Dalga Enerjisi İle Elektrik Üretimi

Dünyamızı ısıtan güneş; başta dünyamızın kendine özgü şekli olmak üzere dağlar, denizler, bitki örtüsü ve yükseklik farkı gibi faktörlerin devreye girmesi ile farklı noktaların farklı ısınmasına sebep olur. Bu ısı farklılıkları havanın harekete geçmesine yol açarak rüzgarların oluşmasını sağlar. Rüzgarların okyanus ve deniz gibi su kütleleri üzerinde oluşturduğu etki sebebiyle de su yüzeyinde yükselmeler ve alçalmalar meydana gelir. Böylelikle güneş, rüzgar ve su, kombine bir enerji formu olarak yararlanılan dalgaların (Dalga Enerjisi) oluşmasına vesile olur.

 

Dalga enerjisi ile alakalı çalışmaların geçmişi 1970’li yıllara kadar uzanıyor. Hayata geçirilen ilk birkaç çalışmanın başarısızlıkla sonuçlanması dalga enerjisine olan ilginin azalmasına sebep oluyor ancak, teknolojinin ilerlemesiyle birlikte çalışmalar tekrar hız kazanıyor. Dalga enerjisinin vaat ettiği büyük enerji üretimi, özellikle teknik alanda meydana gelen gelişmeler neticesinde maliyetlerin düşmesiyle, üzerinde önemle durulan bir enerji üretim metodu haline geldi. Japonya, Norveç, İngiltere, Portekiz, Avustralya gibi özellikle okyanuslara kıyısı bulunan ülkeler, dalga enerjisi üzerinde önemli çalışmalar yürütüyor.

 

Dalga Enerjisi

Dalga enerjisi çok büyük bir enerji potansiyeline sahip. Zira yeryüzünün yaklaşık 3/4’ü suyla kaplı halde ve dalgalardan istifade edilecek 10 binlerce kilometrelik okyanus kıyı şeridi bulunuyor. BM’ye (Birleşmiş Milletler) göre tüm dünyada dalga enerjisinden istifade edilerek teorik olarak yıllık 32 bin TWh’ye (1 TWh = 1 milyar kilovatsaat) varan bir enerji üretimi gerçekleştirilmesi mümkün görülüyor. Hâlihazırda dünyada tüketilen elektrik enerjisinin yıllık yaklaşık 25 bin TWh olduğu dikkate alındığında dalga enerjisi potansiyelinin ne denli büyük olduğu ortaya çıkıyor.

 

Dünyada yüksek dalga gücüne sahip birçok bölge bulunuyor. Her iki yarım kürede 30. ve 60. enlemler arasında dalga hareketi batı rüzgarlarının hakimiyeti ile yükseliyor.

 

Türkiye’de ise dalga denildiğinde akla ilk olarak Karadeniz geliyor. Fakat dalga enerjisi bakımından en verimli bölgenin Ege Denizi’nde Marmaris ve Finike arasındaki sahil şeridi olduğu yönünde ölçümler bulunuyor. Bununla birlikte Batı Karadeniz ve İstanbul Boğazı’nın kuzey kesimleri de verimli mevkiler olarak gösteriliyor. Akdeniz’de dalga enerjisinin yıl boyu 8,4-15,5 kW/m arasında değiştiği tahmin ediliyor.

 

Dalgadan Enerji Nasıl Üretiliyor?

Dalga Enerjisi Sistemleri temel olarak arşimet prensibi (suyun kaldırma kuvveti) ile yer çekimi kanunundan istifade etmek üzere tasarlanıyor. Ancak, her dalga boyu ve büyüklüğünden faydalanabilecek tek bir tasarım oluşturulamadığından, farklı konumlarda ve farklı prensiplerde çalışan santraller bulunuyor. Dalga Enerji Santralleri bulundukları okyanus ya da deniz kesimine göre; kıyı şeridinde (Shorline), kıyıya yakın (Near Shore) ve açık denizde (Offshore) olmak üzere üçe ayrılıyor.

