Abstract - TMMOB Makina Mühendisleri Odası · 2015-10-15 · Ma ae sorgulama dili ile geliUtirilen bir yazılım ile bu istas-yonlara ait 0..100 metre yükseklikteki rüzgâr harita-ları

Tesisat Mühendisliği - Sayı 131 - Eylül/Ekim 2012 53

Makale

ÖZETBu çalışma kapsamında Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü'nün İzmirsınırları içindeki Ödemiş, Bergama, Dikili, Selçuk, Foça, Seferihisar, Aliağa,Menemen, Çeşme ve Güzelbahçe ölçüm istasyonundan 2007-2010 yılları ara-sındaki 3 yıllık zaman periyoduna ilişkin saatlik bazda alınan rüzgâr verilerideğerlendirilmiştir. Ayrıca Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü tarafın-dan hazırlanan Rüzgâr Enerjisi Potansiyel Atlası'nın yine bu 10 istasyondakiverileri göz önüne alınmış ve veriler karşılaştırılmış, elde edilen sonuçlar tartı-şılmıştır. Yapılan karşılaştırma sonucunda ayrıca Microsoft Visual Basic.NETyazılım dili ve SQL veri tabanı sorgulama dili ile geliştirilen bir yazılım ile buistasyonlara ait 0-100 metre aralığında 10'ar metre artış ile rüzgâr haritalarıoluşturulmuştur.

Anahtar Kelimeler: Rüzgâr Enerjisi, Rüzgâr Hızı, Rüzgâr Haritası, Veri Tabanı

RÜZGÂR ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİMİRüzgâr, sürekli değişken bir davranış sergilediği için, rüzgâr enerji-

sinden elde edilecek elektrik enerjisi de zamana ve mekâna bağlı ola-

rak farklılıklar gösterecektir. Rüzgâr gücü, rüzgâr hızının küpü ile

doğru orantılıdır. Yani rüzgâr hızı Kinetik Enerji: 2 katına çıkarsa

buna karşılık olarak rüzgâr gücü 8 katına çıkacaktır.

Kinetik Enerji:

E = 1/2 . m . (Vr)2 (joule) (1.1)

Olarak ifade edilir.

Burada m hareket eden cismin kütlesi, V ise hızıdır. Cismin özgül

kütlesi r ile ifade edilecek olursa m kütlesi;

m = r . H (1.2)

şeklinde yazılır.

Abs tract:

The scope of this study to the StateMeteorology General Directorate ofIzmir within the borders of the Ödemiş,Bergama, Dikili, Selçuk, Foça,Seferihisar, Aliağa, Menemen, Çeşmeand Güzelbahçe metering stations in2007-2010 the 3-year period of timeon an hourly basis received from thewind data evaluated. Also the WindEnergy Potential Atlas prepared by TheGeneral Directorate Of ElectricalWorks Survey Administration of againthis 10-station, data received and dataare compared with those obtained fromthe the results are discussed. With theresults by this comparison, by MicrosoftVisual Basic.NET language of softwareand SQL database query languagewith the software developed, these sta-tions belong to the 0 to 100 metres inthe range of 10 meters with theincrease, the wind maps was created

Fırat SALMANOĞLUNuman S. ÇETİN

Key Words:

Wind Energy, Wind Speed, WindMap, Database

İzmir İlinin DMİ ve REPA KaynaklıRüzgâr Hızı Verilerinin İlçelerBazında Karşılaştırılması

firat salmanoglu:Sablon 02.11.2012 15:19 Page 53

Makale

Burada H, hacmi ifade etmektedir. Rüzgâr esme

yönüne dik olan alan A ve rüzgâr yönündeki uzun-

lukta U ile gösterilirse;

H = A . U (1.3)

şeklinde ifade edilebilir.

V rüzgâr hızında ve t esme süresinde kat edilecek

mesafe;

U = Vr . t (1.4)

olur.

Böylece bu denklemler genel kinetik enerji denkle-

minde yerine koyulacak olursa;

E = 1/2 . r . A . t . (Vr)3 (1.5)

denklemi elde edilmiş olur.

