon E-48 Trbininin G Erisi...............................................................66 Denklem Listesi Denklem 1. Rzgardaki Enerji........................................................................................20 Denklem 2. Przllk Snf ve Przllk Uzunluu Arasndaki liki .....................23 Denklem 3. Rzgar Hznn Ykseklikle Deiimi ........................................................25 Denklem 4. Srkleme Katsays....................................................................................32 Denklem 5. Kaldrma Katsays......................................................................................32 Denklem 6. Toplam Harmonik Distorsiyonu .................................................................40 Denklem 7. Harmonik Distorsiyonu Faktr .................................................................40

8

NSZ

ncellikle hayatm boyunca bilginin ve renmenin nemini bana alayan babama ve baarszlklarmda bile desteini hi eksiltmeyen deerli aileme teekkrlerimi sunuyorum. Tez almam srecinde srekli yol gsteren, aratrmadan ziyade tasarm yapmam gerekliliini anlatan danman hocam Sayn Yar. Do Dr. Ferit Attara, Matlab&Simulink ile hazrladm programda yardm ve fikirleri ile ufkumu aan hocam Sayn Yar. Do Dr. Mehmet Uzunoluna, ekonomik analiz konusunda her daim yol gsteren ve engin bilgilerinin benimle paylaan hocam Sayn Prof. Dr. Selim Ay a sonsuz teekkrlerimi sunuyorum. Tasarm aamasnda uygulama tecrbesi ile projemin gerekilik boyutunu glendiren Elektrik Yk. Mh. Halil Durutrke teekkrlerimi sunuyorum.

9

Son olarak hazrlam olduum bu projeye gereki bir tasarm olmas adna maddi destek veren Elektrik Mhendisleri Odasna sonsuz teekkrlerimi sunuyorum.

ZET

Elektrik enerjisi retimi lkemizin ana enerji sorunlarndandr. 01.07.2006 tarihinde Bursada yaanan elektrik krizi ve sanayi retiminin aksamas elektriin nemini aka ortaya koymutur. Enerji bakanl bu gibi sorunlar tarife deiiklii ile amay planlasa da uzun vadede mutlaka retim kapasitesinin arttrlmas gerekir. Elektrik tketiminin her 10 ylda 2 kat arttn dnrsek retim kaynaklarnn ve retim yntemlerinin nemi daha iyi anlalr. lkemizde 2006 ylnda tketilen elektriin %44.2 si doalgaz santrallerinde retilmitir. Bu oran bize ne kadar ciddi bir sorun ile kar karya olduumuzu gsterir.

10

TEA verilerine gre lkemizin 2006 yl elektrik enerjisi tketim miktar 173,1 milyar kWh dir. Buna karn lkemizin rzgar enerjisi potansiyeli 200 milyar kWh/yl dr. Sahip olduumuz kaynan bykl ve nemini gayet iyi aklayan bir istatistiktir. lkemiz hammadde maliyeti 0 olan bu kaynan ne yazk ki 1155 de birini kullanyoruz. Oysa rzgar enerjisi santrallerinin dier enerji santrallerine gre ok nemli avantajlar vardr. Bu avantajlar, hammadde ihtiyacnn olmamas dier enerji santrallerine oranla daha hzl kurulmas temiz bir enerji kayna olmas ve enerjide da bamll azaltmasdr. Projemde tmyle ile gerek rzgar ve maliyet verileri kullanarak anakkale/Gelibolu iin tasarladm rzgar elektrik santralinin ilk yl iin birim enerji retim maliyeti 0.0738 $/kWh dr. Bu deer, santralin ekonomik mr olan 25 sene boyunca iletildiinde daha da decektir. Santralin ilk kurulum maliyeti 54.914.522 $ dr ve bundan sonra santral iin sadece bakm ve iletme masraf olacaktr. letme ve bakm masraflar ise yllk sadece 770.000 $ dr. Bu bakmdan rzgar enerjisi gnmz koullarnda Trkiye iin ideal alternatif enerji kaynadr.

11

GR Gnmzde tm dnyada yenilenebilir enerji kaynaklarnn kullanmn arttrmak iin byk almalar vardr. Bu almalara, zellikle dnya ekonomisine yn veren lkelerde nemli miktarda yatrmlar yaplmaktadr. nk yenilenebilir enerji kaynaklar fosil yaktlarn aksine doal hayat iin herhangi bir risk tekil etmemesinin yannda maliyet asndan da ok avantajldr. Yenilenebilir enerji kaynaklarndan rzgar enerjisi kullanm tm dnyada giderek yaygnlamaktadr. Rzgar enerjisinin asl nem grd dnem, 1973 ylnda yaanan petrol krizi ile balamtr. Bu kriz ile birlikte alternatif enerjiye olan talep artmtr. Bu projede lkemizin yenilenebilir enerji kaynaklarn kullanarak enerji retim kapasitesinin arttrabilecei miktar, ekonomik analizler yaparak gstermeyi amaladm. ncellikle lkemizin mevcut retim tketim dengesinin (2006 yl verilerini kullanarak) analizini yaptm. Buradan hammadde kaynaklarna gre snflandrmalara geerek mevcut retimimizdeki olmamas gereken ynleri tespit ettim. Bu analiz srasnda elde edilen nemli tespitler; lkemizin 2006 ylnda tkettii elektrik enerjisinin %42.2si doal gaz santrallerinde retilmitir, hammadde maliyeti 0 olan rzgar enerjisi santrallerinin ise 2006 yl tketime katklar sadece %0.1 dir. lkemizin nmzdeki 20 yllk dneme ynelik tketim merkezlerinden gelen talebi karlayabilmesi iin, mevcut elektrik enerjisi retim kapasitesini %100 orannda artrmas gerekmektedir. Ardndan lkemizin yenilenebilir enerji kaynaklarndan rzgar enerjisi potansiyelini tespit ederek bu potansiyele ynelik almalar deerlendirdim. lkemizin rzgar potansiyeline ynelik anakkale/Gelibolu Rzgar Santrali kurulumunu gerek mali adan gerek retim parametreleri asndan analiz ve tasarmn yaptm. Gelibolu iin rzgar santrali tasarmna gemeden rzgar ve rzgar trbinlerini etraflca akladm. Bu aklamalar; Rzgarn yaps, rzgarn oluumu, rzgar santrali kurmak iin olmas gereken rzgar artlar, trbinden maksimum verim salamak iin yaplmas gereken rzgar lmleri, trbinin yaps, trbin ekipmanlarnn incelenmesi, trbinin kurulum yerinin seimi, trbinlerin santral sahasnda yerleimi, rzgar santralinin elektrik ebekesine balants, rzgar santrali iletme ekonomisi eklinde sralanyor. Bu aklamalarn ardndan Gelibolu iin santralin tasarm gelmektedir. Ekonomik analiz ve retim analizi iin Matlab&Simulink kullanarak bir program gelitirdim. Bu program ile rzgar santrali kurulumu yaplmas planlanan bir blgenin rzgar verilerini ve ekonomik verileri girdiimizde santralin retim parametrelerinin analizini ve ekonomik analizini detayl bir ekilde alabiliriz. Bu programda retim parametrelerinin analizi iin allmn aksine yllk ortalama rzgar verisi yerine saatlik rzgar hz verilerini kullanarak retimin gerek deerinin kurulumdan nce elde edilebilmesini ve blge iin en uygun trbinin seilebilmesini saladm.

12

Gelibolu rzgar santrali kurulumu iin maliyetleri minimum klmak ve lkemizin retim ekonomisine maksimum katk salamak adna mmkn olduu kadar lkemizde retilen ekipmanlar tercih edilmitir. Bylelikle sadece enerji retim kapasitemize deil sanayi retimi yapan iletmelerimize de katk salamak amalanmtr. 1. TRKYENN ELEKTRK ENERJS ARZ TALEP DENGES Bu blmde lkemizin elektrik enerjisi retim tketim dengesi analizi yaplmtr. 1.1. Trkiyenin Mevcut Elektrik Enerjisi retim Kapasitesi Elektrik enerjisi, ekonominin ve yaam standardnn vazgeilmez kaynadr. Ancak, ana sorun, srekli ve gvenli ekilde elektrik enerjisini tketicilere sunmaktr. Elektrik enerjisinin tketimi kalknma ile doru orantl olarak artar. Bu art oran iin; Tketim verileri analiz edildiinde, tketim merkezlerinden gelen g talebinin yaklak her on ylda iki katna kt grlr [6]. lkemiz iin yakn bir gelecekte yeterli elektrik enerjisi temininde glkler ekilecei ngrlse de, u an enerji talebi yaplan ithalat ile birlikte btnyle karlanabilmektedir. Trkiye'de elektrik enerjisi retimine bakldnda; toplam elektrik enerjisi retiminin 1980 ylnda 23 milyar kWh' dan 13 yl ierisinde yaklak 3,5 kat artarak 1993 ylnda 73,8 milyar kWh' a ykseldii grlmektedir. 1993-1995 yllar arasnda ise retim art %17 olmu ve Trkiye 1995 ylnda 86,3 milyar kWh elektrik enerjisi retmitir.Dier taraftan elektrik enerjisi tketimi, 1950-1990 yllar arasnda 72 kat artmtr. Bu krk yllk dnemde tketimin ylda ortalama art %11 civarndadr. 1970 ylnda 207 kWh olan kii bana elektrik enerjisi tketimi 1980 ylnda 2,5 katna yakn bir art ile 459 kWh dzeyine ulamtr. Trkiye'nin kii bana den elektrik enerjisi tketimi dnya ve OECD ortalamalarnn olduka altnda kalmaktadr. Trkiye, 1995 yl itibariyle nfusu 62 milyon iken, kii bana birincil enerji miktar elektrik tketimi 1078 kWh olan bir lkedir. OECD ortalamas, kii bana birincil enerji miktar iin elektrik tketimi iin 7800 kWh iken, dnya ortalamas kii bana birincil enerji miktar iin elektrik tketimi iin ise 2250 kWh dzeyindedir. Bunun yan sra, kii bana elektrik tketimi; OECD lkeleri ortalamas 7800 kWh, dnya ortalamas 2250 kWh, AB lkeleri ortalamas 6194 kWh dr. Trkiye, genel olarak enerji retim kapasitesinin enerji talebini karlayamamas nedeniyle enerji ithal eden bir lke konumundadr. Kalknma ve nfus artna paralel olarak toplam enerji tketimimizin hzla artmasna ramen, enerji retimimiz ayn oranda art gstermemitir. 2006 Trkiye elektrik piyasasnda retim ve tketimde kurulu paylar aadaki Tablo 1de zetlenmitir [23].

