4. Rüzgar Enerjisi Tarihçesi ve Türkiye’deki Gelişimi

Rüzgâr enerjisinden yararlanma tarihi çok eski dönemlere kadar dayanmaktadır. Rüzgâr enerjisinden en eski yararlanma türleri yel değirmenleri ve yelkenli gemilerdir. Yelkenli gemilerde rüzgârın kinetik enerjisi gemileri hareket ettirmek için kullanılmış, yel değirmenlerinde ise rüzgârın kinetik enerjisi buğday gibi tahılların öğütülmesinde kullanılmıştır. İnsanların yel- kenli gemileri hareket ettirmek ve gemileri yürütmek için 5500 yıldan beri rüzgârın gücünden faydalandığı bilinmektedir. Yel değirmenlerinin ortaya çıkması ise çok daha sonra olmuştur. İlk kez Yunan mühendis Heron’un milattan sonra 1. yüzyıl başlarında rüzgâr enerjisinin kullanımı tanımlamış ve tarif etmiş, daha sonra bu sistem İran’da geliştirilerek yel değirmenleri ortaya çıkmıştır.

Şekil 4.1 Heron’un İlk Rüzgârla Çalışan Aleti (Org)

Günümüzde ise rüzgârdan sulama ve tahıl öğütme işleri için değil, daha çok elektrik üretimi ve yelkenli gemilerde kullanılmaktadır. Genel olarak rüzgârdan elektrik üretiminin kilometre taşları aşağıdaki şekilde sıralanabilir;

• 1887 Haziran ayında İskoç akademisyen Profesör James Blyth rüzgâr gücü deneylerine başlamış ve rüzgâr gücü ile çalışan bir pil şarj cihazı yaparak, 1891’de İngiltere’de patentini almıştır.
• 1887-88’de Amerika Birleşik Devletleri’nde, Charles Francis Brush rüzgâr güç makinesi kullanarak elektrik üretimini gerçekleştirmiştir.
• 1900 yılına kadar evinin ve laboratuvarının elektriğini bu yapmış olduğu rüzgâr güç maki- nesi ile sağlamıştır.
• 1890’larda Danimarkalı bilim adamı ve mucit Poul la Cour elektrik üretmek için rüzgâr türbinlerini inşa etmiştir. Bu, daha sonra hidrojen üretmek için kullanılmıştır.

Bu bilgiler bugüne gelinceye kadar rüzgârdan nasıl faydalanıldığını göstermektedir. Modern rüzgâr güç endüstrisi 1979’da Danimarkalı Kuriant, Vestas, Nordtank ve Bonus şirketlerinin rüzgâr türbinlerini seri üretmesiyle başlamıştır. Bu üretimler bugünkü standartlardan küçüktür ve her bir türbin neredeyse 20-30 kW civarındadır. Daha sonra ise kapasitelerini 7 MW’a çıkartmışlar ve birçok ülkeye yayılmışlardır. Dünyadaki rüzgâr türbinlerinin dönüm noktalarını ise basitçe sıralayacak olursak;

1939 yılında ABD, Vermont, Granpa’s Knob’da 53 metre çapında 1,25 MW’lık Smith Put- nam rüzgâr türbini kurulmuştur. Rüzgâr türbini geliştirilmesinde bir sonraki dönüm noktası ise Gedser rüzgâr türbinidir. Marshall planı savaş sonrası finansman yardımı ile 1956 – 1957’de Danimarka’nın güney doğusunda Gedser adasında 200 kW’lık 24 metre çapında bir rüzgâr tür- bini kurulmuştur. Bu makine 1958 – 1967 arasında %20 kapasite ile çalışmıştır.1960’lı yılların başında Prof.Ulrich Hütter 100 kW’lık 34 metrelik bir 2 kanatlı, yüksek rüzgâr hızlı kararsız pervanesi olan Hütter Allgaier rüzgâr türbinini geliştirilmiştir.1980 yılında merkezi devlet ve federal devlet enerji ve yatırım vergi kredileri toplam %50’ye yakın vergi kredisi sağlamasından dolayı California rüzgâr enerjisi patlamasını başlatmıştır. 1980 – 1995 arasında, çoğu vergi kre- dilerinin %15 civarına indirildiği 1985’ten sonra olmak üzere 1700 MW rüzgâr kapasitesi kurulmuştur. 1990’lı yılların başında Almanya’da yılda 200 MW civarında kapasite artışı ile kuzey Avrupa piyasalarında çarpıcı gelişme kaydedilmiştir. Günümüzde ise tek bir rüzgâr türbininin gücü megawattlarla ifade edilecek kadar artmış ve armaya devam etmektedir. Şu an kullanılan 7-10 MW güçlü rüzgâr türbinleri vardır. Rüzgâr türbinlerinin yapısında ve mekanik kısmında yapılan çalışmalar sayesinde yakın zamanda bu değerlerin daha da artması kaçınılmazdır.