Bu denklemde t = 1 ve A = 1 alınacak olursa, birim

zamandaki ve birim alandaki rüzgâr enerjisi elde

edilmiş olur (Pattel, 1999).

E = 1/2 . r . V3 (1.6)

Havanın özgül kütlesi (r) deniz seviyesinde ve

atmosfer şartlarında ortalama olarak 1,223 kg / m3

tür.

Bu analizde kullanılan birimler;

r = [kg / m3]

E = [Watt / m2]

Vr= [m / s]

E = 1/2 . r . V3 [kg / m3] [m3/ s3]

Watt = [kg m2 / s3]

İZMİR İLİ RÜZGÂR HARİTASIÇALIŞMASI VE YÖNTEMBu çalışma kapsamında Devlet Meteoroloji İşleri

Genel Müdürlüğü'nün İzmir sınırları içindeki Öde-

miş, Bergama, Dikili, Selçuk, Foça, Seferihisar,

Aliağa, Menemen, Çeşme ve Güzelbahçe ölçüm

istasyonundan 2007-2010 yılları arasındaki 3 yıllık

zaman periyoduna ilişkin saatlik bazda alınan rüzgâr

veriler değerlendirilmiştir. Ayrıca Elektrik İşleri Etüt

İdaresi Genel Müdürlüğü tarafından hazırlanan

Rüzgâr Enerjisi Potansiyel Atlası'nın yine bu 10

istasyondaki verileri göz önüne alınmış ve veriler

karşılaştırılmış, elde edilen sonuçlar tartışılmıştır.

Yapılan karşılaştırma sonucunda ayrıca Microsoft

Visual Basic.NET yazılım dili ve SQL veri tabanı

54 Tesisat Mühendisliği - Sayı 131 - Eylül/Ekim 2012

Şekil 1. Türkiye Rüzgâr Enerjisi Potansiyel Atlası (REPA)


Makale

sorgulama dili ile geliştirilen bir yazılım ile bu istas-

yonlara ait 0..100 metre yükseklikteki rüzgâr harita-

ları oluşturulmuştur.

HesaplamalarBu çalışma kapsamında hazırlanan yazılımda, rüzgâr

enerjisi ile ilgili hesaplamalarda Elektrik İşleri Etüd

İdaresi Genel Müdürlüğü-EİE ve Devlet Meteoroloji

İşleri Genel Müdürlüğü - DMİ rüzgâr ölçüm istasyon-

larında ölçülmüş rüzgâr hızı verileri kullanılmıştır.

Hellmann Yükseltme Bağıntısı kullanılarak tasa-

rımda planlanan kule yüksekliğindeki rüzgâr hızı

değerleri, bu veriler yardımıyla hesaplanmaktadır.

Hesaplamalar aşağıda açıklanmıştır.

Farklı Yükseklikteki Rüzgâr HızınınMatematiksel Olarak HesaplanmasıHellmann Yükseltme Bağıntısı

Bu çalışma kapsamında hazırlanan yazılım hesapla-

malarda 0..100 metre yüksekliklerde 10'ar metre

arayla 11 farklı harita hem REPA hem de DMİ veri-

lerinden hareketle ayrı ayrı oluşturulmuştur.

Yazılım tarafından kullanılmak üzere veri tabanına

yüklenen bu veriler, Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİE)

Genel Müdürlüğü ve Devlet Meteoroloji İşleri Genel

Müdürlüğü'nün İzmir'de bulunan Rüzgâr Hızı

Ölçüm İstasyonlarından elde edilen verilerdir. EİE

istasyonlarından elde edilen rüzgâr hızı verileri, 50

m yükseklikte, DMİ verileri ise 10 m yükseklikte

ölçülmüş değerlerdir. Bu değerleri, kurulması planla-

nan sistemde kullanılacak olan rüzgâr türbininin kule

yüksekliği için hesaplamak "Hellmann Yükseltme

Bağıntısı" ile mümkün olmuştur. Bkz denklem (2.1).