13

Tablo 1. lkemizde Elektrik Enerjisi retim ve Tketim Kurulu Paylar (2006)retici Kurulular retim kWh) (milyar Toplam Tketimdeki Pay (%) Toplam retimdeki Pay (%)

EA

65,9

38,5

38,1

EA a Bal Ortaklk Santralleri

5,8

3,4

3,4

zelletirme Programndaki Santraller

7,3

4,2

4,2

Mobil Santraller

0,4

0,2

0,2

letme Hakk Devir Santralleri

4,3

2,5

2,5

Yap-let-Devret (BOT) santralleri

14,7

8,5

8,5

Yap-let (BO) Santralleri

41,2

24,0

23,8

Toplam

139,5

81,3

80.5

Oto Prodktrler

19,1

11,2

11,1

Serbest retim irketleri (IPP)

14,5

8,5

8,4

Toplam

33,6

19,7

19,5

Trkiye Piyasas retim Toplam

173,1

101,0

100,0

14

lkemizin elektrik enerjisi retimini 2006 ve 2005 yllar iin TK verilerine dayanarak karlatrrsak aadaki sonulara ularz; lkemizde elektrik enerjisi retimi 2006 yl II. Dneminde (Nisan-Mays-Haziran), bir nceki yln ayn dnemine gre % 9,01 artarak 41.660 GWh olarak gereklemitir. Elektrik enerjisi retimi 2006 yl II. dneminde bir nceki dneme gre % 2,05 azalmtr. retilen elektriin 2005 yl II. dneminde; 27.537,5 GWh' termik, 10.667,7 GWh' hidrolik ve 12,2 GWh da rzgar enerjisi iken, 2006 yl II.dneminde ise; 29.690,3 GWh' termik, 11.947,4 GWh' hidrolik ve 22,4 GWh da rzgar enerjisi olarak gereklemitir. 2006 yl II. dneminde, 2005 yl II. dnemine gre termik elektrik enerjisi retiminde % 7,82, hidrolik elektrik enerjisi retiminde ise % 12 orannda retim art grlmtr. 2006 Yl II. dneminde elektrik enerjisi retiminin % 48,72si EA ve EA' a bal ortaklklar, % 41,59u retim irketleri, % 9,69u oto prodktrler tarafndan gerekletirilmitir. Elektrik retimi bir nceki yln ayn dnemine gre EA ve EA a bal ortaklklarda % 13,86, retim irketlerinde % 6,19 artm, oto prodktrlerde ise % 0,94 orannda azalmtr. Brt elektrik enerjisi retimi, enerji kaynaklarna gre 2005 yl II. dneminde % 43,73' doal gaz, % 27,91'i su, % 17,11'i linyit, 2006 yl II. dneminde ise % 44,36's doal gaz, % 28,68i su, % 17,01i linyit ile alan santrallerden salanmtr. Bir nceki yln ayn dnemine gre elektrik retimi, doal gaz santrallerinde % 10,59, linyit santrallerinde % 8,40 orannda artmtr. Elektrik tketimi, 2006 yl II. dneminde bir nceki yln ayn dnemine gre % 9,21 artarak 30.875 GWh olarak gereklemitir. Elektrik enerjisinin % 42,79'u sanayide, %25,34' meskenlerde, % 14,26s ticarethanelerde, % 4,34 resmi dairelerde, % 2,07si sokak aydnlatmasnda, % 1,69u antiyelerde % 1,66s tarmsal sulamada ve % 7,85i ise dier ve dorudan satlar olarak tketilmitir.(TK, Eyll 2006). TK verilerinden de grld zere 2006 Nisan, Mays Haziran dneminde lkemiz elektrik enerjisinin %44,36 s doalgaz evrim santrallerinde retilmitir. Bu enerjiyi ucuza mal etmemizin ve gvenilir bir enerji politikamz olmasnn nndeki en byk engeldir.

1.2. retim Tesislerine Gre Snflandrma Elektrik enerjisi retim kapasitemizin retim kaynaklarna gre snflandrlmas sonraki sayfada Tablo 2 de gsterilmitir ( TEA, 2006).

15

Tablo 2. Elektrik Enerjisi retim Kapasitemizin retim Kaynaklarna Gre Snflandrlmasretimde Kullanlan Birincil Kaynaklar retim (milyar kWh) retime Katk (%) Tketime Katk (%)

Fuel Oil

5,0

2,9

2,9

Motorin

0,0

0,0

0,0

Takmr

2,7

1,6

1,6

thal Kmr

10,2

5,9

5,9

Linyit

37,1

21,4

21,6

Doalgaz

75,8

43,8

44,2

LPG

0,4

0,2

0,2

Nafta

2,5

1,5

1,5

Yenilenebilir+Atk (Yakt)

0,2

0,1

0,1

Jeotermal

0,1

0,1

0,1

Dier termik

0,1

0,0

0,0

16

Hidrolik

39,0

22,5

22,8

Rzgar

0,1

0,1

0,1

Trkiye retim Toplam

173,1

100,0

101,0

Tablo 2 den de grlecei zere lkemizde rzgar enerjisinin mevcut retime katks yok denecek kadar azdr. Oysa lkemizin rzgar potansiyelinden daha azna sahip Avrupa lkelerinde bu oran %10 civarndadr. 1.3. Trkiyede Kurulu Rzgar Elektrik Santralleri Aadaki Tablo 3 de retime geen rzgar elektrik santrallerinin (RES) bilgileri verilmitir.(Demirer, 2006). Tablo 3. retime Balanan Rzgar SantralleriKurulu G (MW)

Elektrik retimine Balama Tarihi

Firma

Yer

ubat 1998

1.5

Demirer

eme zmir

Kasm 1998

7.2

Gbirlii

eme zmir

Haziran 2000

10.2

DemirerEnercon

anakkale

Kasm 2003

1.2

SunjutDemirer

Hadmkystanbul

Mays 2006

30

Bares-Bilgin

Bandrma

Austos 2006

39.2

DemirerEnercon

eme zmir

17

Tablo 3den de grlecei zere lkemizin toplam RES kurulu gc 89,3 MW tr. Bu lkemiz iin yeterli deildir. nk almalar, lkelerin mevcut sistemlerinde hibir deiiklik yaplmakszn toplam elektrik retimlerinin %15 ini rzgar enerjisinden elde edebileceklerini gstermektedir(Sarkayalar ve Atar, 1998). lkemiz adna sevindirici olan ise; Enerji Piyasas Dzenleme Kurumu (EPDK) Bakan Yusuf Gnay n, Trkiye'deki mevcut rzgar kurulu gcnn yaplan yatrmlarla 2008 yl banda 230 MW a kacan aklamasdr(Akam Gazetesi, 06.11.2006). Enerji Piyasas Dzenleme Kurumundan lisans alm rzgar elektrik santrallerinin Mays 2006 itibari ile gerekleme durumlar aadaki tabloda gsterilmitir.(EPDK, 2006). Tablo 4. EPDK' dan Lisans Alm Rzgar Elektrik Santrallerinin lerleme DurumuFirma Tesis Yeri na Halindeki Kurulu G (MW) Mays 2006 Gerekleen lerleme Oran (%)

Ak-El Akhisar Elektrik retim A..

ambel

66.66

2.09

Akhisar Rzgar Enerjisinden Elektrik retim Santral Ltd. ti.

Sertavul

46.25

3.82

Akhisar Rzgar Enerjisinden Elektrik retim Santral Ltd. ti.

Akhisar

43.75

2.79

Anemon Enerji Elektrik retim A..

ntepe

30.4

2.251

AS Elektrik retim A..

Saray

45

0,8 (*)

As Makinsan Elektrik retim Ltd. ti.

Belen II

19.8

9

As Makinsan Elektrik retim Ltd. ti.

Fethiye

24.3

8

18

As Makinsan Elektrik retim Ltd. ti.

Karacabey

26.1

9

As Makinsan Temiz Enerji Elektrik retim San. ve Tic. A..

anakkale

29.7

8

Bac Elektrik Enerjisi retimi A..

Ske

21.25

1.385

Baki Elektrik retim Ltd. ti.

aml

90

0.83

Balkesir Rzgar Enerjisinden Elektrik retim Santral Ltd. ti.

Alibey Adas

30

2.92

Bang Bandrma Elektrik retim A..

Bandrma

15

19.4

Deniz Elektrik retim Ltd. ti.

Sebenoba

30

26.2

Deniz Elektrik retim Ltd. ti.

Karakurt

10.5

26.95

Deryalar Elektrik retim Ltd. ti.

Ekinli

42

6.762

Doal Enerji Elektrik retim A..

Sayalar

30.4

3.8

Doal Enerji Elektrik retim A..

Burgaz

15.2

6.634

19

Ertrk Elektrik retim A..

atalca

62

0.642

Ertrk Elektrik retim A..

Tepe

0.66

54.61

EZSE Elektrik retim Ltd. ti.

Babada

20

11.65

EZSE Elektrik retim Ltd. ti.

Bergama

55.8

3.34

EZSE Elektrik retim Ltd. ti.

Kabaklar

27.9

7.968

EZSE Elektrik retim Ltd. ti.

Meydan

27.9

7.828

EZSE Elektrik retim Ltd. ti.

Samanda

22.5

8.758

EZSE Elektrik retim Ltd. ti.

Trbe

35.1

7.5

EZSE Elektrik retim Ltd. ti.

Hereke

90.9

6.59

nnores Elektrik retim Ltd. ti.

Yuntda

42.5

5.46

Lodos Elektrik retim A..

Kemerburgaz

24

2,4 (*)

Mare Manastr Rzgar Enerji Santral San. Ve Tic. A..

Maz I

39.2

8.9

Proen Enerji San. ve Tic. A.

Kranseki

12.75

4.128

20

Rotor Elektrik retim A..

Osmaniye

135

6.5525

Saba Elektrik retim A..

Madranbaba

24.3

6.81

SAGAP Elektrik retim A..

Kapakl

67

1.591

Samanda Rzgar Enerjisinden Elektrik retim Santral Ltd. ti.

Samanda

50

3.31

(*) Ocak 2006 Deeridir EPDK verilerinden yola karak lisans alm ve inas devam eden bu projelerin bitiminde lkemizin RES kurulu gcne 1353,82 MW lk bir katknn salanaca grlmektedir. 1.4. Trkiyenin Rzgar Potansiyelinin Blgelere Ve Kullanabilirliine Gre Tespiti Trkiye Rzgar Atlas almas kapsamnda toplam 45 adet istasyonda 1989-1998 yllar arasnda Devlet Meteoroloji leri Genel Mdrl ve Enerji Tabi Kaynaklar Bakanl Elektrik leri Etd daresi Genel Mdrl ibirlii ile lmler yaplmtr. Bu lmlerden yola klarak Trkiye Rzgar Atlas oluturulmutur. lkemizin toplam rzgar enerjisi potansiyeli 40.000 80.000 MW arasndadr.Trkiyenin rzgar enerji potansiyeli yle hesaplanabilir: Trkiyenin yzlm 776000 km2 ( 77600000 hektar) olarak alabiliriz. lkenin sadece %1 alan (uluslar aras standart, Avrupa iin %0.5) rzgar enerjisi iin kullanlrsa, 776 000 hektar kullanlacak alan demektir. 10 hektar arazi iin bir rzgar trbini dnldnde (teknik standart) toplam 77 600 trbin olduu hesaba katlrsa , 1 MW kapasiteli bir trbin ylda yaklak 2.500 000- 3 000 000 kW-saat enerji retmektedir. Toplam ylda yaklak 200 milyar kWh enerji retimi olacaktr(Akn ve Zeybek, 2005). TEA verilerine gre lkemizin 2006 yl iin elektrik retimi 173,1 milyar kWh olduu gz nne alnrsa ne kadar byk bir potansiyele sahip olduumuz anlalr. Ayrca TEA verilerinden 2006 iin rzgar kaynakl elektrik retim miktarnn 0,1731 milyar kWh olduu da dnlrse. Hammadde maliyeti 0 olan bir kaynan sadece 1155 de birini kullandmz grlr.

21

Dnya Bankas tarafndan lkemiz yenilenebilir enerji kaynaklarna ynelik yaplan aratrmada u tespitlere yer verilmitir; Trkiye rzgar enerjisi asndan zengin bir potansiyele sahiptir. Bu rzgar kapasitesi zellikle deniz kylarnda (Marmara, Ege, Karadeniz) bulunmaktadr. Trkiyenin 11000MW gcnde rzgar santrali yapabilecek ve senede 25TWh elektrik enerjisi retebilecek durumdadr. Eer bu gerekleirse elektriin birim fiyat 5 cent($)/kWh dzeyine iner. Rzgar santrali ekipmanlarnn fiyatnn srekli dtn gz nnde bulundurursak bu fiyat daha dk deerlere gelir. (Document of The World Bank, 26 ubat 2004). Enerji konusunda lkemizin nde gelen isimlerinde Do. Dr. Tanay Sdk Uyar n lkemizin rzgar enerjisi potansiyeli tespiti yledir. lkemizin teknik potansiyeli ise 83 GW ve ylda 166 TWh enerjidir. Aadaki Tablo 5de rzgar ve dier elektrik santrallerinin birim enerji bana retim maliyetleri verilmitir. lkemizin rzgar enerjisini tespit etmeye ynelik bu almalardan yola karak, en iyimser tespiti ele alrsak. lkemizin rzgar enerjisinden ylda elde edebilecei elektrik enerjisi 25TWh dir. Enerji retiminde lkemizin tamamn karlayabilecek bir kaynan var olduunu rahatlkla grebiliriz.Sonraki sayfada elektrik enerjisi retiminin kaynaklara gre maliyetleri Tablo 5de verilmitir. Tablo 5. retim Kaynaklarna Gre Birim Enerji retim MaliyetiYakt Maliyet ($-cent/kWh)

