Etiket arşivi: offshore

Offshore Santrallerinde Yüzer Platform (Floating Foundation)

Türkiye’de yapılması planlanan offshore santral ile ilgili yazılarıma devam ediyorum. Daha önce yayınladığım ilgili yazılarda Türkiye’de offshore santralleri için en uygun temelin yüzer platform olarak belirlendiğinden bahsetmiştim. Bu yazımda yüzer platformlar ile ilgili genel bilgileri ve dünyada operasyonel ilk ve tek yüzer platformlu, şebekeye bağlı offshore santrali olan Hywind santralinden bahsedeceğim.

Nedir bu temel meselesi?

Offshore rüzgar türbini temelini (foundation) rüzgar türbinini deniz yatağına sabitleyen ara yapı olarak tanımlayabiliriz.  Hali hazırda kurulu offshore rüzgar santrallerinde çoğunlukla üç tip temel kullanılır. Bunlar, monopile, jacket ve gravity base tipi temellerdir. Bunların dışında, suction bucket, tripod ve yazımızın konusu olan floating yani yüzer temeller bulunmaktadır.

Bir rüzgar projesinde temel tipinin belirleyen en önemli etken, projenin kurulacağı bölgedeki suyun derinliğidir, bunun yanında deniz yüzeyi yapısı ve kullanılan türbinin fiziksel özellikleri temeli belirlemede etkisi olan değişkenlerdir. Özellikle Avrupa’da derinliği az olan elverişli alanların tükenmeye başlamasıyla, offshore santralleri derin sulara taşıma çalışmaları uzun zamandır sürüyor. Bu sebeple offshore rüzgar enerjisiyle alakalı ar-ge harcamalarının büyük bir kısmı yüzer platformlara ayrılıyor. Uzun yıllardır yapılan çalışmaların ve testlerin sonucunda, yüzer platform üzerine kurulu ilk ticari offshore rüzgar santrali, İskoçya’da Aberdeen açıklarına kuruldu.

Hywind Offshore Ruzgar Santrali

“Dünya’nın gözü bu projede” başlıkları atmayı sever bizim medyamız. Hywind için bu başlık gerçekten atılabilir. Geçtiğimiz Ekim ayında tamamlanan proje Peterhead sahilinin 25km açığında kuruldu. Statoil’in geliştirdiği, Masdar’ın daha sonra ortak olduğu, 5 adet Siemens-Gamesa (SGRE) SWT-6.0-154 rüzgar türbininden oluşan 30MW’lık bu santralde kullanılan spar-buoy tipi yüzer platform, rüzgar türbinlerinin 800m derinliğe kadar kurulumuna imkan veriyor. Hywind’in kurulduğu bölgedeki su derinliği 95 ve 129 metre arasında değişiyor. Konvansiyonel platformların 60m derinliğe kadar kuruluma izin verdiği düşünüldüğünde, bu teknoloji gerçekten devrim niteliğinde. Proje ayni zamanda Statoil’in 1MWh lityum-iyon pili projesi Batwind ile dengelenmiş durumda, yani proje yenilenebilir enerji meraklıları için başlı başına bir cazibe merkezi.

Rüzgar veriminin en yüksek olduğu derin sulara kurulacak santraller maliyeti 40 EUR/MWh fiyatlarına kadar düşürmesi bekleniyor.  Tabi bu amaçlara ulaşmak için yüzer platformların kendini kanıtlaması şart. Ekim ayında elektrik üretimine başladıktan sonra Hywind ile ilgili olan gelişmeler geçtiğimiz Şubat ayında paylaşıldı. Statoil yaptığı açıklamada Hywind’in beklenenden çok daha iyi bir performans sergilediğini, konvansiyonel temeller üzerine kurulu offshore Rüzgar santrallerini baz alarak öngörülen üretim değerlerinin çok üzerine çıktığını açıkladı. Üretim değerlerinden daha da önemlisi rüzgar santralinin bir kaç ciddi fırtınayı ve olumsuz hava koşulunu kusursuz atlatması oldu. Bu süreç içerisinde santralin operasyonu ve bakim-onarımları göz önüne alındığında, herhangi bir sağlık sorunu rapor edilmedi.

