Hızla artan dünya nüfusu ve teknolojik gelişmelere bağlı olarak enerjiye olan talep günden güne artmaktadır. Bu talep enerji kaynağı sorununu da beraberinde getirmektedir. Doğadaki fosil kökenli (petrol,kömür vb.) enerji rezervlerinin zamanla tükenecek durumda olmaları, çevreye saldıkları CO2 vb. zararlı gaz miktarları ve küresel ısınmaya sebebiyetleri bilinmektedir. Bu nedenle enerji üretimi konusunda alternatif çözümler aranmaya başlanmış ve rüzgar enerjisi gibi doğaya hiçbir atık madde bırakmayan temiz ve yenilenebilir enerjilere yönlenilmiştir. Bu maksatla Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi elektriğini kendi rüzgarı ile üretmeyi hedeflemiş ve İstiklal Yerleşkesi’nin rüzgar enerji potansiyelini belirlemek üzere çalışmalar başlatmıştır. Bu çalışma ile kampüs içerisine rüzgar ölçüm istasyonu kurulumu yapılarak 12 ay boyunca ölçüm ve veri takibi yapılmıştır.
1. Giriş
Son zamanlarda dünya genelinde birçok ülke artış gösteren enerji ihtiyacını karşılamak üzere tükenmekte olan fosil kökenli enerji kaynaklarının alternatifi olarak yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmiştir [1]. Tüm Dünyada yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde rüzgar enerjisi en gelişmiş ve ticari olarak en ekonomik enerjidir [2]. Rüzgar enerjisine yönelmenin ardında fosil enerji kaynaklarının sınırlı rezervlerinin kalması, çevreye saldıkları CO2 vb. gazlar, küresel ısınmaya etkisi [3], atıl durumda olan rüzgar enerji potansiyelini değerlendirme hissiyatı, sosyo-ekonomik ve politik açıdan dışa bağımlı olmaktan kurtulabilme maksadıyla ülke kaynaklarının kullanılmasındaki toplum bilinci, rüzgar türbini üzerine çalışan (üreten, satan, sistemi kuran) firmaların sektördeki kayda değer kar marjları[4], rüzgar santrallerinin diğer enerji santrallerine kıyasla daha hızlı kurulumu vb. nedenler bulunmaktadır [5]. Ayrıca yapılan araştırmalara göre 57.000 ağacın yapacağı CO2temizleme işlemine denk işi 500 kW gücünde bir rüzgar türbininin yaptığı belirtilmektedir [6].
Rüzgar türbinlerinin elektromanyetik alana etki ederek radyo-TV alıcılarına parazit oluşturabilme ve kuş ölümlerine neden olma ihtimalleri bulunmaktadır, fakat bu durumun engellenmesi gayet kolay ve ucuz olup neredeyse ortadan kaldırılmış durumdadır [5,7].Çıkardıkları sesler ise sanılanın aksine son derece düşüktür. Öyle ki 250 m uzaklıktaki bir rüzgar türbinin gürültü seviyesi 45 dB iken sıradan bir ofisteki mevcut gürültü değeri 70 dB ve araba içindeki gürültü değeri ise 80 dB civarlarındadır [8].
2014 yılı itibariyle ülkemizin kurulu gücü 68 719,1 MW (yaklaşık 69 GW) dolaylarındadır [9]. 2013 yılı toplam elektrik tüketimimiz ise 245 484 GWh’tir [10]. Dolayısıyla ülkemizin enerji konusunda dışa bağımlı bir ülke olduğu açıktır. Bu dengeyi sağlayabilmek için mevcut enerji kaynaklarımızın değerlendirilip yerli enerji santrallerimizin sayı ve kapasitelerinin artırılması gerekmektedir. Ayrıca çeşitli coğrafi bölgelerde değerlendirilmeyi bekleyen rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarımıza gereken önem derhal verilmelidir.
Yapılan araştırmalara göre,ülkemizin rüzgar enerji toplam potansiyeli 48 000 MW olarak belirlenmiştir. Bu güç değeri hesaplanırken rüzgar hızı 7 m/sn’nin üzerindeki bölgeler dikkate alınmıştır [11]. Ülkemizde kurulu rüzgar santrali toplam gücü en güncel verilere göre yaklaşık 3 512 MW’tır [9]. Oysa ki bu değer toplam rüzgar potansiyelimizin maalesef ki % 7-8’lik kısmına tekabül etmektedir. Dolayısıyla halen değerlendirilmeyi bekleyen bir hayli rüzgar potansiyelimizin bulunduğu görülmektedir.