Kmr

4.8-5.5

Gaz

3.9-4.4

Hidrolik

5.1-11.3

Biomass

5.8-11.6

Nkleer

11.1-14.5

Rzgar

4.0-6.0

22

1.5. Rzgar Elektrik Santralinin Avantajlar Rzgar enerjisi kirlilik yaratmayan ve evreye ok az zarar veren yenilenebilir bir enerji kaynadr. Yeryznde %95 gibi bir alanda rzgar enerjisi elde edilebilir ve bu alanlarda ayni zamanda ziraat, ormanclk gibi faaliyetler de srdrlebilir. Fosil yaktlar ile enerji retmede her 1kW/h retim iin yaklak olarak 0.7 kg karbondioksit gaz ortaya kar. Buna gre rzgar santrali ile rettiimiz her 1kWh enerji ile dnyamz 0.7 kg karbondioksit gaz salnndan kurtarrz. Rzgar Enerji Santralleri dier enerji santralleri gibi evreyi kirletecek kimyasal ve benzeri atklar yaymaz. Dolaysyla santralin bulunduu cevre her zaman temiz ve doal kalr. (600 KW lk bir rzgar trbini gcnde olan bir kmr santrali ylda yaklak 1200 ton CO2 retir. Buna karn Rzgar Enerji Santrali ise CO2 emisyonuna neden olmaz. Bu maddeler atmosferi kirlettii gibi sera etkisi sebebiyle kresel snmalara yol amaktadr. imdiden buzullarn erimeye balad ve hzl lleme sreci bilinen bir gerektir.) Rzgar enerjisi gerek anlamda yenilenebilir enerjidir yani hi bitmez (Fosil yakt rezervleri snrldr. Yaplan aratrmalar 2030 ylnda bu rezervlerin tkeneceini gstermektedir.) Gelien teknoloji ile birlikte enerji birim maliyetleri dmektedir. Dnya enerji rezervlerinin mrlerine bakarsak rzgar enerjisinin sonsuz olan kayna ile en nemli avantajn grebiliriz. Nkleer enerji 200 yl, Kmr 200 yl, Gaz 65 yl, Petrol 40 yl, Rzgar sonsuz 1.6. Rzgar Elektrik Santralinin Dezavantajlar Trbinlerin sesli almalar, yakn evrelerinde yaayan insanlar iin rahatsz edicidir. Bu nedenle yerleim merkezlerinden ve hassas vahi yaam alanlarndan uzakta kurulmalar gerekmektedir.(Gelien teknoloji ile birlikte bu dezavantaj giderek azalmtr.) Rzgar Trbinleri yalnzca rzgar estii zaman enerji retir. Enerji retimi rzgara gre deiir. Rzgar trbinleri endstriyel standartlara gre dikilirse modern bir rzgar trbini yln %98 inde alr halde bulunur. Buda demektir ki

23

iyi rzgar alan bir blgede modern bir trbin 6 aylk kontroller dahilinde gvenilir bir ekilde srekli enerji retir. Ku lmlerine neden olur,radyo ve TV alclarnda parazitleme yaparlar Bu nedenle ngiltere bata olmak zere bir ok Avrupa lkesinde byk rzgar trbinlerinin yaratt evre sorunlar nedeniyle milli park alanlarnn snrlar iine ve ok yaknlarna kurulmas yasaklanmtr. (Trbinlerin haberlemede parazit oluturmas ise 2-3 km alanda snrl kalmaktadr.)

2. RZGAR VE RZGAR TRBNLER Bu blmde nce rzgar karakteristikleri ve rzgardan maksimum gc elde etme yntemleri zerine yaplan dizaynlar ardndan da rzgar trbinleri ve ebeke balantlar ilenmitir. 2.1. Rzgar Bir rzgar trbini enerjisini rzgar enerjisinin rotora bal olan kanatlar tahrik etmesi ile ve bu kanatlarn dnmesi ile elde eder. Burada rzgardaki enerjinin trbine iletilmesi ile elde edilen enerji (mekanik enerji) hava younluuna, rotor alanna (kanatlarn sprd alana) ve rzgarn hzna baldr.

24

Resim 1. Rzgarn Rotora Gelmesi Yukardaki Resim 1de silindirik olarak gsterilen hava (1mlik younlua sahip) diliminin rotora bal olan kanat boyu 54m olan 1MWlk bir trbini tahrik etmesi gsterilmitir. Burada silindir olarak gsterilen havann arl 2.8 tondur. Bir rzgar trbininden elde edilecek enerji miktarna havann younluu, rzgarn hz ve rotor sprme alan direk etki eden faktrlerdir. 2.2. Havann Younluu Trbin gvdesinden geen kinetik enerji havann arl ile orantldr. Dolays ile rzgardaki kinetik enerji havann younluuna baldr. Trbinden elde edilecek enerji miktar, havann arl arttka artar. Normal atmosfer basncnda (deniz seviyesinde) ve 15de havann arl her metre kpte 1.225 kg dr fakat havann younluu nemin artmas ile yumuak bir ekilde azalr. Ayrca hava souk ve lk iken yuun olur. Yksek irtifalarda (dalarda) ise hava basnc azalr bundan dolay hava younluu azalr. Normal hava basnc altnda (deniz seviyesinde) hava younluunu ifade eden Tablo 6 sonraki sayfada verilmitir.

25

Tablo 6. Havann Basn-Younluk-Scaklk-Nem likisiScaklk (Celsius) Scaklk (Farenheit) Hava younluu (kg/metre kp) Havadaki maksimum su(nem) (kg/metre kp)

-25

-13

1.423

-20

-4

1.395

-15

5

1.368

-10

14

1.342

-5

23

1.317

0

32

1.292

0.005

5

41

1.269

0.007

10

50

1.247

0.009

15

59

1.225

0.013

20

68

1.204

0.017

25

77

1.184

0.023

30

86

1.165

0.030

35

95

1.146

0.039

26

40

104

1.127

0.051

2.3. Rotorun Sprme Alan 1MWlk bir rzgar trbininde rotor ap 54mdir. Rotor sprme alan trbinin rzgardan ne kadar enerji elde edeceini belirler. Rotor apnn arttrlmas ile sprme alannn artmas salanr.

Resim 2. Rotor ls Deiimi ile Elde Edilen Enerji Miktar Deiimi Resim 2den rzgar trbinlerinin rotor lleri hakknda fikir edinilebilir. Tipik bir rzgar trbini dnelim (600 kW gcnde generatre sahip ve 44m rotor apnda). Eer rotor apn 2 kat arttrrsak rotor alan 4 kat artar bylelikle elde ettiimiz enerjiyi de 4 kat arttrm oluruz. Rotor ap arttrlabilir (Rotor apnn arttrlmas elde edilen enerji miktarndaki art Resim 2 ifade edilmitir.) nk trbin reten firmalar blgesel rzgar artlar iin rnlerini optimize ederler. Byk gl bir generatr daha gl bir rzgar ile kullanlabilir bundan dolay eer dk rzgar gcne sahip bir blgeye kurulum yaplacaksa dk gl generatr seilmelidir.

27

2.4. Rzgar Trbini Rzgar Saptrr

Resim 3. Trbine Rzgarn Girii ve k Bir rzgar trbini rzgar, rzgar rotor dzlemine varmadan, saptrr. Buradan u sonuca varrz rzgar trbini kullanarak rzgardaki enerjinin tamamn elde etmek mmkn deildir. (Yukardaki Resim 3de, sa taraftan gelen rzgardaki kinetik enerjiyi elde etmek iin bir rzgar trbininin kullanlmas gsterilmitir.) Bu Betz Kural ile aklanr. Bu kurala gre rzgardaki kinetik enerjinin %59nu (16/27) rzgar trbini ile mekanik enerjiye dntrebiliriz. Rzgar trbini rzgardaki kinetik enerjiyi alp dnme enerjisine evirirken rzgar yavalatr. Buradan rzgarn trbine gelmeden nce ki hznn, trbinden ktktan sonraki hzndan daha byk olduunu karrz. 2.5. Rzgardaki Enerji Rzgardan elektrik elde edilmesinde rzgar hznn ok byk nemi vardr. Elde edilecek enerji ortalama rzgar hznn kb ile orantldr (eer rzgar hz 2 kat artar ise elde edilen enerji 8 kat artar). Grafik 8. Rzgar Hzndaki Deiime Karn Elde edilecek Enerji Deiimi

28

Yukardaki Grafik 1den grlecei zere rzgar hz 8m/s iken elde edilen enerji 314 Watt/metrekaredir. Rzgar hz 16m/s olduunda ise 2509 Watt/metrekaredir. Denklem 8. Rzgardaki Enerji

1 P = 3 r 2 2

P = rzgardaki enerji ( watt ) = havann younluu ( kg / m3 ) = rzgar hz ( m / s )

r = kanat yarap ( m )

2.6. Anemometre

Rzgar hznn llmesinde kullanlan l aletine anemometre denir. lmlerde genellikle kap anemometresi (cup anemometer) kullanlr. Kap anemometresi dey bir eksene ve 3 tane kaba (kk fincan) sahiptir bu kaplar ile rzgar yakalanr. Her dakikadaki dnme devri elektronik olarak kaydedilir. Normalde anemometre rzgar ynn tespit edebilmek iin rzgar frlda ile donatlmtr. Dier anemometre trleri ultrasonik veya lazer anemometrelerdir. Mekanik anemometrelerin dezavantaj elektronik olanlara gre buzlanmaya kar daha hassas olmalardr. Eer bir rzgar santrali kurmak istersek anemometre %10 hata ile lm yaparsa bu kurulum ekonomik anlamda felaket olur. Bu durumda rzgar olduunda %33 daha hzl lm oluruz ( 1.13 1 = %33 ). Eer hesaplamalarmz farkl rzgar kuleleri iin yeniden yaparsak (10-50m) bu 1.3 bir hata faktr oluturur ve sonutaki enerji hesaplamalarnda %75lik bir hata yaplr. 700-900$ fiyat aralnda %1 hata ile lm yapan bir anemometre alnabilir ve bylece bu riski (ekonomik anlamda daha byk zarar olacak) ortadan kaldrm oluruz. Rzgar trbini, stndeki anemometreden ald rzgar verilerine gre hcum asn(rotoru rzgar ynne evirir) deitirir, durma konumuna girer (25m/s rzgar hz ve st) veya almaya balar(4m/s rzgar hz ve st).

29

2.7. Rzgar Gl

Gl rzgarlar genellikle ayn ynden eserler. Rzgar hznn, frekansnn dalmn veren ve temel rzgar ynn ifade eden diyagrama rzgar gl denir.

Resim 4. Rzgar Gl Yukardaki Resim 4 rzgar gln ifade eder. Burada evre 12 sektre blnmtr ve her sektr arasnda 30 derece fark vardr(8 veya 16 sektre blnm rzgar glleri de vardr fakat standart 12 sektrden oluan rzgar gldr. Avrupa Rzgar Atlas.). En dtaki yarap (kamaya benzeyen) 12. sektr bize bal frekans, ynn verir (rzgarn bu ynden ne kadar sre estiini). Dier sektrlerde ayn ekilde analiz edilirse, bu bize ortalama rzgar hzna hangi sektrn ne kadar katkda bulunduunu verir. Rzgar gl sadece yakn rzgar dalmlarnn ynn verir gerek rzgar hzn vermez.2.8. Przllk ve Rzgar Kesmesi

Yer seviyesinden ykseklerde (1km civarnda) rzgarn etkisi yeryznn tamamnda hemen hemen ayn etkir. Atmosferin dk katmanlarnda rzgar hz yeryzne srtnmeden dolay etkilenir. Yeryznde bir ok keskin engelin olduu yerlerde rzgarlarn hz azalr. Ormanlar ve byk ehirler rzgar hzn epey drr buna karn hava alanlarnn pistleri gibi (beton zeminler) yerlerde rzgar hz ok az der. Su yzeyleri (denizler vb) beton zeminlere daha przsz olduu iin rzgar hzna daha az etki yaparlar buna karn imlerle veya allarla kapl alanlar rzgar hzn nemli oranda azaltrlar.2.9. Przllk Snf ve Przllk Uzunluu

Rzgar endstrisinde bir blgenin rzgar artlar deerlendirilecei zaman przllk snf veya przllk uzunluu referans alnr. Przllk snf 3 veya 4 olan blge

30

aalarla ve binalarla kapl bir aln ifade eder buna karn przllk snf 0 olan alan su (deniz, gl vb) yzeylerini ifade eder. Hava limanlarnn pistlerinde ise przllk snf 0.5dir. Dz ve ak alanlardan oluan blgelerde (hayvanlarn otlatlmas iin ayrlm alanlar) bu snfa girer. Aada Tablo 7de przllk snf ve przllk uzunluu tablosu verilmitir. Denklem 9. Przllk Snf ve Przllk Uzunluu Arasndaki liki

z0 = 0.5(

h S ) AH

z0 przllk uzunluuh przlle neden olan elamann yksekliiS rzgara kar gelen dikey kesit alan

AH arazi zerine dalm olan yatay kesit alan Przllk snf - przllk uzunluu arasndaki iliki ve blge tipi ile ilgili Tablo 7 aada verilmitir.