Vr = Kule yüksekliğinde hesaplanan rüzgâr hızı (m/s)

H = Kule yüksekliği (m)

Href = Referans alınan rüzgâr hızı (m/s)

aH

Vr = Vref . ——– (2.1)Href

(Ata, R. ve Çetin, N.S., 2007)

EİE-REPA ve DMİ istasyonlarından saatlik bazda

elde edilen rüzgâr hızı verileri, SQL veri tabanına

işlenmiş ve VB.net yazılım dili ile oluşturulan ara

yüz ile yazılan kodlar ile her bir istasyonun ortalama

rüzgâr hızı verisi matematiksel işlemler ile hesaplan-

mıştır. Verilen düzenlenmiş hali ayrıca Şekil 2 ve

Şekil 3'te de grafiksel olarak ifade edilmiştir.

SONUÇLARÇalışma kapsamında Ödemiş, Bergama, Dikili,

Selçuk, Foça, Seferihisar, Aliağa, Menemen, Çeşme

ve Güzelbahçe rüzgâr ölçüm istasyonlarına ait rüz-

gâr hızı verileri incelenmiştir. Hazırlanan yazılım ile

yapılan analiz ve karşılaştırmalar sonucunda aynı

yükseklikte ölçülen DMİ rüzgâr hızı verileri ile EİE-

REPA rüzgâr hızı verileri arasında yaklaşık olarak

%15-30 arasında fark olduğu ve DMİ verilerinin

daha yüksek olduğu anlaşılmıştır.

EİE-REPA verilerini ele alınan 10 istasyon için

değerlendirecek olursak, Bergama ve Foça bölgele-

rinde ölçülen rüzgâr hızı ortalamasının en yüksek


( )

Saat 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Ortalama

Selçuk 0,74 0,72 0,71 0,72 0,71 0,75 0,89 1,02 1,20 1,39 1,55 1,61 1,61 1,58 1,49 1,34 1,15 0,99 0,90 0,85 0,83 0,78 0,75 0,72 1,04

1,18 1,15 1,12 1,11 1,09 1,16 1,22 1,38 1,58 1,81 2,15 2,47 2,85 3,09 3,33 3,38 3,22 2,81 2,38 1,94 1,60 1,35 1,25 1,19 1,90

Seferihisar 1,54 1,50 1,48 1,49 1,51 1,69 1,97 2,29 2,57 2,78 2,90 2,95 2,94 2,93 2,77 2,52 2,20 1,89 1,72 1,66 1,61 1,55 1,54 1,53 2,06

2,06 2,02 1,96 1,98 1,98 2,10 2,32 2,56 2,84 3,05 3,17 3,19 3,20 3,14 3,04 2,86 2,65 2,45 2,30 2,25 2,20 2,15 2,13 2,08 2,48

Dikili 2,23 2,21 2,22 2,18 2,18 2,27 2,40 2,57 2,76 2,94 3,16 3,30 3,45 3,54 3,44 3,25 2,88 2,50 2,33 2,34 2,32 2,32 2,25 2,23 2,64

Bergama 2,14 2,16 2,14 2,17 2,22 2,41 2,76 2,98 3,13 3,22 3,32 3,40 3,45 3,48 3,40 3,21 2,94 2,68 2,48 2,38 2,26 2,24 2,22 2,18 2,66

Güzelbahçe 2,32 2,30 2,27 2,29 2,27 2,29 2,43 2,58 2,78 2,96 3,20 3,43 3,66 3,78 3,72 3,59 3,33 3,00 2,64 2,46 2,41 2,40 2,38 2,36 2,79

2,45 2,40 2,37 2,38 2,43 2,63 3,00 3,41 3,85 4,06 4,22 4,25 4,26 4,14 3,93 3,69 3,41 3,14 2,96 2,93 2,87 2,80 2,69 2,54 3,19