 

Dalganın gücünü, dalga yüksekliği ve dalga sıklığı (frekans) belirliyor. Her dalga yüksekliğinden istenilen enerjinin elde edilebilmesi, dalga enerjisinin önemli avantajlarından birini teşkil ediyor.

 

Kıyı Şeridi (Shoreline) Uygulamaları

Dalgadan enerji üretecek sistemlerin kıyı şeridinde bulunduğu uygulamalarda, enerji üretim yapıları kıyıda sabitlenmiş veya gömülü halde bulunurlar. Bu tür uygulamalar, inşa aşaması ve bakım onarım işlemleri açısından kıyıya yakın ve açık deniz sistemlerine nazaran avantajlıdır. Bu sistemlerin diğer bir avantajı ise derin su bağlantılarına veya uzun su altı elektrik kablolarına ihtiyaç duymamasıdır.

 

Ancak bu sistemler daha az güce sahip dalga rejimi nedeniyle enerji verimliliği açısından dezavantajlıdır. Diğer taraftan kıyı şeridinin jeolojik yapısı, gel-git seviyesi ve kıyı yapısının korunmasına yönelik mevzuat sınırlamaları gibi etkenler, kıyı şeridi uygulamalarının yaygınlaşma hızını düşürmektedir.

 

• Salınımlı Su Kolonu (Oscillating Water Column-OWC): OWC sisteminde suyun havayı sıkıştırması yoluyla türbinlerin çalıştırılması hedeflenir. Kıyı şeridine sabitlenmiş yapının alt tarafında, dalganın yapının içerisine girmesine müsaade edecek bir su alma yapısı bulunmaktadır. Buradan dalganın getirdiği su kütlesi içeri alınarak üst tarafta bulunan hava haznesindeki havanın sıkıştırılması sağlanır. Sıkışan havanın yarattığı basınç sayesinde türbinin hareket etmesi sağlanır. Bu sistemde Wells Türbini kullanılmaktadır. Bu türbinin özel yapısı sayesinde, dalga hem su alma yapısından girerken hem de çıkarken istenilen yönde hareket sağlanabilmektedir. Böylelikle sistem daha verimli çalıştırılır.

 

• Daralan Kanal Sistemi (TAPered CHAnel -TAPCHAN): Bu sistem su seviyesinin 3-5 metre üzerinde tesis edilir. Kıyı kenarında inşa edilen haznenin suyun girişine imkân verecek geniş ağızlı ve dar çıkışlı bir su alma yapısı bulunmaktadır. Su alma yapısının giderek daralan şekilde tasarlanması sebebiyle dalga yüksekliği arttırılarak hazne suyla doldurulur. Haznede depolanan su alt taraftaki türbine verilerek enerji üretilir. Bu sistem çok az hareketli parçaya ihtiyaç duyduğundan bakım onarım maliyeti düşüktür ve enerjinin depolanmasına imkân sağlamaktadır. Ancak her kıyı kesiminde bu sistemin kurulması mümkün olamamaktadır.

 

• Pendular: Bir tarafı denize açılan dikdörtgen şeklinde tasarlanan ve su yüzeyine bakan kısmında hidrolik pompalar bulunan sistemdir. Dalganın etkisiyle hidrolik pompalar yukarı aşağı harekete geçer.

 

Kıyıya Yakın (Near Shore) Uygulamalar

Kıyıya yakın uygulamalar deniz yüzeyden 10-25 metre derinliğe ulaşılan kesimlerde kullanılmaktadır.

• Osprey: Hidroelektrik santrallerin çalışma prensibini kullanan bu sistemde, santralin su yüzeyi altında kalan kısmından geçen dip akıntılardan istifade edilerek türbinlerin hareketlenmesi sağlanır. Siteme rüzgar türbinin dahil edilmesiyle (WOSP 3500) hem kurulu güç artırılmış hem de stabilizasyon meselesinin çözümüne katkı sağlanmıştır. Sistemin inşaat maliyetlerinin düşürülmesi yönünde yoğun çalışmalar sürdürülmektedir.