Tablo 7. Przllk Snf-Przllk UzunluuPrzllk Snf Przllk Uzunluu (m) Enerji Gstergesi (cent bana) Blge Tipi

0

0.0002

100

Su yzeyi

0.5

0.0024

73

Dz yzeyli tamamyla ak alan (havaalanlar pistleri, biilmi im alanlar)

1

0.03

52

Ak tarm arazileri itsiz, alsz, aasz, dank binalardan oluan sadece yumuak tepeler olan

31

1.5

0.055

45

Birka tane evden ve 8m uzunluunda siperlikten olumu, aralarnda yaklak1250m olan aalk veya allk alanlar bulunan tarm arazileri.

2

0.1

39

Birka tane evden ve 8m uzunluunda siperlikten olumu, aralarnda yaklak 500m olan aalk veya allk alanlar bulunan tarm arazileri.

2.5

0.2

31

Birka tane evden ve 8m uzunluunda siperlikten olumu, aralarnda yaklak 250m olan aalk veya allk alanlar bulunan tarm arazileri.

3

0.4

24

Kyler, kk ehirler, birok veya uzun siperlikten olumu aalk veya allk tarm alanlar, ormanlar, przl ve dz olmayan ak alanlar.

3.5

0.8

18

Byk ehirler, yksek binalar.

4

1.6

13

ok byk ehirler, yksek binalar ve gkdelenler.

32

Grafik 9. Rzgar Hznn Ykseklie Gre Deiimi

nceki sayfada verilen Grafik 2 rzgar hznn przllk snf 2 olan blgedeki ykseklie gre deiimini gstermektedir. Yerden ykseklik arttka rzgar hz artar ve bu rzgar trbini dizayn iin ok nemlidir. Eer trbin kulesinin 40m ve rotor apnn 40m olduunu dnrsek, kanatlar en stte iken rzgar hz 9.3m/s ve kanatlar en altta iken 7.7m/s dir. Buradan u sonuca varrz kanatlar en st pozisyonda iken etkiyen kuvvet en alt pozisyonda etkiyen kuvvete gre ok byktr. Ykseklikle rzgar hz deiimi forml ise aada Denklem 3de verilmitir; Denklem 10. Rzgar Hznn Ykseklikle Deiimiv = vref ln( z / z0 ) ln( zref / z0 )

v yerden z seviyesinde rzgar hz (m/s)

vref zref seviyesinde referans (llen veya bilinen) rzgar hz (m/s) z bulunacak rzgar hznn ( v ) estii ykseklik (m) z0 rzgar ynndeki przllk uzunluu (m) zref referans ( vref hz ile esen rzgarn) ykseklik (m)

33

2.10. Przllk Gl

Eer elimizde rzgar trbinini kurmak istediimiz noktaya ait, tam olarak trbin kulesi yksekliinde llm, hatasz rzgar hz verileri varsa trbinin ne kadar enerji reteceini nceden bilebiliriz. Genellikle rzgar lmleri yaplm alanda hesaplamalar tekrar yapmak zorundayz. Pratikte bu ekilde sonularda yksek doruluk salanr (tepelerden ve dz olmayan alanlardan olumu blgeler hari). Tpk rzgar gln kullandmz gibi (rzgar enerjisinin farkl ynlerden geldiini analiz etmekte), przllk gln de trbini kurmay dndmz arazinin przlln analiz etmek iin kullanrz. Burada da evre 12 sektre blnmtr ve her sektr arasnda 30 derece fark vardr (8 veya 16 sektrden oluanlarda vardr). Deniz veya gl yzeyinden oluan bat sektrnde bir alan dnelim (przllk snf 0).

Resim 5. Przllk Snf 0 Olan Alan Bu alan 400m trbin alan ve 2km ormandan oluan bir ada olsun. Eer bat temel rzgar yn ise kesinlikle przllk snf 1, 0 ve 3 iin hesaplama yapmalyz (ileri modeller iin gerekir). Bu hesaplamay yapmak rzgarn hakim ynnde, trbin yannda(700m veya daha yakn) olan engeller iinde ok nemlidir.2.11. Rzgar Hz Deikenlii

Rzgar hz srekli inip kar bundan dolay rzgardaki enerjide srekli deiir. Yksek deiimler havaya, yzey artlarna ve engellere baldr. Trbinden elde edilen enerji deiimi rzgar deiimi ile deiir. Yerkre zerinde ou blgenin gndz rzgar hz gece rzgar hzndan byktr. Bu deiim byk lde scaklk farkndan kaynaklanr. Rzgar trbini iletmecileri veya sahipleri asndan bu bir avantajdr. nk rzgar trbini ile enerjinin nemli blm gndz retilir ve elektrik tketimi oran gndz geceye oranla daha yksektir. Dnyada ki birok enerji firmas gn iinde oluan tketim piklerinde normalden daha ok deme yapar.2.12. Trblans

Eer arazide dz olmayan alanlar ve ardndan engeller(binalar vb) varsa dzensiz rzgar esmeleri (sklkla dnen veya anafor) birbirine benzer trblanslar oluur. Trblans rzgardaki kullanlabilecek enerjiyi azaltarak rzgar trbininden elde edilen enerjiyi de

34

azaltr. Rzgar trbini kuleleri, trblanstan etkilenmemek iin (rzgarn yere yakn olduu seviyelerde) yeterli uzunlukta imal edilirler.2.13. Rzgar Engelleri

Rzgar engelleri (binalar, aalar vb) rzgar hzn nemli lde drebilir ve sklkla trblansa sebep olabilir.

Resim 6. Bir Engel Etrafnda Rzgar Ak Yukardaki Resim 6da engel etrafnda rzgar ak gsterilmitir bu engel yksekliinde, 3 tane trblans blgesi verebilir. Trblans engelin arkasnda, engelin nne gre daha belirgindir. Bundan dolay, rzgar trbinini engellere uzak noktalar iin tasarlamalyz. Engeller rzgar hzn, engele ak ynnde azaltr. Rzgar hzndaki bu azalma engelin gzenekliliine(girinti-knt) baldr. Bundan dolay rzgar santrali tasarmnda engelleri de hesaba katmak gerekir. Eer trbinler birbirine yakn (1km den daha yakn) ve temel rzgar ynnde tasarlanrsa bunu da bir engel olarak grmek ve hesaplamalar buna gre yapmak gerekir.2.14. Wake Etkisi (Wake Effect)

Bir rzgar trbini enerji rettiinden, trbine gelen rzgarn trbinden kan rzgardan daha dk bir enerjiye sahip olmas gerekir. Bir rzgar trbini daima aaya doru esen bir rzgar glgesi oluturur. Gerekte trbin arkasnda bir wake meydana gelecektir. Bir rzgar trbinin arkasndan wake izini grmek mmkndr.2.15. Trbinlerin Yerleim Etkisi (Park Effect)

Her rzgar trbini rzgardaki enerjiyi alp elektrik enerjisine evirdikten sonra rzgar yavalatr. Bundan dolay trbin yerleim plannda, trbinler arasnda, hakim rzgar ynnde yeterli mesafe braklmaldr. Dier taraftan, trbinlerin elektrik balantlar iin trbinleri mmkn olduunca yakn planlamalyz. Trbin yerleim plannda, trbinler arasnda hakim rzgar ynnde rotor apnn 5 veya 9 kat, dey ynde 3 veya 5 kat mesafe braklr.

35

Resim 7. Trbin Yerleim Plan Yukardaki Resim 7de 3 sradan oluan ve her srada 5 trbin olan bir rnek vardr(noktalar trbini simgeliyor). Hakim rzgar ynnde(ok ile gsterilmi) trbin sralar arasnda rotor apnn 7 kat ve ayn sradaki trbinler arasnda rotor apnn 4 kat mesafe braklmtr.2.16. Tnel Etkisi (Tunnel Effect)

Yksek binalarn arasnda veya dar da geitlerinde yrdmzde bu etkiyi hissederiz. Hava binalar veya dalar arasnda rzgarl taraftan sktrlr ve rzgarn hz engeller arasnda hissedilir derecede artar. Rzgar ak alanda 6m/s hzla esiyorsa doal tnelde (da aralarnda) 9m/s hzla esebilir.

Resim 8. Tnel Etkisi rnei

36

Yukardaki Resim 8de grld zere, rzgar trbinini bu ekilde bir tnele yerletirerek evre arazide esen rzgardan daha yksek bir rzgar hz elde edilir. yi tnel etkisi elde etmek iin trbini yumuak engellerin arasna yerletirmek gerekir. Eer tepeler ok przl ve engebeli olursa alanda trblanslar oluur (rzgar farkl dner ynlerde).2.17. Tepe Etkisi (Hill Effect-Speed Up Effect)

Trbin yerleiminde uygulanan yaygn bir yolda, trbini tepenin stne yerletirmektir. Resim 9da gsterildii zere.

Resim 9. Tepe Etkisi rnei zellikle rzgarn hakim ynnde geni alanlar varsa bu yerleim avantajldr. Tepelerde rzgar hz yere gre daha yksektir. Rzgar, rzgar trbini rotorundan geerken ok dzensizdir. Eer tepe sarp (dik) ise veya engebeli ise trblans gz nnde bulundurmalyz.2.18. Rzgar Trbini Alannn Seimi

Rzgar santrali kurarken (rzgar tarlas) gz nnde bulundurulmas gereken faktrler;Arazinin engebelii, rzgar engelleri, park etkisi, tnel etkisi,tepe etkisi olarak dnlebilir. Rzgar trbinini yerletirecek en uygun yeri blgenin doal artlarna bakarak seeriz. (Eer blgede aalar, allar, fundalklar varsa bunlara bakarak rzgarn hakim ynn kolayca belirleriz.) Meteoroloji verileri (30 yllk bir periyotta karlm rzgar glnden) bizim iin en iyi rehberdir. Fakat bu rzgar verileri direk olarak kurulum yapmay dndmz blgeden elde edilmemi olabilir buna dikkat edilmelidir. Eer kurulum yapmay planladmz blgede rzgar trbini varsa bunlardan elde edilen veriler blgenin rzgar artlarn tespit etmede en iyi rehberimiz olur. Almanya ve Danimarka gibi lkelerde lke geneline yaylm ok sayda trbin olduundan, imalat firmalar kurulumdan sonras iin hesaplanan deerlerde retim garantisi verirler. Rzgar artlarn belirledikten sonra blgenin hakim rzgar ynnde geni ve ak olup olmad kontrol edilir. Eer bu geni ve ak alanda hakim rzgar ynnde birka tane

37

engel varsa ve dk przllk snfnda ise bunlar kabul edilebilir. Eer blgede trbin yerletirecek yuvarlak tepeler varsa bu ok iyi olur(Hill Effect). Byk rzgar trbinleri elektrik ebekesine balanmaldr. Daha kk projeler iinde bu gereklidir fakat balant masraflar analiz edilmelidir(uzun iletim hatlar gerekebilir.) Modern rzgar trbini generatrleri 690Vda retim yaparlar bir transformatrn trbine ok yakn veya trbin kulesi iinde olmas gerekir. Eer iletim hattna ok rzgar trbini balanrsa iletim hattna takviye gerekebilir(dntrme oranlar daha yksek transformatrler, hat devre saysnn arttrlmas, kesicilerin deitirilmesi). Trbin alannn seiminde toprak artlar analizi de gereklidir. Hem trbin temeli iin fizibilite hem de trbinin ar paralarn blgeye gtrmek iin yol yapm fizibilitesi gereklidir. Meteoroloji her zaman rzgar verilerini hava tahmini ve havaclk iin toplar ve veriler blgenin genel rzgar artlarn belirlemede (karmada) kullanlr. Rzgar hz lmlerindeki hassaslk (kesinlik) rzgar enerjisi planlamasnda dierlerine (hava tahmini vb) gre daha nemlidir.2.19. Rzgar Trbinleri

*Bu blm Mukand R. Patel, 1999, Wind and Solar Power System, CRC Press, New York referans alnarak hazrlanmtr. Rzgar trbinlerinin nasl altn anlamak iin srkleme ve kaldrma kuvvetleri ok iyi bilinmelidir. Srkleme kuvveti, cisim zerinde ak ynnde meydana gelen bir kuvvettir. rnein dz bir plaka zerinde meydana gelecek maksimum srkleme kuvveti hava aknn cisim zerine 90 derece dik geldii durumda iken, minimum srkleme kuvveti de hava ak cismin yzeyine paralelken meydana gelir. Kaldrma kuvveti ise, ak ynne dik olarak meydana gelen bir kuvvettir. (Uaklarn yerden havalanmasna da bu kuvvet sebep olduu iin kaldrma kuvveti olarak adlandrlmtr.) Srkleme kuvveti iin ise parat rnei verilebilir. Bu kuvvet sayesinde paratn hz kesilmektedir. Srkleme kuvvetinin etkilerini minimuma indirebilmek iin yaplm zel cisimlere ak hatl cisimler(elips, balklar, zeplin vb) denir. Dz bir plaka zerine etkiyen kaldrma kuvveti, hava ak plaka yzeyine 0 derece a ile geldiinde grlr. Havann ak ynne gre meydana gelen kk alarda ak iddetinin artmasndan dolay dk basnl blgeler meydana gelir. Bu blgelere ak alt da denir. Dolaysyla hava ak hz ile basn arasnda bir iliki meydana gelmi olur. Yani hava ak hz arttka basn der, hava ak hz azaldka ise basn artar. Bu olaya Bernoulli etkisi denir. Kaldrma kuvveti de cismin zerinde emme veya ekme meydana getirir.

