Kütahya rüzgar karakteristiğinin istatiksel analizi ve elektrik üretimine uygulanabilirliği

Abstract

Toplumların kalkınmasında en önemli parametrelerden biri olan enerjinin; temiz, ekonomik, sürekli ve kesintisiz bir şekilde, güvenilir bir arz sistemi ile karşılanması tüm ülkelerin gündeminde olan bir konudur. Bu koşullar altında, çevreye karşı duyarlı ve sürdürülebilir enerji kaynaklarının kullanımına gereksinim vardır. Ancak birinci öncelik enerjide dışa bağımlılık oranını minimize etmek için yerel kaynakların kullanımı üzerindedir. Bu nedenle; ülkeler, fosil yakıtların tüketimini azaltacak, rüzgar, jeotermal, hidrolik, güneş, biyokütle ve dalga enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelecek enerji politikaları arayışına gitmektedirler. Bu kaynaklar içerisinde kullanım ve teknolojik bakımdan en hızlı gelişme ise rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinde görülmektedir. Bu bakımdan ülkemiz için önemli bir potansiyel teşkil eden rüzgar enerjisinin artan ölçülerde kullanılması; enerji sorununun çözümüne, ülke ekonomisine ve çevre kirliliğinin azaltılmasına büyük ölçüde katkı sağlayabilir. Bu çalışmada, alternatif ve temiz bir enerji kaynağı olarak bütün dünyada önem kazanan rüzgar enerjisinden yararlanma olanakları araştırılmıştır. Bu amaçla, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi Merkez Kampus alanı içerisinde bulunan Bünelek Tepe, rüzgar ölçümü için uygun arazi olarak belirlenmiş ve bu bölgeye rüzgar ölçüm istasyonu kurulmuştur. Bölgeye kurulan istasyondan; Temmuz 2001-Haziran 2004 tarihleri arasında 36 ay boyunca rüzgar verileri, CallAlog 02 yazılımı vasıtasıyla alınmış ve alınan bu veriler çeşitli istatistiksel yöntemlerle değerlendirilmiştir. Alınan verilerin değerlendirilmesinde; Maksimum Olabilirlik Tahmini (MLE), En Küçük Kareler Yöntemi (LSM) ve Robust Asimetrik Dağılım Parametre Tahmini (RADPE) parametre kestirim tekniği olarak kullanılmıştır. Bu parametre kestirim teknikleri ile olasılık yoğunluk fonksiyonu olarak; Weibull, Lognormal ve Gamma dağılımları test edilmiştir. Alınan veriler ile yapılan testler neticesinde, RADPE parametre kestirim tekniği ve Lognormal olasılık yoğunluk fonksiyonunun seçilen bölge için daha iyi sonuçlar verdiği görülmesine karşın enerji hesaplamaları yapılırken, parametre kestirim tekniği olarak MLE ve olasılık yoğunluk fonksiyonu olarak Weibull dağılımı kullanılmıştır. Bunun nedeni, rüzgar enerjisi potansiyelinin hesaplanmasında kullanılan mevcut yazılımların,farklı parametre kestirim teknikleri ve farklı olasılık yoğunluk fonksiyonları seçimine olanak vermemesidir. Çalışmada, MLE parametre kestirim tekniği ve Weibull olasılık yoğunluk fonksiyonuna göre ALWIN yazılımı ile bölgenin rüzgar enerji potansiyeli hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalarda; ölçümlerden elde edilen yıllık ortalama rüzgar hızı 4,80 m/s, Weibull ölçek parametresi (c) 5,36 m/s, şekil parametresi (k) 1,58 ve bölgenin güç yoğunluğu 53-61 W/m2 olarak bulunmuştur. Bunun yanısıra rüzgar gözlem istasyonundan alınan veriler kullanılarak, 6 farklı rüzgar türbini imalatçısının 26 farklı modeldeki türbinlerinin katalog değerleri ile bölgeden üretilebilecek elektrik enerjisi ve kapasite faktörleri hesaplanmıştır. Rüzgardan elektrik enerjisi üretimi için, bölgeden elde edilen rüzgar verilerine göre sahaya kurulması düşünülen rüzgar türbininin maliyet analizi yapılmıştır. Yapılan analizde, Dumlupınar Üniversitesi Merkez Kampusunün elektrik ihtiyacının karşılanması amacıyla belirlenen rüzgar türbini modeline göre enerji üretim maliyeti, öngörülen kabuller ile 8,02 USCent/kWh olarak hesaplanmış ve bu maliyete göre sistemin kendisini 17,55 yılda geri ödeyeceği belirlenmiştir. Sonuç olarak; bölge rüzgar karakteristiğinin istatistiksel değerlendirilmesi ve yapılan maliyet analizi, bölgede rüzgar santralından elektrik enerjisi üretiminin mevcut teknolojiye göre şu an ekonomik olmadığını göstermektedir. Gelecekte ise; elektrik enerjisi alanında rüzgar enerjisi kaynaklarının kullanımını özendirecek teşvik uygulamaları, toplumsal fayda ön planda tutularak yapılacak yasal düzenlemeler, malzeme bilimindeki gelişmeler, rüzgar türbini ekipmanlarının teknolojik gelişimi ve seri üretimlerinden dolayı maliyetlerinin düşmesi sayesinde bölgede rüzgar enerjisinden elektrik üretiminin mümkün olabileceği söylenebilir.