Menemen 2,55 2,67 2,67 2,81 2,99 3,16 3,55 3,85 3,96 3,94 3,89 3,99 4,10 4,15 4,00 3,68 3,21 2,78 2,59 2,67 2,64 2,63 2,56 2,54 3,24

Foça 5,56 5,52 5,60 5,61 5,57 5,65 5,72 5,95 5,96 6,09 6,18 6,23 6,19 6,01 5,93 5,70 5,53 5,51 5,64 5,85 5,91 5,76 5,65 5,58 5,80

Ocak Mart Ekim

6,33 6,63 6,76 4,88 5,33 6,64 7,12 7,10 6,73 7,25 5,89 7,35 6,50

5,60 5,86 5,98 4,31 4,72 5,87 6,30 6,28 5,96 6,41 5,21 6,51 5,75

6,82 7,14 7,28 5,25 5,74 7,15 7,67 7,64 7,25 7,81 6,34 7,92 7,00

7,31 7,65 7,79 5,63 6,15 7,66 8,22 8,19 7,77 8,36 6,79 8,49 7,50

6,58 6,88 7,02 5,06 5,54 6,89 7,39 7,37 6,99 7,53 6,11 7,64 6,75

6,53 9,38 7,99 6,59 6,72 7,99 8,62 9,89 6,09 10,65 7,10 8,43 8,00

6,58 6,88 7,02 5,06 5,54 6,89 7,39 7,37 6,99 7,53 6,11 7,64 6,75

7,79 8,16 8,31 6,00 6,56 8,17 8,76 8,73 8,29 8,92 7,24 9,05 8,00

7,55 7,90 8,05 5,81 6,36 7,91 8,49 8,46 8,03 8,64 7,02 8,77 7,75

7,54 8,09 7,68 5,77 8,07 7,74 7,68 8,71 6,67 7,02 5,81 9,23 7,50

Tablo 1. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü - DMİ rüzgâr ölçüm istasyonlarında 1O m yükseklikte ölçülensaatlik rüzgâr hızı ortalamaları . (Salmanoğlu, F, 2009)


Makale

olduğu görülmüştür. Aynı değerlendirmeyi DMİ

verileri için yaptığımızda ise Foça rüzgâr hızı verile-

rinin diğer ölçüm istasyonu verilerine oranla olduk-

ça yüksek değerlerde seyrettiği ortaya çıkmıştır.

DMİ ölçüm istasyonlarının İzmir sınırları içinde

sadece bu 10 noktada olması sebebiyle EİE-REPA'da

da sadece bu 10 nokta dikkate alınmış ve bütün

değerlendirmeler bu noktalar üzerinden yapılmıştır.

Aslında İzmir ili için daha kapsamlı bir rüzgâr veri

değerlendirme sistemi kurulması ve bu çalışmanın

paralelinde doğruluğu gerçek ölçüm verileri ile des-

teklenen bir rüzgâr haritasının ortaya çıkarılması

gerekliliği göze çarpmaktadır.

Bu sebeple ileriki dönemlerde, rüzgâr, ışınım ve


Şekil 2. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü - DMİ rüzgâr ölçüm istasyonlarında 10 m'de ölçülensaatlik rüzgâr hızı ortalamaları.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Ortalama

0,74 0,72 0,71 0,72 0,71 0,75 0,89 1,02 1,20 1,39 1,55 1,61 1,61 1,58 1,49 1,34 1,15 0,99 0,90 0,85 0,83 0,78 0,75 0,72 1,04

1,18 1,15 1,12 1,11 1,09 1,16 1,22 1,38 1,58 1,81 2,15 2,47 2,85 3,09 3,33 3,38 3,22 2,81 2,38 1,94 1,60 1,35 1,25 1,19 1,90

1,54 1,50 1,48 1,49 1,51 1,69 1,97 2,29 2,57 2,78 2,90 2,95 2,94 2,93 2,77 2,52 2,20 1,89 1,72 1,66 1,61 1,55 1,54 1,53 2,06