38

2.19.1. Rzgar Trbini Kanat Profili

Cismin referans hatt ile hava ak arasnda yapt a hcum as (a) olarak adlandrlr. Kanat profilinin referans hattna veter hatt da denir. Hafif bombeli yzeyler, verilen bir hcum as iin daha byk bir kaldrma kuvveti meydana getirirler. Dolaysyla kanat profili denen bu tip ekiller bu durum iin uygundur. Kanat profili st yzeyde daha hzl bir ak meydana getirmektedir. Yksek hava ak hz, kanat profilinin st ksmnda basnc drerek alak basn blgesi meydana getirir. Bunun sonucu olarak emme etkisi meydana gelerek kanat havalanr. ki temel kanat profili vardr simetrik ve asimetrik. Resim 10da trbin kanat profili verilmitir.

Resim 10. Trbin Kanat Profili (L; lift, D; drag, M; moment, c;Kanat uzunluu R; Bileke kuvvet) Bu iki temel kanat profilinde baz ortak noktalar vardr bunlar; Dbkey olmalar, hcum kenarlarnn(leading edge) dairesel, firar kenarlarnn(trailing edge) da keskin ve sivri olmalardr. Aralarnda ki temel fark ise, alt yzeylerin eklidir. Asimetrik kanat profillerinde, profilin alt yzeyi hava ak ynne en yakn noktadan maksimum kaldrmay yaparken simetrik kanat profillerinde her iki yzeyde de aa yukar eit bir kaldrma grlr. Kanat profillerinde srkleme ve kaldrma kuvvetlerinin zellikleri, rzgar tnelinde yaplan testlerle belirlenmektedir. Bu testlerde farkl hcum alarnda birimsiz byklkler olan srkleme katsays( Cd ) ve kaldrma katsays( Cl ) hesaplanr. Bu katsaylar yardm ile trbin iin en uygun kanat yaps tasarlanr.

39

Denklem 11. Srkleme KatsaysCd = D 0.5 V 2 Ab

D =srkleme kuvveti( N )

=hava younluu ( kg / m3 )V =hava hz ( m / s )

Ab = kanat alan ( m 2 )

Denklem 12. Kaldrma KatsaysCl = L 0.5 V 2 Ab

L =kaldrma kuvveti( N )Her iki katsayda rzgar tnellerinde farkl hcum alar ve rzgar hzlarnda hesaplanmaktadr. Her bir hcum as iin hesaplanan Cd , Cl deerlerinin oranlar

Cd ) alnr, bu oranlarn en byk olduu hcum as deeri rzgar trbininden en iyi Cl verim alnabilecek deerdir.( 2.19.2. Kanat Saysnn Etkisi Trbin dizaynnda ilk gz nne alnmas gereken parametre kanat saysdr. Rzgar makineleri kanat says 2 ile 40 arasnda deiecek ekilde dizayn edilebilirler. Kanat saysnn ok olduu durumlar dk u hz oranl rotorlar iin kullanlrlar. Bu durum yksek kalkma momentinin gerektii su pompalanmas gibi uygulamalar iin geerlidir. Yksek u hz oranl rotorlar elektrik enerjisi retmek iin kullanlr ve 2 veya 3 kanatl olarak tasarlanr. Kanat says kararlatrlrken dikkat edilecek ana faktrler; G katsays zerine etkisi

40

U hz oran (Bu oran pervane dn hznn rzgar hzna oran olarak tanmlanr) Maliyet nceleri tek kanatl ve 2 kanatl rzgar trbinleri kullanlsa da, gnmzde yaygn olarak 3 kanatl rzgar trbinleri kullanlr. 3, 2 ve 1 kanatl trbinlerin karlatrlmas aada maddeler halinde verilmitir. 3 kanatl rzgar trbinleri, 2 kanatllara gre daha dzgn bir k gcne sahiptir. 3 kanatl rzgar trbinleri Avrupada daha yaygn olmakla birlikte, yaklak 1MWlk trbinlerin gelitirilmesinde nemli rol oynamlardr. 3 Kanatl pervanenin dier bir avantaj da bu tipte tm hzlarda sabit atalet momenti meydana gelir. Bu avantajndan tr rzgar trbinleri zerinde ek bir yk meydana gelmemektedir. 2 kanatl rzgar trbinlerinin bir kanat eksik olmasndan dolay maliyet ve arlk gibi avantajlar vardr. 2 kanatl rzgar trbinleri ayn k gcn verebilmeleri iin daha byk dndrme hzna ihtiya duyarlar. Bu grlt kirlilii asndan byk bir dezavantajdr. 2 kanatl rzgar trbinleri dnmeden dolay meydana gelen ve kulenin yatay eksenine gre olan bir atalet momentine sahiptir. Bu durum trbin zerinde ek bir yklenme meydana getirir ve bu durum sadece sallanan gbek (teeterin hub) ile giderilebilir. Sallanan gbek kullanlmasnn nedeni, dnen pervane zerinde byk atalet momenti deiimlerinin etkilerini nlemektir. Sallanan gbek gereksiniminden dolay 2 kanatl rzgar trbinleri daha kompleks bir yapya ihtiya duyarlar. Bu dizayn yle olmaldr ki, sallanan gbek ihtiva etmelidir. Bu sayede, rotor, rotor kanatlar kuleyi getii zaman iddetli oklardan korunabilmek iin eilme zelliine sahiptir. 1 kanatl rzgar trbinlerinin avantaj kanattan tasarruf etmektir 1 kanatl trbinler pek fazla kullanlmamaktadr nk 2 kanatl trbinler iin bahsedilen sorunlar bunda daha iddetli olarak etkili olur.

41

1 kanatl trbinlerde yksek hz gereksiniminden dolay grlt problemlerine ek olarak rotoru dengelemek iin ters ynde arlk takviyesine gereksinim duyulur. Bu durumda aka 1 kanattan kaynaklanan maliyet avantaj yok olur.2.19.3. Kanat Yapmnda Kullanlan Malzemeler

Rotor kanatlarn yapmnda cam lifli glendirilmi plastik (GRP), karbon lifli glendirilmi plastik (CFRP), ahap alminyum veya elikten yaplabilmektedir.Kk rzgar trbinler iin (ap 5 metreden az) kullanlacak malzeme seiminde, arlk, sertlik veya kanat karakteristiklerinin yerine daha ok retim verimlilii n plana kmaktadr. Fakat byk lekli trbinler sz konusu olunca kanat profiline uygun malzeme seimi olduka nemlidir. Byk rzgar trbinlerinin ounda GRP kullanlmaktadr. Bu malzeme hafiflii, yksek dayankllk salamasnn yannda , dier malzemelere gre ucuzdur. CFRP yapm kanatlar prototiplerde baar salam ve snrl bir retimi vardr. Bu malzeme GRP den daha yksek dayanma ve hafiflie salamas bir avantaj olmasna ramen , ok pahal olmas ekonomik adan kullanmn snrlamtr. Ahap ok uzun zamandan buyana kullanlan bir malzemedir. Ucuz ve hafif olmasna karn, neme kar hassas olmas ve ilem maliyetleri dezavantajdr. Souk kalp olarak adlandrlan bir teknikle bu problemin stesinden gelinmitir. Ahap kaplama tahtalar bir vakum torbasnda epoksi reine ile haddelenerek, kanat kalb eklinde preslenir.Bu biimde elde edilen kanatlar, zellikle, byk rzgar trbinlerinde dayankllk ve hafiflik bakmndan dierlerine gre olduka byk bir stnlk salamaktadr. Bunlar zerine almalar devam etmektedir. elik ve alminyum bileimleri arlk ve metal yorgunluu gibi problemler nedeniyle sadece kk gl trbinlerde kullanlmaktadr.

2.19.4. Kule

Kule, rzgar trbinlerinde nacelle ve rotoru tar. Kuleler genellikle tp eklinde elik, kafes yapl veya betonarme olarak ina edilir. Halat destekli direk tipi kuleler genellikle kk trbin uygulamalarnda kullanlr. Tp eklindeki kule ekli en ok tercih edilen kule eklidir. Genellikle 20 30 metre ykseklikte retilir. Kafes yapl kuleler elik profillerin kaynaklanarak birletirilmesi ile oluturulur. En temel avantajlar maliyetlerinin dk olmasdr. Benzer boyutlarda bir tp kulenin hemen hemen yars kadar malzeme ve yapm maliyeti vardr. Birok kk trbin halat destekli direk tipi kule kullanlarak ina edilir. En byk avantaj arlnn ok az ve maliyetlerinin ok dk olmasdr. Dezavantajlar ise araziye kurulum zorluu ve tarm alanlarnn kullanmn engellemesidir.

42

Rotorun kulenin tepesine yerletirilmesi durumunda direin glgesi kanatlar zerinde etkili olmayaca iin daha yksek g elde edilebilir. Bu durum ayn zamanda daha dk grlt daha az kanat yorgunluu ve daha dzgn g retilmesi gibi avantajlar salar.2.19.5. Rzgar Trbinlerinin G Kontrol

Rzgar trbinleri elektrik enerjisini en ucuza mal edecek ekilde dizayn edilirler. Bundan dolay rzgar trbinleri yaklak 15m/s rzgar hznda maksimum k verebilecek ekilde tasarlanrlar. Daha yksek hzlarda maksimum k retebilecek ekilde rzgar trbinlerini dizayn etmek mantkl deildir nk daha yksek hzlardaki rzgarlar pek meydana gelmez. Eer daha kuvvetli rzgarlar meydana gelirse rzgar trbinlerine zarar vermesini nlemek maksad ile ar rzgarn bir ksmndan mahrum olmak gerekmektedir. Bu sebepten dolay hemen hemen tm rzgar trbinleri g kontrol ierirler. Gnmzde kullanlan rzgar trbinleri pitch (deitirme) veya g elektronii sistemlerini kullanarak deiken hzda alabilecek ekilde dizayn edilirler. Byk gl rzgar trbinlerinde hz kontrol iin genelde g elektronii sistemleri kullanlr. Kontrol ekilleri; Hz kontrol yaplmaz. (Bu yntemde trbin, generatr, ve tm sistem yksek hza dayanabilecek ekilde tasarlanr.) Yaw (yn) kontrol. (Yaw mekanizmas rotoru rzgarn karsna evirmek iin kullanlr. Bu yntemle, rzgar hz dizayn snrlarn at zaman rotor rzgar ynnn aksine evrilir.) Pitch (deitirme) kontrol. (Rotor hzn dzenlemek iin deien rzgar hzlar ile birlikte pervanelerin yn deitirilir.) Stall (durdurma) kontrol. (Bu kontrol ynteminde, rzgar hz sistemdeki gvenli alma limitini at zaman kanatlar durdurulur. Ani rzgar sona erdikten sonra trbin yeniden faaliyete geirilir. ) Son yllarda stall ile Pitch kontrol sistemlerinin karm olan aktif stall sistemi gelitirilmitir. 1MW ve stnde ki trbinlerde bu sistem tercih edilmektedir. Teorik olarak bu sistem Pitch kontroll sistemlerle benzerlik gstermektedir. nk bu sistemde de dndrlebilir kanatlar bulunur. Dk hzlarda yksek moment elde edebilmek iin makine kanatlar dk hzlarda dnebilecek ekilde programlanmtr.2.19.6. Kablo Dnme Saycs

Kablolar trbin generatrnden akm kule boyunca tarlar. Eer trbin uzun bir zaman iin saa sola dnerse bu durumda kablolar birbirlerine karr. Bu sebepten dolay kablolarn bir birine kartn ve dzeltilmesi gerektiini haber veren bir sayc

43

bulunur. Dier gvenlik ekipmanlar gibi bu durum iinde yedek kurtarma sistemi bulunmaktadr. Bu sistem acil durumlarda (kablolarn birbirine ok kart) trbinin pull anahtar yardmyla devreden karlmas sistemidir.

