Rüzgar Santralleri Kurlumunda Rüzgâr Ölçüm Hataları ve Çözüm Önerileri:

1--Nisan 2015 lisans başvurularında,teknik ve yasal olarak zorunlu olan rüzgâr ölçümleri için 1400’ün üzerinde rüzgâr ölçüm direğinin Türkiye’nin çeşitli bölgelerinde kurulduğu bilinmektedir.

2--Kısa süre içerisinde çok sayıda ölçüm direğinin kurulması kritik hataları da beraberinde getirmiştir. Bu kaynak çalışma kapsamında, en sık yaşanan beş sorun incelenmiş ve çözüm önerileri paylaşılmıştır.

3—Bu anlamda , başarılı bir rüzgâr enerji santrali projesinin ilk basamağı,öncelikle düşük belirsizlikli bir rüzgâr ölçüm periyodundan geçmektedir.

3.1--Santral bütçesi yanında oldukça düşük bir bütçeye sahip olan rüzgâr ölçüm süreci, teknik olarak tüm santralin geleceğine etkiyecek nitelikte öneme sahiptir.

3.2--Bu denli önemli bir sürecin başarılı yönetilmesi sadece uluslararası standartlara uygun ekipmanlar tercih etmekle değil, aynı zamanda başarılı bir uygulamayla mümkün olabilmektedir

4—Yapılan Hatalar ve Çözüm Önerileri:

1--Topraklama Hataları:

1--Bir rüzgâr ölçüm direğinin topraklanması iki başlık altında incelenmelidir.

1.1--Bunlardan ilki, ölçüm sisteminin tamamını yıldırım riskine karşı koruyabilmek için kullanılan, rüzgâr ölçüm direğinin en üst noktasında konumlandırılmış bakır yıldırım yakalama çubuğunun topraklanması, diğeri ise data kablolarında yer alan koruyucu kılıfın ve data logger’ın manyetik etkilere ve yıldırım geçişlerine karşı topraklanmasıdır.

2--Sahada meteorolojik risklere açık olarak çalışan ve çoğunlukla da yüksek rakımlı noktalarda görev yapan rüzgâr ölçüm direkleri, yıldırıma karşı savunmasız durumdadır.

2.1—Bu riski minimize etmek için, rüzgâr ölçüm direğinin en üst noktasında bir yıldırım yakalama çubuğu kullanılmalı,bu çubuk bakırdan imal edilmiş, uç kısmı sivriltilmiş ve 60 derecelik koruma koniği altında tepe anemometresini koruyacak şekilde direğe konumlandırılmış olmalıdır.

2.2--Yakalama çubuğunun türbülans yaratarak rüzgâr akışını engellemeyecek şekilde konumlandırılmasına dikkat edilmelidir.

3--Yıldırım yakalama çubuğu herhangi bir direnç oluşturmayacak şekilde ve en az 70mm2 kesit alanına sahip bir bakır kablo ile, direğin metal aksamından tamamen yalıtılarak zemine indirilmelidir.

4--Bakır yakalama çubuğunun, rüzgâr ölçüm direği gövdesi üzerinden topraklanmaya çalışılması çok büyük toprak direncinin oluşmasına sebep olduğu için kesinlikle tercih edilmemesi gereken hatalı bir uygulamadır.

5--Sıkça karşılaşılan hataların bir diğeri ise, bu bakır çubuğun toprakla ilişkilendirilmesinin düzgün yapılamamasıdır.

5.1--Direk gövdesinden yalıtılarak zemine indirilen topraklama kablosu yine bir bakır çubuk ya da genişletilmiş bakır plaka ile gömülmeli, mutlak suretle topraklama direnci kontrol edilmelidir.

5.2--Rüzgâr ölçüm direği uygulamalarında genellikle 10ohm ve altı topraklama dirençleri yeterli kabul edilmektedir. Ancak riskin yüksek olduğu yerlerde ya da güvenliğin daha yüksek olması istenen uygulamalarda 5ohm ve altı direnç hedeflenmelidir.

6—Çevre etkileri tartışmalı olsa dahi kimi uygulamalarda toprağa gömülen ekipmanların direnç düşürücü kimyasallar yardımıyla gömülmesinin, hedef topraklama dirençlerine ulaşmakta yardımcı olduğu bilinmektedir.

