ÖZET

Yakın zamanda basın yayın kuruluşlarında duyulan ve Karadeniz dalga enerjisinin elektrik enerjisine dönüşeceği şeklindeki haberler heyecan vericidir. Ancak açık gönüllülükle belirtmek gerekir ki Ülkemizde (ve Dünyada) Ar-Ge tabanlı, farklı disiplinlerin birlikteliği sonucu oluşturulmuş, ticarileşme aşamasında bulunan, Dünyada tanınır, çalışmalar çok yetersizdir.

• 

• 

      Enerji bağımsızlığı ve Dalga Enerjisi Çalıştayı 2018

Son yıllarda dalga enerji üzerine ülkemizde gerçekleştirilen araştırmaların artması üzerine, Karadeniz dalga enerjisi potansiyelinin ve uygun dalga enerjisi dönüşüm sistemlerinin belirlenmesi çalışmalarına katkı sağlamak adına, 26-27 Mayıs 2018 tarih aralığında Avrasya Üniversitesinde “Enerji Bağımsızlığı ve Dalga Enerjisi” konulu çalıştay gerçekleştirilmiştir. İlgili çalıştay ile Karadeniz dalga enerji potansiyeli ve Türk denizlerine uygun dalga dönüşüm sistemleri tartışılmış, çalıştay sonuç raporunda ilgili birimlere önerilerde bulunulmuştur. İlgili çalıştay hazırlıkları kapsamında Türkiye’de konu üzerine önceki yıllarda yapılan çalışmalar incelenmiş ilgili birim ve kişilerle bağlantı kurulmuş, her kesimden katılımcı bulunmasına özen gösterilmiştir. Çalıştay sürecinde elde edilen verilerden onay alınan içerik, açık erişim ilkesi doğrultusunda, Avrasya Üniversitesi sunucuları üzerinden erişime sunulmuştur [1].

2.2.1. Çalıştay Düzenleme Kurulu

• Dr. Öğr. Üyesi Ferudun KESKİN, Avrasya Üniversitesi, Akademik Koordinatör
• Dr. Öğr. Üyesi Levent KALYON, Avrasya Üniversitesi, Moderatör

2.2. Çalıştay Çalışma Süreci ve Yöntemi

Çalıştay üç önemli sorunun çözümüne odaklanarak planlanmıştır,

• Konu hakkında güncel bilgi ve sorunların belirlenmesi,
• Türk denizlerine uygun dalga dönüşüm sistemlerinin belirlenmesi, üniversite sanayi işbirliği kapsamında projelendirmede hangi kurumların nasıl bir araya gelebileceği,
• Yasal izinler konusunda yapılması gerekenler.

İlk iki madde konusunda önemli adımlar atılmış ancak yasal izinler konusunun, çalıştay katılımcıların genel görüşüyle, ileriki bir aşamaya bırakılmasının daha uygun olacağına karar verilmiştir.

Çalıştayın doğal akışı içinde iki farklı görüş üzerinde gruplaşma oluşmuştur. Birinci grup herhangi bir prototip belirlenmeden önce Ar-Ge yapılması gerekir (Önce Ar-Ge Çalışma Grubu olarak adlandırılacaktır) görüşünü benimserken, ikinci grup Türk denizlerine uygun prototip belirlenmesi için yeterli bilgi birikiminin oluştuğunu bu nedenle prototip belirlenip Ar-Ge yapılması gerekir (Önce Prototip Çalışma Grubu olarak adlandırılacaktır) görüşünü benimsemiştir. Konuşmacıların ilk gün sunumları soru yanıt yöntemi ile tartışılmış, gruplar ikinci gün çalışmalarına devam ederek, kendi içlerinde katılımcıların fikir birliğine vardıkları kararları sonuç bildirileri şeklinde sunmuşlardır [1]. Konuşmacılar arasında bulunan proje uzmanları ise ikinci gün son olarak amaca ulaşmak için oluşturulabilecek yol haritaları hakkında iki gruba ortak bilgi vermiştir.

