Türkiye rüzgâr enerjisi potansiyelinin olasılık dağılım parametreleri kullanılarak bölgelere göre analizi
Analysis of turkey's wind energy potential by regions using probability distribution parameters
Yazar: ALİ ORHAN
Danışman: PROF. DR. KÜRŞAT AYAN
İstanbul Medeniyet Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy

Özet:
Rüzgar, dünyanın güneş tarafından eşit olmayan ısınması ve soğuması ve atmosfer basıncındaki farklılıklar tarafından oluşturulan kuvvetlerin neden olduğu havanın hareketidir. Rüzgâr enerjisi, rüzgârın oluşmasıyla birlikte türbin dediğimiz genellikle 3 kanatlı olan rüzgâr türbinleri sayesinde depolanır. Son yıllarda enerji ihtiyacı da hızla artmaktadır. Hızla artan bu enerji talebini karşılayabilmek için yenilenebilir enerjiye de ilgi artmakta ve yüksek potansiyele sahip olan rüzgar enerjisi dünya çapında ilgi görmektedir. Türkiye'deki rüzgâr enerjisi santrali ilk olarak 1998 yılında İzmir ili Çeşme ilçesinde kurulu gücü 1,5 MW olarak kurulmuştur. Daha sonra bölge analizleri yapılarak tüm bölgelere yayılmış ve kurulu güç gün geçtikçe arttırılmıştır. Tüm bu bilgiler ışığında bu tez çalışmasının amacı; Türkiye'deki rüzgâr enerjisinin rüzgar enerjisi potansiyel analizlerinde sıklıkla kullanılan Rayleigh, Weibull ve Genelleştirilmiş Pareto dağılımları kullanılarak 7 bölgeye göre rüzgar enerjisi potansiyel analizinin yapılmasıdır. Bu bağlamda analiz için Türkiye'nin 7 bölgesinden belirli il ve ilçeler seçilmiştir. Analizler yapılırken analiz yapılan bölgelerde sonuçların daha sağlıklı olması adına 2016-2020 yılları arasındaki rüzgar verileri saatlik olarak web ortamından alınıp tek parametreli Rayleigh, iki parametreli Weibull ve üç parametreli Genelleştirilmiş Pareto dağılımları kullanılarak rüzgâr hızı olasılık ve kümülatif yoğunluk fonksiyonları, rüzgârın gücünün olasılık yoğunluk fonksiyonu, rüzgarın ortalama güç yoğunluğu, bölgede en sık görülen rüzgar hızı ve enerji elde etmek için en çok katkı yapan rüzgar hızı verileri de hesaplanmıştır. Bu hesaplamaların yapılabilmesi için dağılımlarda kullanılan iklim ve rüzgâr hızı verilerine ihtiyaç bulunmaktadır. Bu nedenle bir web sitesinden elde edilen saatlik iklim verileri Excel ortamına işlenmiş ve tüm hesaplamalar dağılım formülleri kullanılarak yapılmıştır. Hesaplamalar yapıldıktan sonra doğruluğunun kanıtlanması adına dağılım grafikleri oluşturulmuş ve gerçek verilere en yakın dağılım da tahmin edilmiştir. Çalışma sonunda Türkiye için en verimli rüzgâr bölgesinin ortaya çıkarılması hedeflenmiş ve ortaya çıkarılan bu bölgeye bir rüzgâr santrali kurulması durumunda maliyetinin ne kadar olacağını kestirebilmek adına Retscreen yazılım programı kullanılarak maliyet analizi yapılmıştır. Tüm işlemlerden sonra sonuç kısmı ile çalışma sonuçlandırılmıştır.

Abstract:
Wind is the movement of air caused by the uneven heating and cooling of the earth by the sun and the forces created by differences in atmospheric pressure. The kinetic energy of this air stream is called wind energy. Wind energy is stored with the formation of the wind, thanks to the wind turbines, which we call turbines, which generally have 3 blades. Energy demand has been increasing rapidly in recent years. In order to meet this rapidly increasing energy demand, interest in renewable energy is also increasing and wind energy, which has a high potential, attracts worldwide
attention. The wind power plant in Turkey was first established in 1998 in Çeşme, İzmir, with an installed capacity of 1.5 MW. Later, regional analyzes were made and spread to all regions and the installed power was increased day by day. In the light of all this information, the aim of this thesis is; Wind energy potential analysis according to 7 regions by using Rayleigh, Weibull and Generalized Pareto distributions, which are frequently used in wind energy potential analyzes of wind energy in Turkey. In this context, certain provinces and districts from 7 regions of Turkey were selected for analysis. In order for the results to be healthier in the analyzed regions, the wind speed probability and cumulative density functions, the probability density function of the
wind power, by using the single parameter Rayleigh, two parameter Weibull and three parameter Generalized Pareto distributions, hourly wind data for the years 2016-2020 are taken from the web environment. The average power density of the wind, the most common wind speed in the region and the wind speed data that contributes the most to obtain energy are also calculated. In order to make these calculations, the climate and wind speed data used in the distributions are needed. For this reason, hourly climate data obtained from a website were processed into Excel and all calculations were made using distribution formulas. After the calculations were made, scatter charts were created in order to prove their accuracy and the closest distribution to the real data was estimated. At the end of the study, it was aimed to reveal the most efficient wind region for Turkey and in order to estimate how much the cost would be if a wind power plant was established in this region, a cost analysis was made using the Retscreen software program, which is the software of the Canadian country and used in wind energy analysis. After all the procedures, the study was concluded with the conclusion part.