Dalga EnerjisiEnerji Sistemleri Müyendisliği

Türkiyenin Dalga Enerjisi Potansiyeli ve Kurulu Gücü

  1. Dalga Enerji Nedir?

Yenilenebilir enerji konusu, özellikle fosil yakıtların hakim olduğu bir dünyada değişmez bir konudur. Fosil yakıtlardan elde edilen enerjinin sınırlı olması ve çevreye zarar vermesi, sınırsız, çevre dostu ve yenilenebilir enerji kaynaklarını daha da önemli kılar.

Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan dalga enerjisi, rüzgârların okyanus ve denizlerin yüzeyinde oluşturduğu dalga hareketlerinden elde edilen bir enerji türü olarak tanımlanır. Dünyanın yaklaşık %80’inin sularla kaplı olduğu, bu suların %97’sinin de denizler ve okyanusları oluşturduğu düşünüldüğünde dalga enerjisinin ne kadar önemli bir kaynak olduğu daha da iyi anlaşılır. Dalgaların su yüzeyinin altında oluşturduğu hareket, özel türbinlerden oluşan bir dalga enerjisi dönüştürücüsü vasıtasıyla elektriğe dönüştürülerek biriktirilir. Dalga enerjisi ile üretilen elektrik enerjisi doğrudan kullanılabildiği gibi ısı üretimi ve su arıtma gibi farklı amaçlarla da kullanılabilir.

Hidro enerjiden farklı olarak, dalga enerjisi okyanus ya da büyük denizlerin akıntısını kullanır ve baraj veya hızlı hareket eden bir nehir gerektirmez. Her dalga yüksekliğinden istenilen enerjinin elde edilebilmesi, dalga enerjisinin önemli avantajlarından biridir.

Dalga enerjisi elbette genellikle deniz ve okyanuslara kıyısı olan ülkelerde tercih edilir. İngiltere, Portekiz, İspanya, Amerika, İsrail ve Yunanistan bu enerji türünün kullanıldığı ülkeler olarak sıralanır. Ülkemizde de dalga enerjisi üretimi çalışmaları geçtiğimiz yıllarda başlamıştır. Pilot bölge seçilen Zonguldak’ta kurulan santral 50 kilovat üretim kapasitesine sahiptir.

  1. Dalga Enerjisinden Elektrik Üretimi

Büyük ölçekte dalga enerjisinin başarılı ve karlı kullanımı yalnızca dünyanın birkaç bölgesinde görülür. Bu yerler Washington, Oregon ve Kaliforniya eyaletlerini ve Kuzey Amerika’nın batı sahilindeki diğer alanları ve aynı zamanda İskoçya, Afrika ve Avustralya kıyılarını da kapsıyor.

Rüzgar okyanus yüzeyinin üzerinde kayarken, rüzgardan gelen kinetik enerjinin bir kısmı dalgaların altında su altına kaydırılır. Nitekim okyanus, güneş ışınlarının okyanuslara ilettiği devasa bir enerji depo koleksiyoncusu olarak görülebilir; dalgalar, iletilen kinetik enerjiyi okyanus yüzeyinden geçirir. Bunu akılda tutarak, dalgaların okyanus yüzeyinde kayan su değil bir enerji şekli olduğunu varsayabiliriz. Bu dalgalar geniş bir okyanus boyunca çok fazla enerji kaybetmeden aktarılabilir. Bununla birlikte, su derinliğinin sığ olduğu kıyı şeridine ulaştıklarında, hızları azalırken boyutları önemli ölçüde artar. Sonuçta, dalgalar kıyıya vurur ve büyük miktarda kinetik enerji deşarj eder.

Kıyıya çarpan dalga enerjisi, aslında bir elektrik santralı olan bir dalga enerjisi dönüştürücü (WEC) kullanarak elektrik haline dönüştürülür. Bu elektrik santralinin çalışma prensibi hem basit hem de ustalık gerektirir. Denizin altında, güçlü deniz dalgalarının bölmeye ve arkaya akışına izin veren bir açıklık içeren kapalı bir odadır. Bu dalga enerjisi dönüştürücüsünün avantajı, oldukça düşük dalga hareketleri bile enerji üretmek için türbin hareketini korumak için yeterli debi üretebilmesidir.