7--Ayrıca zemine ulaşan topraklama kablosunun kaz ayağı uygulaması yapılarak toprağa gömülmesi yine direnç düşüşünü destekleyecektir.

8--Yıldırıma karşı maksimum koruma sağlamak için yıldırım yakalama çubuğunun en üst noktasından, toprağa gömülen bakırın en alt noktasına kadar en düşük direnci yakalamak ana hedef olmalı ve bu hedeften uzaklaşılmasına neden olabilecek; yaratacak ek bağlantı noktaları, klamens bağlantılarının gevşek bırakılması gibi hatalardan kaçınılmaya özen

gösterilmelidir.

9--Çok önemli bir diğer topraklama ise kullanılan tüm sensörlerin ve data logger’ın topraklamasıdır. Bu sadece yıldırımdan sensörlerin zarar görme riskini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda manyetik gürültülerin de filtrelenmesini sağlar.

9.1--Unutulmamalıdır ki, kare dalga taşıyarak direğin en üst noktasından data logger’a indirilen anemometre kabloları etrafında bir manyetik alan oluşacaktır.

9.2--Eğer sensör kabloları düzgün şekilde topraklanmaz ise, bu manyetik alanın etkisiyle komşu sinyal kabloları içerisinde istenmeyen sinyaller taşınabilir.

9.3--Cross-talk olarak bilinen bu hata neticesinde olağan dışı rüzgâr hızı kayıtları alınabileceği gibi, tespit edilebilmesi de oldukça güç olacaktır. Ölçümlerin güvenilirliğinin en üst düzeyde korunabilmesi için, her bir sensör kablosunu sarmalayan koruyucu kılıflar mutlak suret ile data logger’ın topraklama klamensine bağlanmalı, data logger ve pano ise direkten bağımsız şekilde mutlaka topraklanmalıdır.

9.4—Bu noktada yapılan hataların birisi, panonun topraklamasının direkte bulunan topraklama hattı üzerinden yapılmasıdır.

9.4.1--Bu uygulama kesinlikle amaca hizmet etmediği gibi, data logger ve sensörlerin yıldırımdan zarar görme riskini artıracağından tercih edilmemelidir. Tercihen pano topraklaması direk topraklamasının zıt yönünde tasarlanmalıdır.

10--Data logger’ın içinde yer aldığı pano ile direğin yıldırımdan korunmasını amaçlayan topraklama hatları birbirinden bağımsız olmalıdır.

2--Wındvane Kuzey Kalibrasyonu Hataları:

1--Rüzgâr ölçüm istasyonlarında en sık yaşanan sorunlardan birisi de, windvane yön kalibrasyonlarının düzgün olarak yapılamamasıdır.

2--Üretici firmalar tarafından rüzgâr yön ölçerler üzerine bir kuzey işareti (North Mark – N)

yerleştirilmiştir. Yön ölçerler bu işaretin bulunduğu noktadan rüzgâr geldiği zaman logger’a tam kuzey sinyali (0 ya da 360 deg.) gönderirler.

2.1--Ancak saha şartlarında windvane’in montajı yapılırken bu “N” işaretini tam olarak kuzeye kalibre etmek her zaman mümkün olamamaktadır.

2.2--Bu sebeple birçok uygulamada N işareti kuzey yerine yönü kesin olarak bilinebilecek bir başka noktaya kalibre edilirler.

2.3--Bunların başında ise bom kolları gelmektedir. Rüzgâr ölçüm istasyonları henüz kurulmadan önce dahi, sahanın hakim rüzgâr yönüne göre bom kolu oryantasyonları belirlenir.

2.4--Montaj sırasında plandan sapmalar olsa dahi, bom kollarının tam olarak hangi doğrultuda konumlandırıldığı hatasız olarak sahada saptanabilmektedir. Windvaneler de bilinen bu doğrultuya kolaylıkla kalibre edilebilirler

3--Sahada yapılan bu kalibrasyon sonucunda ölçüm verilerinin bir offset değeri ile düzeltilmesi gerekmektedir.

3.1--Aksi halde N işaretinin baktığı bom kolu yönü kuzey kabul edileceğinden hatalı kayıt alınacaktır. Uygulamada yaşanan en önemli hata, bu offset değerinin yanlış olarak girilmesi sonucunda hatalı veri kaydı yapılmasıdır.

