E-Dergi Oku 
E-Bültene Abone Olun
 
ARTEMİS ARITIM
ENERTEK

Dengelenmiş Enerji Maliyetini Rüzgar Kulesinin Boyunu Yükselterek Düşürebilir Miyiz?

Dengelenmiş Enerji Maliyetini Rüzgar Kulesinin Boyunu Yükselterek Düşürebilir Miyiz?

25 Ocak 2019 Cuma / 11:11 | YENİLENEBİLİR ENERJİ
147. Sayı (Ocak-Şubat)
211 kez okundu

GÜNEŞ DEMİRBAŞ, PE     
CEO, G-Tower
www.g-tower.com
gdemirbas@g-tower.com

SUKAN KÜLEKÇİ
İnşaat Yük. Mühendisi / İNTAÇ Kurucu Ortağı
www.intacinsaat.com
sukan@intacinsaat.com

Amerika Birleşik Devletleri (ABD)’ne 2009 yılında işimden ötürü taşındığım zaman, hem Türkiye’de hem de ABD’de tüketilen elektriğin yaklaşık %1-2’si rüzgâr enerjisinden karşılanıyordu. Bu oran, 2019 yılına girdiğimiz şu günlerde her iki ülke için de %6-7 seviyelerine çıktı. Bu artış dünyanın değişik coğrafya ve pazarlarında paralellik gösterdi. 19. yüzyıla damgasını vuran kömür, 20. yüzyılda enerji üretim pazarındaki yerini yavaşça petrol ve doğalgaza karşı kaybetti. Bu durum 21. yüzyılda petrol ve doğalgazdan ağırlıklı olarak Rüzgâr ve güneş olmak üzere yenilebilir enerji kaynaklarına doğru kaymakta. Aksi halde “Blue Marble” (Mavi Mermer) olarak tanımlanan güzel gezenimizde yaşam sınırlı, nedeni de iklim değişikliği.

21. yüzyıla girerken rüzgâr enerjisinin önündeki en büyük engel, maliyetlerin çok yüksek olmasıydı. O dönemde Rüzgârdan üretilen enerjinin; kömür, nükleer, petrol ve doğalgazdan üretilen enerji maliyetleri ile rekabet edebilmesi bir hayaldi; ancak ilerleyen rüzgâr enerjisi teknolojisi, bu zinciri son birkaç yıldır ciddi anlamda kırdı. Pek çok ülkeden ve coğrafyadan, değişik mevsim ve aylarda rüzgâr enerjisinin dengelenmiş enerji maliyetleri (Levelized Cost of Energy – LCOE”) baz alındığında, en ekonomik enerji kaynağı olduğuna dair haberler ve grafikler sosyal medyada yayıldı ve yayılmakta. Bu gezegenimiz için umut veren bir gelişme!

Rüzgâr enerjisi teknolojisi son 20 yıldır ciddi bir atılım gerçekleştirdi, hatta son birkaç yıldır bir doygunluğa ulaştı. Türbinler 8 MW mertebelerini zorlamaya başladı. Bununla birlikte rüzgâr çiftliği altyapısının en önemli kalemlerinden enerji nakil hatları tüm dünyada çok gelişti. 21. yüzyılın başında dünya genelinde, rüzgâr enerjisi için en büyük sıkıntılardan bir tanesi yetersiz enerji nakil hattı ağıydı. Örneğin, ABD’de ana rüzgâr enerjisi kaynakları Rocky Dağları dediğimiz, Texas’ın kuzeyinden başlayıp Colorado, Oklahoma, Kansas, Wyoming, Idaho, Utah ve Montana gibi eyaletleri kapsayan coğrafyada bulunuyor. Ancak bu bölgede nüfus yoğunluğu oldukça az. ABD’de nüfus yoğunluğu; Büyük Okyanus sahilinde, Atlas Okyanusu sahilinde ya da Meksika Körfezi kıyılarındadır. Bu da son 20 yılda ABD’nin merkezinden kıyı şeritlerine uzanan yüksek voltaj gerilim hatlarının yapılmasına yol açtı. Bu her yıl gelişen enerji nakil hattı ağı, Rocky Dağları eteklerinde yeni rüzgâr çiftliklerinin kurulmasının önünü açtı. Aynı durumu daha küçük ölçekte Texas eyaleti için de gördük. Eyaletin kuzeyinde müthiş rüzgâr enerji kaynakları mevcut; ancak nüfus, eyaletin merkezinde ve güneyinde bulunuyor (Houston, Dallas, San Antonio ve Austin). Bu da CREZ (Critical Renewable Energy Zone) projesini doğurdu. Eyaletin dört bir yanına 345 kV’lik yüksek voltaj enerji nakil hatları döşendi. Bu hatlar Texas’ın kuzeyinden nüfusun yoğun olduğu bölgelere temiz enerjiyi güvenilir bir şekilde taşıyor.


