Yeni Avrupa rüzgar atlası

Yayınlanan ilk Avrupa Rüzgar Atlası hem bilimsel olarak, hem de mühendislik uygulaması olarak öncü olmuştu. Şimdi, 25 sene sonra, Türkiye’nin de içinde olduğu daha geniş bir çalışmayla yeni bir metot ve yeni bir atlas geliştirilecek.

Bundan tam 25 yıl önce Danimarka ulusal bilim merkezi Risø’dan iki bilim adamı, Erik Lundtang Petersen ve Ib Troen, uzun süredir insanların ihtiyacı olan bir çalışmayı hayata geçirmeyi başardı. Araştırmacılar Danimarka üzerinde denemesini yaptıkları yeni fizibilite tekniklerine Rüzgar Atlası Metodolojisi (Wind Atlas Methodology – WAM) adını verdiler ve tüm Avrupa için uygulamak üzere Avrupa Komisyonundan gerekli desteği aldılar. Bu mali destekle Avrupa’nın farklı yerlerinde halihazırda var olan yaklaşık 200 rüzgar ölçüm direğinden alınan veriler Danimarka bilim merkezine gönderildi. Sayısız ziyaretle direklerin kurulum şartları, varsa hatalar listelendi, rüzgar verileri bu bilgilere göre temizlendi. Nihayetinde geliştirilen model uygulandı ve ilk Avrupa Rüzgar Atlası 1989 yılında yayınlandı (Resim 1). Bu 1976 petrol krizinden bu yana rüzgar ve diğer yenilenebilir enerjileri daha iyi kullanmak için yöntemler arayan Avrupa yatırımcısı, mühendisi ve bilim insanı için bulunmaz bir fırsat oldu. Avrupa Rüzgar Atlası, 650 sayfalık bir veri kataloğu ve 200 istasyonun tüm istatistiki bilgileri ve bu bilgilerin nasıl farklı noktalardaki rüzgar kapasitesini tahmin edileceğini anlatan bir kullanım kitapçığıyla kullanıcılara sunuldu. Yaklaşık birkaç sene içinde metodoloji ve atlasın kendisi Avrupa’nın temel rüzgar tahmin sistemi olmayı başardı.

Yöntemin bu denli kabul görmesinin birkaç farklı nedeni var. Birincisi, o güne değin belirli bir nokta da ölçülmüş rüzgar verisinin yakında da olsa farklı bir noktadaki rüzgar verisine nasıl dönüştürüleceği konusunda kesin bir bilimsel yöntem yoktu. Bu, rüzgar tarlası yapmak isteyen yatırımcıyı birçok farklı direk dikmeye ve zaten o sıralarda getirisi düşük olan rüzgar enerjilerine yeni bir mali külfet ekliyordu. İkinci olarak, bilgisayarların düşük işlemci gücünden dolayı bilgisayarlarda rahat çalışacak bir model lazımdı ki; geliştirilen metot lineer akış modelleme ve istatistiki değerlendirme içerdiği için çok hızlı işlem yapabiliyordu. Son olarak da kullanılacak girdi ve çıktı verilerine bir standardizasyon getiriliyor ve bugün var olan saha fizibilite çalışmalarının temelleri atılmış oluyordu. Son olarak da, yeni metodoloji baştan sona bir çözüm vaat ediyordu. Rüzgar ölçüm noktasında başlayıp rüzgar türbini noktasında yıllık üretim tahmini (Annual EnergyProduction – AEP) olarak bitiyordu ki bu kullanıcıların işini kolaylaştırıyordu.

İşte rüzgar enerjileri sektörünün şu andaki çalışma şeklini belirleyen bu metodolojinin bulunmasının üzerinden 25 sene geçti. Metodu geliştiren bilim merkezi bu başarısıyla daha da ünlendi ve teoriyi pratiğe dönüştürmek için bir yazılım geliştirdi. Şimdi WAsP adıyla bilinen ve 11nci sürümü çıkan yazılımın ilk adı “Wind Atlas and Application Programme”idi. Çok fazla sayıda “A” ile başlayan kelimeyi yan yana barındırdığı için WAsP diye kısaltılan bu isim rüzgar enerjileri sektöründe bir standardın da adı oldu. Altıncı sürümden (1996) itibaren Windows işletim sistemi için arayüze de sahip olan yazılım farklı şirketlerin de ilgisini çekerek lisanslandı. Örneğin yine Danimarkalı EMD firmasının WindPRO yazılımı ya da o sırada bağımsız bir İngiliz şirketi olan GarradHassan firmasının (şimdi DNV GL) WindFarmer yazılımı WAsP çekirdeğini kullanan bilimsel yazılımlardır. Tabii bu iki yazılım kendi uzmanlarınca WAsP temeli üzerine birçok eklenti geliştirmiş ve metodolojiyi daha kapsamlı hale getirmişlerdir. Risø tarafından bu şirketlere lisanslanan ürün bu sayede dünyada neredeyse kullanılmadığı bir yer bırakmadı. 2014 yılındaki kayıtlara bakılırsa WAsP ve Rüzgar Atlası Metodolojisi 110 farklı ülkede kullanıldı. Bunlardan 30 tanesi ulusal atlas diye tabir edilen, tüm ülkenin atlasının çıkarıldığı çalışmalar oldu (Resim2) .