2.3. Çalışma Gruplarının Sonuç Raporları

2.3.1 Önce Ar-Ge Çalışma Grubu Sonuç Raporu

1.   Dalga enerjisi dönüştürücülerinin Türkiye kıyılarında ve karasularında kurulabileceği kıyı ve deniz sahalarının belirlenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada kıyılarda ve karasularımızda,

1. eniz trafik rotalarının yoğunlaştığı bölgeler,
2. Deniz ürünlerinin üretimi için tahsis edilen alanlar ile deniz canlılarının koruma alanları,
3. Deniz askeri sahaları,
4. Deniz turizmi alanları ve benzeri hususlar,

göz önüne alınmalıdır.

2.   Dalga enerjisi dönüştürücülerinin kurulabileceği alanlar belirlendikten sonra bu sahalardaki dalga karakteristiklerinin belirlenmesi gerekmektedir.

1. Halihazırda 1994-2001 yılları arasında yürütülmüş olan NATO TU-Waves Projesi kapsamında Karadeniz’de Sinop ve Hopa açıklarında dalga şamandıraları vasıtasıyla dalga verileri toplanmış olup, bu bölgelerdeki dalga karakteristiklerini veren matematiksel modeller mevcuttur.
2. Bunun yanı sıra rüzgar ile deniz yüzeyinin etkileşimleri sonucunda deniz yüzeyinde oluşan dalgaların fiziksel özelliklerini (yüksekliklerini, periyotlarını/dalga boylarını) sayısal yöntemlerle tahmin etmeyi sağlayan SWAN modelleri de mevcuttur.
3. NATO TU Waves Projesi kapsamında ölçülmüş olan veriler kısa süreli olup açık deniz yapılarının mühendislik dizaynında yeterli olmadığı ve uzun dönemli ölçümlere ihtiyaç olduğu değerlendirilmektedir. Ancak, bu kısa dönemde elde edilmiş olan veriler başlangıç aşamasında ön dizayn maksadıyla da kullanılabilir.
4. SWAN modelleri ile elde edilen dalga karakteristiklerinin ölçülmüş olan dalga karakteristikleri ile kıyaslanması sonucunda, doğruluğunun yaklaşık %80-90 arasında olduğu bilimsel araştırmalar sonucunda raporlanmıştır.
5. Türkiye’yi çevreleyen denizlerde birinci madde kapsamında belirlenecek olan uygun sahalarda kurulabilecek dalga enerjisi dönüştürücülerinin uzun vadeli performanslarını bilimsel olarak analiz edebilmek için uzun dönemli dalga ölçümleriyle denizlerimizin dalga karakteristiklerinin belirlenmesi ve bir dalga atlasının oluşturulmasına ihtiyaç duyulmaktadır.

3.   Dalga enerjisi dönüştürücülerinin kurulabileceği uygun sahalardaki dalga karakteristikleri belirlendikten sonra, bu sahalara uygun bir sistemin belirlenebilmesi için sayısal veya analitik bilimsel yöntemler (dalga hidromekaniği, mekanik, elektromanyetik, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD)) kullanılarak olası modeller analiz edilmelidir. Analizlerde farklı geometrik şekillerin, farklı boyutların, farklı güç dönüşüm sistemi parametrelerinin eşleşmesi sonucunda ortaya çıkan her sistemin üretebileceği toplam enerji hesaplanarak uygun sistemler (kıyı, sığ su ve açık deniz) ortaya konulmalıdır. Bu analizlerde sistemlerin tek başına izole halde ve diziler halinde gösterecekleri performans ve üretebilecekleri toplam enerji değerlendirilmelidir.

4.   Bilimsel analizler sonucunda ortaya çıkan olası sistemlerin ölçekli modelleri imal edilerek model deney havuzlarında deneyleri yapılmalı ve sayısal/analitik yöntemlerin doğrulaması yapılmalıdır.