3. RZGAR SANTRALLERNN EBEKE BALANTILARI

*Bu blm S. Heier, Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems, John Willey&Sons Ltd., 1996 referans alnarak hazrlanmtr. Rzgar enerjisinden elde edilen elektrik enerjisinin ebeke balants, sonsuz gl ebekeye balant ve zayf ebekeye balant olarak adlandrlmaldr. Rzgar santrallerinin ebeke balants iin gereken cihazlar ve artlar unlardr; Anahtar donamm (kesici) Koruma cihazlar Generatr iin dk gerilim [1-0.7] U n , yksek gerilim[11.15] U n , dk frekans[48-50Hz], ve yksek frekans[50-52Hz] korumas ve evirici iin frekans korumas gerekmektedir. Reaktif G Kompanzasyonu 0.9 kapasitif 0.8 endktif arasnda olmaldr. Balant artlar Senkron generatrler iin senkronlama cihaz gerekir, gerilim tolerans U 0 0 10U n , frekans tolerans f 0.5Hz , faz as tolerans 10 deerlerinde olmaldr. Asenkron generatrlerde ise (0.95 1.05)nsvn aralnda balant olmaz, ayrca motor olarak yol vermek iin balang akmnn snrlandrlmas gerekmektedir. Evirici iin AC tarafn yksz olmas veya senkron generatr iin gereken artlarn salanm olmas gerekir. ebeke Geri Beslemesi alma koullarnn bozulmamas iin harmonik akmlar, gerilim dalgalanmalar ile ilgili geri besleme alnmas gerekmektedir.3.1. Frekans evirici Sistemleri

Rzgar santrallerinde (deiken hzl sistemlerde) generatrn frekans ve gerilimini ebeke frekans ve gerilimine ayarlamak iin kullanlr. Frekans eviricilerin dner alanl transformatrlere gre avantajlar, az kaypl dnm, dk hacim- arlk, az bakm, anmasz almasdr. Rzgar santrali sistemlerinde 3 fazl generatrler kullanld

44

iin 3 fazl eviriciler gz nne alnmaldr. Bu evirici sistemlerinin balca paralar, yar iletken anahtarlama elamanlar, elektronik sinyal ileme nitesi, koruma ve dzenleme yapan elamanlardr. Dorudan frekans eviriciler zellikle frekansn azaltlmas iin kullanlr. Ara devreli frekans eviricileri dorultucu, DC akm veya gerilim devresinden oluur. Ara devreli frekans eviricileri enerji evriminde ve deiken hzl rzgar enerjisinin ebekeye balantsnda bir stnlk salamtr. Dorudan frekans eviriciler ise ift kl asenkron generatrlerin rotor devresinde kullanlr.3.2. Generatr ve Dorultucu Arasndaki Hat

Rzgar trbinlerinde generatr kulenin stndedir. ebeke balants, kontrol ve frekans evrim sistemleri kulenin altndadr. Bu nedenle hat frekans eviricilerini etkiler. Balant kayplarn azaltmak iin, generatr ile 20kHze kadar alma frekans olan kontroll dorultucu arasnda en ksa mesafeden balant yaplmaldr. Bu da hatta, geici yksek gerilimlere ve elektromanyetik emisyona neden olan, yksek frekansl bozucu sinyallere neden olur. Gerilimin ani art iletken izolasyonunda bozulmalara neden olur. Uzun dnemde izolasyon zarar grr. Alak geiren filtre (LC) kullanlarak gerilim snrlandrlr fakat generatr akmnn ekli bundan etkilenir.3.3. Dorultucular

Srekli uyarmal deiken hzlarda alan senkron generatrler, ebeke frekansndan farkl frekanslar retirler. Generatr k geriliminin veya akmnn dorultulmas ve ara devredeki elemanlarn filtre etkisi ebeke frekansnn generatr frekansndan izole edilmesini salar. Dorultucunun baka grevi(frekans evirici sistemlerde) k kontrol ederek herhangi bir hata durumunda generatr korumaktr. Dinamik yk altndaki dorultucu ile senkron generatr kombinasyonunun kararsz almay balataca gz nne alnmaldr. Kararl alma kontroll dorultucularn kullanm ile salanr. Kontroll dorultucular yksek maliyete sahiptir. Fakat zellikle srekli uyarmal generatr altrlrken nemli avantajlar salar. Hem generatr akmnn genliini hem de k momentinin ayarlanmasn ve kontroln salar.

3.4. Tristrl Eviriciler

Alt darbeli evirici kprlerinde yksek harmonik salnmlar ebeke akmnn sinzoidal formunda nemli sapmalara neden olmaktadr bundan dolay maliyeti yksek filtre cihazlar kullanlmaldr. Ayrca ebeke akmnn faz srasn ve frekansn ayarlamak mmkn deildir. Bunlar tristrn tetikleme bal olduu gibi, ebeke ve rzgar santrali sistemine gre nceden de belirlenebilir. ebekeye uygunluk 12 darbeli eviricileri ile mmkndr. 12 darbeli evirici, iki adet 6 darbeli eviricinin paralel balanmas ve 30 derece faz farkl 2 sekonder sargl transformatrn kullanlmas ile

45

elde edilir. Bylece ebeke akm sinzoidal forma olduka yaklar. 5. ve 6. harmonikler alt darbeli eviriciye oranla, hemen hemen kaybolur. Bununla beraber 12 darbeli eviriciler, generatrn ve 2 sekonderi olan transformatrn zel tasarmn gerektirir.3.5. PWM Eviriciler

ebeke balantsnn iyi olmas zellikle PWM kendinden komtasyonlu frekans eviricileri kullanlarak yaplr. PWM frekans eviricisinin karakteristii darbe dzeninin kontrol ile belirlenir. Tolerans band gerekli tetiklemeleri belirler, seilen tolerans bandna ve akmn fonksiyonuna bal olarak anahtarlama oran ayarlanr.3.6. Transformatrler

Rzgar trbinleri nominal glerinde (yaklak 300kW) almaya baladklarnda yksek gerilim kademesindeki iletim hattna balanr. Dk gerilim kademesinde retim yapan trbinler iin transformatr kullanmak gerekir. Transformatr boyutlarndan dolay trbin dna kurulur ve bu kurulum maliyetlerini artrr. Bundan dolay trbin ile tmleik transformatr kullanmak mali adan daha iyi bir zmdr. Klasik yal transformatrler genelde byktrler ve trbin kulesinin iine smazlar. Belikal Pauwels adl firma tarafndan, rzgar trbinleri iin ok avantajl olan silikon soutmal transformatr gelitirmitir.

3.7. ebekenin Korunmas

ebeke korumas kullanlan ekipmanlara ve cihazlara zarar verebilecek yksek gerilim ve akmlara kar korunmay salar. ebeke ksa devre gc deikenlerin belirlenmesinde olduka nemlidir. Bu deikenler ebeke geri beslemesinin deerlendirilmesi ve belirlenmesi iin gerekli snrlandrlm deerlerin elde edilmesi iin kullanlr. alma esnasnda senkron veya asenkron generatr ebekenin ksa devre gcn arttrr. Ksa devre gc hesaplarnda ebekeye devaml bal olmayan makinelerin katlmamas kesici cihazlarnn boyutlandrlmasnda hatalara yol aar. Ksa devre akmnn maksimum deerini belirlemek iin boyuna reaktansn doymu deeri gz nne alnmaldr. Asenkron makinelerde geici zaman periyodundaki efektif geici reaktans balang empedans ile belirlenir. Generatrden uzakta olan ksa devrelerde hattn ve transformatrn empedans da gz nne alnmaldr. Uzun sreli ksa devrelerde ebekenin senkron veya asenkron Generatrden beslenmesine bal olarak nemli farklar ortaya kar. Bununla beraber generatr uyarma akm ebekeden ekiliyorsa ksa devre terminal geriliminin sfra dmesine neden olur. Generatr tarafndan beslenen 3 fazl hatlarda tek fazl ksa devrede rezonans etkisi ortaya kar. Kapasitif kompanzasyon cihazlarnn ve generatrlerin endktivitelerinin

46

etkisi, tketicinin ve ebeke filtre reaktanslarnn balants faz hatlarnda yksek gerilimlerin olumasna neden olur. Hesaplamalar ve lmler orta ve yksek gerilim ebekelerindeki bu tip hatalarda gerilimin (dk yklerde) nominal gerilimin 20 katna ulatn gstermitir. Yksek gerilim koruma cihazlar bu tip yksek gerilimleri snrlandrabilmeli ve byle bir durumda ortaya kan enerjiyi absorbe edebilmelidir.3.8. Rzgar Santralinin ebekeye Etkileri

Rzgar santrallerinin ebekeye etkileri, ksa devre gcndeki deiimler, gerilim dalgalanmalar, gerilim simetrisizlii, harmonikler, k deiiklikleri olarak sralanabilir. Rzgar elektrik santralleri normal alma koullarnda (ksmi veya tam ykte) santralin dizaynna bal olarak 10Hz ile 1kHz arasnda k verir. k dalgalanmalar, genlikler ve deime oranlar ile belirlenir. k dalgalanmasna periyodik olan veya olmayan rzgar hz gradyeni neden olur. 50kW civarnda ebekeye direk bal sabit hzl asenkron generatrlerde dorultucusu ve eviricisi bulunan deiken hzl senkron generatrlere oranla k dalgalanmas daha azdr. Daha byk gl asenkron generatrlerde, kaymann kk deiikliklerinde k dalgall artar. Dier taraftan rotorun yksek zaman sabiti (deiken hzl sistemlerde) k dzgnln arttrr. kn dzgnl rzgar enerjisi trbinlerinin yerletirme ekline ve yerel rzgar koullarna baldr. ebekeye bal sabit hzl rzgar trbinlerinin dzgnlk etkisi ebeke balantsnn stunlara veya satrlara gre balantsyla farkllk gsterir. Rzgar santrallerinin ebekeye etkisi ebeke balants ve gerilim seviyesi ile belirlenir. Hem gerilimin simetrik olmay hem de gerilimdeki dalgalanmalar ve titreimler gz nne alnmaldr. Maliyet nedeniyle rzgar santrallerindeki elektriksel elemanlar alak gerilime (1000V) gre tasarlanr. Orta ve yksek gerilimli hatlar besleyen 100kW ile 1MW arasndaki sistemler transformatr ile ebekeye balanr. 380kV seviyesindeki ebekenin beslenmesi rzgar santralleri iin bir seenek deildir. ebeke balantl rzgar enerjisi santrallerinde sadece simetrik sargl 3 fazl generatrler kullanlr. Gl makinelerde, normal almada ebeke zerindeki asimetrik etki ihmal edilebilir. ebekede simetrik olmayan ykler hem senkron ve asenkron generatrleri hem de transformatrleri ve iletim hattn bozar. Bu da uyarma alanna ters ve iki kat hzla dnen bir dner alan oluturur bu alan zellikle rotorda ek kayplara neden olur. Eer ebeke yknn byk bir blm rzgar santrallerinden besleniyorsa, rzgar hzna bal olarak, k deikenleri gerilim dalgalanmalarna ve titreim etkisine neden olur. Gerilim deiimleri, rzgar hznn deiimi, generatr tarafndaki anahtarlama, ykn veya generatrn ebekeye balanmas gibi zel durumlarda oluur. Byk rzgar enerjisi sistemlerinde (deiken hzda almada) kk rzgar santrallerine oranla k dzgnl daha iyidir. Bu tr santrallerde , ksa sreli gerilim deiimleri ve titreimler ikinci derecede nemlidir. Kk ve orta byklkteki rzgar santralleri, byk gruplar halinde ebekeye balandklarnda ebekeyi etkilerler.