4.1 Türkiye’de Rüzgâr Enerjisi

Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından, Türkiye’de önümüzdeki 10 yıl boyunca 10.000 MW rüzgâr ve 10.000 MW güneş yeni kapasite kurulumu yapılması planlandığı açıklanmıştır. Türkiye’nin yenilenebilir enerji dönüşümünün ardındaki önemli etmenlerden biri de rüzgâr ve güneş enerjisi teknolojilerinin azalan maliyetleridir. Türkiye, küresel enerji sektöründeki değişimleri, değişimlerdeki eğilim ve gelişmeleri yakından takip ederek rüzgâr ve güneş enerjisi kaynaklarını efektif bir şekilde kullanma ve enerji sektöründe uluslararası oyuncular arasında yer alma potansiyeline sahiptir.

Yeni kapasite devreye girdikçe rüzgâr ve güneş enerjisinin şebekedeki payı artacaktır. Bu artışla birlikte, Türkiye’nin, enerji sisteminin güvenli ve güvenilir bir şekilde çalışmaya devam etmesini garanti altına almak için gerekli olan dönüşümü planlamaya başlaması gerekecektir. Birçok ülke, toplam üretimlerinde %15 veya daha fazla rüzgâr ve güneş enerjisi payı elde et- meyi, büyük problemler yaşamaksızın başarmıştır. Danimarka, Almanya ve İspanya gibi bazı ülkeler, enerji üretiminin dörtte birine yakınını veya daha fazlasını rüzgâr ve güneş enerjisinden sağlamaktadır. Danimarka ve Almanya, sistem güvenilirliği konusunda listenin en üst sıralarında yer almaktadır. Ülkeler enerji dönüşümü süreçlerinde, daha yüksek rüzgâr ve güneş ener- jisi dağılımına imkân tanıyacak esnek bir enerji sistemine sahip olmak için kendi stratejilerini geliştirmişlerdir.

4.2 Türkiye’nin Rüzgâr Enerjisi Potansiyeli

Ülkemizde rüzgâr enerjisi ölçümleri, iklim amaçlı olarak Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünce (DMİGM) yapılmaktadır. Ancak, ölçüm istasyonlarının genellikle yerleşim bölgelerinin içinde bulunması nedeniyle, gerçek değerler elde edilememektedir. Dünyada rüzgârdan enerji üretimi teknolojilerinin gelişmesine paralel olarak, ülkemizin rüzgâr enerjisi potansiyelini belirlemek amacıyla, Elektrik Etüt İdaresi (EİE) tarafından bir çalışma başlatılmış ve 13 değişik gözlem istasyonu kurularak sonuçlar alınmaya başlanmıştır.

Türkiye’de 2020 yılında tüketilen elektrik enerjisinin ortalama %10’u rüzgârdan karşılanmaktadır. Ayrıca, 2027 yılına kadar 16000 MW’lık rüzgâr enerjisi kapasitesinin devreye alınması hedeflenmektedir. Türkiye’nin karadaki rüzgâr potansiyelinin 37000 MW, deniz üstü (offshore) rüzgâr potansiyelinin ise 11000 MW olduğu öngörülmektedir.

DMİGM tarafından 50 metre yükseklikte yapılan rüzgar hızı ölçümlerine göre, 6,5 m/s’nin üzerindeki rüzgar hızları değerlendirildiğinde Türkiye, kara rüzgar potansiyeli 131756.40 MW; rüzgar hızının 7,0 m/s ’nin üzerinde olduğu bölgeler dikkate alındığında, kara rüzgar potansiyeli 48000 MW olarak belirlenmiştir. Ayrıca, rüzgar hızının 6,5 m/s ’nin üzerinde olduğu alanlarda Türkiye deniz rüzgar potansiyeli 17393.20 MW olarak tespit edilmiştir. Türkiye’nin en çok rüzgar alan bölgeleri Marmara, Ege Bölgesi ve sahilleri ile Güney Doğu Anadolu Bölgesidir. Marmara bölgesinde yıllık ortalama rüzgar hızı 3,29 m/s ve rüzgar yoğunluğu 51.91 m/s², aynı değerler sırasıyla Güney Doğu Anadolu Bölgesi için 2,69 m/s² ve 29.33 m/s², Ege Bölgesi için 2,65 m/s² ve 23.47 m/s²’dir. Rüzgar santralleri yoğun olarak Balıkesir, Manisa, İzmir, Hatay, Osmaniye, Çanakkale ve İstanbul illerinde yer almaktadır.

