Kuzeydoğu Akdeniz’de rüzgar, dalga ve hibrit enerji kaynaklarının mekansal analizi ve kurulum için uygun alanların belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Ege Denizi dahil olmak üzere Kuzeydoğu Akdeniz'deki denizel alanlarda rüzgar, dalga ve bu iki kaynağın birleşiminden oluşan hibrit enerji potansiyelleri ve enerji çiftliklerinin kurulabileceği uygun alanlar araştırılmıştır. Bu kapsamda, 1994–2023 yıllarına ait ERA5 rüzgar verileri ve bu rüzgar verilerinden SWAN modeliyle türetilen dalga verileri kullanılmıştır. Siemens SWT 6,0-154 rüzgar türbini ve CorPower Ocean dalga enerjisi dönüştürücüsünün çalışma bölgesindeki enerji üretim potansiyelleri değerlendirilmiş; bölgesel dalga iklimini daha iyi yakalayabilmek amacıyla CorPower dalga enerji dönüştürücüsünün orijinal ölçekli cihazı ve dört farklı ölçekte (%40, %30, %20 ve %10) küçültülmüş versiyonları kullanılmıştır. Tüm rüzgar ve dalga enerji dönüşüm sistemlerinin performansları beş indeks ile değerlendirilmiştir. Bu çalışmada literatüre kazandırılan Sürekli Üretkenlik İndeksi de bu indeksler arasındadır. Her bir noktada en verimli sonucu veren ölçekteki dalga dönüştürücüsünün, rüzgar türbiniyle birleştirilmesiyle oluşturulan hibrit enerji dönüştürücüsü, belirtilen beş indeks ve dört zamansal üretim metriği kullanılarak analiz edilmiştir. Daha sonra, dönüştürücülerin performansları, on referans lokasyonu üzerinden karşılaştırılmıştır. Ardından 24 saatlik enerji üretim dağılımları elde edilmiş ve Türkiye'nin enerji talebiyle karşılaştırılmıştır. Çalışmanın sonraki aşamasında çok kriterli karar verme (ÇKKV) analiziyle enerji dönüşüm çiftliklerinin kurulumu için uygun alanlar araştırılmıştır. Bunun için, önceki aşamalarda hesaplanmış olan indeks kriterleriyle birlikte coğrafi uygunluk, altyapı erişim uygunluğu ve sürdürülebilirlik kriterleri belirlenmiştir. Tüm kriterlerin göreli ağırlıkları, anket çalışması aracılığıyla uzman görüşlerine dayandırılıp, ÇKKV yöntemlerinden AHP kullanılarak belirlenmiştir. Bu kriter ağırlıkları kullanılarak tüm çalışma alanında uygunluk indeks değerleri belirlenmiş, bu değerlerin bir araya gelmesiyle 3 enerji dönüştürücüsü için ayrı ayrı uygunluk haritaları oluşturulmuştur. Hem tüm çalışma alanındaki, hem de dışlanmış alanlardan geriye kalan bölgelerdeki uygun alanlar belirlenmiştir. Çalışmadan elde edilen bulgulara göre rüzgar türbinlerinin kurulumu için Ege Denizi uygun görülürken, dalga ve hibrit enerji dönüşüm sistemleri için Ege’nin yanı sıra Akdeniz’in diğer kısımlarında da uygun alanlara rastlanmıştır.

In this study, wind, wave and hybrid energy potentials and suitable areas where energy farms can be installed in marine areas in the northeastern Mediterranean, including the Aegean Sea, are investigated. In this context, ERA5 wind data for the years 1994-2023 and wave data derived from these wind data with the SWAN model were used. The energy generation potentials of the Siemens SWT 6.0-154 wind turbine and CorPower Ocean wave energy converter in the study region were evaluated. In order to better capture the regional wave climate, the original scale device and four different downcaled versions (40%, 30%, 20% and 10%) of the CorPower wave energy converter were used. The performances of all wind and wave energy conversion systems were evaluated using five indices. Among these indices, the Continuous Productivity Index introduced to the literature in this study. The hybrid energy converter, which is formed by combining the wave converter with a wind turbine at the scale that gives the most efficient result at each point, is analyzed using the five indices and four temporal production metrics. Then, the performances of the converters compared over ten reference locations. Also, 24-hour energy production distributions were obtained and compared with Türkiye's energy demand. In the next stage of the study, multi-criteria decision making (MCDM) analysis was used to search for suitable areas for the installation of energy conversion farms. For this purpose, geographical suitability, infrastructure accessibility and sustainability criteria were determined together with the index criteria calculated in the previous stages. The relative weights of all criteria were determined based on expert opinions through a survey study and by using AHP, one of the MCDM methods. Using these criteria weights, Suitability Index values were calculared for the entire study area and suitability maps were created separately for the 3 energy converters by gathering these values. Suitable areas both in the whole study area and in the remaining areas from the excluded areas were determined. According to the findings of the study, the Aegean Sea was found to be suitable for the installation of wind turbines, while suitable areas for wave and hybrid energy conversion systems were found in the other parts of Mediterranean as well as the Aegean.