47

Bununla beraber, bir ok nitenin balants toplam kta daha iyi dzgnlk salar. Bu nedenle normal almada gerilim dalgalanmalarnn herhangi bir zarar vermesi beklenmez. Tek bana alan rzgar enerjisi santralinin kndaki yksek dalgalanmalar, zayf ebekelerde gerilim deiimlerine neden olur. Bu nedenle byk nitelerin kndaki dalgalanmalarn mmkn olduunca az olmas istenir. Bu da deiken hzl trbin ve yksek zaman sabitli rotora sahip generatr sistemi ile salanr. ebeke gerilimindeki periyodik veya periyodik olmayan dalgalanmalar filamanl lambalardaki n titreimine neden olur. Tketiciye salanan gerilimdeki dalgalanmalarn snrlandrlmas gerekmektedir. Uygun santral tasarm ve kontrol ile bozucu etkiye sahip olan gerilim dalgalanmalar ve titreim mmkn olduunca azaltlmaldr. Harmonikler akm ve gerilim sinzoidal deilse oluur. Harmonikler, lineer olmayan empedans karakteristiine sahip kullanclar, g elektronii elamanlar ve elektrik makinelerinin doyuma gitmesi ile oluur. Temel frekansn tamsay katlarna sahip olmayan frekansa sahip sinzoidal salnmlara i harmonikler denir. Bu tip salnmlara frekans eviricileri sebep olduu gibi elektrik makineleri de sebep olur. harmonik frekanslar harmonik salnm frekansnn yksek ve dk bantlarnda oluur ve temel frekanstan kktr. ebeke gerilimindeki distorsiyonu lmenin bir yolu harmonik distorsiyonu faktrdr. Harmonik distorsiyonu faktr( ku ), temel dalgas olmayan salnmn efektif deeri ile temel dalgal salnmn efektif deerinin orann verir. Toplam harmonik distorsiyonu( kTHD ) ise temel dalgal salnmn efektif deeri ile temel dalgann efektif deerinin orann verir. Denklem 13. Toplam Harmonik Distorsiyonu

kTHD =

Uv=2

n

2 v

U12

Denklem 14. Harmonik Distorsiyonu Faktr

ku =

U Uv =1 v =2 n

n

2 v 2 v

Rzgar santralini ebekeye balamann bir yolu olan ebeke komtasyonlu eviriciler harmonik olutururlar.Eer ebeke bir veya birka rzgar santralinin balants olarak dnlrse, bu konfigrasyonun toplam empedansnn ebekeyi besleme srasndaki davran bellidir ve bu empedans kaynaktaki datm sistemindeki ve kullancdaki

48

omik endktif ve kapasitif yklerin bileimi temel alnarak belirlenir. Bu tip bir uyarmaya kullanclar, reaktrler, elektrik makineleri ve zellikle g eviricileri neden olur. Elektrik makinelerinin ebekeye verebilecei harmonik uygun yerleimlerle veya zel tasarmlarla dk tutulabilir. Bu nedenle rezonans uyarmna hem rzgar santrallerinde kullanlan frekans eviricilerinin hem de g elektronii devrelerinden oluan tketici sistemlerin neden olduu sylenebilir. Elektronik g evrim sistemlerinin kullanlmas yksek verim ve iyi kontrol gibi avantajlar salad gibi zellikle ebeke geriliminin bozulmasna neden olmak gibi dezavantajlar da vardr. Zayf ebekelere bal yksek performansl frekans eviricileri, ebekedeki harmonik geriliminin artmasna neden olur. alma hatalarn sisteme arza etkilerini engellemek iin harmonik akmlar dk tutulmaldr. Bu amala ebeke etkisini azaltan zel sistemler kullanlmal veya varolan harmonikler pasif devrelerle azaltlmaldr. Kapasiteler harmonik filtresi olarak kullanlmasa bile byk nem tar, motorlarn ve generatrlerin endktif reaktif gcn kompanze ederler ve g faktrn iyiletirirler. Frekanstaki ve kapasitedeki art dk empedanslara neden olur. Bu harmonik akmlarn etkilemez fakat temel dalgay etkiler. Dolaysyla kompanzasyon kapasitelerinin filtre etkisi vardr.yi filtreleme yntemlerinden biriside kapasitif ve endktif elemanlarn seri balanmas ile salanr. Bu ekilde elde edilen filtre seri rezonans filtresidir. Bu filtreler rezonans frekansna yakn ok kk empedanslara sahiptir. Rezonans frekansnn altnda, filtre kapasitif davran gsterir rezonans frekansnn stnde ise endktif davran gsterir.Seri rezonans filtreleri dar frekans aralnda filtre edilecek akmlarda kullanlr. Bu nedenle filtre devresinde kullanlacak kapasite dk tutulmaldr. Geni frekans bandndaki akmlar ebekeden temizlemek iin geni band geiren filtreler kullanlmaldr. Geni band filtrelerinin davran dk frekanslarda kapasitr ile yksek frekanslarda diren ile karakterize edilir. Eer deiik rezonans frekansl filtreler kullanlrsa paralel balant nedeniyle, paralel balant rezonans oluur. Bu durum paralel bal filtrelerden endktif ve reaktif empedans bileenlerinin eit olmas halinde oluur. Rzgar santrallerinin ebekeye balantsn yaplmas aamasnda k dalgalanmalarn, harmonikleri ve grilim deiimlerini en aza indirecek tasarm yaplmaldr. k dalgalanmalarn ve gerilim deiimlerini en aza indirecek tasarmda byk nem tayan hakim rzgar yn, ortalama rzgar hz ve rzgar frekans iin iyi bir fizibilite almas yaplmaldr.

49

4. RZGAR SANTRAL EKONOMS

*Bu blm Danimarka Rzgar Endstrisi Kurumu referans alnarak hazrlanmtr.4.1. Rzgar Trbini Fiyatlar

Aadaki grafikte Danimarkada kullanlan rzgar trbinlerinin fiyat karakteristii gsterilmitir (ubat 1998). Grafikten de grlecei zere fiyatlar generatr gc ile deimektedir. nk generatr gcnn deiimi ile rotor ap ve kule ykseklii de deimektedir. Kulenin boyunun 1m artmas maliyeti 1500 USD arttrmaktadr. Byk rotor apna sahip kk rzgar trbini (btn maliyetleri gz nnde bulundurursak), kk rotor apna sahip byk rzgar trbinine gre daha pahaldr. Grafik 10. Rzgar Trbini Fiyat-G Erisi

150kW gcnde ki rzgar trbini ile 600kW gcndeki rzgar trbinini maliyet olarak karlatrrsak, gcn 4 kat artmasna karn fiyatn kabaca 2 kat artt grlr. Bu fiyat artndaki oran sebebi 150kWlk trbin ina etmek ile 600kWlk trbin inasnda yaplan harcamalarn hemen hemen ayn olmasdr. Tek trbin yerine, bir rzgar tarlasn(bir ok trbinden olumu) iletmek ekonomik olarak daha avantajl olabilmektedir. Maliyet ve rn karlatrmalar 1000kW civarnda yaplr. Bu ekilde mevcut rzgar artlarna en uygun trbin seilir. 600kW 700kW civarnda maliyetler birbirine ok yakndr, bu durumda byk gl olan semek gereklilik olarak dnlmemelidir. 750kW gcnde generatr olan trbin kk rotor apl olarak, 600kW gcnde generatr olan trbine nazaran daha az enerji retir(dk rzgar artlarnn olduu blgede). Generatr gc, kule ykseklii ve rotor ap iin tipik olarak bir l yledir. 1000kW gcnde generatre sahip bir trbinin kule uzunluu 60-80m arasnda ve rotor ap 54m civarndadr. Bir rzgar santrali kurulumu iin ortalama fiyatlandrma her kilo Watt iin 1000USD eklindedir. (Bu sadece kurulum iindir, retim maliyeti deildir. rnein, 10000kW gcnde bir rzgar santrali iin

50

kurulum maliyeti ortalama olarak 10000x1000=10000000 USD dir.) Tek trbin veya az sayda trbinlerden oluan rzgar santrallerin maliyeti, ok sayda trbinden oluan santrallere gre daha fazladr.4.2. Rzgar Trbini Kurulum Maliyetleri

Kurulum maliyetlerinin temel bileenleri, betonarme temel(kuleyi yerletirmek iin), yol yapm(ar ve byk paralardan oluan trbini tamak iin), transformatr(gerilim seviyesini deitirmek iin), iletiim balantlar(trbini uzaktan kontrol etmek ve durumunu takip etmek iin), kablo maliyetleri(trbinden transformatre ve transformatrden iletim hattna) eklinde sralanr. Yol ve kulenin dikilecei temelin yapm maliyetleri tmyle topran artlarna baldr. Yaplan bu yol veya yollar 30 tonluk kamyonlar tayacak kapasitede olmaldr. Maliyeti etkileyecek deiken trbin kurulumu yaplacak yerin yollara olan uzakl (montaj iin kurulum yerine vin getirmek gerekir) ve santralde retilecek enerjiyi iletecek iletim hattna olan uzaklktr. letiim balantlar ve uzaktan kontrol kurulum iin zorunluluk deildir(bu sistemler pahal deildir). Fakat bu sistemler trbin kurulum maliyetlerinin iinde tutulur. Trbin ekipmanlarnn kurulum yerine tanmas, kurulum yaplacak alan ok uzak ise maliyet hesaplamalarna katlr ve bu maliyet genellikle 15000 USD yi amaz. Bir rzgar tarlas oluturup bir ok trbini kurmak, tek bir trbin kurmaya gre daha ucuza mal olur (burada maliyeti etkileyen faktrler, yllk bakm iin gitme, iletme ve retim takibi vb). Fakat elektrik ebekesine balanmada bir snr vardr. Eer kurulum yaplacak blgenin ebekesi (veya en yakn ebeke) retilecek enerjiyi tayacak kapasitede de deilse (gerilim kademesi dk vb) iletim hatlarnn glendirilmesi gerekir. Bundan dolay kurulum yaplacak blge incelenerek, iletim hatlar iin bir harcama yaplp yaplmayaca deerlendirilir.4.3. letme ve Bakm Masraflar (O&M)

Modern rzgar trbinleri 20 yllk mr ve 120000 saat iletme sresi esasna gre tasarlanrlar. Trbinin gerek mr, trbinin kalitesine ve blgenin hava artlarna baldr. Elde edilen tecrbeler trbinler yeni iken bakm masraflarnn ok dk olduunu fakat trbinler eskidike bakm maliyetlerinin arttn gstermitir. Bu tecrbe Danimarka da 1975 ylndan beri kurulan 5000 rzgar trbininin iletilmesi esnasnda elde edilmitir. Bu alma da ayn yaa sahip fakat farkl retim kapasitesine sahip trbinler karlatrlmtr. Eski trbinlerin (25kW-150kW) yllk bakm maliyeti ortalama olarak (trbin kurulumunda ki gce gre) 3cent/kW dir. Byk ve salam yeni trbinler, daha az bakm masraf gerektirir (modern makineler bydke bakm masraflar ayn oranda artmaz). Yeni makineler, trbin ilk kurulum gcne gre, yllk 1.5-2 cent bakm

51

masraf gerektirir. Trbinin yllk bakmlarndan oluan masraflar sabittir ve 0.001USD/kWh civarndadr.4.4. Trbinden Elde Edilecek Enerji

Aadaki Grafik 4de trbinden elde edilecek enerjinin rzgar hzna bal deiimi verilmitir (600kWlk rzgar trbini iin). Grafikten anlalaca zere kule yksekliinde 6.75m/s hzla rzgar eserse trbinden ylda 1.5GWh enerji elde edilir (k=2 iin) ve elde edilecek enerji kule yksekliindeki rzgar hzna baldr. Bu grafik 3 farkl k(shape faktr) iin izilmitir. Grafik 11. Trbinden Elde Edilecek Enerjinin Rzgar Hzna Gre Deiimi

Grafik 4de yllk enerji kts iin trbinin iletilmeye hazr olduu ve srekli iletildii farz edilmitir. Gerekte ise trbinler her 6 ayda servise ve kontrole alnrlar. Trbin ekipmanlarndaki arzalarndan (yldrm dmesi vb) dolay trbin devre d kalabilir. Geni kapsaml aratrmalar ve istatistik almalar, trbin reticilerinin trbinin iletilme sresini trbin mrnn %98ni aldn gsterir. Trbin yksek hzl rzgarlar sresince hi servise alnmazsa, bu enerji kn %2 olarak arttrr. Rzgar trbinini dier elektrik retim sistemleri ile karlatrrsak. Yksek gvenirlilik derecesi dier elektrik retim teknolojilerini kapsar. Gvenirlilik faktr (rzgar hz deiimleri vb) ekonomik hesaplarn en nemli etki faktrdr.