Türkiye’de 2020 yılında tüketilen elektrik enerjisinin ortalama %10’u rüzgârdan karşılanmaktadır. Ayrıca, 2027 yılına kadar 16000 MW’lık rüzgâr enerjisi kapasitesinin devreye alınması hedeflenmektedir. Türkiye’nin karadaki rüzgâr potansiyelinin 37000 MW, deniz üstü (offshore) rüzgâr potansiyelinin ise 11000 MW olduğu öngörülmektedir. Türkiye toplamda 48000 MW’lık rüzgâr enerjisi potansiyeliyle, elektrik ihtiyacının yarısını bu kaynaktan karşılayabilecek potansiyele sahiptir.

4.2.1 Türkiye’de Rüzgâr Enerjisi Potansiyeli Atlası (REPA) Nedir?

REPA, orta-ölçekli sayısal hava tahmin modeli ve mikro-ölçekli rüzgâr akış modeli kullanılarak üretilen rüzgâr kaynak bilgilerinin verildiği Rüzgâr Enerjisi Potansiyel Atlası’dır. Bu atlas yardımıyla Türkiye genelinde 200 m x 200 m 200 m x 200 m çözünülürlüğünde;

• 30, 50, 70 ve 100 metre yüksekliklerdeki yıllık, mevsimlik, aylık ve günlük rüzgâr hız ortalamaları,
• 50 ve 100 metre yüksekliklerdeki yıllık, mevsimlik ve aylık rüzgâr güç yoğunlukları,
• Referans bir rüzgâr türbini için 50 metre yükseklikteki yıllık kapasite faktörü,
• 50 metre yükseklikteki yıllık rüzgâr sınıfları,
• 2 ve 50 metre yüksekliklerdeki aylık sıcaklık değerleri,
• Deniz seviyesinde ve 50 metre yüksekliklerdeki aylık basınç değerleri öğrenilebilmektedir.

Şekil 4.2 Türkiye Geneli 100 Metre Yükseklikteki Ortalama Yıllık Rüzgâr Hızları Dağılımı

Şekil 4.3 Türkiye Geneli 100 Metre Yükseklikteki Ortalama Güç Yoğunluğu Dağılımı

Şekil 4.4 Türkiye Geneli 100 Metre Yükseklikteki Ortalama Kapasite Faktörü Dağılımı
(*Hesaplamalarda 3 MW gücündeki referans rüzgâr türbinine ait teknik değerler kullanılmıştır.)

Rüzgâr kaynak bilgileri, aşağıda belirtilen tematik haritalarla desteklenerek Türkiye geneli, şebeke, coğrafi bölge, il ve seçilecek herhangi bir alan veya nokta bazında sorgulanabilmektedir. Böylece rüzgâr enerji santrali kurulabilecek alanlar kolaylıkla belirlenmekte, ön fizibilite çalışmaları yapılabilmekte, rüzgâr kaynağı arama amacıyla yapılan çalışmalar ortadan kaldırılarak tasarruf sağlanmaktadır.

4.2.1.1 REPA’da Kullanılan Tematik Haritalar

1. Arazi Pürüzlülüğü

2. Topografya ve Yükseklik

3. Deniz Derinlikleri

4. Arazi Eğimi

5. Yerleşim Birimleri

6. Yerleşim Alanları

7. Göller

8. Nehirler

9. Sulak Alanlar

10. Kar Demir Hava Yolları

11. Limanlar

12. Trafo Merkezleri

13. Enerji Nakil Hatları

14. Enerji Santralleri

15. Deprem Fay Zonları

16. Arazi Kullanım Şekli

17. RES Başvurularının Yerleri

18. Ormanlar

19. Çevre Koruma Alanları

20. Kuş Göç Yolları