 

• Oyster Dalga Enerji Dönüştürücüsü: İngilizce’de istiridye anlamına gelen Oyster, açılıp kapanarak enerji üretiyor. 10-15 metre derinlikte deniz tabanına yerleştirilen sistem akıntılardan istifade ediyor. Oysterin hareketli kapağı dalganın gelişine göre açılıp kapanırken, hareketli kapakla tabana sabitlenmiş hidrolik pistonlar vasıtasıyla su karaya pompalanıyor. Karada bulunan hidroelektrik türbini çalıştırmak için deniz altı boru hattı aracılığı ile hidrolik pistonlar, deniz suyunu yüksek basınçla karaya iletiyorlar. Karada da hidroelektrik türbinler marifetiyle elektrik enerjisi üretiliyor. Bu sistem elektrik enerjisinin karada üretilmesi yönüyle diğer sistemlerden ayrılıyor.

 

Kıyıdan Uzak (Offshore) Uygulamalar

Açık denizlerde 40 metreden daha derin sularda uygulanan sistemlerdir. Bu sistemlerin en büyük handikabı enerjinin iletimi için uzun elektrik kablolarına gereksinim duymasıdır.

• McCabe Dalga Pompası (McCabe Wave Pump): McCabe Dalga Pompası birbirine bağlı hareket edebilen 3 adet çelik dubadan oluşmaktadır. Dalgayla birlikte diğerlerinden daha ağır olan merkezdeki dubaya hidrolik pompalarla bağlanmış iki duba harekete geçer. Her iki tarafta bulunan dubaların merkezdeki dubaya yaklaşıp uzaklaşmasıyla hidrolik pompalar çalışır. Böylelikle pompalardan alınan güçle elektrik enerjisi üretilir.

 

• OPT Dalga Enerji Dönüştürücüsü (WEC): Bu sistem 2-5 metre çaplı üstü kapalı, tabanı denize açık silindirik bir yapı içerir. Yapının tepesi ile yapı içerisinde yüzen çelik yüzücü arasına hidrolik pompa yerleştirilmiştir. Üst yapının yüzücüye göre hareketinden elektrik üretilir.

 

• Pelamis: Pelamis kısmi olarak su içinde yer alan, menteşeli noktalarla birbirine bağlı silindirik bölümlerden oluşan eklemli bir yapıdır. Dalga ile birleşim noktaları hareket eder ve bu hareketle hidrolik pompalar elektrik jeneratörlerini çalıştırır.

 

• Arşimet Dalga Salınımı: Sistem 10 ila 20 metre arasında çapı bulunan şamandıra benzeri silindirik bir yüzücünün dalga marifetiyle yukarı aşağı hareket etmesiyle çalışır. Yüzücünün zemine göre yükselip alçalması sistemin enerji üretmesini sağlar.

 

Dalga Enerjisinin Avantajları

Dalga enerjisi tıpkı diğer yenilenebilir enerji kaynakları gibi karbon emisyonuna sebep olmaz. Fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltacak yüksek bir potansiyele sahiptir ve aynı zamanda sınırsız, temiz ve ucuz bir enerji kaynağıdır. Denize bıraktığı hiçbir fiziksel, kimyasal veya organik kirleticisi yoktur.

 

Açık deniz dalga enerji sistemleri haricinde uzun iletim hatlarına ihtiyacı yoktur. Bu hem maliyetin azalması hem de enerji verimliliği açısından büyük avantajdır.

 

Dalyan görevi görerek çeşitli deniz canlıları için yapay bir habitat oluşturur. Deniz içinde değişik türdeki canlı popülasyonlarının gelişmesini destekleyerek ekolojik dengeye katkıda bulunur.

 

Turizme ve sosyal yaşama katkı sağlayabilir. Dalga elektrik santrallerinin üzeri otel, sosyal tesis, restoran olarak kullanılabilir. Ayrıca durgun su oluşturmaları vesilesiyle kano ve dalma gibi su sporlarına imkân yaratabilirler.

 

Okyanus ve deniz üzerinde kurulduğu için tarım alanlarının korunmasını sağlar, orman alanlarının tahrip edilmesini önleyerek ekolojik dengeye olumlu yönde katkı sağlar.

