Denize kurulan yüzen temel ve sabit temelli rüzgar türbin projelerinin planlanması ve seviyelendirilmiş enerji maliyet analizleri

Denize kurulan rüzgar türbin endüstrisinde su derinliğinin daha yüksek olduğu ve karadan daha uzak yerlere yönelme eğilimi, rüzgar türbin projelerinin kurulum ve operasyon süreçlerinin planlanmasını zorlaştıran kompleks altyapı gereksinimlerini de beraberinde getirmektedir. Yüzen temelli rüzgar türbin sistemleri, endüstrinin karşı karşıya kaldığı bu zorluklara çözüm getirme açısından büyük potansiyel içermektedir. Birçok simülasyon ve protatip proje ile yüzen temelli sistemlerin teknik fizibilitesi gösterilmiş olsa da, ekonomik fizibilite bu sistemlerin ticarileşmesinin önündeki zorluklardan biridir. Bu çalışmada ele alınan Glosten PelaStar çekme kazıklı tip platform konseptinin özgün yüzen gövde yapısı ve yüzen mavna tasarımı, bu projenin yaşam çevrim maliyetini oluşturan bazı yatırım giderlerini arttırmaktadır. Fakat sabit temelli sistemlerden farklı olarak bu konseptin sağladığı karada kurulum ve devreye alma fazlarının yapılabilmesi, projenin erken bir tarihte tamamlanması ve kaynak maliyetlerinin düşürülmesi gibi avantajları da beraberinde getirmektedir. Projelerin yaşam çevrim maliyetinin azalması, rüzgar türbin sahalarındaki yıllık rüzgar hızı ve türbinlerin nominal gücü gibi parametrelere de bağlı olarak değişen seviyelendirilmiş maliyetleri de azaltmaktadır. Bu çalışmada yüzen temel ve sabit temel konseplerini karşılaştırmak için, rüzgar türbin sahasının Kuzey Denizinde, Almanya sınırları içerisinde bir bölgede karadan 54 km uzaklıkta bir alana kurulacağı ve rüzgar türbin parkının 83 türbinden oluşacağı varsayılmıştır. Projenin maliyet analizlerini yapmak için kurulum süresi 28 ay, operasyon periyodu ise 20 yıl olarak alınmıştır. Yüzen temelli rüzgar türbin tasarımının kurulum aşamasında sağladığı avantajlardan dolayı, çalışmanın 5. Bölümünde montaj ve inşaat süreci, primavera programı kullanılarak iş kalemlerine ayrıldı ve her iki farklı konsept için zaman planı yapıldı. Sabit temelli rüzgar türbin projesinin kurulumunun, denizde, dolayısıyla karada kurulan yüzen temelli türbin projesine göre daha kötü hava şartlarında gerçekleşmesi nedeniyle, kurulum sırasındaki hava koşullarına dair istatistiksel verilere dayalı hava tahmin raporları, primavera programına entegre edildi. Yüzen temelli proje için 260 gün, sabit temelli proje için 288 gün kurulum süreci hesaplandı. Bu zaman planı baz alınarak kurulum sürecinde çalışacak inşaat isçilerinin maliyetleri hesaplandı. Ön montaj, montaj, kurulum, mekanik, elektrik işlerinin devreye alınması, test ve denetleme süreçlerinde görev alacak beyaz ve mavi yaka işçilerin toplam maliyeti, PelaStar yüzen temel projesi için 27,805,774 Euro olarak hesaplanırken, sabit temelli proje için 31,750,568 Euro olarak hesaplandı. Çalışmanın 6. Bölümünde rüzgâr enerjisi üretmekte olan rüzgâr türbin sahasına ait bir yıllık rüzgar hızı verileri kullanılarak yıllık enerji üretimi hesabı yapıldı. Örnek yıllık enerji üretim hesabi için, rüzgar türbininin 7 MW'lık güçte olduğu kabul edildi ve güç eğrisi ve rüzgar verileri baz alınarak seçilen türbine ait bir yıllık enerji üretiminin 39550 MWh ve kapasite faktörünün maksimum 64.5 % olduğu hesaplandı. Çalışmanın 7. Bölümünde öncelikle enerji maliyet analizi (LCOE) hesabına ilişkin kullanılan yöntemler ele alındı ve kullanılan yönteme göre farklı sonuçlar elde edilebileceğini göstermek için aynı maliyet ve enerji üretim verileri kullanılarak üç farklı yöntem ile seviyelendirilmiş enerji maliyet hesabi yapıldı. Basit LCOE yöntemiyle 124.9 Euro/MW saat sonucu elde edilirken, maliyet akış LCOE yöntemi ve geliştirilmiş maliyet akış LCOE yöntemiyle sırasıyla 141.8 Euro/MW saat ve 148.36 Euro/MW saat sonuçları elde edildi. Yüzen temel ve sabit temel konseptlerinin LCOE hesaplarını yapmak için, amortisman ve ödenen faizlere uygulanan vergi indirimlerini de hesaba eklemek amacıyla geliştirilmiş maliyet akış LCOE yöntemi seçildi. 7. bölümde metotların karşılaştırılmasının yanı sıra, PelaStar ve sabit temel projelerinin maliyet kalemleri detaylı olarak ele alındı. PelaStar projesi 75 metre su derinliği ve 57 metre su derinliği olmak üzere iki farklı durum için incelendi ve LCOE değerleri sırasıyla 156.46 Euro/MW saat ve 156.71 Euro/MW saat olarak hesaplandı. Sabit temelli proje 40 metre su derinliğinde olduğu varsayılarak ele alındı ve LCOE değeri 164 Euro/MWsaat olarak bulundu. Kurulum sırasındaki gecikmelerin LCOE üzerindeki etkisini ölçmek için projenin 90 gün geciktiği varsayılarak PelaStar yüzen temel ve sabit temel konseptlerinin maliyet hesapları tekrar yapıldı ve elde edilen maliyet hesaplarıyla LCOE değerleri sırasıyla 157.26 Euro/MW saat ve 165.28 Euro/MW saat olarak hesaplandı. Bu değerlere göre projelerin kurulum sırasında olası bir gecikmenin sabit temelli projeye ait LCOE değerini daha fazla artmasına neden olduğu sonucuna varıldı. Son olarak rüzgâr hızının LCOE üzerindeki etkisini ölçmek için PelaStar yüzen temel projesine ait LCOE hesabi maliyet verileri ayni kabul edilerek farklı rüzgâr hızı dolayısıyla farklı enerji üretim verileriyle tekrar yapıldı. 9.7 m/s rüzgar hızına karşılık gelen yıllık üretim miktarı ile elde edilen 156.71 Euro/MW saat değerinin 10.5 m/s ve 11.4 m/s ortalama rüzgar hızı koşullarında 143.02 Euro/MW saat ve 135 Euro/MW saat değerlerine düştüğü hesaplandı.