Yukarıdaki paragraftan da anlayabileceğiniz gibi rüzgâr enerjisi artık politik bir durum olmaktan çıktı. İnsanoğlunun “Blue Marble”i söndürmemesi için yapması gereken zorunluluklardan
birisi oldu. Texas gibi oldukça koyu muhafazakar bir eyalet bile, son 20 yıldır rüzgâr enerjisine çok ciddi yatırımlar yaptı. ABD’de rüzgâr çiftliklerinin en çok kurulu olduğu eyalet “Red State” (kırmızı eyalet, muhafazakar cumhuriyetçi) olarak bilinen Texas’tır. Dünya’da petrol ve doğalgaz sektörünün merkezleri Texas’ın en büyük iki şehri Houston ve Dallas olmasına rağmen! Peki neden Texas bu hamleleri yaptı. Texas, California ya da New York eyaletleri gibi açık görüşlü ve sırf yeşil olduğu için rüzgâr enerjisine yatırım yapacak değil. Asil sebep, rüzgâr enerjisinin dengelenmiş enerji maliyetinin düşmesi, diğer enerji kaynaklarından daha ekonomik bir çözüm olmaya başlaması. Sonuçta herkes cebinden çıkan paraya bakıyor, her ne kadar konu iklim değişikliği de olsa!

Türkiye enerjide dışa oldukça bağımlı. Diğer pek çok ülkede olduğu gibi, Türkiye de rotasını rüzgâr enerjisine kaydırmış durumda. Türkiye coğrafyasında güçlü durabilmek, gelişen teknolojileri yakalayabilmek için yerli enerji kaynaklarını en verimli şekilde kullanmak zorunda. Ülkemizde çok bulunan kömür artık Paris Antlaşması ve iklim değişikliğinden ötürü rafa kalkmış durumda. Nükleer her zaman bir alternatif, özellikle rüzgâr ve güneşten tedariki sıkıntı yaratan baz enerji kaynağını karşılamak için uygun bir çözüm, güvenilir bir şekilde yapılıp işletildiğinde! Ülkemizde petrol ve doğalgaz yok. O nedenle en milli ve güvenilir çözüm, gerek rüzgâr, gerekse güneş enerji kaynaklarımızı en verimli şekilde kullanmak. Türkiye’nin 80 m’deki rüzgâr enerji kaynağı haritası baz alındığında, rüzgârın güçlü olduğu pek çok bölgeye yatırımların yapıldığını görmekteyiz. Ülkemizde kurulan rüzgâr çiftliklerinin göbek yüksekliği (hub height), endüstri standardı olarak, genellikle 80 m ile 100 m arasında değişmekte. Göbek yüksekliğini 120 m ve hatta 140 m seviyelerine taşımak ülkemizde yeni rüzgâr enerji çiftliklerinin kurulmasının önünü açacaktır. Bu hem yerli enerji demek, hem temiz enerji demek, hem de istihdam demek. Buradaki en büyük engel kulelerin boylarını ekonomik bir şekilde yükseltmek. Rüzgâr kulelerinin boylarını arttırmak dengelenmiş enerji maliyetini düşürmenin yollarından bir tanesi.