3.2--Örnek bir uygulamayla, hakim rüzgâr yönünün kuzeydoğu olduğu,bu sebeple 315-135 doğrultusunda konumlandırılan bom kollarından, 315 dereceye bakan bom kolu üzerinde, North işareti 135 dereceye yani bom kolunun içerisinde bakacak şekilde kalibre edilmiş bir windvane’e ait doğru offset değerinin nasıl bulunacağını inceleyelim:

1--İlk olarak rüzgârın güneydoğudan ve tam olarak 135 dereceden estiği farz edilsin. Bu durumda okunması gereken gerçek değer 135 olmalı; ancak bu durumda windvane tam N işaretinin baktığı yön üzerinden rüzgârı aldığı için tam kuzey yani 0 derece sinyali üretecektir.

2--Verilmesi gereken offset değeri 135 (135-0) derecedir. Bir diğer senaryo olarak, rüzgârın tam güneyden yani 180 dereceden estiği farz edilirse, okunması gereken değer 180 derece iken windvane 45 derece sinyali gönderecektir;bu durumda da yine verilmesi gereken offset değeri 135 derece (180-45) olarak bulunur.

3--Benzer şekilde, 270 dereceden esen rüzgâr için de doğru değerin okunabilmesiiçin 135 derecelik bir offset’in tanımlanmış olması gerektiği bulunabilir.

3--Logger Konfigürasyon Hataları:

1--Rüzgâr ölçüm ekipmanları analog ya da dijital çıkışlı olarak çalışan elektronik cihazlardır. Örneğin cup tipi anemometreden kare dalga DC sinyal alınır ve bu sinyaller logger üzerinde Hz cinsinden kaydedilir, windvane için ise çıkış sinyali V (voltaj) olarak kaydedilmektedir.

2--Bu sinyaller anlamlandırılırken her sensör karakteristiği için farklı olan slope ve offset değerleri kullanılır. Bir transfer fonksiyonu ile,sensörden okunan Hz ya da V değeri, m/s ya da deg. Değerine dönüştürülür.

3--Tam bu sırada, bu transfer fonksiyonun katsayıları olan slope ve offset değerlerinin doğru olarak tanımlanmış olması önem kazanmaktadır.

4--Tipik bir anemometre için slope değeri 0.048, offset değeri ise 0.22’ye yakın değerler olarak akredite bir rüzgâr tünelinde belirlenir.

5--İnsan kaynaklı hataların en önemlilerinden birisi logger konfigürasyonu sırasında bu değerlerin hatalı olarak girilmesi sonucu hatalı kayıtların alınmasıdır.

6--Bilindiği gibi olaşabilecek küçük hatalar ölçüm sonuçlarını tamamen belirsiz hale getirebilir. Bu nedenle ölçüm sisteminde kullanılan data logger’ın mutlaka ham data kaydı yapması gerekmektedir.

7--Ham data kaydı yapan bir logger’da, bu tip insan kaynaklı bir hata uzun süre sonra fark edilse dahi, transfer fonsksiyonunu doğru değerler ile yeniden tanımlayıp, ham dataları yeniden çözümlemek oldukça kolaydır.

4--Enerji Sisteminden Kaynaklı Hatalar:

1--Rüzgâr ölçüm ekipmanları şebekenin olmadığı noktalarda çalışan sistemler olduğu için enerji gereksinimlerini genellikle PV paneller aracılığı ile güneşten elde ederler.

2--Bir ölçüm sisteminin sorunsuz çalışabilmesi için, besleme voltajının düzenli olması kritik önem taşımaktadır. Bu nedenle her bir istasyon PV panel, akü ve şarj kontrol ünitesinden oluşan bir güç sistemi ile çalıştırılmakta olduğundan, ölçüm periyodu boyunca güç sisteminin sorunsuz olarak şarj ettiği çok dikkatli takip edilmelidir.

2.1--Bu sebeple kullanılan data logger’ın sadece ölçüm parametrelerini değil güç sistemini de izlemesi ve bir arıza oluşması durumunda sistemin gücü kesilmeden önce müdahale edilebilmesi için son kullanıcıya zaman kazandırması gerekmektedir.

