Offshore Rüzgar Enerji Santralleri

28 Ekim 2008 Dergi: Eylül-Ekim 2008

Rüzgar enerjisi potansiyeli bakımından deniz üzeri alanlar karalara göre daha zengin olduğu için denizlerde de denizüstü (offshore) rüzgar enerji santralleri (RES) kurulmaya başlanmıştır. İlk etapta kıyıdan uzaklığı 10 kilometreyi ve derinliği 10 metreyi geçmeyen alanlarda offshore rüzgar enerji santralleri kurulmuştur. İlk deniz üstü rüzgar enerji santrali 5 MW kurulu güce sahip Danimarka'da Looland Adası yakınlarında kurulan Vindeby rüzgar enerji santralidir [1]. 2002'de Danimarka'da kurulan Horn Rev RES 160 MW kurulu güç ile dünyadaki en büyük offshore RES'lerden birisidir. 2007 sonu itibariyle offshore RES'lerin kurulu gücü 1079 MW'a ulaşmıştır.

 

2020 yılına kadar AB ülkelerinin elektrik enerji ihtiyacının yüzde 20'lik bölümünün yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılanması hedeflenmiştir. Yenilenebilir enerji kullanımı ile ilgili olarak tespit edilen hedefte en büyük pay rüzgar enerjisine ayrılmıştır. 2020 yılında AB'nin tüm elektrik enerjisi ihtiyacının yüzde 12-14 arasındaki bir oranın rüzgar enerjisi ile karşılanması planlanmıştır. Buna göre 2020 yılında AB'deki toplam kurulu rüzgar gücünün 180 bin MW'a ulaşacağı öngörülmektedir. 180 bin MW'lık öngörünün 140 bin MW'ı onshore, 40 bin MW'ının ise offshore sistemlerden oluşacağı tahmin ediliyor.

 

Temmuz 2008'de Avrupa Rüzgar Enerjisi Teknoloji Platformu tarafından Stratejik Araştırma Ajandası-Pazar Geliştirme Stratejileri isimli bir rapor yayınlanmıştır. Bu raporda AB ülkelerinin 2008-2030 dönemi arasındaki rüzgar enerjisiyle ilgili yol haritaları açıklanmıştı. Söz konusu raporda belirlenen 7 kilometretaşından ikisi doğrudan offshore rüzgar enerji santralleriyle ilgilidir. Bunlar:

           * Off-Shore Rüzgar Potansiyelinin Ölçümlenmesi

           * Off-Shore Rüzgar Türbin Sistemleri

 

AB ülkeleri onshore rüzgar sahalarının detaylı ölçümlerini tamamlamışlardır. Ayrıca onshore sahalarda pek çok verimli ve uygun noktaya rüzgar enerjisi santralleri (RES) kurulmuştur. Günümüz Avrupasında rüzgar potansiyeli açısından bakir saha olarak offshore bölgeleri gözükmektedir. Ancak offshore sahalarda rüzgar potansiyeli ile ilgili bilgi ve tecrübe oldukça sınırlıdır. Offshore sistemlerde kullanılacak türbin komponentlerinin karakteristiği onshore sistemlerden farklıdır ve bu farklılığı doğuran en önemli faktörler açık denizlerdeki yüksek ve kesintisiz rüzgar hızları ve deniz kaynaklı olarak ortaya çıkan korozyon sorunlarıdır. Uygun offshore rüzgar türbinin tasarlanıp kullanılabilmesi için offshore bölgelerdeki rüzgar ölçümlerinin detaylı bir şekilde yapılması gerekmektedir. Bu sebeple AB ülkelerinde offshore bölgelerdeki rüzgar ölçümlerine hız verilmiş durumdadır. 2030 yılında AB'de tüm elektrik ihtiyacının yüzde 10'nun offshore rüzgar türbin sistemleri ile karşılanması hedeflenmektedir. Ayrıca 2030 yılına kadar 50 metreden daha derin deniz noktalarına da offshore rüzgar türbinlerinin kurulması planlanmaktadır.

 

Kara üstü (onshore) ve offshore rüzgar enerji santralleri arasında belirgin bazı farklar bulunmaktadır. Bunlar;

* Offshore bölgelerde daha kararlı vr yüksek rüzgar hızlarının bulunması sebebiyle daha fazla enerji üretimi yapılabilmektedir.

* Offshore rüzgar enerji santrallerinin montaj maliyeti onshore sistemlere göre daha yüksektir.

* Offshore rüzgar enerji santrallerinde işletme ve bakım maliyetleri daha yüksektir.

* Offshore rüzgar enerji santrallerinde deniz koşullarından kaynaklı çeşitli lojistik problemlerle karşılaşılabilmektedir.

 

Bir offshore RES için fizibilite etütleri yapılırken yukarıda ifade edilen bu farklılıklar mutlaka dikkate alınmalıdır. Ayrıca yukarıdaki sistemler arası farklılıklara ek olarak bazı temel parametreler de fizibilite etütleri sırasında incelenmelidir. Bunlar:

* Deniz üzerindeki rüzgar enerji potansiyeli

* Deniz derinliği

* Kıyıya uzaklık

* Askeri kullanım

* Balıkçılık

* Deniz trafiği

* Boru hatları ve kablolar [5]

 

Deniz Üzeri Rüzgarların Özellikleri

Deniz üzerinde esen rüzgarlar bazı özellikleriyle kara rüzgarlarından ayrılmaktadırlar. Deniz üzerindeki rüzgarların en temel karakteristik özellikleri kara rüzgarlarına göre hızlarının daha yüksek olmasıdır. Yapılan çalışmalar sonucu deniz üstü rüzgar hızlarının en yakın kara parçasından yüzde 20-25 daha yüksek çıktığı görülmüştür. Deniz üzerindeki pürüzlülüğün kara üzerinden daha düşük olması sebebiyle, rüzgar akışının türbülans yoğunluğu daha düşüktür. [5]

 

Offshore Rüzgar Türbinlerinin Özellikleri

Offshore ve onshore rüzgar türbinleri arasında bazı teknik farklılıklar bulunmaktadır. Bu farklılıkların başında offshore sistemlerde korozyondan korunabilmeleri için yapılan özel dış koruma kaplaması yer almaktadır. Offshore sistemler denizin içine kuruldukları için, yüksek nem ve tuzlu çevre koşullarına bağlı olarak, rüzgar türbin yüzeyinde etkin bir dış koruma uygulaması zorunludur.

