Projenin Amacı

Tüm dünyada elektrik enerjisi tüketimi, endüstriyel gelişmelere, gelişen teknoloji ve üretim tekniklerine, ekonomik kalkınmaya, artan nüfus ve refah seviyesine bağlı olarak hızlı bir şekilde artmaktadır. Orta Anadolu Kalkınma Ajansının 2011 yılı raporuna göre, dünya nüfusu 1950’den beri 2,5 kat artış gösterirken buna paralel olarak enerji talebi de 2011 yılına gelindiğinde 7 kat artış göstermiştir. Bu, her ülkede kişi başı elektrik tüketiminin de hızlı bir şekilde arttığı anlamına gelmektedir. Bundan dolayı, bütün ülkeler talepteki bu artışın karşılanabilmesi için tükenmeyen, yeterli, kaliteli, güvenilir, ekonomik, çevre ve insan sağlığına duyarlı vb. niteliklerde mevcut ve yeni arayışlar içerisine girmişlerdir. Türkiye için aynı durumun gözlemleneceği, gelecek yıllardaki yüksek büyüme oranı hedefleri ve Vizyon 2023 hedefleri ile genç ve artan nüfusun gelecek enerji tüketiminin hızlı bir şekilde artacağı öngörüsünü desteklemektedir.

Bilindiği üzere, ülkemiz enerji bakımından önemli derecede (yaklaşık %74) dışa bağımlı bir ülke konumundadır ve ülkemizin cari açığındaki en büyük pay sahibi bu ithal enerjidir. Enerjide dışa bağımlılığın azaltılması görüldüğü gibi ülke refahımız ve rekabet edebilirliğimiz için son derecede önemlidir. Bunun için, en önemli seçenek veya çözüm, yerli, yenilenebilir, alternatif ve çevre dostu enerji kaynaklarının devreye sokulmasıdır. Bütün dünya ülkeleri, yakın zamanda tükenecek fosil kökenli enerji kaynaklarının yerine yerli olan yenilenebilir enerji kaynaklarını önemli derecede kullanmaya ve bunlarla birlikte alternatif enerji kaynaklarının değerlendirilmesi üzerine önemli çalışmalar yapmaya ve adımlar atmaya başlamışlardır.

Dalga enerjisi, tüm dünyada temel alternatif enerji kaynaklarından biri olarak görülmektedir. Son yıllarda dalgadan elektrik elde edilmesine ve dalga enerji kaynak potansiyelinin belirlenmesine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir.  Üç tarafı denizlerle çevrili ve Marmara Denizi dışındaki açık deniz kıyılarının uzunluğu yaklaşık 8210 km olan ülkemizin de önemli bir dalga enerji potansiyeline sahip olabileceği aşikardır. Bütün bunların ışığında bu çalışma, Türkiye’nin alternatif bir dalga enerji kaynağı olabileceği düşüncesi ile Karadeniz’in güney-batı kıyı sahillerinin sahip olabileceği dalga enerji potansiyelinin ortaya çıkartılmasını amaçlamıştır. Proje çalışanlarının önerilen konudaki mevcut bilgi birikimlerinden yararlanarak gerçekleştirilecek olan bu araştırma projesinin temel ve alt hedefleri aşağıdaki gibi özetlenebilir.

