1. DENİZ ENERJİSİ
Fosil yakıtların bu denli azaldığı günümüz dünyasında, dünyanın enerji ihtiyacını karşılamak için arayışlar artarak devam etmektedir. Bu enerji kaynakları yerine rüzgâr, dalga, güneş ışınları, hidrolik, biyomas ve jeotermal gibi yenilenebilir enerji çeşitleri gündeme gelmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları şu an için ekonomik olmasa da fosil yakıtların giderek tükenmesi, neden oldukları ağır çevre sorunlarının çözülmesi için çalışmalar devam etmektedir. Dalga ve Akıntı enerjisi teknolojisindeki gelişmeler, deniz enerjisi teknolojilerini daha ekonomik yapacaktır. Akıntı ve Dalga enerjisi enerji yoğunluğu, rüzgâr enerjisi güç yoğunluğundan yaklaşık 15 kat büyüktür. Bu da dalga enerjisi dönüştürücü sisteminin fiziksel olarak rüzgâr enerjisi dönüştürücü sisteminden yaklaşık 15 kat daha küçük olması sonucunu getirebilir. Örnek vermek gerekirse 850 kW’lık güç kapasitesi olan bir rüzgârgülü, ortalama 60 m kule yüksekliği ve 52 m pervane çapına sahiptir. [1] Buna karşılık 750 kW güç kapasiteli Pelamis sistemi boyu 150 m ve çap genişliği sadece 3.5 m’dir. [2] Dalga enerjisini öne çıkaran diğer konulardan biri gün içerisinde kullanılabilirlik süredir. Belirli bölgelerde kullanılabilirliği %90’lara ulaşırken rüzgâr ve güneş enerjisinde bu süre yalnızca %20-30 seviyelerinde kalabilmektedir. Dalga enerjisi kurulduğu yere göre ve kullandığı teknolojiye göre gruplara ayrılmaktadır. Deniz akıntı enerjisi, boğaz akıntı sistemlerindeki kinetik enerjinin kullanılmasıyla elde edilen bir deniz enerji türüdür. Günümüzde yaygın kullanılmamasına rağmen, deniz akıntısı enerjisinin gelecekteki enerji üretimi için potansiyel enerji kaynakları arasında önemli yeri bulunmaktadır. Deniz akıntılarının öngörülebilirliği, rüzgar ve güneş enerjisine göre daha yüksektir. [3]
1.1. Dalga Enerjisi Üretim Sistemleri
Enerji sektöründe, ekonominin enerji ihtiyacını kesintisiz, en düşük maliyetle ve en güvenli şekilde sağlaması aranan temel kriterlerden biridir. Dalganın yüksekliği ve periyodu o bölgede elde edilecek enerjiyi belirleyen ana faktörlerdir. Bu nedenle dünyada dalga enerjisi elde etmek için çalışmalar hızla artmıştır. Dalga enerjisini kurulduğu yere göre kıyı boyunca, kıyıya yakın ve kıyıdan uzak bölgelerde olmak üzere üç grupta sıralayabiliriz. Tablo 1.1’de karşılaştırılması verilmiştir.
a)Tapchan
Bu sistemde kıyıya gelen dalga, daralan kanala ulaştığında aynı su kütlesinin, ebadının birinin değişmesisebebiyle, kazandığı enerji ile yükselen su kütlesinin rezervuarı doldurması prensibine göre çalışır. Rezervuardan Kaplan tipi türbin vasıtası ile jeneratör çalıştırılır. Bu sistem Topografik yapısı uygun Okyanus kıyılarında ve yüksek dalga boylarında kullanılır. Sistem Norveç’te Bergen yakınlarındaki Toftestallen’da prototip amaçlı 1986’da kurulmuştur.
b)The Wave Dragon
Bu sistem yüzer bir yapı üzerinde oluşturulan rezervuara, gelen dalgaların en ucundaki, bu yapıdan yüksek su kütlesinin rezervuara dolması ve bir orifisten akarken orifise yerleştirilen türbini çevirmesi esasına dayanmaktadır. Bu sistemde verim son derece düşüktür.