Üç tarafı denizlerle çevrili olan ülkemizde de, ilk yatırımından ve bakım giderlerinden başka gideri olmayan, primer enerjiye bedel ödenmeyen, doğaya herhangi bir kirletici bırakmayan, ucuz, temiz, çevreci ve çok büyük bir enerji kaynağı değerlendirilmelidir. Dalga enerjisi rüzgar ve güneş enerjisine göre daha öngörülebilir bir enerjidir ve daha fazla bir güç yoğunluğuna sahiptir. Şuan ki bilgi ve teknoloji ile dalga enerjisinden dünyada 2 TW elektrik üretimi yapabiliriz.

Dalga enerjisi dönüştürme teknolojileri kıyı boyunca uygulananlar, kıyıya yakın bölgelerde uygulananlar ve kıyıdan uzak bölgelerde uygulananlar olmak üzere üç grupta toplanmaktadır. Dalga enerjisinde ana unsur, oluşan dalga yüksekliği ve dalganın periyodudur.

Kıyı Şeridi (Shoreline) Uygulamaları

Kıyı Şeridi uygulamalarında, enerji üretim yapıları kıyıda sabitlenmiş veya gömülü halde bulunurlar. Bakım ve inşası diğer uygulamalara göre daha kolaydır ve derin su bağlantılarına veya uzun su altı elektrik kablolarına ihtiyaç yoktur. Bununla birlikte, daha az güce sahip dalga rejimi nedeniyle elde edilebilen dalga enerjisi daha az olabilmektedir. Bu tür uygulamaların yaygınlaşması kıyı şeridi jeolojisi, gel-git seviyesi ve kıyı yapısının korunması gibi etkenlerle sınırlanmaktadır.

  • Salınımlı Su Kolonu (Oscillating water column-OWC)
  • Daralan Kanal Sistemi (TAPered CHAnel -TAPCHAN)
  • Pendula

Kıyıya Yakın (Near Shore)Uygulamalar

10-25 metre su derinliklerinde gerçekleştirilmektedir.

  • Osprey
  • Wosp 3500

Kıyıdan Uzak (Offshore) Uygulamalar

40 metreden daha derin sularda kıyıdan uzak uygulanan cihazlar kullanılmaktadır. Bu tür sistemlerde uzun elektrik kablolarına gereksinim vardır.

  • McCabe Dalga Pompası (McCabe Wave Pump)
  • OPT Dalga Enerji Dönüştürücüsü (WEC)
  • Pelamis
  1. Türkiyenin Dalga Enerjisi Durumu

Dalga enerjisi üç tarafı denizlerle çevrili ülkemizde yararlanılması gereken enerji kaynağı olup gerek ülkemiz gerekse dünyada büyük dalga enerjisi potansiyeli mevcuttur. Gel-git enerjisinden, bu fiziksel olayın çok belirgin olduğu okyanus kıyılarında yararlanılabileceği için, bu enerjinin Türkiye açısından önemi yoktur. Ancak, Marmara Denizi dışında kıyı uzunluğu yaklaşık 8200 kilometreyi bulan Türkiye için, dalga enerjisi önemli bir potansiyeldir. Dalga cephesinin gücü, okyanuslar dışında 10-40 kW/m arasında değişmekle birlikte, Akdeniz kıyıları için bu değer yaklaşık 13 kW/m olarak verilmektedir. Türkiye dışında Akdeniz’de yapılmış ölçümler, bu gücün yıl boyu 8,4-15,5 kW/m arasında değiştiğini göstermektedir.

Türkiye’de dalga rasatları ve bunlara ilişkin ölçüm verileri yetersizdir. Fakat rüzgar ölçüm değerleri, deniz düzeyine uyarlanarak, rüzgarların oluşturacakları dalga yüksekliklerini belirlemek ve buradan da elde edilecek dalga enerjisini hesaplamak mümkündür. Araştırmacılar tarafından, birim genişliğe etkiyen ortalama dalga gücü;  Kuzeydoğu Atlantik’te 100 kW/m, Portekiz sahillerinde 5-26 kW/m, Kanada’da 0,6-101,6 kW/m, Güney Afrika’da 10-14 kW/m ve Çin’de 0,7-4,5 kW/m olarak verilmektedir. İnceleme yapılan zaman diliminde, birim genişliğe etkiyen ortalama dalga gücü 14,84 kW/m olarak saptanan Çeşme’nin, dalga enerjisinin değerlendirilmesi açısından diğer ülkeler ile yarışabilecek potansiyele sahip olduğu anlaşılmaktadır.