 

Onshore rüzgar türbinlerinin yerleşim yerlerine de yakın olarak kurulabileceği dikkate alınarak başta kanat tasarımı olmak üzere tüm sistem gürültüyü azaltacak şekilde tasarlanmaktadır. Offshore rüzgar türbinlerinde ise tasarımın temel amacı gürültüden ziyade optimum aerodinamik verimin alınabilmesidir. Bu sebeple offshore rüzgar türbinlerinin kanat hızları onshore sistemlere göre daha yüksektir. Kanat hızlarının artırılması aşağıda ifade edilen gereklilikleri de beraberinde getirmektedir.

* Kanat katılığının (solidity) azalması sonucu kanadın süpürdüğü alanın düşmesi ve dolayısıyla kanat boyunun kısalması

* Kanadın süpürdüğü alanının düşmesi sonucu rüzgar türbini çalışmıyorken kanat üzerine etkiyen kuvvetlerin azalması

* Dişli kutusu, ana yatak gibi mekanik aksamın küçülmesi (dişili kutulu sistemlerin kullanılması halinde geçerlidir) [5]

 

Dişili kutusunun kullanıldığı offshore rüzgar türbinlerinin periyodik bakım işlemleri de onshore sistemlerden biraz farklıdır. Yağlama sisteminin servis süresi daha uzundur. Bir çok yatak otomatik olarak yağlanmaktadır. Dişli kutusunda bulunan özel bir yağ filtreleme sistemi yağın kalitesinin uzun süre korumasını sağlamaktadır.

 

Offshore RES en büyük maliyet parametrelerinin başında türbinlerin temel inşası ve deniz altından en yakın kara parçasına çekilen iletim hatları oluşturmaktadır.

 

Offshore RES'lerin maliyetini belirleyen, tesisin karaya uzaklığı ve kurulacağı derinliktir. Çünkü bu faktörler temel ve iletim bağlantı maliyetlerini belirleyen temel faktörlerdir. Offshore RES'lerin yatırım maliyetleri dağılımı Onshore RES'lerden biraz daha farklıdır. Örneğin onshore bir rüzgar türbininde yatırım maliyetinin yüzde 68'ni rüzgar türbini ve yüzde 9'nu temel inşası oluştururken; offshore sistemlerde bu oranlar yüzde 33 ve yüzde 24 şeklinde dağılmaktadır. Ayrıca offshore RES toplam yatırım maliyetleri onshore sistemlere göre daha yüksektir

 

Sonuç

Başta kıta Avrupası olmak üzere Avrupa'da bulunan onshore bölgelerin büyük bölümüne RES'ler kurulmuştur. Böylece yeni RES'lerin kurulabileceği verimli rüzgar sahalarının yüzölçümü giderek azalmıştır. Günümüzde büyük rüzgar potansiyeline sahip, fakat eski rüzgar türbinlerinin kurulu olduğu bölgeler için repowering çalışmaları yapılarak aynı bölgeden üretilen enerji miktarı artırılmaya çalışılmaktadır. Ancak yapılan bu repowering çalışmalarının maliyetleri yüksek olmakta ve istenilen oranda verimli rüzgar sahası oluşturulmasına çok fazla hizmet etmemektedir. Bu sebeple önümüzdeki dönemlerde yine kurum maliyeti yüksek olan offshore sahalarının RES'leri için devreye alınmasına başlanacaktır.

 

Offshore rüzgar sahalarının devreye alınabilmesi için öncelikle söz konusu bölgelere ait rüzgar enerjisi potansiyelinin ve rüzgar profilinin ölçümlenmesi gereklidir. Yapılacak olan bu ölçümlerin ardından uygun rüzgar türbin tasarımları ile verimli RES kurulması mümkün olacaktır. Offshore RES'de maliyet parametresi konusunda, elde edilecek enerji miktarı, dışsal maliyetler, aynı gücü ikame edecek enerji kaynağının avantaj ve dezavantajı düşünülerek bir SWOT analizi mantığı ile konuya yaklaşılmasında fayda vardır.

 

Kaynaklar

[1] Nurbay, N., Çınar, A., Rüzgar Türbin Çeşitleri ve Birbirleriyle Karşılaştırılması, Kocaeli Üniversitesi Makine Eğitim Bölümü

[2] EWEA, 2008 Wind Map of Europe

[3] Strategic Research Agenda Market Deployment Strategy From 2008-2030, European Wind Enery Technology Platfrom

[4]http://www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/documents/Statistics/offshorestats07.pdf

[5] Durak, M., Özer, S.,2008,Rüzgar Enerjisi: Teori ve Uygulama, 479, 481, 485., Ankara

[6] www.bwea.com/offshore/how.html

 

Cenk SEVİM / AERO Rüzgar Endüstrisi A.Ş. Kalite Güvence Mühendisi


Etiketler


Slider Altına