c)Oscillating water column-OWC
Bu sistemlerde su kolonu ve onun üzerinde bir hava kolonu vardır. En alttaki kapı suyun içeri girmesini sağlar. Su tarafından sıkıştırılan hava dar kısımdan geçerek çıkıştaki türbini hareket ettirir. Dalga geri çekilirken içerdeki havayı boşaltacak bu hareket türbinin yeniden hareket etmesini sağlayacaktır. Bu sistemde normal bir türbin kullanılırsa su odaya girdiğinde ve odadan çıkarken türbin pervanesi farklı yönlere dönecektir. Bu durumda pervane durup çalıştığı için enerji üretimini azaltacaktır. Ancak wells türbini kullanıldığında bu türbinin özel yapısı sayesinde zaman kaybı yaşanmadan her zaman tek yöne doğru dönüş sağlanır ve daha verimli bir şekilde enerji üretilmesini sağlar.
d)Pelamis
Pelamis dalga jeneratörü alanında oldukça ilginç, tanınmış bir üründür. Jeneratörün çalışma prensibi ise dalgaların oluşturduğu şekle uyum sağlayarak enerji üretmesidir. Büyük su yılanı diye bilinen bu makine dört hareketli parçadan oluşur. Bu parçalar dalgaların hareketine göre, parçaların birbirine bağlandığı noktadan bükülüp açılarak hareket etmektedir. Hareketin sağlandığı noktalarda bulunan hidrolik jeneratörler tarafından da elektrik enerjisine dönüştürülmektedir.
1.2.Akıntı Enerji Sistemleri
Deniz akıntı enerjisi, boğaz akıntı sistemlerindeki kinetik enerjinin kullanılmasıyla elde edilen yenilenebilir enerji türüdür. Günümüzde yaygın kullanılmamasına rağmen, deniz akıntılarının öngörülebilirliği, rüzgâr ve güneş enerjisine göre daha yüksek olmasından dolayı gelecekteki enerji üretimi için potansiyel enerji kaynakları arasında önemli yeri bulunmaktadır. Sadece sınırlı sayıdaki bölgelerde potansiyel oluşturulmasından dolayı üzerine fazla durulmamıştır. Deniz akıntıları, dünya, ay ve güneş arasındaki yerçekimi etkileşiminden kaynaklanan gel-git akıntılarından tetiklenmekte ve bu şekilde oluşmaktadır. Diğer taraftan, sıcaklık ve tuzluluktaki bölgesel değişiklikler ve dünyanın kendi ekseni etrafındaki dönüşünden kaynaklanan Koriyolis etkisi de deniz akıntılarını etkilemektedir. [6] Bu tip sistemlerde rüzgardan enerji sistemlerinde olduğu gibi türbinler kullanılmıştır. Yatay ve dikey olarak ayrılmaktadır.
2. DÜNYADAKİ DURUMU
1980’li yıllarda Deniz enerjilerine yönelik potansiyelini belirlemeye yönelik bazı araştırmaların başlatıldığı görülmektedir. Bu konudaki ilk çalışmalar İngiltere, Kanada ve Japonya’da başlatılmıştır. 2000’li yılların başlarında Avrupa’da 106 potansiyel alanlarda yapılan inceleme ve ölçümler sonucunda, yaklaşık olarak 50 TWh/yıl kadar bir enerji potansiyeli tahmin edilmiştir. Bu kaynağın başarıyla kullanılması halinde, 21. yüzyılda temin enerji üretimi sağlanırken ileri teknoloji ile yeni bir endüstrinin başlangıcı olacağı bildirilmektedir.
