Küçük akarsu havzalarında hidroenerji potansiyelinin belirlenmesi için en uygun modelin araştırılması

Abstract

Endüstrileşmeyle birlikte, insan gücüyle yapılan işler büyük miktarlarda fosil yakıt enerjisi kullanarak makinelerle yapılmaya başlanmış olup bu da büyük bir miktarda enerji ihtiyacı oluşturmuştur. Bu küresel enerji tüketimi, nehir tipi hidroelektrik projeleri başta olmak üzere alternatif enerji kaynaklarını keşfetme ihtiyacını doğurmuştur. Türkiye’de küçük akarsulardan yararlanarak hidroelektrik enerji üretimi henüz istenilen seviyeye ulaşmamıştır. Hidroenerji, suyun potansiyel enerjisinin başta kinetik, daha sonra mekanik enerjiye dönüştürülmesiyle elde edilen bir enerji tipidir. Herhangi bir akarsu kaynağı üzerinde bir hidroelektrik santral projesi tasarlandığında, projelendirmede kullanılacak en önemli iki parametre; akarsuyun debisi ve düşüsüdür. Hidroenerji potansiyeli topografya ve hidrolojinin bir fonksiyonudur. Topografyadan yükseklik, hidrolojiden de debi elde edilerek hidroenerji potansiyeli belirlenebilir. Bu tez çalışmasının temel amacı, Fırat-Dicle havzasında yer alan Batman alt havzasında hidroelektrik enerji üretiminin istenilen düzeyde artırılabilmesini sağlamak ve yerel olarak uygulanabilecek potansiyel elektrik üretimini tahmin etmek için basitleştirilmiş bir yöntem sunmaktır. Bu çalışmada, Hidrolojik Modelde (HM) kullanılmak üzere üç adet yağış istasyonun eksik günlük yağış verileri Yapay Sinir Ağı (YSA) Yöntemiyle tahmin edilmektedir. Daha sonra Batman ili alt havzası üzerinde Akım Gözlem İstasyonu (AGİ) bulunmayan sekiz adet küçük akarsu üzerinde, havza sınırı ve drenaj ağı Havza Modelleme Sistemi (HMS) (Watershed Modeling System (WMS)) tarafından hazırlanıp Hidrolojik Mühendislik Merkezi Hidrolojik Modelleme Sistemi’ne (HMM-HMS) (The Hydrologic Engineering Center Hydrologic Modelling System (HEC-HMS)) aktarılmıştır. Simülasyon çalışmalarından elde edilen, modelin kalibrasyon (Basköy NSE = 87.0%, Celebiyan NSE = 87.40%) ve doğrulama (Basköy NSE = 83.70%, Celebiyan NSE = 81.90%) periyotları için ölçülmüş havza akım ve pik akım değerlerinin iyi bir şekilde tahmin edilebildiğini göstermektedir. HMM-HMS modeli yardımıyla, ölçülen Başköy ve Çelebiyan Derelerine ait parametrelerin kalibrasyon sonuçları, çalışma alanındaki ölçümü olmayan sekiz adet akarsuya aktarılmış olup bu akarsuların akımları simüle edilerek NSE ve BHH kriterleri ile değerlendirilmiştir. Çalışmada ayrıca modelden elde edilen debi değerleri, Yüzgeçler ve Pitot Tüpü Yöntemleri ile ölçülen hız değerlerine dayanarak hesaplanan debi değerleri ile karşılaştırılmıştır. Daha sonra çalışma alanındaki sekiz adet alt havza için Brüt Hidroelektrik Potansiyel (BHP), Hipsografik Eğri (HE) ve Düşü-Akım (DA) Diyagramları Yöntemleriyle hesaplanmakta olup hidroelektrik fizibilite analizi için Debi Süreklilik Eğrisi (DSE) kullanılmıştır. Sonuç olarak bu çalışma sonucunda göz önüne alınan havzalardaki akarsular için 15 ila 35 m’den daha yüksek düşülere sahip KHES’lerin yapılması durumunda maliyetlerini 2 ila 19 yıl aralığında finanse edeceği belirlenmiştir. Ayrıca bir akarsu havzasının hidroelektrik potansiyelinin, bir CBS çerçevesi içinde bir dijital yükseklik modeli, akarsu ağı verileri ve HEC modeli gibi bir hidrolojik model kullanılarak doğru bir şekilde değerlendirilebileceğini ortaya koymaktadır.