5.   Model deneylerinden sonra uygun sistemlerin prototipleri imal edilerek, gerçek deniz şartlarında tek başlarına izole halde iken testleri yapılmalıdır.

6.   İzole halde gerçek deniz şartlarında testler tamamlandıktan ve model deneyleri ile saha testlerinden elde edilen veriler ışığında yapılacak dizayn iyileştirmeleri neticesinde geliştirilecek sistemin diziler halinde elektrik şebekesine bağlı vaziyette gerçek deniz şartlarında testleri yapılmalıdır.

7.   Üçüncü madde kapsamında yapılacak bilimsel analizlere paralel olarak, bu çalışmalar neticesinde ortaya çıkacak olası uygun sistemlerin

1. AR&GE çalışmalarını,
2. Model imali ve model deneylerini,
3. Prototip imali ve gerçek deniz şartlarında yapılacak testleri,
4. Belirlenecek en uygun dalga enerjisi dönüştürücüsünün imalini,
5. Dalga enerjisi dönüştürücüsü dizilerinin ilk kurulumunu,
6. Bu dizilerin işletme, bakım ve onarım ve de yedek parça ihtiyaçlarını,
7. Bu sistemlerin ömür sonunda bertaraf edilmesini,

içerek şekilde maliyet analizlerinin yapılarak uzun vadede (30-40 yıl) 1 kWh elektrik enerjisinin maliyetinin ne olacağı hesaplanmalıdır.

8.   Bu sistemlerin dizaynı ile ilgili standartların ortaya konulması maksadıyla (Türk Loydu, Türk Standartları Enstitüsü veya diğer bir akredite kuruluş tarafından) çalışmaların yapılması gerekmektedir.

9.   Bu maddeler kapsamında yapılacak çalışmaların üç ayrı proje kapsamında çalışılmasının/araştırılmasının uygun olacağı değerlendirilmektedir. Bu proje alanlarının,

1. Uygun deniz sahalarının ve bu sahalardaki dalga karakteristiklerinin belirlenmesi,
2. Belirlenen deniz durumlarında en fazla elektrik enerjisinin üretilmesini sağlayacak sistemin/sistemlerin AR&GE’sinin, model ve prototip testlerinin yapılması,
3. Bu sistemlerin uzun vadeli maliyet analizlerinin yapılması,

hususlarını kapsamasının uygun olacağı değerlendirilmektedir.

10. Dalga enerjisinin seviyesine göre üretilebilecek elektrik enerjisine ihtiyaç halinde katkı sağlamak maksadıyla melez sistemlerin (Dalga, rüzgar ve güneş enerjisi sistemleri) de kullanımının göz önüne alınmasının uygun olacağı değerlendirilmektedir.

11. Yapılacak bilimsel araştırmalar/deneyler/saha analizleri sonucunda ortaya çıkacak sistemin/sistemlerin patentlerinin alınması yönünde çalışmaların yapılması gerekmektedir [1].

2.3.2 Önce Prototip Çalışma Grubu Sonuç Bildirisi

Yapılan grup çalışmasında dalga enerji dönüşüm modelleri incelenmiş ve sonuçlar Tablo 3’te verilmiştir.