Şu anda mevcut olan teknolojik gelişmeler devam etmesine rağmen diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre yeterli güvenirliğe, fizibiliteye, verimliliğe erişebilmiş değildir. Dalga ve Akıntı enerjisinin daha yaygın hale gelebilmesi için küresel düzeyde 4 temel probleme çözüm aranmaktadır. Teknolojik gelişme, finans ve pazar arayışı, çevresel faktörler ve şebeke mevcudiyeti. Sanayi, üniversite çalışmaları ve politikanın yenilenebilir enerjiye göstereceği ortak çabayla dalga enerjisi pazarının kurulması için çalışmalar devam etmektedir. Bu çalışmaların desteklenmesi kapsamında 2014 yılında Blue Energy Communication kurulması öncelik etmiş ardından gerçekleştirilen Ocean Energy Forum ve European Technology and Innovation Platform for Ocean programlarıyla birbirini izlemiştir. Ayrıca 2018 yılında faaliyete EU NER 300 programıyla gelişmeler hızlandırılmıştır. [7] *NER 300, yenilikçi düşük karbon teknolojisi için yaklaşık 2 milyar Euro'yu bir araya toplayan ve çevresel yenilikçi yenilenebilir enerji teknolojilerinin AB içinde ticari ölçekte gösterilmesine odaklanan bir finansman programıdır. [8]
3. TÜRKİYEDEKİ DURUMU
NATO TU WAVE projesi sonucunda oluşturulan “Türk Kıyı Rüzgarları ve Derin Dalga Atlası” verilerinden yararlanarak hesaplanan Türk sularının kullanıma hazır yaklaşık azami ve asgari Dalga Enerji seviyeleri aşağıda verilmiştir.
Türkiye’de dalga enerjisi üretmek için en elverişli yerler; Karadeniz’in batısı, İstanbul Boğazı’nın kuzeyi ve Ege Denizi’nin güneybatı kıyıları açıklarıdır. Türkiye kıyılarının sadece beşte birinden yararlanılarak elde edilebilecek toplam dalga enerjisi teknik potansiyeli 9000 MW güç ve 18 TWh/yıl enerji düzeyindedir. [9] Toprak kaybı gibi olumsuz bir etkisi bulunmamakla birlikte ekolojik dengeye önemli katkı sağlamaktadır. Türkiye’de çok yüksek seviyedeki enerji ihtiyacı göz önünde bulundurulduğu zaman büyük santrallerin kurulması hem ekonomik hem de daha verimli olacaktır. Bu enerji sistemi yaygınlaştığında ısınma amaçlı kullanılma ihtimali de olacaktır. Bu türden doğal enerji kullanımı sonucunda havanın kalitesi artacak hem Türkiye’de hem de dünyada daha sağlıklı nesiller yetişecektir. [10]
1. İstanbul boğazındaki akıntı enerjisi yardımıyla elektrik eldesi üzerine Onur Tulgas ve Prof.Dr. Ayşen Demirören’in çalışması
2. Kütahya Dumlupınar Üniversitesi öğretim üyesi Dr. Ahmet AKTAŞ'ın yürütücülüğünü yaptığı TÜBİTAK 117E767 numaralı İstanbul boğazında testi gerçekleştirilecek olan "Açık Deniz Rüzgar ve Akıntı Enerjisinden Oluşan Hibrit Güç Üretim Sistemine Batarya ve Ultrakapasitörden Hibrit Enerji Depolama Sistemine Entegre Edilerek Hibrit Sistemlerinin Akıllı Enerji Yönetimi” isimli projesi [11
3. Çanakkale ilinin Kepez mevkiinde bir şirketin, sualtı elektrik santralı kurmak amacıyla devletten 30 yıllığına kiraladıkları bölgede yapmış olduğu araştırmaya yönelik çalışmalar [12] [13
4. TÜBİTAK tarafından desteklenmiş Metin ÇOKAN’ın Dalga Enerji Sistemi Çalışması [14]
3.1.İstanbul Boğazı’nın Enerji Potansiyeli