1)İstatistiki rüzgar verileri bir fizibilite çalışmasının temelidir. WAM öncelikle belirli süre zarfında toplanmış verileri istatistiki bir formata dönüştürerek başlar. Ölçüm cihazınızın karakterine göre bazı sınırlamalar getirebileceğiniz bu işlem sayesinde Gözlemlenmiş Ortalama Rüzgar Klimatolojisi (Observed Mean Wind Climate – OMWC) olarak adlandırılan şekle dönüştürülür. Toplam olarak ve sektörel olarak gruplara ayrışmış veriler frekanslarına (f) ve yatay rüzgar hızına göre (U [m/s]) en iyi Weibull dağılımı adı verilen fonksiyon ile tanımlanabilir. Gözlemlenmiş veri A[m/s] ve k parametrelerine göre uygulanıp ölçülmüş değerler taşınabilir bir istatistiki bilgiye dönüştürülür. Bu bilgilerden istenildiği zaman hız U ve enerji yoğunluğu E [W/m^2] bilgileri hesaplanabilir.

2)OMWC alınarak WAsP yazılımına yükseklik ve pürüzlülük eğrileri ile birlikte (ve varsa engeller bilgileri ile) eklenir. OMWC sadece ölçüm noktasına göre hesaplanmış bir veri olduğu için ilk adım bu veriden tüm bölgeyi tanımlayan bir “atlas” oluşturmaktır. Genelde düz bir arazide yapılan ölçüm 20 ila 50 km çapındaki bir araziyi tanımlayan atlasa dönüştürülebilir. WAsP, veri içinde yer alan üç katmanı, yükseklik, pürüzlülük ve engeller, çıkartarak veriyi bir atlasa dönüştürür ve artık yeni rüzgar verisi tüm arazi için kullanılabilir.

3)Atlas dosyası, var olan yükseklik eğrileri, pürüzlülük verileri kullanılarak artık harita üzerindeki herhangi bir nokta seçilip 2.adımın tam tersine o noktadaki bilgilere göre noktasal veriye dönüştürülebilir. Bu adım sonunda, örneğin rüzgar türbininin yerleştirileceği noktadaki kapasiteyi bulmuş oluruz.

4)Son adımda ise WAsP yazılımına rüzgar türbini hakkında bilgi verilir. Birden fazla türbin varsa hepsinin yerleri aynı anda girilerek rüzgar tarlası grubu altında toplanır. 3. adımda yer alan noktasal veriler her türbin noktası için hesaplanıp toplam yıllık üretim kapasitesi (AEP) hesaplanır ve kullanıcıya verilir.

Türkiye’de bu şekilde geliştirilen ilk atlas Meteoroloji Genel Müdürlüğü ve Yenilenebilir Enerjiler Genel Müdürlüğü tarafından ortaklaşa yürütülen Türkiye Rüzgar Atlası projesidir. Veriler yapılan yayının satın alınması yoluyla kitap olarak kullanıcıya sunulur. (Resim5)

2020’de bizi ne bekliyor

Yeni Avrupa Rüzgar Atlası 2020 yılında tamamlandığında tüm Avrupa ve Türkiye yeni bir planlama ve fizibilite yöntemine kavuşmuş olacak. Bu yenilikler bir önceki bölümde bahsedilen teknik yenilemelerle sınırlı değil. Yani atlasın etkileri sadece bazı işleri kolaylaştırmaktan öte bilgiye ücretsiz erişim ve çok çabuk ve düşük maliyetli fizibilite çalışması yapılabiliyor hale gelinecek olması değil. Bunun anlamı sadece yatırımcıların değil, TEİAŞ gibi kurumlarında kendi plan programlarını daha az belirsizlik içeren yöntemlerle geliştirmelerini ve 5 ila 10 senelik planlamalarda daha da başarılı sonuçlar elde edilebilecek olması.

 

Akademik olarak Türkiye ile paylaşılan ve beraber geliştirilen model sayesinde de önümüzdeki akademik kuşaklar için daha sağlam bir rüzgar enerjisi metrolojisi temeli atılmış olacak. Bunun da teknoloji transferi aracılığıyla tüm dünya pazarına hitap eden ürünler geliştirilmesinde öncü olması beklemek bence hayalperestlik olmaz.

Projenin belki de ülkemiz adına olumlu olan tüm bu sonuçlarından bile daha önemli katma değerinin, 10 senede yüzde 300 büyüyen Türkiye rüzgar enerjileri sektörünü bu başarısından dolayı Avrupa ve dünyada hak ettiği yere koyması olduğunu düşünüyorum.