Bütün kıyılarımızdan aynı oranda dalga enerjisi eldesi mümkün olmamakla birlikte, deniz dalga konvertörlerinin tek sıra halinde dizilmesi gerekmediğinden, açık cephe kıyı uzunluğunun büyük önemi yoktur. Ayrıca dalga konvertörlerinin, deniz rüzgar türbinleri ile entegre bağlantılı olarak şebekeyi beslediği sistem üzerinde de durulmaktadır. Türkiye kıyılarının beşte birinden yararlanarak sağlanabilecek dalga enerjisi teknik potansiyeli, 18,5 milyar kWh olarak tahmin edilmektedir.

Dalga enerjisinin kullanımı, Türkiye’nin gündemine henüz girmemiştir. Fakat başta Norveç olmak üzere dünyada çeşitli kıyılarda öncü santraller kurulmuştur.

Dalga hareketinin, yinelenmesi akarsuyun yinelenmesinden farklıdır. Akarsuyun yinelenme periyodu, kaba bir düşünce ile ülkemizde bir yıldır. Halbuki dalgaların periyodu maksimum 2-8 saniyedir. Buradaki büyük farkı göz ardı etmeden, günümüz teknolojileri kullanılarak, oluşan ve yinelenen bu enerjiyi almak için daha fazla gecikilmemelidir.

Karadeniz’in diğer denizlere göre daha dalgalı olduğu iddialarının aksine, güneybatı Anadolu yönünde hakim olan Ege Denizi ve Akdeniz üzerindeki rüzgar potansiyeli 4-17 kW/m’lik yıllık ortalama dalga gücünde bir yoğunlaşmaya neden olur. Dalga cephesinin gücü Akdeniz kıyıları için ortalama 13 kW/m olarak verilmektedir. Türkiye dışında Akdeniz’de yapılmış ölçümler, bu gücün yıl boyunca 8.4 – 15.5 kW/m arasında değiştiğini göstermektedir. Bu değerler iç denizlerde daha da düşmektedir. Dalga enerjisinden yararlanmak için en uygun yer İzmir-Antalya arası veya tam olarak belirtmek gerekirse Dalaman-Finike arasına tekabül eden denizlerdir. Türkiye’nin bölgesel ortalama dalga yoğunlukları aşağıdadır;

BölgeGüç
Karadeniz1.96-4.22 kWh/m
Marmara Denizi0.31-0.69 kWh/m
Ege Denizi2.86-8.75 kWh/m
Akdeniz2.59-8.26 kWh/m
İzmir-Antalya3.91-12.05 kWh/m
Tablo 3.1. Bölgesel ortalama dalga yoğunlukları

Sadece birkaç küçük ölçekli dönüştürücüden, yıllık 4-17 kW/m arasında dalga gücü olan sularda, toplam yaklaşık en az 10 TWh/yıl enerji elde edilebilir. Bu, ekonomik olarak üretilebilir Türkiye Hidroelektrik enerji potansiyelinin yaklaşık %12,5’idir.

Türkiye dalga enerjisi potansiyeli haritası
Şekil 3. 1. Türkiye dalga enerjisi potansiyeli haritası

Karadeniz ile Akdeniz’de yapılan ölçümlere göre birim alandaki mevcut deniz dalga enerjisi miktarları Tablo 3.2 ’de gösterilmiştir.

Karadeniz, Akdeniz ve okyanuslarda dalga gücü
Tablo 3. 2. Karadeniz, Akdeniz ve okyanuslarda dalga gücü

İzmir Çeşme yöresine yönelik olarak yapılan bir çalışmada dalga enerjisinin en fazla olduğu ayın Şubat ayı olduğu tespit edilmiş, Kasım – Mart aylarından oluşan 5 ayda diğer aylara nazaran daha fazla dalga elektriği üretilebileceği ortaya çıkmıştır. Ortalama dalga gücünün 7.16 – 39.66 kW/m arasında değiştiği ve birim genişliğe etkiyen ortalama dalga gücünün 14.84 kW/m olarak alınabileceği tespit edilmiştir.