2,06 2,02 1,96 1,98 1,98 2,10 2,32 2,56 2,84 3,05 3,17 3,19 3,20 3,14 3,04 2,86 2,65 2,45 2,30 2,25 2,20 2,15 2,13 2,08 2,48

2,23 2,21 2,22 2,18 2,18 2,27 2,40 2,57 2,76 2,94 3,16 3,30 3,45 3,54 3,44 3,25 2,88 2,50 2,33 2,34 2,32 2,32 2,25 2,23 2,64

2,14 2,16 2,14 2,17 2,22 2,41 2,76 2,98 3,13 3,22 3,32 3,40 3,45 3,48 3,40 3,21 2,94 2,68 2,48 2,38 2,26 2,24 2,22 2,18 2,66

2,32 2,30 2,27 2,29 2,27 2,29 2,43 2,58 2,78 2,96 3,20 3,43 3,66 3,78 3,72 3,59 3,33 3,00 2,64 2,46 2,41 2,40 2,38 2,36 2,79

2,45 2,40 2,37 2,38 2,43 2,63 3,00 3,41 3,85 4,06 4,22 4,25 4,26 4,14 3,93 3,69 3,41 3,14 2,96 2,93 2,87 2,80 2,69 2,54 3,19

2,55 2,67 2,67 2,81 2,99 3,16 3,55 3,85 3,96 3,94 3,89 3,99 4,10 4,15 4,00 3,68 3,21 2,78 2,59 2,67 2,64 2,63 2,56 2,54 3,24

5,56 5,52 5,60 5,61 5,57 5,65 5,72 5,95 5,96 6,09 6,18 6,23 6,19 6,01 5,93 5,70 5,53 5,51 5,64 5,85 5,91 5,76 5,65 5,58 5,80

Ocak Mart Ekim

6,33 6,63 6,76 4,88 5,33 6,64 7,12 7,10 6,73 7,25 5,89 7,35 6,50

5,60 5,86 5,98 4,31 4,72 5,87 6,30 6,28 5,96 6,41 5,21 6,51 5,75

6,82 7,14 7,28 5,25 5,74 7,15 7,67 7,64 7,25 7,81 6,34 7,92 7,00

7,31 7,65 7,79 5,63 6,15 7,66 8,22 8,19 7,77 8,36 6,79 8,49 7,50

6,58 6,88 7,02 5,06 5,54 6,89 7,39 7,37 6,99 7,53 6,11 7,64 6,75

Bergama 6,53 9,38 7,99 6,59 6,72 7,99 8,62 9,89 6,09 10,65 7,10 8,43 8,00

6,58 6,88 7,02 5,06 5,54 6,89 7,39 7,37 6,99 7,53 6,11 7,64 6,75

7,79 8,16 8,31 6,00 6,56 8,17 8,76 8,73 8,29 8,92 7,24 9,05 8,00

7,55 7,90 8,05 5,81 6,36 7,91 8,49 8,46 8,03 8,64 7,02 8,77 7,75

7,54 8,09 7,68 5,77 8,07 7,74 7,68 8,71 6,67 7,02 5,81 9,23 7,50

Tablo 2. Elektrik İşleri Etüt İdaresi - EİE Rüzgâr Enerjisi Potansiyel Atlası - REPA'nın 50 m yükseklikteki rüzgâr hızı değerleri. (Salmanoğlu, F, 2009)


Makale

diğer meteorolojik verilerin kısa zaman aralıklarında

ölçüm yapan meteoroloji ölçüm istasyonlarının Ege

Bölgesi özelinde bir proje kapsamında ölçüm yapıp

kaydetmesi sağlanacaktır. Bu şekilde Ege Bölgesi

genelinde çözünürlüğü yüksek veriler elde edilecek-

tir. Bu verileri anlık olarak işleyebilen bir yazılımın

tarafımızdan oluşturulması ile yüksek frekansta veri

doğruluğuna sahip bir Ege Bölgesi Rüzgâr ve Güneş

haritası oluşturulması planlarımız arasındadır.