İlk gelen veriler çok olumlu, bu durum yüzen platform teknolojisine olan güveni ve ilgiyi iyiden iyiye arttırdı. Offshore rüzgar YEKA’sının detayları açıklanana kadar kullanılacak temel tipini tahmin etmek güç, ancak tahminim ilk santralin kıyıya yakın bir bölgede kurulacağı yönünde. Ancak ilk kurulacak offshore santralde kullanılmayacak olsa bile, yüzer platformlar ülkemizin offshore santrallerinin büyük bir bölümünde kullanılacak temel tipi olacaktır. Daha önce belirttiğim gibi, Statoil önemli offshore rüzgar santrali geliştiricilerinden bir tanesi, önümüzdeki zamanlarda Turkiye’de bir ortaklık yapması ya da offshore YEKA’larinda adinin geçmesi şaşırtıcı olmaz.

Önde gelen offshore rüzgar türbinleri

Önceki yazımda, Türkiye’de yapılması planlanan ilk offshore rüzgar santralini genel bir bakışla değerlendirmiştim. Bu yazımda dünyada onda gelen, kurulumu yapılmış ya da sadece duyurusu yapılmış birkaç offshore rüzgar türbininden bahsedeceğim.

Offshore rüzgar türbini pazarına baktığımızda, liderliğini Siemens-Gamesa’nin yürüttüğü belli başlı türbin modellerini görüyoruz. Kurulu güce dayalı dünya sıralamasını göz önüne aldığımızda sırasıyla Siemens-Gamesa Renewable Energy (SGRE), Mitsubishi Heavy Industries Vestas (MHI Vestas), Senvion, Adwen (Siemens-Gamesa tarafından satın alindi) ve GE (Alstom firmasını satın alıp pazarda ciddi bir yer edindi) firmalarını görmekteyiz. Bunların dışında pazara yeni giren Asya firmaları da mevcut. Pazara yeni giren firmaların hikayeleri ülkemiz açışından örnek alınacak cinsten, ancak bunu başka bir yazıda değerlendireceğim.

Offshore rüzgar türbinleri marketinin açık ara lideri konumunda olan SGRE’nin Türkiye’deki ihalede kazanan türbin üreticisi firma olması şaşırtıcı olmayacaktır, zira global çapta hâlihazırda kurulu olan offshore rüzgar türbinlerinin yarısından çoğunu SGRE sağlamıştır. Ancak bunun yanında, geçtiğimiz günlerde dünyanın en güçlü rüzgar türbinini duyuran GE, onshore pazarının tartışmasız liderinin offshore ortaklığı MHI Vestas ve yurtdışına açılmaya çalışan Cin türbinleri göz ardı edilmemelidir (hatırlarsanız son YEKA ihalesinde finalde Siemens’in yanında Cin’li Mingyang kalmıştı).

Türkiye’de kurulacak offshore santralinde hedeflenen kapasite düşünüldüğünde aşağıdaki türbinlerden birinin kullanılması şaşırtıcı olmayacaktır.

SGRE SG 8.0 154/167

Offshore rüzgar pazarının lideri SGRE’nin “direct drive” teknolojisini kullandığı, başarılı bir türbin modeli. Hollanda’nin Borselle I-II, Danimarka’nın Kriegers Flak projelerinde kullanılacak olan türbin, hatırı sayılır kurulu güç kapasitesine ulaşmış SWT 6.0-154 ve SWT 7.0-154 türbinlerinin gelişmiş modeli olarak karşımıza çıkıyor. Bahsi gecen modelin daha bir çok projede ismi geçmekte, bunun yanında geçtiğimiz sene SGRE, V167 platformu için ‘power-mode’ seçeneğinin sunulacağını ve seçeneğin türbin kapasitesini 9MW’a çıkartabileceğini duyurdu.