Rüzgâr kulelerinin boylarını 120-140 m bandına çıkarmak, özellikle ABD ve Avrupa’nın epeydir kafa yorduğu bir konu. Dünya çapında rüzgâr enerjisi konusunda bilimsel araştırmalarda lider, ABD’li araştırma kurumu Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (National Renewable Energy Laboratory - NREL) önemli bir araştırma raporunun sonuçlarını(1) yayınladı. Bu rapora göre, rüzgâr kulesi göbek yüksekliği 120 m üzerine ve hatta 140 m seviyelerine çıktığı zaman daha düzenli ve güvenilir enerjiye ulaşmak mümkün. Rapora göre arttırılmış göbek yüksekliği ile rüzgâr türbinleri daha az türbülansa maruz kalıyor ve daha güçlü rüzgâr enerji kaynaklarına ulaşmak mümkün bir hal alıyor. Dolayısıyla, rüzgâr türbinlerinin verimliliği ve bununla doğru orantılı olarak daha yüksek kapasite faktörü elde etmek mümkün oluyor. Bu gelişme sayesinde, dengelenmiş enerji maliyeti (“levelized cost of energy - LCOE”) düşüşe geçiyor. NREL’in yayınladığı rapora göre teknolojik olarak mümkün olan uygulanabilir ve güvenli göbek yüksekliği 120 m ile 140 m arasında değişmekte. Rüzgâr kule boylarının 100 m civarı ile sınırlandırılmasının en büyük nedenlerinden bir tanesi imalat limitlerinin artması ve nakliye maliyetleri. 100 m boyundaki bir rüzgâr kulesinin alt çapı 4 m ile 5 m arasında değişmektedir. Kulenin boyu 120 m ve 140 m mertebelerine çıktığında alt çapın gerek frekans hesaplarından ötürü, gerekse yorulma ve dayanım hesaplarından ötürü kule alt çapının 7 m, 8 m ve hatta 9 m
seviyelerine çıkması gerekmektedir. Bu da nakliye maliyetlerini aşırı derecede artırmaktadır. İmalatçıların üretim kapasitelerini zorlamaktadır. Göbek yüksekliğinin 120 m üzerine çıkarılması için dünyada pek çok sistem denenmiştir. Bunlardan iki tanesi gerçek anlamda verimli ve ekonomik çözüm sunmaktadır. Birincisi betonarme kule kullanımı. Sahada hazırlanan prekast dairesel betonarme parçalardan oluşmaktadır. Bu tip betonarme kule çok ciddi bir saha ve kalıp planlaması ve tasarımı gerektirmektedir.

Ayrıca tünel kalıp yöntemi de üzerinde çalışılan bir sistemdir. Betonarme kulelerinin tepe gövdesi genellikle bildiğimiz çelik kuleler olmaktadır. Göbek yüksekliğini 120 m’nin üzerine çıkarmanın bir diğer yolu cıvatalı bağlantıdan oluşan çelik modüler kuledir. G-Tower çelik modüler kulenin patentinin sahibi Nebraska merkezli Northstar Wind firmasının ana danışmanlarındandır; ABD, Avrupa ve Brezilya rüzgâr enerjisi sektörlerinde modüler çelik kule ile ilgili çeşitli projeler üzerinde çalışmaktadır. Panelli tasarım sayesinde direğin alt çapı 7-10 m mertebesine kadar genişletilebilmektedir. Yine panelli tasarım sayesinde nakliye standarttır ve konteynerler ile sahaya rahatlıkla ve düşük maliyetle yapılmaktadır.

