Sıralı yenilenebilir HES'lerin optimum işletme ve üretim koşullarının belirlenmesi

Abstract

Dünya elektrik üretiminin %20'ye yakını hidrolik enerjiden sağlanmaktadır. Yüz yılı aşkın yaygın kullanımı, gelişmekte olan şehirlere içme suyu sağlaması ve sel tehlikesinden koruması nedeniyle, hidroelektrik enerji yenilenebilir enerji türleri içinde önemli kaynaktır. Türkiye'de elektrik enerjisi üretiminde, yerli ve temiz kaynak olarak hidroelektrik santrallerin tarihi bir yeri bulunmaktadır. Türkiye'nin hidroelektrik üretim kapasitesi 1990'lı yıllara kadar, diğer elektrik üretim kaynaklarına göre daha büyük bir paya sahipti. Günümüzde, elektrik ağırlıklı olarak fosil yakıtlardan üretilmektedir. Bunun sonucu olarak, sera gazı salımı, enerji bağımlılığı ve dış ticaret açığı önemli ölçüde artmaktadır. Bu durumun düzeltilmesinde, yenilenebilir öz kaynak olarak hidroelektrik enerji ilk seçenektir. Gelişmiş ülkeler büyük hidroelektrik potansiyele sahip havzalarını önemli oranda kullanmışlardır. Bu nedenle, küçük yenilenebilir hidroelektrik santrallerin önemi hızla artmaktadır. Bu santraller, çevreyi daha az olumsuz etkiler ve ücra bölgelere elektrik üretimine olanak sağlar. Havza yönetimi, Türkiye'nin hidroelektrik potansiyelinin tam olarak değerlendirilmesi için giderek önem kazanmaktadır. Bir havzadaki uzun dönemli akarsu verilerinin incelenmesiyle en verimli hidroelektrik santral sistemi belirlenebilir. Sistemin, santralden sayısı ve konumları, toplam çalışma debisi, türbin sayıları ve depolama açısından sıralamanın ne olacağı dikkatle belirlenmelidir. Bunun yanı sıra, halihazırda bir akarsuyun üzerinde bulunan hidroelektrik santraller için üretim planlaması oldukça karmaşık bir optimizasyon problemidir. Sistemin temel girdisi olan su debisi büyük oranda meteorolojik olaylara bağlıdır. Buna karşı işletme, talebi, üretimi, karlılığı ve çevresel etkenleri göz önünde bulundurmak zorundadır. Bu çalışmada, bir havzanın hidroelektrik potansiyelinin belirlenmesi ve sıralı küçük santrallerde üretim planlaması incelenmiştir. Hesaplama temelleri Dalaman Havzası ve üzerinde bulunan dört küçük yenilenebilir sıralı hidroelektrik santralden oluşan bir sistemin üretim verilerine dayanmaktadır. Enerji potansiyelinin belirlenmesi ve üretim planlama çalışmaları için, akarsu akım verilerinin uzun dönem kayıtlarına ihtiyaç duyulmuştur. Dalaman Havzasına ait Ekim 1963 – Eylül 2010 tarihleri arasındaki akım verileri kullanılarak, akım süreklilik eğrisi yöntemi ile havzanın enerji potansiyeli belirlenmiştir. Sıralı küçük hidroelektrik santral sisteminin çalışma koşullarını incelemek amacıyla bir matematik model ve buna bağlı bir yazılım oluşturulmuştur. Akarsudan gelen su debisi ve elektrik fiyatlarına bağlı olarak, yirmi dört saatlik üretim aralıklarında rezervuarların optimal kullanım koşulları incelenmiştir. Bilgisayar programı ile farklı akarsu debi değerleri için, mevcut ve olası üretim planlama alternatifleri değerlendirilmiştir. Belirlenen işletme koşullarına uygun genelleştirilmiş çözümler bulunmuştur. Buna ek olarak, elektrik üretim veriminin arttırılması ve ilk yatırım maliyetlerinin azaltılması için, çeşitli sıralama santral alternatifleri değerlendirilmiştir.