Direct drive sistemini barındıran türbin ciddi bakim onarım maliyetlerini engellemek için ideal bir türbin olsa da, şuan ki teknolojinin doğası gereği daha sık arıza vermesi onu konvansiyonel turbin modellerinden daha ustun kılmıyor. Yakın bir gelecekte SGRE’nin 10MW’lik türbinini duyurması ve sipariş alması bekleniyor, zira bu konuda çalışmalar olduğu biliniyor. Bu türbine ilk sipariş veren ülke olabiliriz, yani ilk projemizde ‘power-mode’ eklentili SG 9.0-167 gibi bir modeli görebiliriz.

MHI Vestas V164-9.5

Geçtiğimiz günlerde önemli offshore rüzgar geliştiricilerinden biri olan Vattenfall, dünyanın hali hazırdaki en güçlü türbininin kurulumunu yaptığını duyurdu. MHI Vestas’ın bayrak gemisi V164 platformu’nun 8.4MW’lik modelinin 0.4MW güçlendirilmiş versiyonunun offshore kurulumunu yaptı. Bu türbin şuana kadarki kurulumu yapılan ticari türbinler arasındaki en güçlüsü.

Bu türbinin daha da gelişmişi olan 9.5MW kapasiteli modeli siparişlerini aldı bile. Şuan konvansiyonel dişli sistemini barındıran en buyuk türbin modeli olarak öne çıkan MHI Vestas V164-9.5 türbinini ilk offshore projemizde görebiliriz. Vestas’in geçmişte yaşadığı talihsiz offshore tecrübeleri ve konvansiyonel teknolojinin getirdiği riskler olsa da bu türbin modelini ilerde çok projede görme ihtimalimiz var. Bu türbin siparişini veren projelerin başında Birleşik Krallik’ta yapılacak 855MW’lik Triton Knoll projesi geliyor.

GE Haliade 6MW – Haliade-X 12 MW

Alstom’un geliştirdiği Haliade türbinleri pazarda kendisine yer bulma basarisini göstermişti. Avrupa’daki çeşitli projelerde Haliade projeleri gözümüze çarpıyor. GE’nin Alstom’u satın almaşıyla beraber, Haliade türbinleri başarılı projelere devam etti. GE Haliade 150-6MW türbin modeli 396MW’lik Merkur, ABD’nin ilk offshore santrali olma özelliği taşıyan 30MW’lik Block Island projelerinin yani sıra bir kaç demo proje ile anlaşma sağladı. GE’nin 2014 yılından beri yüzen temeller üzerine yoğunlaştığı biliniyor, Ağustos 2016 yılında, Fransa’nın ilk yüzen offshore santrallerinden birisi için Haliade 150-6MW tercih edildi. Daha önce yayınladığım yazıda, Türkiye için en uygun temel turunun yüzen temel olduğunu yapılan geniş kapsamlı araştırmada belirtildiğinden bahsetmiştim. Bu durum göz önüne alındığında, Haliade 150-6MW, kullanılabilecek olası türbinlerden biri oluyor.

Geçtiğimiz ay offshore rüzgar pazarını yakından ilgilendiren, heyecan verici duyuru GE’nin Haliade projesinden geldi. Haliade-X 12MW’lik kapasitesiyle, GE dünyanın en büyük offshore türbini duyurusunu yaptı. Bu duyuru her ne kadar heyecan verici olsa da, projenin gerçekleşme ihtimali bir o kadar zor. GE’nin offshore rüzgar sektöründe zor günler geçirdiği bir gerçek. SGRE ve Vestas gibi devlerin arasında mücadele etmesi zorken, ABD offshore rüzgar pazarının hiç gelişmemiş olması GE’nin sektörde yer edinmesini güçleştiriyor. 12MW’lik türbin duyurusu, GE’nin belki de pazarda tutunabilmek için yaptığı en önemli hamle. Ancak soru işaretinin en büyüğü teknolojideki evirilmeyi nasıl gerçekleştirecekleri konusunda beliriyor. En güçlü rakiplerine baktığımızda, türbin kapasitesinde lineer bir büyüme gözlemliyoruz, çünkü 6MW’dan 12MW’a platform değiştirerek çıkmak büyük teknolojik riskleri beraberinde getiriyor. Böyle bir teknolojik hamle ürününün, günümüz şartlarında 4-5 seneden az bir zaman içinde çıkartılabilmesi kolay değil. O yüzden, proje gerçekleşse bile, ilk offshore santralimizde kullanılma olasılığı düşük.