  • Karadeniz’in güney-batı sahili için yüksek çözünürlüklü ve doğrulukta bir açık deniz ve yakın kıyı dalga tahmin modeli geliştirilmesi (Ana Hedef 1)
    • Sayısal modelin sayısal kalibrasyonunun yapılması
    • Sayısal modelin fiziksel kalibrasyonunun yapılması
    • Sayısal modelin açık deniz kaynak ifadelerinin ayarlanabilir parametrelerinin ilgi alanına uyarlanması
    • Sayısal modelin yakın kıyı kaynak ifadelerinin ayarlanabilir parametrelerinin ilgi alanına uyarlanması
    • Sayısal modelin doğrulanması
  • Yüksek alansal ve zamansal çözünürlüklü bir dijital veri tabanı türetilmesi (Ana Hedef 2)
    • 1979-2009 yılları arası simülasyonlar
  • Karadeniz’in güney-batı sahilleri için dalga gücü atlasının oluşturulması (Ana Hedef 3)
    • 31 yıl boyunca 1979 – 2009 yılları arası için dalga gücünün yıllık ortalama alansal haritaların türetilmesi
    • 31 yıl boyunca 1979 – 2009 yılları arası için dalga gücünün mevsimlik ortalama alansal haritaların türetilmesi
    • 31 yıl boyunca 1979 – 2009 yılları arası için dalga gücünün aylık ortalama alansal haritaların türetilmesi
    • Her yıl için dalga gücünün yıllık ortalama alansal haritaların türetilmesi
    • Her yıl için dalga gücünün mevsimlik ortalama alansal haritaların türetilmesi
    • Her yıl için dalga gücünün aylık ortalama alansal haritaların türetilmesi
  • Karadeniz’in güney-batı sahillerinin dalga gücü potansiyelinin istatistiksel analizi (seçilmiş istasyonlar için) (Ana Hedef 4)
    • Dalga gücü potansiyelinin her istasyon için yıllık, mevsimlik ve aylık değişiminin irdelenmesi
    • Süreklilik analizi
    • Her istasyon için dalga gücü aşılma olasılık eğrilerinin türetilmesi
    • Her istasyon için dalga enerjisi kaynak karakterizasyonunun ortaya çıkartılması
    • Her istasyon için dalga gücü güllerinin oluşturulması
    • Ekstrem değer analizi
  • Karadeniz’in güney-batı sahillerinin dalga gücü değişkenliğinin analizi (Ana Hedef 5)
    • Değişim katsayısının irdelenmesi
    • Aylık değişkenlik indeksinin irdelenmesi
    • Mevsimsel değişkenlik indeksinin irdelenmesi
    • Dalga enerjisi toplam potansiyelinin (rezervinin) belirlenmesi
    • Dalga enerjisi keşfedilebilir potansiyelinin (rezervinin) belirlenmesidir.
  • Bazı uyarılar şu şekilde sıralanabilmektedir:
    • Bu çalışmada tüm Karadeniz’i içeren bir model geliştirilmiş ve 1979 – 2009 yılları arası için rüzgar ve dalga parametreleri biriktirilmiştir.
    • Ayrıca, Karadeniz’in güney batı sahillerine odaklanan iç içe geçmiş karelajlı bir model sistemi geliştirilmiş ve bu bölgedeki üç alt karelaj (domain) Sinop (SD1), Filyos (SD2) ve Karaburun (SD3) için 1979 – 2009 yılları arası için rüzgar ve dalga parametreleri biriktirilmiştir.
    • Tüm Karadeniz’i içeren Ana karelaj (domain) için modelin hesaplamalı zaman aralığı 30 dakika ve alansal çözünürlüğü her iki yönde üniform olacak şekilde 1/15°x1/15° ayarlanmıştır. Bütün alansal ve istasyon bazlı çıktılar 30 dakikalık bir zamansal çözünürlükte biriktirilmiştir.
    • İç içe geçmiş karelajlı (Nested grid) model sistemine dayanan Sinop karelajı (SD1 Domain) için modelin hesaplamalı zaman aralığı 10 dakika ve alansal çözünürlüğü her iki yönde üniform olacak şekilde 0,00625°x0,00435° ayarlanmıştır. Bütün alansal çıktı 2 saatlik ve istasyon bazındaki çıktı 10 dakikalık bir zamansal çözünürlükte biriktirilmiştir. Dolayısıyla, ana karelajdaki atlas istatistiğindeki haritalar 2 saatlik ve istasyon bazlı değerlendirmeler 10 dakikalık biriktirilen veriye dayanarak çıkartılmıştır.
    • İç içe geçmiş karelajlı (Nested grid) model sistemine dayanan Filyos karelajı (SD2 Domain) için modelin hesaplamalı zaman aralığı 30 dakika ve alansal çözünürlüğü her iki yönde üniform olacak şekilde 0,00568°x0,00544° ayarlanmıştır. Bütün alansal çıktı 2 saatlik ve istasyon bazındaki çıktı 30 dakikalık bir zamansal çözünürlükte biriktirilmiştir. Dolayısıyla, ana karelajdaki atlas istatistiğindeki haritalar 2 saatlik ve istasyon bazlı değerlendirmeler 30 dakikalık biriktirilen veriye dayanarak çıkartılmıştır.
    • İç içe geçmiş karelajlı (Nested grid) model sistemine dayanan Karaburun karelajı (SD3 Domain) için modelin hesaplamalı zaman aralığı 20 dakika ve alansal çözünürlüğü her iki yönde üniform olacak şekilde 0,00625°x0,00435° ayarlanmıştır. Bütün alansal çıktı 2 saatlik ve istasyon bazındaki çıktı 20 dakikalık bir zamansal çözünürlükte biriktirilmiştir. Dolayısıyla, ana karelajdaki atlas istatistiğindeki haritalar 2 saatlik ve istasyon bazlı değerlendirmeler 20 dakikalık biriktirilen veriye dayanarak çıkartılmıştır.
    • GEBCO Batimetrisini kullanarak CFSR rüzgârları ile çalıştırılmış SWAN modeli, sığ su etkilerini kapsamaktadır ve bu nedenle atlas istatistikleri derin ve sığ su bölgelerinde geçerliliğini sağlamaktadır.