2. Rüzgar ölçüm sistemi
Bir bölgenin rüzgar enerji potansiyelinin belirlenmesi için o bölgeye ait bazı veriler bilinmelidir. Bu nedenle rüzgar potansiyeli açısından verimli olduğu düşünülen koordinat tespit edilerek ölçüm istasyonu montajı yapılmalı ve ölçüm işlemine geçilmelidir. Ölçüm istasyonunun tasarımı ve ilgili sensörlerin montajı Meteoroloji Genel Müdürlüğü’nün Ölçüm Standartları Yönetmeliği’ne uygun olmalıdır. Ölçüm işlemi en az 12 ay boyunca devam etmeli [12-14]ve o bölgeye ait rüzgar hızı, rüzgar frekansı (rüzgar esme sıklığı) ve rüzgar yönü vb bilgilerin ölçülerek kaydedilmesi gerekmektedir [15]. Bu işlemin ardından analiz ve değerlendirme aşamasına geçilerek toplam potansiyel hesaplanmalıdır.
Türbin verimi ve maliyeti dikkate alındığında elektrik üretimi için rüzgar hızının alt sınırı 5-6 m/sn olarak kabul edilmiştir [15]. Verimli yatırımlar için ise 7 m/sn’nin üzerindeki ortalama rüzgar hızları uygun görülmektedir [16]. Ayrıca yapılan araştırmalar rüzgar türbinlerinin çalışma aralığının 3 m/sn ile 25 m/sn arasında olduğunu göstermiş ve bu aralığın dışında kalan rüzgar hızlarının türbinleri olumsuz yönde etkilediği kabul görmüştür [13].
Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi İstiklal Yerleşkesi’ne rüzgar ölçüm istasyonu kurulması için kampüs içinde özenle koordinat belirleme çalışmaları yapılmıştır. Bu maksatla farklı zaman dilimlerinde farklı noktalara çıkılmış ve rüzgar hızları gözlemlenmiştir. Arazideki en uygun nokta 1313 m rakımında UTM E 263254 ve N4173479 koordinatları olarak belirlenmiştir. Belirtilen durum Şekil 1’de gösterilmiştir.
Kule 50 m yarıçaplık alanı kapsayacak şekilde her biri 3 m olan 21 adet modül ile kurulmuş ve toplam 63m’lik irtifa elde edilmiştir. Kurulumun belirli aşamalarında kule dengesini sağlamak maksadıyla 40 m ve 50 m yarıçaplık alanlarda çelik gerdirme halatları kullanılarak kule dengesi sağlanmıştır. Bu esnada kule üzerine ilgili sensör ve cihazların montajı yapılmıştır. Montajlanan cihazlar ve teknik özellikleri Tablo1’de verilmiştir.
Ölçüm kulesinin 30 m ve 61m irtifasında 2 adet rüzgar hız sensörü, 28 m ve 59 m irtifasında 2 adet rüzgaryön sensörü, 3.5 m irtifasında 1 adet basınç sensörü, 4 m irtifasında 1 adetsıcaklık ve nem sensörü ve 3.5 m irtifasında ise 1 adet Data Logger montajı yapılmıştır. Şebekeye ihtiyaç duymadan beslenen kule enerjisini 20W’lık güneş paneli ve 12V’luk kuru akü ile karşılamaktadır.
İstiklal Yerleşkesi’ne ait ilgili sensörlerden elde edilen veriler Data Logger cihazı ile kayıt altına alınıp GSM modem üzerinden proje ekibine aktarılmaya devam etmektedir. Kule ve sensörler topraklama hattı ile yıldırıma karşı korunmuştur. Ayrıca uçak ikaz lambası ile tüm sistemin güvenliği sağlanmaktadır.
Proje Akademik/ Teknik Danışmanı Öğr. Gör. Alper KEREM ilk teknik geziyi öğrencileri için düzenlemiştir. Kule kurulum aşamasında gerçekleştirilen gezi de yapılan bu çalışmanın önemi vurgulanarak koordinat belirleme çalışmaları ve ilgili ölçüm sensörleri ve özellikleri tüm teknik detaylarıyla öğrencilere aktarılmıştır.
3. Sonuç ve öneriler