Türkiye’nin Offshore’u

Geçtigimiz Şubat ayında açıklanan dünyanın en büyük offshore (deniz üzerine kurulu) santralini ülkemizin yapacağına dair haberi duymak, bende buyuk bir heyecan uyandırdı. Hemen haberin detaylarına girip, projeyle ilgili ne bulabilirim diye inceledim. Şuan ki bilgiler ışığında anlayabildiğimiz şunlar;

  • 1000 MW bir kapasiteden bahsediliyor;
  • 2018 icinde YEKA kapsaminda bir ihale sureci gerceklestirilecek;
  • Santral konumu Ege denizi olarak belirtildi;

1000MW kapasitesinin dünyanın en buyuk offshore santrali olması, birkaç fazda tamamlanacak olan ve hali hazırda yapımı devam eden Hornsea projesi göz önüne alındığında pek mümkün değil. Zaten böyle bir proje yapmamız için bir neden de yok. Dünyanın en verimli projesini yapmak, bir başka deyişle seviyelendirilmiş enerji maliyetinin (LCOE) en düşük olduğu offshore rüzgar santrali projesini yapmak hedefimiz olmalı kanaatindeyim.

Totaro & Associates’in 2015 yılında yayınladığı rapora göre, Türkiye’nin, offshore potansiyelini fazlasıyla gözardi ettiği, yukarıda bahsettiğim engellerin yanında, Türkiye’nin elektrik hatları altyapısının offshore santralleri için yetersizliği ve yeteri kadar ’80 metre ham ruzgar’ datasının olmadığı belirtiliyordu.  Ayni araştırmada aşağıda belirtilen bölgelerin en iyi rüzgar  potansiyeline sahip bölgeler olduğu belirtiliyor;

  • Akdeniz Bölgesi: Hatay’in batisi, Antalya’nın güneyi, İskenderun’un kuzeyi;
  • Ege Bölgesi: Gökçeada çevresi (özellikle batisi), Ayvalık’in kuzeyi;
  • Karadeniz: Cide’nin kuzeyi, Yaliköy’ün kuzeyi (Bulgaristan sınırına kadar uzanan bir hattan bahsediliyor)
  • Marmara denizi

Ne zaman Türkiye’nin offshore rüzgar santrali kurulumu ile ilgili bir konu tartışılsa, akla gelen engeller arasında, Karadeniz ve Akdeniz’de su derinliğinin mevcut offshore türbin temelleri için derin olması, ve Ege’de bulunan kıta sahanlığı sorunu akıllara gelirdi. Bu sebeple bahsedilen lokasyon benim için şaşırtıcı oldu. Kıta sahanlığı konusunun belirlenen alan üzerinde ne kadar etkili olduğunu anlamak için projede belirlenen bölgenin detaylarına ihtiyaç var, ancak 1000MW santralden bahsediliyorsa hatırı sayılır ölçüde bir alanın kullanılması gerekiyor. Düz hesapla, şuan için açıklanan en büyük offshore rüzgar türbininin (GE Haliade-X 12MW) kullanılacağını varsaydığımızda, 84 adet türbinin birbiri üzerindeki üretim kaybının en minimal olacak şekilde dizileceği bir alandan bahsediyoruz. Bu durum Gokçeada batısında bu santrali kurma olasılığımızı güçleştiriyor, zira 6-12 mil tartışmalarının tekrar alevlendiği şu günlerde santral projesinin tamamlanması pek mümkün olmayabilir. Bu durumda Ayvalık kuzeyi ilk santral için güçlü bir aday olarak ön plana çıkıyor. Anakaraya yakin bir santral kurma, kurulum maliyetini ciddi oranda düşüreceği gibi, bağlantılı riskleri de azaltacaktır.

