Rüzgâr enerjisi santrallerinin enerji analizi
Energy analysis of wind power plants
Yazar: DURUKAN ERDOĞAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BORA ACARKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Weibull olasılık yoğunluk fonksiyonu ve simülasyon yaklaşımı kullanılarak İstanbul ili Terkos bölgesinin rüzgâr enerjisi potansiyeli hesaplanmıştır. Weibull olasılık yoğunluk fonksiyonun şekil ve ölçek parametrelerinin hesaplanmasında ortalama ve standart sapma, moment, enerji örneği, grafik, maksimum olabilirlik ve modifiye edilmiş maksimum olabilirlik yöntemleri kullanılarak 65 metre, 95 metre ve 120 metre kule yüksekliğindeki rüzgâr hızlarının modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Bu modellemelerin R2, RMSE, MSE ve X2 yöntemleri ile hata analizleri yapılarak en tutarlı matematiksel yöntemin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca kapasite faktörleri ve üretilebilecek elektrik enerji potansiyeli, anma gücü 1 MW, 3 MW ve 5 MW değerlerinde olan rüzgâr enerji santrali için analiz edilmiştir. Bu analizlerin devamında ekonomik parametreler kullanılarak geri ödeme süresi analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma neticesinde standart sapma ve ortalama ile modifiye edilmiş maksimum olabilirlik yöntemlerinin hata oranı en az olan yöntemler olduğu saptanmıştır. Daha yüksek rakımlarda daha yüksek enerji üretim potansiyelinin sağlanacağı ve daha yüksek kurulu güce sahip rüzgâr enerji santralinin en iyi kapasite faktörünü ihtiva edeceği sonucuna ulaşılmıştır. Yüksekliğin ve kurulu gücün artmasına bağlı olarak geri ödeme süresinde düşüş yaşandığı da görülmüş olmakla beraber 5 MW anma gücüne sahip olan türbinin en düşük geri ödeme süresine sahip olduğu görülmüştür. Aynı miktarda kurulu güç kurulumu gerçekleştirebilmek adına daha yüksek anma gücüne sahip türbinlerin seçilmesinin mantıklı olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, the wind energy potential of the Terkos region of İstanbul province was calculated by using the Weibull probability density function and simulation approaches. In the calculation of the shape and scale parameters of the Weibull probability density function, the modeling of the wind speeds of the Terkos region of İstanbul at 65 meters, 95 meters and 120 meters altitudes was performed using the average and standard deviation, moment, energy pattern, graphical, maximum likelihood and modified maximum likelihood methods. It is aimed to calculate the most consistent mathematical method by evaluating these models with R2, RMSE, MSE, and X2 error analysis. In addition, the capacity factors and the electrical energy potential that can be produced are analyzed for a wind power plant with a rated power of 1 MW, 3 MW and 5 MW. Afterward of these analyzes, payback period analyzes were carried out using economic parameters. As a result of the study, it has been determined that the standard deviation and mean and modified maximum likelihood methods have the lowest error rate. It has been concluded that higher energy production potential will be achieved at higher altitudes and that the wind power plant with higher installed power will contain the best capacity factor. Although it was observed that the payback period decreased due to the increase in height and installed power, it was observed that the turbine with a rated power of 5 MW had the lowest payback period. It has been seen that it is reasonable to choose turbines with higher rated power in order to realize the same installed power installation.