52

4.5. Rzgar Enerjisi Ekonomisi

Daha ncede ifade ettiimiz zere rzgar trbininden elde edilecek enerji rzgar hz ile orantldr. Bundan dolay rzgar enerjisi iin ekonomik deerlendirmede tek fiyat yoktur, bu fiyat rzgar hz ile deiir. Grafik 12. Enerji Birim Fiyat-retilen Enerji Miktarna Gre Deiimi

Yukardaki Grafik 5de 600kWlk bir rzgar trbininin enerjinin birim fiyatnn (1kW enerji retim maliyeti) yllk retilen enerjiye gre deiimi gsterilmitir. Grafik incelendiinde, yllk retilen enerjinin 2 kat artmas durumunda, birim enerji fiyatnn ayn oranda azald grlr. Eer bakm maliyetleri ykselirse (trbinin ya arttka) bu grafik doru olmaz fakat doruya ok yakn olur.

53

Grafik 13. Enerji Birim Fiyatnn Rzgar Hzna Gre Deiimi

Yukardaki Grafik 6da ise enerjinin birim fiyatnn rzgar hzna bal deiimi gsterilmitir. (Grafikte gsterilen rzgar hz kule yksekliindeki hz ve trbin gc 600kW dr. Rzgar hz iin iki kadran vardr.) Yukardaki grafik, 600kW gcnde trbin, proje mr 20 yl, yatrm maliyeti (kurulum dahil) 585000 USD, O&M masraflar 6750 USD/yl, yllk %5 faiz durumuna gre izilmitir. Yerden 10m ykseklikteki rzgar hz ykseklik 50m olduunda %28-%35 orannda artar. Grafik altndaki ikinci (alttaki) eksende verilen rzgar hz grafik zerinde de akland zere kule yksekliinde deil, 10m ykseklikteki hzdr. 10m yksekliindeki rzgar hzn referans alarak 50m (kule ykseklii) yksekliinde ki rzgar hzna geersek yksek rzgar hzna gemi oluruz. Bylece retilen enerji miktarnn kule yksekliinde esen rzgar hzna gre deiimi elde edilir. 10m yksekliinde rzgar hz 6.25m/s ise 50m yksekliinde(kule yksekliinde) 8m/s dir (przllk snf 1-2 arasndadr). Rzgar santrali iin ortaya kacak masraflar etkileyecek 3 temel unsur vardr. Bunlar; Amortisman, lk yatrm tutar, letme ve bakm masraflardr. Yukarda sralanan 3 temel unsurdan anlalaca zere santral masraf olarak sadece trbinlerin satn alnp kurulmasndan oluan (ilk yatrm) masraflar anlalmamaldr.

54

5. MATLAB & SMULNK LE HAZIRLANMI RZGAR SANTRAL KURULUM VE MALYET VERLERN VEREN PROGRAM

Hazrlam olduum program 3 blmden olumaktadr. Bu programdaki ama rzgar santrali kurulumu dnlen blgenin rzgar verileri ve ekonomik veriler girildiinde santral ile ilgili gerekli olacak retim ve ekonomik analiz parametrelerine ulamaktr. Bu program gerek rzgar verileri ve ekonomik veriler girildiinde kurulum sonras olacak ekonomik ve enerji retim parametrelerini bire bir verir.5.1.Blm1: Bu blmde ekonomik analiz yaplmaktadr.

Program emas 1. Ekonomik Analiz Penceresi

Sebeke Y uk F aktoru

0 %

Y illik Elektrik Enerjisi U retim i

0 kW/h

Santral D irek Y atirim Maliy eti

0 Euro

insaat suresince eskalasy on v e f aiz etki katsay isi

0 katsayi

insaatin bitim tarihi itibari ile toplam m aliy et

0 Euro

am ortism an f aktoru

0 katsayi

Y illik Serm ay e Maliy eti

0 Euro/Yil

Birim Enerji Basina Serm ay e Maliy eti

0 Cent (Euro) / kWh

Y illik O&M Masraf i

0 Euro / Yil

Birim Enerji Basina O&M Masraf i

0 Cent (Euro) / kWh

Toplam Enerji U retim Maliy eti

0 Cent (Euro) / kWh

Ekonom ik Analiz

55

Program emas 2. Ekonomik Analiz Blm Alt Sistemler

5.5 Ortal am a Ruzgar Hi zi (m /s) 8.9 Cal ism a icin Gerekl i Ruzgar Hi zi(m /s)

In1 Out1 Out1

8 Birim Enerji Basi na Serm aye M ali yeti

1 Sebeke Yuk FaktoruOut2

9 Yi ll ik O&M M asrafi

In2

Out3

10 Birim Enerji Basina O&M M asrafi

Subsystem

Out4

11 T opl am Ene rj i Ureti m M ali yeti

10000 Santral in T oplam Gucu (kW)

In1 Out1

2 Yil li k Elektrik Enerj isi Uretim i

Subsystem 5

Subsystem 1

Out1

5 insaati n bi ti m tari hi itibari il e toplam m ali yet

1000 Birim T esi s Bedeli (insaata basl am a tarihi nde) ($/kW)

In1 Out1

3 Santral Di rek Yati rim M ali yeti

20 Am ortism an Suresi

In1

Subsystem 2Out2

6 am ortism an faktoru

Orta lam a Ayl ik Eskalasyon 0.0 6 -CIn1 In2 Out3

Yi ll ik Fai z Orani

7 Yil li k Serm aye M ali yeti

-CAyl ik Fai z Orani 48 i nsaat suresi (ay)

In2 Out1

4 i nsaat suresi nce eskal asyon ve fai z etki katsayisi

Subsystem 4

In3

Subsystem 3

Yukarda gsterilen Program emas 2de Programn Ekonomik analiz yaplan blmn oluturan 5 alt program (subsistem) grlmektedir. Aada verilen program emalarnda bu alt programlarn detaylar gsterilmektedir. Program emas 3. Ekonomik Analiz Blm Alt Programlar

1 In1

2 In2

((u[1]/u[2])^3)*u[3]*100

1 Out1

Fcn

Fcn1

u[1]/u[2] Goto A

Lookup T able

56

Program emas 4. Ekonomik Analiz Blm Alt Programlar

B

Goto1

1 In1 8760*u(1)*u(2) 1 Out1 Fcn2 [A] From Goto12 Ee

Program emas 5. Ekonomik Analiz Blm Alt Programlar

[B] From 1 u(1)*u(2) 1 Out1 Fcn3 1 In1 Goto5 Id

57

Program emas 6. Ekonomik Analiz Blm Alt Programlar

[B] From 1 u(1)*u(2) 1 Out1 Fcn3 1 In1 Goto5 Id

Program emas 7. Ekonomik Analiz Blm Alt Programlar

[i1] 1 In1 e Goto2 From 2 [T ] Fcn4 From 3 (((1+u(1))^(1+u(2)))-1)/u(1)

2 In2

i1 Goto3

u(1)*u(2)

1 Out1

Fcn6 Goto6 3 In3 T ((1+u(2))^u(1))/(1+u(1)) Goto4 [e] Fcn5 From 4 k

58

Program emas 8. Ekonomik Analiz Blm Alt Programlar[k] From 6 [Id] Fcn7 From 5 Goto10 Ik u(1)*u(2) 1 Out1

[n] 1 In1 n Goto7 From 9 [i ] Fcn9 From 10 2 In2 i Goto8 Fcn10 Goto9 u(1)/u(2) 2 Out2 u(2)*((1+u(2))^u(1))

[n] From 7 [i ] Fcn8 From 8 ((1+u(2))^u(1))-1

AF

[Ik] From 11 [AF] Fcn11 From 12 Goto11 Ck u(1)*u(2) 3 Out3

59

Program emas 9. Ekonomik Analiz Blm Alt Programlar

[Ck] From 13 [Ee] Fcn12 From 14 Goto14 gk u(1)/u(2) -KGain 1 Out1

[B] From 16 20 Fcn13 Serm aye M asrafinin Yuzdesi Olarak O&M M asrafi Goto13 Cm u(1)*u(2) 2 Out2

[Cm ] From 18 [Ee] Fcn14 From 17 Goto15 gm u(1)/u(2) -KGain1 3 Out3

[gk] From 19 [gm ] Fcn15 From 20 u(1)+u(2) -KGain2 4 Out4

Bu blm iin girilmesi gereken ekonomik veriler; Ortalama Rzgar Hz (m/s) alma in Gerekli Rzgar Hz(m/s) Santralin Toplam Gc (kW)

60

Aylk Faiz Oran naat Sresi (ay) Ortalama Aylk Eskalasyon (%) Yllk Faiz Oran Amortisman Sresi (yl) Sermaye Masrafnn Yzdesi Olarak O&M (iletme&bakm) Masraf Birim Tesis Bedeli (inaata balama tarihinde) ($/kW) Girilen bu verilerin program tarafndan ilenmesi ile elde edilecek veriler; Rzgar Santralinde ebeke Yk Faktr (%_Lf) Rzgar Santralinde Yllk Enerji retimi (kWh/yl) inaat suresince eskalasyon ve faiz etki katsays (k) Amortisman Faktr naatn bitim tarihi itibari ile toplam maliyet ($) Fiziki Santral Direk Yatrm Maliyeti (Id) Yllk Sermaye Maliyeti ($/yl) Birim Enerji Bana Sermaye Maliyeti (mills/kWh) Yllk O&M Masraf Birim Enerji Bana O&M Masraf (mills/kWh) Elektrik Enerjisi retim Maliyeti (mills/kWh) ($)

61

5.2. Blm2: Bu blmde kurulum iin dnlen yere en uygun trbin seimi yaplmaktadr.

Program emas 10. Trbinleri retim Parametrelerine Gre Karlatrma

Out1

0 Vestas_V39_(500kW)

Out2

0 Vestas-V44-(0.6M W)

Out3

0 Vestas-V52-(0.85M W)

Out4

0 NEG-M icon-2000-500/72-(2M W)

Out5

0 Vestas-V63-(1.5M W)

Out6

0 NEG-M icon-1000/60-(1M W)

Out7

0 NEG_M icon_2750/92_(2750kW)

Out8

0 Nordex-N50-(0.8M W)

Out9

0 Nordex-N60-(1.3M W)

Out10

0 Bonus-(1M W)

Out11

0 NEG-M icon-900/52-(0.9M W)

Out12

0 NEG-M icon-1500/72-(1.5M W)

Out13

0 Bonus-(1.3M W)

Out14

0 NEG_M icon_1650/72_(1.6M W)

Out15

0 Bonus-(2M W)

Out16

0 Enercon E48(800kW)

T urbin M odelleri Karsilastirilm asi

Bu blm 16 alt programdan(subsistem) ve bu alt programlarn her biri 0-25 m/s rzgar hzlar iin 25 alt programdan(subsistemden) olumutur. Burada ki karlatrmada esas

62

alnan gerek rzgar verilerini girerek reticileri tarafndan verilen trbin retim parametreleri esas alnarak trbinin yapaca retim hesaplanmaktadr. (NOT: Bu blmn detaylar iin ekteki CDye baknz) Program emas 11. Trbin Karlatrma Blmnn Alt Programlar

Vestas_V44_(600 kW )

2 Out2

N EG_Micon_2000-500/72 (2000kW )

4 Out4

N EG_Micon_1650/72_(1600kW )

14 Out14

Subsystem 1

Subsystem 9

Subsystem 12

Vestas_V52_(850 kW )

3 Out3

Bonus 1.3MW

13 Out13

N EG_Micon_2750/92_(2750kW )

7 Out7

Subsystem 2

Subsystem 10 5 Out5Bonus 2MW

Subsystem 13

Vestas_V63_(1500 kW )

15 Out15Vestas_V39_(500kW )

Subsystem 3

Subsystem 11 8 Out8N EG_Micon_900/52_(900kW )

1 Out1

N ordex_N 50_(800kW )

Subsystem 14

Subsystem 4

11 Out11Bonus 1MW

10 Out10

Subsystem 6N ordex_N 60_(1300