MODEL	GÜÇLÜ YÖN	ZAYIF YÖN	FIRSAT	TEHDİT	SONUÇ
Hava ile çalışan	-Bakımı kolay -Yüksek güç üretimi (ancak yüksek dalgalarda)	-Verim düşük -Kapasite artırılması sınırlı -Her ünite için alternatör	-Büyük dalgalarla çalışılabilir. Türkiye şartlarında büyük dalga yok -Çevresel sorunları yok	Kaynak israfı	Hava iyi bir güç iletimi vasıtası değil
Su ile çalışan (tuzlu)	Uygun teknolojisi yoksa alternatif bir yöntem	-Depolama hacmi düşük Depolama hacmi ihtiyacı yok -Düşük basınç	Diğer seçeneklere göre ekipman ve bakım kolaylığı	-Çevresel sorunlar (karaya zarar verme, vb)	Gelişmeye açık teknoloji
Melez (hibrit) Model	-Sürdürülebilir		-7/24 güç imkanı -Diğer sistemlere entegre edilebilir -Geniş pazar alanı -Güneş bacası entegre edilebilir	-Dışa bağımlılık (güneş panelleri, rüzgar, vb.) Tuzlu su	Biri olmadığında diğeri kullanılan yöntem
Hidrolik sistem	-Milli ve yerli -Mikro hareketler dahil değişken hareketlerin tümünü güce çevirebilme -Yüksek verim -Hibrit yapıya uygun -Tehlikeli atık yok -Sürdürülebilir -Uzun ömürlü	Korozyon etkisi	Pazar avantajı	Kalkınma planında yer almıyor -farkındalık zorluğu -Ar Ge çalışmalarının arzu edilen düzeyde olmaması (hepsi için geçerli)

Tablo 3: Dalga Enerjisi Dönüşüm Sistemlerinin Karşılaştırılması [1].

1. Türkiye denizleri için hava ile çalışan sistemler uygun değildir ve bu model yatırımları kaynak israfına yol açacaktır.
2. Korozyon etkisi ve deniz ortamının zorlu koşulları tüm modellerin ortak zayıf noktaları olarak belirlenmiştir.
3. Modeller arasında Türkiye şartlarına en uygun model olarak hidrolik sistemler belirlenmiştir. Bu alanda Türkiye’de var olan bilgi birikiminin geliştirilmesi gerekmektedir.
4. Geliştirilecek modellerde elde edilen elektrik enerjisinin talepten fazlasının hidrojen üretimi ile depolanması ve talep olduğunda yakıt pilleri ile tekrar elektriğe dönüştürülmesi Ar-Ge aşamasında dikkate alınmalıdır [1].

2.4. MWPP Dalga Enerjisi Ar-Ge Platformu

Şekil 6: Metin Çokan Enerji Şirketi tarafından 2005 yılında tasarlanan (a) Dalga enerjisi Ar-Ge Platformu, (b) Platformunun denize indirilişi [12].

Çalıştayda literatürde bulunan dalga enerji dönüşüm sistemleri tartışmalarına ek olarak gelecek vaat eden ve ulusal bir model olan Metin’s Wave Power Plant (MWPP) tanıtılmıştır. Modelin kullanacağı dalga dönüşüm sisteminin ilk prototip denemesi olan Dalga Enerjisi Ar-Ge Platformu (2015) deneyimleri olumlu ve olumsuz yanları ile irdelenmiştir.

               Şekil 7: Dalga enerjisi Ar-Ge Platformu temel çalışma prensibinin şematik gösterimi [12].

Yapımına 2004 yılında başlanan, Şekil 6’da gösterilen platform, 2005 yılında Metin Çokan Enerji Şirketi tarafından 350 tonluk bir vinç ile denize indirilen 1/3 ölçeğindeki dalga enerjisi Ar-Ge platformu ülkemizde özel sektör tarafından gerçekleştirilerek denize indirilen en önemli çalışma olarak gösterilebilir. Tasarlanan prototip dalga enerjisi santralinin temel çalışma tekniği Şekil 7’de (toplam 15 m uzunluk) şematik olarak gösterilmiştir.

Bir şaseye ortasından mafsal ile bağlı sensor tanklar bağımsız olarak salınım yaparken, uçlarında bulunan doğrusal pompalarla kapalı hidrolik devreye mineral yağ pompalanmaktadır. Kapalı hidrolik devre, hidrolik akümülatörler ve valfler ile debi kontrol edilerek hidro-motor döndürülür. Sisteme uygun jeneratörler gerekli devirde döndürerek enerji üretimi sağlanır [12]. Şirket dalga enerjisi üzerine çalışmalarını sürdürmekte ve ticarileşme aşamasına geçmeyi planlamaktadır.