Dalga Enerjisi:

 

1--Küresel anlamda teorik olarak hesaplanan dalga enerji potansiyeli yaklaşık 32.000 TWsaat/yıl (3.65 TW)’dır

 

2--Dalga enerjisi güç yoğunluğunun, rüzgâr enerjisi güç yoğunluğundan yaklaşık 15 kat büyük olması, dalga enerji dönüştürücü (DED) sisteminin fiziksel olarak rüzgâr enerjisi dönüştürücü sisteminden yaklaşık 15 kat daha küçük olması sonucunu doğurabilir.

 

2.1—Aynı güç kapasitesine sahip rüzgâr türbini ve dalga enerji dönüştürücüsü fiziksel büyüklük açısından da karşılaştırılmıştır.

1--Vestas adında ve 850 kW’lık güç kapasitesi olan bir rüzgârgülü, 60 m kule yüksekliği ve 52 m pervane çapına sahiptir.

 

2--Buna karşılık 750 kW güç kapasiteli Pelamis adında DED’in boyu 150 m ve çap genişliği sadece 3.5 m’dir.

 

3--Dalga enerjisini öne çıkaran diğer bir konu ise gün içerisindeki kullanılabilirlik durumudur. Belirli bir bölgedeki dalga enerjisi kullanılabilirliği zamanın %90’ına kadar yayılabilirken, güneş ve rüzgâr enerjisi kullanılabilirliği yalnızca zamanın %20-30’u seviyesinde bulunmaktadır

 

4—Dalgaların genlik ve frekansının doğası gereği düzensiz olması üretilen enerjinin de düzensiz olmasına yol açmaktadır.Üretilen bu enerji direkt olarak yük beslemesinde veya şebeke bağlantısında kullanılamayacağı için ultra-kondansatör, batarya veya diğer enerji kaynaklarının birlikte kullanıldığı bütünleşik bir enerji sistemine veya mekanik sistemler (hidrolik-pnömatik devreler) ile DED yapısının değiştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır.

 

5--Dalgalardan enerji çıkarımında karşılaşılan diğer bir önemli zorluk ise olağanüstü hava koşulları yani fırtınalardır. Kıyı şeridinde veya deniz açıklarında konuşlandırılan dalga enerji dönüşüm sistemi bu tarz doğa olaylarına karşı korunaklı olmalıdır.

 

6--Sağladığı avantajlar dalga enerjisini diğer yenilenebilir enerji sistemleri arasında her ne kadar ön plana çıkarsa da, dalga enerji sistemlerine yapılan yatırımlar güneş ve rüzgâr enerjisine yapılan yatırımlara oranla daha azdır.

 

6.1--Küresel anlamda yaşanılan ekonomik kriz nedeniyle de dalga enerji teknolojilerine yatırım yapmak daha da zor hale gelmektedir.

 

6.2--Enerji kaynaklarına yapılacak olan yatırımların kararlaştırılmasında

üretim ve iletim maliyetlerinin karşılaştırılması büyük önem arz etmektedir. Bu

karşılaştırmada ise genellikle seviyelendirilmiş enerji maliyeti (SEM) (levelized cost of energy) dikkate alınmaktadır.

 

6.3--2013 yılı Dünya enerji konseyi raporuna göre SEM değeri dalga enerjisi için ortalama 49.6 cents/kWsaat’tir.

 

6.3.1--Bu değerin diğer yenilenebilir enerji kaynakları ile karşılaştırıldığında oldukça yüksek olduğu görülmektedir.

 

6.3.2--Yapılacak olan yatırımlar ve teknolojik gelişmeler ile dalga enerjisi SEM değerinin 2030 yılına kadar 16-17 cents/kWsaat oranlarına kadar düşürülmesi hedeflenmektedir

 

7--Dünya üzerinde dalga enerjisi açısından en zengin alanlar hem Kuzey hem de Güney yarım kürenin 40o-60o enlemleri arasında kalan alandır. Fakat en yüksek yıllık ortalama potansiyele sahip alan, Güney yarım kürede yer alan 40o-60o enlemleri arasıdır

 

7.1--Bazı ülkelere ait dalga güçleri;

İrlanda…………… 21GW,

Portekiz……………10GW,

Danimarka………… 3.4 GW,

İsveç………………. 1GW,

İngiltere……………120 GW ve

Akdeniz tarafında Fransa, İtalya, İspanya ve Yunanistan’ın toplam dalga gücü 30 GW olarak hesaplanmaktadır

 

8--Üç tarafı denizlerle çevrili ülkemizin kıyı uzunluğu yaklaşık 8210 km’dir. Ancak Türkiye’nin dalga potansiyeli, her kıyı bölgesinde küçük dalga enerji sistemleri kurmak için uygun değildir.