3--Geçmişe dönük akü voltajının karakteristiği ve son 48 saat içerisindeki akü voltajının maksimum/ minimum değerlerini görebilmek güç sistemi hakkında öngörüde bulunabilmek için kritik öneme sahiptir.

4--Veri transferi ve anlık veri takipleri sırasında logger güç tüketimi dramatik şekilde artacağı için, logger ile mümkün olan en kısa süre uzaktan iletişim kurulmalıdır.

5—Türkiye coğrafyası göz önünde bulundurulduğunda minimum 26Ah jel tipi akü ve 20Wp PV panel yeterli gözükmekle birlikte, eğer çok sık eş zamanlı veri takibi ya da veri indirmesi yapılacaksa veya istasyonun bulunduğu noktada GSM şebekesi güçlü çekim gücüne sahip değilse güneş paneli ve akü grubunun büyütülmesi gerekecektir.

6—Bir diğer önemli hata ise, logger ile güç ünitesinin bağlantısı sırasında gözlenmektedir. Logger güç girişi, solar şarj kontrol ünitesinin yük çıkışı yerine doğrudan aküden alınmalıdır. Bu sayede solar şarj kontrol ünitesinden kaynaklı arızalarda güç kesinti riski bertaraf edilmiş

olacaktır.

5--Gsm Operatör Ayarlarından Kaynaklı Hatalar:

1--Günümüz data logger’ları iletişim ihtiyaçlarını, GSM operatörleri tarafından sağlanan internet aracılığıyla karşılamaktadırlar.

2--Logger üzerinde yer alan SIM kart aracılığı ile internete erişen sisteme, son kullanıcılar kendi PC’leri üzerinden bağlanıp veri indirme, eş zamanlı veri izleme, ayar yükleme gibi operasyonları yürütebilirler.

3--Bir rüzgâr ölçüm istasyonunun standartlara uygun şekilde kurulması kadar işletilmesi de oldukça önemli olduğundan, ölçüm sisteminin internete erişebilmesi için gerekli ayarlar doğru şekilde tanımlanmalıdır.

4--Örneğin,sistemde kullanılan SIM kartın APN (Access Point Name) adı doğru şekilde logger’a tanımlanmaz ya da bu APN daha sonra GSM operatörü tarafından geçersiz kılınırsa, logger ile uzaktan iletişim kurmak imkansız hale gelecektir.

5—Her SIM kart için farklı APN’lerin aktif olabilme ihtimaline karşı,kullanılan SIM kart sahibi şahıs/ firmaların öncelikle GSM operatörlerinden ilgili SIM kartta hangi APN’lerin tanımlı olduğunu öğrenmeleri sonrasında ise bu ayarları logger’ın iletişim ayarları bölümünde doğru şekilde tanımlamaları gereklidir.

6--Unutulmamalıdır ki, data logger’ın sahaya sevkiyatından önce ofiste ilgili bağlantı testlerinin yapılarak tüm ayarların doğru şekilde tanımlandığından emin olmak, ileride karşılaşılacak sorunların ortadan kaldırılması adına oldukça önemlidir.

7--Logger ile iletişim kurmak minimum belirsizlikli bir ölçüm periyodu için çok önemli olduğundan, sisteme günün 24 saati kesintisiz erişilebilmelidir.

8--Bu erişimler sırasındaki güç tüketimini minimum tutabilmek adına sadece bu amaçla üretilmiş modemlerin yer aldığı sistemleri tercih etmek enerji problemlerinin önüne geçecektir.

9--Piyasada bulunan universal tip harici modem kullanan data logger’larda güç tüketimi çok yükseldiği için günün her anı bağlantı sağlanamamakta ve bu durumun sonucunda sahada

oluşacak sorunlar sistemi takip eden kullanıcıya zaman farkı ile ulaşacağından veri kaybına neden olmaktadır.

Kaynak:ICCI 2015-Bildiriler Kitabı-20 GW’a Giden Yolda En Sık Yaşanan Beş Rüzgâr Ölçüm Hatası ve Pratik Çözüm Önerileri-İskender KÖKEY-Kintech Mühendislik Ölçüm ve Eğitim Hizmetleri Tic. Ltd. Şti.