Ayrıca direğin alt çapının genişlemesi kuleden temele geçişteki yük yoğunluğunu da rahatlatarak temel maliyetinin daha az çıkmasına olanak vermektedir. Çelik modüler kulede panellerin dikey cıvata bağlantı plakaları ile birleşmesi sonucu gövdeler oluşmaktadır. Gövdelerin de yatay cıvata bağlantı plakaları ile birleşmesi sonucu kule oluşmaktadır. Böylelikle gövdeler arasındaki bağlantıyı sağlayan maliyeti yüksek kalın flanş plakalara gerek kalmamaktadır. 120-140 m mertebesinde bir kule 20-25-30 mm kalınlığındaki plakalar ile çözülebilmektedir. Kuledeki tek kaynaklı nokta türbinin bağlandığı tepe flanşıdır, bunun dışında kaynak yoktur. Bu sayede kulenin imalat maliyeti yaklaşık %15-25 azalmaktadır. Panelli sistem sayesinde lojistik maliyeti %50-85 azalmaktadır. Temel maliyeti %20-40 azalmaktadır. Cıvatalı sistemden ötürü kulenin montaj maliyeti saha koşullarına göre %40-85 civarı artmaktadır. Çelik modüler kulenin toplam kurulum maliyeti diğer alternatiflere göre yaklaşık %20-30 daha azdır. Bu yatırımcı ve proje geliştiren firmalar için oldukça cazip bir kazanımdır.

“Blue Marble”in sönmemesini sağlamak, rüzgâr enerjisi sektöründe çalışan biz mühendislere ciddi bir sorumluluk yüklemekte. Bu sorumluluk bilinci ile 2013 yılında ABD’de G-Tower’ı kurdum. G-Tower, başta ABD olmak üzere Avrupa ve Brezilya rüzgâr enerji pazarlarında göbek yüksekliği arttırılması için geliştirilen teknolojilerin uygulanabilmesi ve hayata geçirilmesi konusunda danışmanlık yapan bir firmadır. Kuzey Amerika rüzgâr enerjisi sektörünün kalbi Boulder, Colorado merkezli G-Tower enerji altyapı projelerine kule ve direk mühendisliği çözümleri sunmaktadır. G-Tower rüzgâr enerjisi, enerji nakil hattı, telekom, aydınlatma ve güneş enerjisi sektörlerine mühendislik, proje yönetimi ve tedarik hizmetleri sunmaktadır. G-Tower kurulduğundan beri, 6 ayrı kıtada 20’yi aşkın ülkede başta yenilebilir enerji sektörü olmak üzere pek çok enerji altyapı projesi tamamlamıştır. G-Tower dünya çapında yer alan rüzgâr kule mühendisliği uzman ligini Türkiye pazarına getirmek amacıyla İstanbul merkezli INTAC Mühendislik ile birlikte G-Tower & INTAC olarak ilerlemektedir. INTAC Mühendislik Türkiye’de yapısal çelik tasarımı ve ileri düzey mühendislik konularında sektörün önde gelen uzman mühendislik firmalarından biridir. Göbek yüksekliği 120 m’nin üzerine çıkmış kule sistemleri ile ilgili uluslararası tecrübelerimizi G-Tower & INTAC olarak Türkiye rüzgâr enerjisi sektörüne getireceğimiz için çok heyecanlıyız.

1) NREL’in yaptığı araştırma sonuçları: https://www.nrel.gov/docs/fy17osti/68732.pdf 


 


İlginizi çekebilir...

Rüzgar ve Güneşte Yüzde 20'lik Paya Ulaşılabilir

"Rüzgar ve Güneş Türkiye'de Enerji Dönüşümünü Nasıl Hızlandırabilir: Küresel Örnekler" isimli raporunu yayınladı....
6 Aralık 2018 Perşembe / 10:12

"Türkiye Enerjide Yüzünü Güneşe Dönüyor"

Türkiye güneş zengini bir ülke'¦ Ülkemiz, günde ortalama 7.2 saat, yılda ise 2.650 saat güneş alıyor. Yani Türkiye'nin en kuzey noktasında bul...
22 Kasım 2018 Perşembe / 11:00

Kars için Biyogaz Sistemlerinin Önemi

Dünyada nüfus artmakta ve teknoloji hızla gelişmektedir. Gelişen sanayi ve endüstrinin her yıl enerji ihtiyacı artarak devam etmektedir. Bugün büyük o...
22 Kasım 2018 Perşembe / 09:37


©2019 B2B Medya - Teknik Sektör Yayıncılığı A.Ş. | Sektörel Yayıncılar Derneği üyesidir.