 

8.1--Türkiye’nin toplam sahil uzunluğunun yaklaşık beşte biri 18.5 TWsaat/yıl (yaklaşık 2.11GW) dalga enerjisi teknik potansiyeline sahiptir.

 

8.2--Ülkemizin dalga enerjisi potansiyeli 4-17 kW/m (m: dalga tepe uzunluğu) dalga gücü aralığında kullanılabilir kaynak olarak yaklaşık 10 TWsaat/yıl olarak belirtilmiştir.

 

8.3--İstanbul Boğazı’nın kuzeyi,Batı Karadeniz bölgesi ve Ege Denizi’nin güneybatı kıyıları (Marmaris, Finike arası) dalga enerjisi için en iyi mevkiler olarak önerilmektedir

 

8.4--Karadeniz’in 15 yıllık sayısal verileri temel alınarak dalga enerjisi potansiyeli araştırılmıştır. Buna göre, Karadeniz’in güneybatı kıyıları, bir dalga çiftliği kurulması için en iyi yer olarak önerilmektedir. Karadeniz’in batı bölgelerinin (özellikle güneybatıda yıllık ortalama dalga enerjisi kaynağı 3 kW/m’ye kadar çıkmaktadır

 

8.4.1--Karadeniz’in Güney Batı bölümünde en büyük ortalama dalga gücü yaklaşık 7 kW/m ve doğu kesiminde ortalama dalga gücü yaklaşık 3 kW/m’dir.

 

8.4.2--Yapılan bir bilimsel çalışmaya göre Sinop 10 MWh/m dalga güç akısı ile en yüksek değere sahip il olmuştur. Diğer kıyı şeridi illerinin (Samsun,Ordu , Giresun, Trabzon, Rize ve Hopa) yıllık dalga enerjisi potansiyeli yaklaşık 6 MWh/m olduğu ve bu potansiyeli 0.5-2 m belirgin dalga yüksekliklerine ve 2-5 s dalga periyotlarına sahip dalgaların oluşturduğu belirtilmektedir.

 

8.4.3--Karadeniz Kalkınma Ajansı (BAKKA)’nın 27.03.2017 tarihli duyurusunda Avustralya menşeli CSG Exploration and Production Services firması ile gerçekleştirilen görüşmelerde Zonguldak’a ücretsiz bir pilot tesis kurulumunun talep edildiği ve firmanın 50 Kw gücündeki bu tesisi ücretsiz olarak kurmayı kabul ettiği belirtilmiştir. Böylelikle Karadeniz’de dalga enerjisi uygulamasına başlanacaktır

 

9--Dalga Enerjisi Dönüştürücü (Türbin) Teknolojileri:

 

9.1--Dalga enerjisi dönüştürücüleri (DED) en temel anlamda dalganın yatay ve dikey hareketlerini yakalayarak bu hareket enerjisini elektrik enerjisine çeviren sistemlerdir.

 

9.2--DED sistemleri üzerine yapılan çalışmalarda Japonya, Kuzey Amerika ve Avrupa’da binden fazla dalga enerji dönüşüm yöntemi patentlenmiştir.

 

9.3--Tasarımdaki bu büyük değişimlere rağmen, DED’ler genellikle konum ve türe göre sınıflandırılmaktadır

 

9.4--Konumuna göre DED sistemleri kıyı, yakın kıyı ve açık deniz olmak üzere üçe ayrılmaktadır.

 

9.4.1--Kıyı tipi sistemlerinde DED’ler kıyı şeridinde konumlandırılır ve sığ sulara yerleştirilmektedir.

 

9.4.2--Bu tip DED’lerin en büyük avantajı kurulumunun-bakımının kolay olması ve üretilen enerjiyi şebekeye aktarmak için uzun deniz kablosuna ihtiyaç duyulmamasıdır.

 

9.4.3—Bununla birlikte, uygun kıyı alanlarının kısıtlı olması ve kıyı dalgalarının daha az enerji içermesi kıyı enerji sistemlerinin olumsuz yönleri olarak tartışılmaktadır

 

9.5--Yakın kıyı DED sistemleri kıyıya birkaç yüz metre mesafede ve 10-25 m derinlikte konumlandırılan DED’leri içermektedir. Bu alandaki DED’ler genellikle deniz tabanına sabitlenir ve salınan gövde tarzında uygulamaları mevcuttur.

 

9.5.1--Ancak yapı, dalgaların ortaya çıkardığı gerilmeyi taşımalıdır. Tıpkı kıyı sistemlerinde olduğu gibi yakın kıyı sistemlerinin de dalgalardan enerji çıkarımı potansiyeli düşük güçlü dalgalar nedeniyle daha azdır.