Kim kuracak bu santrali?

Offshore ruzgar santrali her offshore inşaatı gibi maliyetli bir iş. Kurulumu basta olmak üzere, bakım-onarım ve bütün operasyonların deniz üzerinde yapılması maliyeti ciddi oranda arttırıyor. Dünyada bu santral kurulumunu yapabilen belli başlı şirketler var; Van Oord, Deme Group, Orsted (Eski adiyla DONG), Statoil gibi firmalar offshore rüzgar santrallerinin geliştirilmesi ve kurulumunda ön plana çıkıyor. Bu şirketlerin çoğunun ortak özelliği geçmişte kuzey denizinde petrol çıkarma operasyonlarında rol alan şirketler olması. Oralarda edindiği bilgi birikimini rüzgar santral kurulumunda kullanarak, bu alanın liderleri konumundalar.

Ülkemizde nasıl bir bilgi birikimi oluşturur ve bu santral kurulumlarında boy gösterecek firmalar çıkartırız sorusuna gelirsek su örneği verebilirim. Avrupa’da belli başlı offshore rüzgar santrali geliştiricisi şirketler, ortak bakım-onarım anlaşması imzalayıp bilgi birikimi oluşturuyor, bu durum maliyeti ciddi oranda arttırsa da uzun vadede basarili şirketler çıkartabilecek bir strateji.

Peki ya yerlilik orani?

Ülkemizin enerji sektöründe uyguladığı güzel politikalardan bir tanesi yerlilik payı. Rüzgar santralleri kurulumunda, başta alım garantisi üzerinden prim uygulamasıyla başlayıp, son YEKA’da uygulanan yerlilik payı zorunluluğu Türkiye’de belli bir çapta rüzgar türbini sektörü oluşmasına vesile oldu. Ülkemizde var olan çeşitli kule ve kanat fabrikalarının yanında, en son yapılan YEKA ihalesinin sonuçları baz alındığında, Siemens-Gamesa kuracağı nasel fabrikasıyla ülkemizin rüzgar türbini üretim kapasitesine ciddi katkıda bulunacak. Tabii bu bahsedilen ürünler halihazırda sadece onshore (karasal) türbinler için geçerli. Offshore rüzgar türbinlerinin onshore türbinlere kıyasla belli başlı farklılıkları var, bu farklılıklar daha kapsamlı üretim tesisleri gerektiriyor. Şuan için Siemens’in kuracağı fabrika offshore santrallere hizmet eder mi sorusuna bir cevap vermek zor, ancak öyle olsa bile offshore türbin üretebilmek için ciddi yatırımlar gerekli.

Politik açıdan baktığımızda, offshore santrallere tamamen farklı yaklaşıp, yeni politikaların üretilmesi gerekli. Nasıl ki 2007 yılında onshore santrallere sıfırdan yaklaşıldıysa, offshore santrallere de sıfırdan yaklaşmak gerekli. Daha önce ülkede hiç denenmemiş bir santral tipine yerlilik oranı zorunluluğu koymak, projenin hiçbir zaman gerçekleşmemesine vesile olabilir. Çok ciddi maliyetleri olan bu santral tipini yerli kullanım zorunluluğuyla finansal fizibilitesinden uzaklaştırabiliriz, o sebeple ilk yapılacak offshore rüzgar santrali ihalesinde yerli kullanıma alım garantisi üzerinden prim uygulanacağı kanaatindeyim.

Okyanusun Gizli Enerjisi OTEC

Tropikal bölgelerde okyanus yüzeyinin sıcaklığı 25 ⁰C civarında olurken suyun derinlere indikçe sıcaklık 10 ⁰C civarına düşmektedir. Bu sıcaklık farkının bir ısı motorunu çalıştırabileceğini düşünen girişimciler 1930’larda ilk OTEC’i (Ocean Thermal Energy Conversion)  Küba’nın Matanzas şehrine kurdular. 22kW güce sahip ilk OTEC bir fırtına sonucu kullanılamaz hale geldi.

