Rüzgar enerjisi yatırımlarındaki risk faktörleri ve enerji üretimi öngörüsünde rüzgar ölçüm verisinin etkisi

Dünya enerji ihtiyacının gün geçtikçe artması, fosil yakıtların kaynak olarak sınırlılığı ve olumsuz çevresel etkileri nedeniyle alternatif enerji kaynaklarına olan yönelim artmaktadır. Bu noktada rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, biyokütle enerjisi gibi yenilenebilir enerji çeşitleri ön plana çıkmakta, ülkelerin enerji politikaları 21. yüzyılda bu alanlardaki kurulu güçleri arttırmaya yönelik olarak şekillenmektedir. Yenilenebilir enerji alanındaki yıllık büyüme oranları incelendiğinde; özellikle rüzgar enerjisinin 2000'li yıllarla beraber yükselişe geçtiği, yapılan yatırımların büyüklük ve sayı olarak arttığı gözlemlenmektedir. Bu durum rüzgar enerjisi yatırımlarının iyi analiz edilmesini ve doğru stratejilerle hayata geçirilmesini gerektirmektedir. Bu doğrultuda yola çıkan bu çalışmanın ana amacı; rüzgar enerjisi yatırımlarında karşılaşılabilecek riskleri değerlendirmek, enerji üretimi öngörüsü hesaplarında rüzgar ölçüm verisinin etkisini araştırmaktır. Çalışmanın ilk kısmında, amaç ve kapsamın belirtildiği giriş bölümü yer almaktadır. İkinci kısımda rüzgar enerjisinin dünyada ve Türkiye'deki gelişimi ve son durumu istatistiki bilgiler yardımıyla incelenmiştir. Tezin üçüncü kısmında, rüzgar enerjisi yatırımları proje süreci anlatılmakta, santrallerin ilk yatırım ve işletme maliyetleri hakkında bilgi verilmektedir. Tezin dördüncü kısmında rüzgar enerjisi yatırımlarındaki risk faktörleri değerlendirilmektedir. Bu kısımda yapılan literatür araştırmasında rüzgar ölçüm verisi, simulasyon programları, saha jeolojisi, çevresel etkiler ve toplumsal kabullenme, doğal afetler, mevzuatlar ve ekipman temini kapsamında oluşabilecek riskler incelenmektedir. Tezin beşinci kısmında rüzgar ölçüm verisinin enerji üretimi öngörüsü hesapları üzerindeki etkisi araştırılmaktadır. Öngörü hesapları için lineer akış modellli WAsP programı kullanılmıştır. Çalışma için, aktif işletme halinde olan bir rüzgar santralinin proje geliştirme aşamasında toplanan rüzgar ölçüm verisi ve santralin bir yıllık enerji üretimi değerleri temin edilmiştir. Rüzgar santrali 40 MW kurulu güce sahiptir ve 16 adet 2,5 MW'lık türbinden oluşmaktadır. 8 adet türbine ait üretim verileri elde edilebildiği için çalışma santralin 20 MW'lık kısmı için gerçekleştirilmiştir. Rüzgar santralinin rüzgar ölçümü işlemi 18 ay süreyle, 10 dakikalık ortalama rüzgar hızlarının kaydedilmesiyle, 60 m yükseklikten gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması için bu veri ilk 6 ay, ilk 12 ay ve 18 ayın tamamı olmak üzere üçe bölünerek ölçüm süresi uzunluğu bazında üç farklı senaryo oluşturulmuştur. Bu ölçüm sürelerinde 10 dk ve 60 dk olmak üzere iki farklı ortalama rüzgar hızı alma aralığı kullanılarak toplamda altı farklı veri kümesi yaratılmıştır. Oluşturulan veri kümelerinin kullanımıyla rüzgar santralinin WAsP analizleri gerçekleştirilmiştir. 2014 yılı boyunca 8 adet türbinden elde edilen gerçek enerji üretimi 52881 MWh'tır. Enerji üretimi verisi incelenerek arızalardan kaynaklı duruşlar tespit edilmiş ve bu duruşlardan dolayı oluşan kaybın yıllık 3822 MWh olduğu hesaplanmıştır. Yapılan karşılaştırmalarda, ölçüm verisinin enerji üretimi öngörüsü üzerindeki etkisini daha iyi bir şekilde görmek amacıyla, santralin yıllık enerji üretimi için 56703 MWh değeri baz alınmıştır. Santral yıllık enerji üretimine en yakın sonuçlar 18 aylık ölçüm verilerinin kullanıldığı durumlardan, %6,1 (10 dk'lık) ve %6,8 (60 dk'lık) hata oranlarıyla elde edilmiştir. İlk 12 aylık ölçüm verilerinin kullanımıyla %12,0 (10 dk'lık) ile %12,8 (60 dk'lık) hata oranlarına sahip sonuçlara ulaşılmaktadır. İlk 6 aylık verilerin kullanımıyla ise gerçek enerji üretimine göre, %22'lere varan sapma oranlarıyla, oldukça farklı sonuçlar elde edilmektedir. Bunun nedeni 6 aylık ölçümlerin sadece kış ve ilkbahar aylarına ait rüzgar verilerini içermesi, rüzgar hızlarında yaşanan mevsimsel etkilerin göz önünde bulundurulmayışı olarak ifade edilebilir. Aynı uzunluktaki ölçüm sürelerinde, 10 dk'lık ortalamaların, 60 dk'lık ortalamalara göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmektedir. Çalışmada kullanılan iki farklı ortalama rüzgar hızı alma aralığı arasında, yıllık enerji üretimi öngörüsü bazında gözlemlenen farklar en fazla %1,2 mertebesindedir. Bu çalışma özelinde ortalama alma aralığının sonuçları büyük ölçekte etkilemediği ifade edilebilir. Değişik bölgeler için yapılan çalışmalarda farklı sonuçlara ulaşılabilir. Santralin gerçek enerji üretimi değerleriyle hesaplanan geri ödeme süresi 8,8 yıldır. Bu değere en yakın sonuçlar 18 ay uzunluktaki 10 dk'lık ölçüm verilerinin kullanıldığı senaryodan 8,2 yıl olarak elde edilmiştir. En büyük sapmayı gösteren durum ise 6,9 yıl geri ödeme süresine sahip 6 aylık 60 dk'lık ölçüm verisinin kullanıldığı durumdur. Enerji üretimi öngörüsü hesaplarının doğruluğu açısından, rüzgar ölçümü işleminin uzun periyotlu olarak, kısa ortalama alma aralıklarıyla gerçekleştirilmesi bu noktada oluşabilecek riskleri oldukça azaltacaktır.