Marmara Denizi dalga enerji potansiyelinin belirlenmesi
Determination of the wave energy potential of Marmara Sea
Yazar: MUHAMMED EMRE ULUSAN
Danışman: DOÇ. DR. HAVVA ANIL GÜNER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Dalga enerjisi = Wave energy ; Marmara Denizi = Marmara Sea ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Bu çalışma, Marmara Denizi dalga enerji potansiyelinin belirlenmesini amaçlamaktadır. Bu amaçla Danimarka Hidrolik Enstitüsü'nün 3. nesil Spektral Dalga Modeli (MIKE 21 SW) kullanılarak dalga parametreleri elde edilmiştir. Model, 1979-2018 yılları arasında ECMWF (Avrupa Orta Vadeli Hava Tahminleri Merkezi) kaynaklı ERA-Interim rüzgâr verileri kullanılarak koşturulmuştur. Model ile hesaplanan belirgin dalga yüksekliği değerleri, 2013-2018 yılları arasında İstanbul, Silivri'de bulunan ölçüm istasyonundan alınan belirgin dalga yüksekliği ölçümleri ile karşılaştırılmıştır. Model üzerindeki hassasiyet analizi, kalibrasyon ve doğrulama işlemleri, MIKE 21 SW içerisinde bulunan kalibrasyon parametreleri ve istatistiksel hata parametreleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Dalga enerji potansiyeli, alansal ve zamansal değişimler açısından analiz edilmiştir. 40 yıllık ortalama alansal dağılımda en yüksek ortalama dalga gücü değeri açık denizde 0.40 kW/m'ye ulaşmaktadır. Kıyıya yakın bölgelerde en yüksek ortalama dalga gücü değeri batı kıyısında 0.28 kW/m'ye, kuzey-kuzey-batı kıyısında 0.30 kW/m'ye ve güney kıyısında 0.34 kW/m'ye ulaşmaktadır. Ayrıca belirgin dalga yüksekliği, dalga enerji periyodu ve verilerin değişkenliğine bağlı olarak Marmara Denizi dalga iklimini temsil edecek şekilde 7 nokta seçilmiştir. Seçilen noktalar üzerinde noktasal analizler (iki ve üç değişkenli dağılımlar, oluşma ve aşılma olasılıkları, eğilim analizi, zamansal değişimler, dalga gülleri) gerçekleştirilmiştir. Marmara Denizi'ndeki bir noktadan 1 yılda elde edilebilecek en yüksek toplam dalga enerjisi değeri, uzun dalga enerji periyodu ve daha yüksek belirgin dalga yüksekliğini temsil eden P1 noktasında 3.47 MWh/m olarak belirlenmiştir. Çalışma sonucunda elde edilen dalga gücü ve dalga enerjisi ile ilgili veriler, Marmara Denizi dalga enerji potansiyeli hakkında detaylı bilgi vermektedir.
Anahtar Kelimeler: Yenilenebilir enerji, dalga enerjisi, dalga modellemesi, MIKE 21 SW, Marmara Denizi.

Abstract:
This study aims to determine the wave energy potential of Marmara Sea. To that end, wave parameters were simulated by using the 3rd generation Spectral Wave Model (MIKE 21 SW) of Danish Hydraulic Institute. The model was run by using ERA-Interim wind data obtained from the ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts) between the years of 1979 and 2018. Significant wave height values calculated via the model were compared against significant wave height measurements obtained from the measurement station located at Istanbul, Silivri between the years of 2013 and 2018. Processes of sensitivity analysis, calibration and validation on the model were performed by using calibration parameters existing in MIKE 21 SW and statistical error parameters. The wave energy potential was analyzed in terms of the spatial and temporal variations. In 40-year average spatial distribution, the highest mean wave power value reaches up to 0.40 kW/m in the offshore. In the nearshore areas, the highest mean wave power value reaches up to 0.28 kW/m in the west coast, 0.30 kW/m in the north-north-west coast and 0.34 kW/m in the south coast. Besides, 7 points were selected to represent the Marmara Sea wave climate, depending on the significant wave height, wave energy period and variability of the data. Local analyzes (bivariate and trivariate distributions, probabilities of occurrence and exceedance, trend analysis, temporal variations, wave roses) were carried out at the selected points. The highest total wave energy value that can be obtained in 1 year from a point in the Marmara Sea was determined as 3.47 MWh/m at P1, which represents the long wave energy period and higher significant wave height. The data concerning the wave power and wave energy obtained as a result of the study provides detailed information about the wave energy potential of Marmara Sea.
Keywords: Renewable energy, wave energy, wave modelling, MIKE 21 SW, Marmara Sea.