Şekil 3. Elektrik İşleri Etüt İdaresi - EİE Rüzgâr Enerjisi Potansiyel Atlası -REPA'nın 50 m yükseklikteki rüzgâr hızı değerleri.

Şekil 4. Yazılım kapsamında kullanılan İzmir haritası.


Makale


Şekil 5. Yazılım kapsamında elde edilen 10 m yükseklikteki İzmir ili rüzgâr haritası.



Makale



Şekil 8.


Makale

KAYNAKLAR

Ata, R. ve Çetin, N.S., 2007, 3 kW Otonom Bir

Rüzgâr Türbini Kurulumu ve Enerji Eldesi, Gazi

Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., Ankara, 43-45 s.

Çetin N. S., Çubukçu M., 2009, Güç Sistemleri

Olarak Güneş ve Rüzgâr Enerjilerine Türkiye'den

Örnekler, Ekoloji Teknik, Sayı 3, 34-37 s.

Eke, R., Kara, O. ve Ülgen, K., 2005, Optimization

of a Wind/Pv Hybrid Power Generation System,

International Journal of Green Energy, İzmir, 59-62 p.

Ekren, O. ve ÖZERDEM, B., 2003, Şebekeden

Bağımsız Çalışan Bir Rüzgâr-Güneş Hibrid Sistemin

Boyutlandırılması, 1. Ege Enerji Sempozyumu ve

Sergisi, Denizli, 246-250 s.

EWEA (European Wind Energy Association),2009, The Economics of Wind Energy, Belgium,

148-156 p.

Karakaya E., Özçağ M., 2003, Türkiye Açısından

Kyoto Protokolü'nün Değerlendirilmesi ve Ayrıştırma

(Decomposition) Yöntemi İle CO2 Emisyonu Belirle-

yicilerinin Analizi, VII. ODTÜ Ekonomi Konferansı,

Ankara, 1-31 s.

NURBAY N. ve ÇINAR A., 2005, Rüzgâr Türbin-

lerinin Çeşitleri ve Birbirleriyle Karşılaştırılması,

Kocaeli Üniversitesi, Umuttepe Yerleşkesi, Kocaeli,

3-5 s.

Özdemir, A. H., 2002, Yenilenebilir Enerji

Kaynaklarının Hibrid Kullanımı İle Bir Botun

Modellenmesi ve Maliyet Analizi, Yüksek Lisans

Tezi, Gebze, 54-62 s.

Özdamar, A., Özbalta, N. ve Yıldırım E.D., 1998,

Rüzgâr ve Güneş Işını Enerjilerinin Birbirini

Tamamlaması: İzmir Örneği, İzmir, 3-7 s.

Pattel, M. R., 1999, Wind and Solar Power Systems,

Ph. D., P.E, U.S. Merchant Marine Academy Kings

Point, New York, 50-84 p.

Salmanoğlu, F, 2009, Rüzgâr-Fotovoltaik Otonom

Hibrid Güç Sistemlerinin Algoritmik Bir Yaklaşımla

Optimal Tasarımı, Ege Üniv., Yüksek Lisans Tezi.

Salmanoğlu, F, Çetin, N.S, 2011, 'The Software

Package for Design Optimization of the Wind/

Photovoltaic Autonomous Hybrid Power System: A

Case Study for Ankara City', Energy Sources Part A:

Recovery, Utilization, and Environmental Effects.

Salmanoğlu, F., Çetin, N. S., 2009, Rüzgâr -

Fotovoltaik Otonom Hibrid Güç Sistemlerinin

Optimum Maliyetle Boyutlandırılması Üzerine

Paket Bir Yazılım, Ege Bölgesi Enerji Forumu 2009

(EBEF 2009), Denizli Pamukkale Üniversitesi.



Documents

Abstract - TMMOB Makina Mühendisleri Odası · 2015-10-15 · Ma ae sorgulama dili ile geliUtirilen bir yazılım ile bu istas-yonlara ait 0..100 metre yükseklikteki rüzgâr harita-ları