 

Dalgalardan elde edilen enerji, ucuz olması sebebiyle ısınmada tercih edilecek, böylelikle yoğun nüfuslu büyük şehirlerde solunan havanın kalitesini yükseltecektir.

 

Dalga Enerjisinin Olası Çevresel Etkileri

Her üretim faaliyetinde olduğu gibi dalgadan enerji üretmeyi sağlayan sistemlerin de çevre ve doğal yaşama birtakım etkileri mevcuttur.

 

Dalga enerji sistemleri özellikle sedimentlerin akış yollarının değişmesine neden olabilirler. Dalga ve akımlardaki değişim yüzeye yakın yaşayan türleri doğrudan etkileyebilir. Bu durum dikkatli yer seçimi gerektirmektedir.

 

Su yüzeyinin büyük bir kısmının dalga enerji sistemleri ile kaplanması deniz yaşamına zarar verebilir. Yine bu sistemlerin deniz yüzeyinin atmosferle temasını kesmesi olumsuz etkiler yaratabilir.

 

Dalga enerji tesisleri, dalgakıran gibi davrandığı için denizi durgunlaştırır. Birçok limanda istenen etki olmasına karşın denizin üst tabakasının karışımını yavaşlatması deniz yaşamını ve balıkçılığı ters yönde etkileyebilir. Bu olay yüzeyin çok altında yaşayan balıkları doğrudan etkilemese de azalan karışımdan dolayı yüzeydeki üretim değişir ve otçul popülasyonun yiyecek temini azalır.

 

Özellikle kıyı şeridi ve kıyıya yakın uygulamalarda wells türbinlerinden kaynaklanan gürültü kirliliği söz konusu olabilir. Bu yüzden yapılar ses geçirmez özellikte olmalıdır.

 

Kıyıdan uzak uygulamalar denizcilik için tehlike oluşturabilirler. Ancak, uygun görsel ve radar uyarı sistemlerinin enerji sistemine yerleştirilmesi ile riskler minimuma indirilebilir.

 

Kıyı şeridi ve kıyıya yakın uygulamalar estetik görünüm açısından olumsuz etki yaratabilir. Diğer taraftan elektrik iletim hatlarından kaynaklanan görüntü kirliliği ve çevresel etkiler de çeşitli tedbirler alınmasını gerektirmektedir.

 

Temiz Enerji Dalgası

Fosil yakıt rezervinin giderek azalıyor olması yanında bu kaynakların kullanımının çevre kirliliği ve küresel ısınmaya sebep olması, dünyanın alternatif enerji kaynaklarına olan ilgisini giderek arttırıyor. Yenilenebilir enerji kaynaklarının sınırsız, temiz ve gelişen teknoloji ile birlikte maliyetleri azalan kaynaklar olması dünya çapında giderek artan oranlarda yatırımların hayata geçirilmesini sağlıyor. Yenilenebilir kaynakların da çevreye ve doğal yaşama birtakım etkileri oluyor, ancak bu etkiler fosil yakıtlar ile kıyaslandığında kolaylıkla tolere edilebilecek nitelikte görünüyor. Kaldı ki son yıllarda büyük gelişme kaydeden doğal yaşam ve çevrecilik akımları, olumsuz etkilerin azaltılması yönünde katkı sağlıyor.

 

Dünya genelinde yenilenebilir enerjiye artan ilgi; hidrolik, güneş, rüzgâr, jeotermal gibi çok kullanılan kaynakların yanına biyokütle enerjisi, gel-git enerjisi, hidrojen enerjisi gibi yöntemlerin de eklenmesine vesile oldu. Yine dalga enerjisi de hâlihazırda çok büyük bir üretim kapasitesine sahip olmasa da üzerinde önemle durulan bir kaynak olarak ön plana çıkıyor. Özellikle uzun iletim hatlarına ihtiyaç duymaması ve tarımsal alanlar ile orman alanlarının korunmasına katkı sağlaması gibi özellikleriyle diğer yenilenebilir kaynaklara göre avantajları bulunan dalga enerjisinin, gelecekte yaygın olarak kullanılacağı yönünde güçlü bir öngörü bulunuyor.