Boğazda çift katmanlı akıntı söz konusu ise de yoğun deniz trafiğinin yaşandığı üst akıntıdan enerji üretimi için yararlanmak olanaksızdır. Gemilerin etki alanından uzak derindeki alt akıntıdan enerji üretmek amaçlı yararlanılabilir. Özellikle alt akıntı hızının yüksek olduğu kesimin enerji üretimi için uygun koşullara sahip olduğu düşünülmektedir. Burada kurulacak deniz tabanı elektrik üretim tesisi İstanbul için yenilenebilir kaynak olma özelliği taşıyabilir [15] Bu konuda olumsuz görüşler de ileri sürülmekte, uluslararası su yolu olması, boğaz derinliğinin gemi geçişlerine olumsuz etki yapabileceği, alt akıntı düzeninin türbülanslı olabilmesi gibi görüşler de ileri sürülmektedir. [16]. Enerjinin önemli olduğu günümüzde bu konuda gerek teorik gerekse uzun süreli pratik çalışma ve araştırmalara gerek duyulmaktadır. Boğaz alt akıntı sisteminin uzun zaman aralığında iyi araştırılması ile gerçek enerji potansiyeli ortaya çıkarılabilir. Sonuç olarak Dalga ve Akıntı Enerjisinin teknoloji geliştirilmesi konusunda ileri düzeyde çalışmalar yapılmasına rağmen ticarileşme yönünde ilerleme kaydedilmesi için idari ve ekonomik bazı düzenlemelerin yapılması gerekiyor. Bunlar, sırası ile, elektrik şebekesine bağlantının sağlanması, kanuni çerçevelerle okyanus ve deniz enerjileri kullanımının yaygınlaştırılması, kaynakların ve fiziksel verilerin analizi, ekonomik önlemlerin alınması ve halkın bilgilendirilmesi olarak sıralanabilir.
4. KAYNAKÇA
[1] https://www.vestas.com/en/products/4-mw-platform/v150-4_2_mw.
[2] https://www.power-technology.com/projects/pelamis/.
[3] «REVIEW OF WAVE ENERGY HARVESTERS V. Poenaru , I.C. Scurtu , C. L. Dumitrache , A. Popa»
[4] Wave Energy Utilization in Europa:Current Status and Perspectives” Produced by Centre for Renewable Energy Sources https://energiatalgud.ee/img_auth.php/6/6e/Clement%2C_A._Wave_Energy_in_Europe_- _current_status_and_perspectives._2002.pdf.
[5] Thorpe, T.W., “An Overview of Wave Energy Technologies: Status, Performance
[6] https://learning.media.mit.edu/seed/wave%20energy.html
[7] Ocean Energy Development in Europe: current status and future perspectives, Davide Magagna, 2015.
[8] https://ec.europa.eu/clima/policies/innovation-fund/ner300_en.
[9] Dalga Enerjisi ve Türkiye’nin Dalga Enerjisi Teknik Potansiyeli, Mustafa SAĞLAM, Tanay Sıdkı UYAR.
[10] Çokan, M. (2004). “(Dalga Enerjisi) Dalga Elektrik Santralleri”, V.Ulusal Temiz Enerji Semp.
[11] https://www.denizticaretodasi.org.tr/tr/sirkuler/tubitak-117e767-arastirma-projesi-deneyselcalisma-izni-talebi-11637.
[12] https://www.sabah.com.tr/ekonomi/2013/12/28/canakkale-bogazindan-elektrik-uretimibasliyor.
[13] https://www.maviidaenerji.com/turbinler.
[14] DALGA ELEKTRİK SANTRALLERİ, A. Metin ÇOKAN.
[15] Tulgas, O., Demirören, A., Gören,Ö. ve Üstün Ö., İstanbul Boğazı’ndaki Akıntı.
[16] https://www.denizhaber.net/siemensin-elektrik-uretme-haberi-asparagas-cikti-haber32593.htm.
[17] Wave energy in Europe: current status and perspectives, Alain Clement, Pat McCullen,2017.