Projenin Kapsamı

TBSWEP projesi, 15/04/2015 tarihi itibariyle Uludağ Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Hidrolik Ana Bilim Dalı öğretim üyesi Doç.Dr.Adem AKPINAR yürütücülüğünde başlamış ve proje ekibi işbirliği ile TÜBİTAK tarafından sağlanan destekle  15/07/2017 tarihinde, 27 aylık hummalı bir çalışmayla tamamlanmıştır.

Proje kapsamında bu web sitesinde aşağıdaki bilgiler sunulmaktadır:

  • Tüm Karadeniz’i içeren ana karelajın model performansı
  • İç içe geçmiş karelajlı sistemin model performansı
  • 1979 – 2009 yılları arası yıllık ortalama dalga enerji akısının alansal değişimi
  • 1979 – 2009 yılları arası mevsimlik ortalama dalga enerji akısının alansal değişimi
  • 1979 – 2009 yılları arası aylık ortalama dalga enerji akısının alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca her yıl için yıllık ortalama dalga enerji akısının alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca her yıl için mevsimlik ortalama dalga enerji akısının alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca her yıl için aylık ortalama dalga enerji akısının alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca dalga enerji akısının yıllık değişim katsayısının alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca dalga enerji akısının mevsimlik değişim katsayısının alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca dalga enerji akısının aylık değişim katsayısının alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca dalga enerji akısının aylık değişkenlik indeksinin alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca dalga enerji akısının mevsimlik değişkenlik indeksinin alansal değişimi
  • Dalga enerjisi toplam potansiyelinin alansal değişimi
  • Dalga enerjisi keşfedilebilir potansiyelinin alansal değişimi
  • Seçilmiş istasyonlar için 31 yıl boyunca saatlik ortalama dalga gücünün değişimi
  • Seçilmiş istasyonlar için 31 yıl boyunca mevsimlik ortalama dalga gücünün değişimi
  • Seçilmiş istasyonlar için 31 yıl boyunca aylık ortalama dalga gücünün değişimi
  • Seçilmiş istasyonlar için yıllık ortalama dalga gücünün değişimi ve lineer eğilimleri
  • Seçilmiş istasyonlar için yıllık maksimum dalga gücünün değişimi ve lineer eğilimleri
  • Seçilmiş istasyonlar için yıllık ve mevsimlik dalga gücü gülleri
  • Seçilmiş istasyonlar için dalga gücü aşılma olasılık eğrileri
  • Seçilmiş istasyonlar için farklı dalga yüksekliği ve yönü aralıklarında yıllık ortalama dalga enerjisi
  • Seçilmiş istasyonlar için farklı dalga yüksekliği ve periyodu aralıklarında yıllık ortalama dalga enerjisi
  • 1979 – 2009 yılları arası yıllık ortalama belirgin dalga yüksekliğinin alansal değişimi
  • 1979 – 2009 yılları arası mevsimlik ortalama belirgin dalga yüksekliğinin alansal değişimi
  • 1979 – 2009 yılları arası aylık ortalama belirgin dalga yüksekliğinin alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca her yıl için yıllık ortalama belirgin dalga yüksekliğinin alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca her yıl için mevsimlik ortalama belirgin dalga yüksekliğinin alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca her yıl için aylık ortalama belirgin dalga yüksekliğinin alansal değişimi
  • 1979 – 2009 yılları arası yıllık ortalama dalga enerji periyodunun alansal değişimi
  • 1979 – 2009 yılları arası mevsimlik ortalama dalga enerji periyodunun alansal değişimi
  • 1979 – 2009 yılları arası aylık ortalama dalga enerji periyodunun alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca her yıl için yıllık ortalama dalga enerji periyodunun alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca her yıl için mevsimlik ortalama dalga enerji periyodunun alansal değişimi
  • 31 yıl boyunca her yıl için aylık ortalama dalga enerji periyodunun alansal değişimi
  • %99 aşılmama ihtimalli belirgin dalga yüksekliğinin yıllık ortalamasının alansal değişimi
  • %95 aşılmama ihtimalli belirgin dalga yüksekliğinin yıllık ortalamasının alansal değişimi
  • Her yıl için %99 aşılmama ihtimalli belirgin dalga yüksekliğinin alansal değişimi
  • Her yıl için %95 aşılmama ihtimalli belirgin dalga yüksekliğinin alansal değişimi
  • Belirgin dalga yüksekliğinin 0,5 m’den daha büyük olma olasılığının yıllık ortalamasının alansal değişimi
  • Belirgin dalga yüksekliğinin 4 m’den daha büyük olma olasılığının yıllık ortalamasının alansal değişimi
  • Her yıl için belirgin dalga yüksekliğinin 0,5 m’den daha büyük olma olasılığının alansal değişimi
  • Her yıl için belirgin dalga yüksekliğinin 4 m’den daha büyük olma olasılığının alansal değişimi
  • Seçilmiş istasyonlar için yıllık ve mevsimlik rüzgar ve dalga gülleri
  • Seçilmiş istasyonlar için belirgin dalga yüksekliğinin aşılma olasılık eğrileri
  • Seçilmiş istasyonlar için dalga yüksekliği ve periyodu arasındaki ilişki
  • Seçilmiş istasyonlar için farklı tekerrürlü tasarım dalgaları

