Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Anabilim Dalı

A potential offshore wind farm arrangement off the Bozcaada shores

Bozcaada açıklarında potansiyel açık deniz rüzgar çiftliği tasarımı

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 534344 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

Throughout the world, energy demand and the need for energy production is rising day by day. Fossil fuels are not compromising in the long run, due to the usage of them, there is an increase in pollution and CO2 concentration in the atmosphere. The increase in CO2 concentration causes the temperatures to rise in the atmosphere and the acidity to increase in the ocean. These changes are the main reasons of global warming. Global warming causes the climates to change and the temperatures to raise around the globe.Raise in the temperature affects living creatures and their adaptation capabilities. In addition to that, due to the draught and temperature raise causes photosynthetic plants to decrease their O2 production rates. Thus, accelerating the global climate change. In order to reduce the adverse effects, of global warming, green energy demand is on the rise. Some of the developed countries (such as China, USA, Germany, UK, Denmark) have issued decisions on producing more green energy and supporting companies to use green energy and to build green energy plants. Governments give support to those companies, which chose to use green energy in their activities, and reduce the taxes on green energy to make it widely used. Even households are installing energy plants on top of their rooftops and governments buy excess produced energy. Green energy is the energy, which comes from natural and renewable resources, such as sun, wind and water. Solar energy plants, hydroelectrical plants and wind farms are established around the world for specific locations according to efficiency of the renewable source. Recent studies claimed that, amongst renewable energy sources, wind energy technology might be the most innovative and harmless answer for green energy supply of the future. A wind turbine is a structure, which converts the kinetic energy from winds to electricity. Especially, offshore wind energy farms have been considered as a solution, since offshore winds have no obstruction in front of them and thus, blow more steadily. However, one must consider the offshore conditions to construct such a structure to withstand for years. As mentioned priorly, Germany, China, USA, UK and Denmark are taking the lead amongst other countries on the power generating by offshore wind farms. In order to arrange an offshore wind farm, first of all, wind map of planned location has been checked to find the initial wind farm location. Çanakkale offshore has been selected as starting point. After selecting the location, wind speed, wind direction, water depth, turbine type, turbine foundation, shipping and migration routes have been checked to select the most proper location. Northeastern shores of Bozcaada have been selected for final location after evaluating aforementioned parameters. Wave forces have been calculated by using Morrison's Equation on the second phase of this dissertation and results are included on the following pages of this paper.

Summary:

Günümüz dünyasında, enerji arzı ve enerjiye olan ihtiyaç günden güne artmaktadır. Gelişen teknoloji, artan nüfus ve tüketim kültürüyle birlikte artan enerji ihtiyacının karşılanması için dünya genelinde çoğunlukla fosil yakıtlar kullanılmaktadır. Ölen canlıların milyonlarca yıl boyunca toprak içerisinde çözülmesi ve hidrokarbonlara dönüşmesi ile oluşan yakıt türüne fosil yakıt denir. Fosil yakıtlar, rezervlerinin sınırlı olması ve çevreye verdikleri zararlar sebebiyle uzun vadede gelecek vadetmemektedirler. Fosil yakıt kullanımı sonrasında ürün olarak ortaya çıkan CO2 (karbondioksit), atmosferde birikmekte, ve biriken CO2, güneşten gelen ısıyı atmosferde tutarak, öncelikle atmosferin, sonrasında yeryüzünün ısınmasına sebebiyet vermektedir. Buna, günümüzde küresel ısınma denmektedir. Küresel ısınma, yeryüzü üzerinde iklimlerin değişmesine, sıcaklıkların artmasına, buzulların erimesine ve buna bağlı olarak da deniz seviyesinin yükselmesine sebebiyet vermektedir. Deniz seviyesinin yükselmesi, deniz seviyesinde olan veya deniz seviyesinden aşağıda kalan bölgeler için tehlike arz etmektedir. Artan sıcaklıklardan, belirli sıcaklık aralıkları içerisinde yaşamaya adapte olmuş canlılar ve bu canlıları besin olarak tüketen canlılar olumsuz etkilenmekte ve hatta bazılarının nesilleri tükenmektedir. Yeşil bitkilerin sıcaklık ve kuraklıktan dolayı fotosentez vasıtasıyla O2 üretimleri azalmakta ve buna bağlı olarak da atmosferdeki CO2 fazlalığının etkileri günden güne artmaktadır. Küresel ısınmanın ve iklim değişikliklerinin ve daha önce bahsedilen benzer olumsuz etkilerin önüne geçebilmek adına yeşil enerji kaynaklarına yönelme eğilimi ortaya çıkmıştır. Özellikle, gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler yeşil enerji konusunda başı çekmekte ve küresel ısınmanın olumsuz etkilerini tersine çevirebilmek adına adımlar atmaktadırlar. Temel anlamda yeşil enerji kaynakları, güneş, rüzgar, su ve jeotermal kaynaklar olarak sıralanabilir. Bahsi geçen kaynakların varlığı ve yoğunluğu, dünya üzerinde coğrafik olarak değişiklik göstermekte ve hangisinin kullanılması gerektiğine, bulundukları konuma ve kurulum yapılması planlanan bölgede hangisinin veriminin en üst seviyede olduğuna göre karar verilmektedir. Günümüze kadar verim ve doğaya minimum olumsuz etki gibi alanlarda, sürdürülebilir enerji kaynakları üzerinde yapılan çalışmalar, bu kaynakların içerisinde en çok gelecek vaat eden kaynağın rüzgar olduğunu ortaya çıkarmıştır. Rüzgar, temelde dünyanın dönüşü ve Coriolis etkisi ile, sıcak ve soğuk hava arasındaki basınç farklılıklarından dolayı oluşan hava akımıdır. Rüzgar, tarih boyunca tahıl öğütme, su çıkarma, su taşıma gibi sebeplerle kullanılagelmiştir. 19. yüzyıl sonlarında, bildiğimiz anlamdaki rüzgar enerji türbinleri üretilmiş ve ticari anlamda elektrik üretimine başlanmıştır. Rüzgar türbini, rüzgar sayesinde dönen kanatlara ve rotora, ve bu dönüşten elde edilen kinetik enerjiyi, elektrik enerjisine dönüştüren bir jeneratöre sahip olan bir yapıdır. Kanatları ve rotoru rüzgarın en ideal olduğu yükseklikte tutabilmek üzere, tüm ilgili donanımı içerisinde barındıran nacelle adı verilen kaporta, bir kule/direk üzerine oturtulur. Açık deniz, rüzgarı önleyecek engellerin bulunmaması ve rüzgar türbini yerleşimi için geniş alana sahip olması sebebiyle, rüzgar enerji santrali kurulumu için ideal lokasyonları barındırmaktadır. Açık deniz rüzgar türbinleri, kıyıdan 10 km veya daha açıkta, deniz yüzeyi üzerinde konumlandırılan türbinlere verilen isimdir. Deniz üzerinde esen rüzgarların, karada esen rüzgarlardan daha stabil ve sürekli olması, açık deniz rüzgar türbinlerinin veriminin ve kapasite faktörünün, kara üzerinde bulunan rüzgar türbinlerine göre fazla olmasına sebebiyet vermektedir. Bu sebeple, dünya üzerinde açık deniz rüzgar çiftliği kurulumu günden güne artmaktadır. Bununla birlikte, rüzgar çiftliği tasarımı yapılırken, deniz derinliği, bölgedeki rüzgar hızı, rüzgar yönü, canlıların göç yollarının olup olmaması, deniz yollarının bulunup bulunmadığı ve deniz dibinin jeofiziki durumu gibi açık koşullar da göz önüne alınmalıdır. Kurulumu yapılacak çiftliğin, yıllar boyu enerji üretimi sağlayabilmesi ve verimli olabilmesi için bu alanda belirlenen inşa ve güvenlik kurallarına ve sınırları içerisinde bulunduğu ülkenin düzenlemelerine uygun olması gerekmektedir. Gelişmiş ülkeler, rüzgar enerjisini kullanım alanında ve karbon emisyonunu azaltmak konusunda ilerlemek amacıyla ülkelerine yatırım yapmaktadırlar. Yenilenebilir kaynaklar ile üretilen rüzgar enerjisi gibi enerji türleri, hem çevreye daha az veya sıfır karbon salınımı yapmakta, hem de ülke vatandaşlarına fosil yakıtlara oranla daha ucuz enerji sağlayabilmektedirler. Rüzgar enerjisini kullanım sıralamasında Almanya, Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Birleşik Krallık ve Danimarka başı çeken ülkelerdir. Birleşik Krallık açık deniz rüzgar enerjisi kurulu güç sıralamasında Dünya genelinde ilk sırada yer almaktadır. Üç tarafı denizlerle çevrili olan ülkemizde, Türkiye rüzgar atlası incelendiğinde, Ege Bölgesi ve Ege Denizi, rüzgar hızı açısından en çok gelecek vaat eden yerlerden biri olarak görülebilmektedir. Halihazırda, Ege Bölgesi, Çanakkale ve Balıkesir illeri çevresinde, kara üzerinde bulunan rüzgar çiftliklerine çokça rastlamak mümkündür. Ancak açık deniz rüzgar türbini kurulumuna henüz başlanmamıştır. Bu çalışmada, öncelikle açık deniz rüzgar enerji santrallerinin kurulumundan önce seçilecek konum üzerinde incelenmesi gereken parametreler gözden geçirilmiş ve açıklanmıştır. Ardından, Türkiye rüzgar haritasına göre başlangıç bölgesi olarak Ege Bölgesi'nde Çanakkale ve çevresi seçilmiştir. Ardından Çanakkale ve çevresi için Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden alınan ortalama rüzgar hızı ve rüzgar yönü bilgileri incelenmiş ve Bozcaada çevresinin rüzgar çiftliği kurulumu için en uygun alan olduğu belirlenmiştir. Türbin sayısı, temel tipi ve türbin türü; deniz durumu, rüzgar hızı, deniz derinliği, dalga yükleri, çevreye ve yerleşimin deniz ulaşımına etkisi gibi koşullar göz önüne alınarak Bozcaada'nın kuzeydoğusu yerleşim alanı olarak seçilmiş ve potansiyel yerleşim çalışması tamamlanmıştır. Seçilen türbin tipine göre, türbin temeli (foundation) üzerine binebilecek dalga yükleri Morrison Denklemi ile hesaplanmıştır ve yapının, seçilen alandaki dalga yüküne dayanacağı görülmüştür. Ardından, ülkemizin ilgili makamlarınca belirlenen kurallar olup olmadığı ve varsa bu kurallara uygunluğu kontrol edilmiştir. Kurulum yapılacak bölgede, yerleşimi engelleyici bir deniz yolu veya hayvanların (özellikle uçan canlıların) göç yolu olmadığı teyit edilmiştir. Yerleşime etki edebilecek tüm parametreler kontrol edildikten sonra yerleşim çalışması tamamlanmıştır. Rüzgar çiftliği yerleşimi için seçilen alandaki deniz parametrelerine göre yapılan hidrodinamik hesapları tezin ilerleyen bölümlerinde sunulmuştur.