 

9.6--Açık deniz uygulamaları ise genellikle 40 m’den daha derin sularda DED’lerin konumlandırılmasıdır. Bu tarz sistemler açık sularda dalga genliği ve periyodu daha fazla olduğu için dalga gücünden en çok yararlanan sistemlerdir.

 

9.6.1--Fakat açık denize yerleştirilen DED’lerin bakımı pahalıdır ve dönüştürücü büyük genlikli dalgaların verebileceği hasarlara dayanıklı tasarlanmalıdır.

 

9.6.2--Ayrıca, enerjinin kıyıya taşınması için uzun ve pahalı deniz kablolarına ihtiyaç duyulmaktadır

 

9.7—DED Tipleri:

 

9.7.1--SSK sistemlerinde kolon adı verilen yapıların alt kısmında deniz suyu, üst kısmında ise hava yer almaktadır. Dalga hareketinin üstte yer alan havayı sıkıştırmasıyla, oda içerisinde sıkışan havanın elektrik jeneratörünü döndürmesi sonucunda enerji üretilmektedir.En önemli örneği, LIMPET adı verilen, kıyı konumlu DED tipidir.

 

9.7.2--ÜAS’ler bir rampa yardımıyla topladıkları dalgaların kinetik enerjisini sistemin haznesinde toplayarak potansiyel enerjiye dönüştürmektedir. Depolanan bu su tıpkı hidrolik sistemlerde olduğu gibi tribüne iletilmektedir 1--

 

9.7.2.1--Bu teknoloji ile çalışan en bilindik DED tipi ve açık deniz uygulamalarında kullanılan ilk ÜAS olma özelliği taşıyan sistem Wave Dragon’dur.(2003 yılında Danimarka’da, gücü: 140kW, rezervuar genişliği: 55m3 olan bir sistem kurulmuştur.).

9.7.3--SG adı verilen sistemler ise genellikle açık sularda kurulan sistemlerdir. Dalgaların itici gücü DED gövdesini aşağı-yukarı ve/veya sağa-sola hareket ettirerek enerji indüklenmesini sağlar . Bu tarz sistemler kendi içerisinde hidrolik ve doğrudan sürüşlü (DS) olmak üzere ikiye ayrılır.

 

9.7.3.1--SG tip hidrolik sistemlerde hidrolik pompalar elektrik jeneratörünü çalıştırmaktadır. Bu tip DED’lerin en bilinen uygulaması Pelamis adı verilen DED’dir.Eklemli bir yapıdan oluşan Pelamis şu an ticari amaçlı kullanılan bir DED teknolojisidir. Pelamis’in 2008 yılında Portekiz açıklarında (kıyıdan 5 km uzaklıkta) konumlandırılan 750 kW’lık bir uygulaması vardır.

 

9.7.3.2--SG tipi DED’lerin diğer bir uygulaması da DS sistemlerdir.Hidrolik sistemlere göre yapısı daha basit olan DS sistemler, verimli bir şekilde dalgadan enerji çıkarmak için kullanılmaktadır.

 

9.7.3.3--Yapısı temel olarak deniz yüzeyinde hareket eden bir şamandıra ve doğrusal generatörden (DG) meydana gelen DS sistemler ile üretilen 3-faz elektrik enerjisi dalganın düzensiz karakteristiğini içermektedir. Bu durum üretilen enerjinin direkt yük beslemesinde veya şebeke bağlantısında kullanılmasına engel olmaktadır.

 

9.7.3.4--Dolayısıyla DS sistemler ile üretilen enerjinin güç elektroniği devreleri ile düzenlenmesi gerekmektedir.

 

9.7.4--DS-DED’in en bilinen uygulaması Archimedes dalga salıncağıdır (ADS). Deniz tabanına sabitlenmiş olan ADS sistemi, içi hava dolu şamandıranın üzerinden geçen dalganın dikey konum hareketiyle elektrik enerjisi üretmektedir.Şamandıranın hareketi doğrusal olduğu için elektrik üretim DG kullanılmaktadır.

 

9.7.4.1--Su altı uygulaması olan ADS  dalga enerji sisteminin ilk prototipi 2000 yılında Portekiz kıyısında konumlandırılmış olup, 2MW’lık maksimum güce sahiptir. Lysekil projesi (gücü:10 kW, ülke: İsveç) ve Oregon Üniversitesinin geliştirildiği L10 DED sistemi (gücü:10k W, ülke:Amerika) DS sistemlere verilebilecek diğer önemli çalışmalardır.

 

 Kaynak: Dünyada ve Türkiye’de Dalga Enerjisi-İsmail H. Altaş ve Erdinç Şahin Karadeniz Teknik Üniversitesi-ihaltas@ktu.edu.tr, esahin@ktu.edu.