Proje Ekibi

Proje Yürütücüsü:

Doç. Dr. Adem AKPINAR 

Araştırmacı:

Yrd. Doç. Dr. Serkan BEKİROĞLU

Danışman:

Doç. Dr. Gerbrant Ph. VAN VLEDDER

Bursiyerler:

İnş. Müh. Bilal BİNGÖLBALİ

İnş. Müh. Halid JAFALİ

Yayınlar

SCI Makaleler:

  1. Bingölbali, B., Jafali, H., Akpınar, A., Bekiroğlu, S., Wave Energy Potential and Variability for the South West Coasts of the Black Sea: The WEB-based Wave Energy Atlas, Renewable Energy, 154 (2020) 136 – 150.
  2. Akpınar, A., Jafali, H., Rusu, E., Temporal variation of the wave energy flux in hotspot areas of the Black Sea, Sustainability, 11 (2019) 562.
  3. Bingölbali, B., Akpınar, A., Jafali, H., Van Vledder, G.Ph., Downscaling of wave climate in the western Black Sea, Ocean Engineering, 172 (2019) 31-45.
  4. Akpınar, A., Bingölbali, B., Van vledder, G.Ph., Long-term analysis of wave power potential in the Black Sea, based on 31-year SWAN simulations. Ocean Engineering, 130 (2017) 482–497. pdf
  5. Akpınar, A., Bingölbali, B., Van vledder, G.Ph., Wind and wave characteristics in the Black Sea based on the SWAN wave model forced with the CFSR winds. Ocean Engineering, 126 (2016) 276–298. pdf
  6. Akpınar, A., Bingölbali, B., Long-term variations of wind and wave conditions in the coastal regions of the Black Sea. Natural Hazards, 84 (2016) 69–92. pdf

Kongre Bildirileri:

  1. Akpınar, A., Bingölbali, B., Jafali, H., Çakmak, R.E., Wave energy potential in and around Filyos, International Civil Engineering and Architecture Conference 2019 (ICEARC’19), 17 – 20 April, Trabzon, Turkey, 2019.
  2. Bingölbali, B., Akpınar, A., Jafali, H., Karadeniz’in güneybatı sahil kesimi için WEB dayalı dalga enerji atlası, 9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu, 1 – 3 Kasım, Adana. 2018.
  3. Çakmak, R.E., Bingölbali, B., Jafali, H., Akpınar, A., Comparison of three different wave climate studies along the south western Black Sea coasts, III. International Conference on Engineering and Natural Science (ICENS2017), 3 – 7 May, Budapest, Hungary, 2017.
  4. Bingölbali, B., Jafali, H., Akpınar, A., Wave energy potential in and around Sinop, III. International Conference on Engineering and Natural Science (ICENS2017), 3 – 7 May, Budapest, Hungary, 2017.
  5. Bingölbali, B., Akpınar, A., Van Vledder, G.Ph., Determination of wave energy potential of Black Sea, 35th International Conference on Coastal Engineering (ICCE2016), 17 – 20 November, Antalya, Turkey, 2016.
  6. Akpınar, A., Bingölbali, B., Jafali, H., Spatial distribution of mean wave energy flux over the Black Sea, International Conference on Sustainable Development (ICSD2016), 19 – 23 October, Skopje, Macedonia, 2016.
  7. Çakmak, R.E., Bingölbali, B., Akpınar, A., Analysis of Wind and Wave Climate along the Coasts of the Black Sea, International Conference on Engineering and Natural Sciences (ICENS2016), 24 – 28 May, Sarajevo, Bosnia-Herzegovina, 2016.
  8. Akpınar, A., Bingölbali, B., Jafali, H.,  Wave Hindcasting for Wave Energy Assessments in the Black Sea, International Conference on Engineering and Natural Sciences (ICENS2016), 24 – 28 May, Sarajevo, Bosnia-Herzegovina, 2016.

Tezler:

  1. Bilal BİNGÖLBALİ, Karadeniz’in Güney Batı Kıyıları için İç İçe Geçmiş Karelaj Sistemli Dalga Tahmin Modelinin Geliştirilmesi ve Dalga İklim Analizi, Uludağ Üniversitesi, Temmuz 2018.
  2. Halid JAFALİ, Karadeniz’de dalga gücü potansiyeli yüksek alanların dalga enerji içeriğinin uzun dönemli zamansal ve alansal analizi, Uludağ Üniversitesi, Aralık 2018.

Teşekkür

Karadeniz’in güney batı sahillerinin dalga enerji potansiyelinin uzun dönemli zamansal ve mekânsal analizinin araştırıldığı bu çalışma TÜBİTAK tarafından Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı (1001) kapsamında 214M436 No’lu araştırma projesi olarak desteklenmiştir. Çalışma, Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü’nde gerçekleştirilmiştir.

Projenin gerçekleştirilmesinde, sayısal model için girdi olarak ihtiyaç duyulan Karadeniz’in batimetri verisini sağladığı için NOAA’ya, CFSR rüzgar verisini sağladığı için NCEP CFS ekibine teşekkür ederiz. Ayrıca, modelin kalibrasyonu ve doğrulamasında ihtiyaç duyulan dalga ölçüm verilerini paylaşımından dolayı, T.C. Ulaştırma, Denizcilik ve Haberleşme Bakanlığı Altyapı Yatırımları Genel Müdürlüğü ve Romanya’nın Deniz Araştırma ve Geliştirme Ulusal Kurumu (NIMRD)’ye teşekkürlerimizi bir borç biliriz. NATO TU-WAVES Projesinin yürütücüsü Prof Dr Erdal Özhan’a ve bu projeye desteklerinden ötürü NATO İstikrar İçin Bilim Programına dalga ölçümlerini paylaşımlarından dolayı teşekkür ederiz. Ayrıca, bu dalga ölçüm verilerinin analizi üzerine yorumları ve katkılarından dolayı Dr Razvan Mateescu, Dr Bergüzar Öztunalı Özbahçeci ve Dr Yalçın Yüksel’ e teşekkür ederiz.

Bu projenin maddi ve manevi olarak desteklenmesinden ötürü başta TÜBİTAK Başkanlığı olmak üzere Mühendislik Araştırma Grubu Üyeleri’ne, proje raporlarında belirttikleri değerli görüş ve önerileri için Danışman ve Raportörlere ve proje boyunca yardımcı olan Proje Sorumluları Burak DÜNDAR ve Ercan AYAZ’a ve tüm TÜBİTAK çalışanlarına teşekkür ve şükranlarımızı sunarız.

Projenin yürütülmesindeki desteklerinden dolayı Uludağ Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) Biriminden başta İbrahim BALMUMCU, Dilek AKALİ ve Aylin ÜZEÇ olmak üzere tüm BAP Birimi personeline teşekkür ve şükranlarımızı sunarız.

Proje sonuçları, proje kapsamında oluşturulan web sitesi http://blackseawaveenergypotential.com/ yoluyla bütün üçüncü şahıslara ulaştırılmaktadır.