Arz-Talep dengesini sağlamak ve şebekede yaşanacak olumsuzlukları önlemek adına yenilenebilir enerji kaynakları arasında en çok talep edilen çeşitler kesintisiz ya da kontrol edilebilir(despatchable) üretim yapan kaynaklardır. OTEC bu tanıma uyması sebebiyle çok değerli bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak göze çarpıyor. Teknik ve maddi zorluklarla birlikte gelen üst üste facialar OTEC santrallerini potansiyel yenilenebilir enerji kaynağı olma özelliğini sabitlemişken son zamanlarda atılan başarılı adımlar bu teknolojiyi uygulanabilir bir kaynak olarak tekrar gündeme getirdi.

OTEC’in çalışma sistemine şöyle bir bakacak olursak aracı akışkan (working fluid) olarak amonyak,  propan ya da freon kullanan bir kapalı termodinamik döngüsü olduğunu göreceğiz. Sistem bir ısı değiştirici (Heat exchanger) sayesinde aracı akışkanı buharlaştırarak türbini döndürecek buhar gücünü elde ediyor, türbini döndüren buhar daha sonrasında kondensörde toplanarak derinlerden gelen soğuk su yardımıyla tekrar sıvı haline dönüşüyor ve sistem döngüsü tamamlanıyor.[1]

Kapalı sistem OTEC döngüsü
[1] Kapalı sistem OTEC döngüsü
Sistemde kullanılacak olan aracı akışkanın özelliği su yüzeyi ve derinliği arasındaki sıcaklık farkında faz değiştirebiliyor olması. Çok düşük sıcaklık farkına sahip olan bu sistem, beklenildiği üzere aracı akışkan seçeneklerini azaltıyor. Ancak düşük sıcaklık farkının getirdiği daha önemli bir sorun var, o da çok düşük termal verim. Düşük termal verimi sübvanse etmek için çok yüksek akış hızı gerekiyor, tabi bu da ekstradan iş yükü ve verim kaybı anlamına geliyor. Tüm bu zorluklara rağmen offshore mühendislik alanında çalışan MAKAI adlı şirket OTEC santralleri üzerinde başarılı çalışmalar yapıyor.

OTEC santrallerinin potansiyelinin farkında olan MAKAI yöneticileri OTEC için en yüksek enerji potansiyeline sahip olan Miami’yi açık hava laboratuvarına çevirdiler. 100kW’lık demo santrali Miami şebekesine bağlayan MAKAI, 10MW’lık ve 100MW’lık santral dizaynlarını da çoktan bitirdi.[2] Bu hayli meşakkatli yolda MAKAI’nin en büyük maddi ve teknik destekçisi savunma sanayinden tanıdığımız Lockheed Martin. MAKAI 10 ve 100 MW’lık projelerde başarıya ulaşırsa, 7/24 elektrik ihtiyacını karşılayabilecek bu teknolojinin çeşitli bölgelerin enerji ihtiyacını güvenilir ve temiz bir şekilde çözmesi işten bile değil. Projenin uygulama alanının kısıtlı olması (Tropikal okyanus bölgeleri) bu konuda olan çalışmaları kısıtlıyor. Benzer bir teknolojiyi uygulamak, deniz suyundaki sıcaklık farklılığından yararlanarak yapılabilecek olası bir proje, yenilenebilir enerji devrimini hızlandıracaktır. Yazının başında belirttiğim gibi, kesintisiz ve ayarlanabilir yenilenebilir enerji kaynakları sektörün olmazsa olmazı. Umarım bu tip çalışmaları ve girişimleri daha geniş bölgelere yayabilir, yenilenebilir enerji devriminin bir parçası olabiliriz.

100MW OTEC dizaynı
[2] 100MW OTEC dizaynı