İstanbul Teknik Üniversitesi ve Yıldız Teknik Üniversitesi tarafından yapılmış olan çalışmalarda konumları ölçüm istasyonlarından alınan verilere göre dalga yükseklikleri, dalgaların periyot değerleri ve deniz derinlikleri Tablo 3.3’te gösterilmiştir.

İstasyonlardan alınan ölçüm değerleri
Tablo 3.3. İstasyonlardan alınan ölçüm değerleri
  1. Dalga Enerjisinin Uygulama Alanları ve Faydaları
  • Primer enerjiye bedel ödenmez,
  • Çalıştırma ve bakım maliyetleri çok düşüktür,
  • Her boyut ve güçte santral, deniz yüzeyinde kurulabilir,
  • Küçük boyutlu konut, otel, hastane ve sera gibi uygulamalar,
  • Toplu konutlar, tatil köyleri, kasaba boyutunda aydınlanma, ısıtma ve sıcak su elde etmek amaçlı uygulamalar,
  • Sanayi bölgeleri ve büyük enerji tüketiminde bulunan, çimento fabrikaları, izabe tesisleri gibi endüstri kuruluşlarının ucuz enerji ihtiyacı amaçlı uygulamalar,
  • Büyük şehirlerde ucuz ısınma sağlanması sebebi ile hava kirliliğinin önlenmesi amaçlı ulusal programda olması gereken uygulamalar,
  • Dalyan görevi görerek, denizlerdeki balık neslinin çoğalmasına yardım eder, ekolojik dengeye katkıda bulunur,
  • Nüfus yoğunluğu deniz kenarında bulunan ülkemizde, dalga elektrik santralleri, üretim yeri ile tüketim yerinin yan yana olması sebebiyle, iletimde büyük kazanç sağlanılmış olacaktır,
  • Dalga elektrik santrallerinin ulusal elektrik sistemine bağlanılarak, üretiminin üst sınırlarda olduğu zamanlarda, mevcut hidrolik santrallerimizi devreden çıkararak rezerv olarak kalmasını sağlayacak uygulamalar,                      
  • Pilot bölge olarak seçilmesi düşünülen Karadeniz’de, enerji adaları oluşturularak istenilen büyüklükte enerji santralleri kurulabilecektir,
  • Dalga elektrik santralleri kurmak için gerekli altyapı, ülkemizde fazlasıyla mevcuttur,
  1. Dalga Enerjisinin Dezavantajları
  • Denizde dalga enerjisi üretimi, nakliye ve yaban hayatı ile etkileşime girebilir,
  • Dalgaların, maksimum miktarda elektrik üretmek için güçlü olması gerekir, Yani Tüm denizlerde bu gücü bulmak mümkün değil,
  • Dalga Enerjisi jeneratörleri gürültülü olabilir,
  • Mevsimsel ve Hava koşullarından ötürü çalışma sistemlerinde sıkıntı yaşanabilir,
  • Deniz üzerinde olduğu için Deniz Ticaret Yolları Üzerinde bir oynama yapabilir,
  1. Sonuç

Türkiye’nin Batı, özellikle Kuzey kıyılarının dalga enerjisi yönünden oldukça zengin olduğu anlaşılmaktadır. Bu kıyılarda özellikle Tip 2a (Tapchan tipi) ve Tip 3a (sabit OWC) sistemleri kurularak, ilgili bölgelerdeki küçük yerleşim birimlerinin elektrik enerjisi gereksinimi sürekli olarak sağlanabilir. Dolayısıyla, Türkiye’de orta vadede yenilenebilir enerji kaynaklarından hidrolik enerjisine destek olunurken, uzun vadede dalga enerjisinden daha fazla yararlanma olanakları geliştirilebilir.

Dosya Kilitli

Yazıyı .pdf olarak indirmek için Lütfen Giriş Yapın!

Daha Fazla Göster

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

enerji sistemleri
Başa dön tuşu

Reklam Engelleyici Algılandı

Lütfen reklam engelleyiciyi devre dışı bırakarak bizi desteklemeyi düşünün