Dalga Enerjisi

Okyanus akıntısı (hidrolik türbinleri döndürmesi), termal enerji (okyanus yüzeyinde ya da alt tabakalarında mevcut olan ısı kullanılarak türbinlerde gerekli olan buharın sağlanması), gel-git enerjisi (dalgaların alçalıp yükselmesi sırasındaki potansiyel enerji farkından elektrik enerjisi üretimi) ve dalga enerjisinden (dalgaların yukarı, aşağı ya da yatay hareketleri) yararlanılarak güç üretilmektedir.

Akıntı enerjisi; Deniz ve okyanus tabanlarına yerleştirilen türbinler vasıtasıyla akıntıların kinetik enerjileri elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Dünyada akıntı enerjisi kullanılarak oluşturulan elektrik üretimi henüz prototip aşamasındadır.

Termal Enerji

Dünyanın %70’lik bölümünü kaplayan okyanuslar aynı zamanda dünyanın en büyük güneş toplayıcılarıdır. Güneş ışınları okyanusların yüzeyindeki suyu, derindeki sulara göre çok daha fazla ısıtması sonucunda gerçekleşen sıcaklık farkı termal enerjiyi oluşturmaktadır. Okyanusların derin ve sığ suları arasındaki sıcaklık farkından yararlanarak enerji elde edilen sistemler (Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC), bu sıcaklık farkına bağlı olarak çalışan bir ısı makinesi yardımıyla elektrik üretmektedir. Özellikle Oğlak ve Yengeç Dönenceleri’nin arasındaki kuşakta (Ekvator’un 23o kuzeyi ve güneyi) kalan bölgeler, bu tip enerjinin elde edilmesi için oldukça uygundur.

Gel-Git Enerjisi

Gel-git, Dünya kendi etrafında dönerken Ay ile Güneş’in arasında oluşan çekim kuvveti ile oluşur. Büyük miktarda suyun yükselmesi ve alçalması olayıdır. Dünya, Güneş ve Ay’ın aynı çizgide olması durumunda oluşmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında bulunan gel-git enerjisi, yüksek kurulum ücreti, yüksek gel-git mesafesi ve yüksek akış hızına sahip alanın az olması gibi güçlüklere sahiptir. Bu durum, gel-git enerjisinin kullanım alanlarını sınırlamaktadır

Gel-git enerjisinden iki şekilde yararlanılmaktadır;

1. Yüksek gel-git menziline sahip ırmak ağızlarının üzerine yarı geçirgen barajların kurulması,
2. Açık denizlerdeki gel-git akıntılarının dizginlenmesi.

Kapalı Devre Sistemi: Okyanus yüzeyinin ısısı, kaynama noktası düşük olan bir sıvıyı buharlaştırmak için kullanılır. Oluşan buhar genleşir ve türbinleri çevirerek jeneratörleri aktif hâle getirerek elektrik üretilir.
Açık Devre Sistemi: Deniz suyu düşük basınç altında buharlaştırılır. Elektrik üretimi için yine türbinler ve jeneratörler kullanılır.
Hibrit Devre Sistemi: Her iki sistemin birlikte kullanılmasıyla oluşmaktadır.

Gel-Git Enerjisinin Ekonomisi

Gel-git enerjisi üretim tesisinin yatırım maliyeti yüksek, işletme maliyeti düşüktür. Bunun sonucu olarak gel-git enerjisi üretim tesisinin getirisi yatırım maliyetini uzun yıllar karşılayamayacağı için yatırımcılar bu konuda isteksiz davranmaktadır. Gel-git enerjisi üretimi devlet tarafından desteklenebilir; fakat yatırımın geri dönüşünün zaman alması ve risk teşkil etmesi herhangi bir girişimi engellemektedir.

DALGA ENERJİSİ
Dalga, temelde rüzgâr tarafından üretilmekte olup oluşumundan yok oluncaya kadar geçen zamanda enerjiyi binlerce kilometre uzağa taşımaktadır. Bu nedenle yenilenebilir kaynaklar kapsamında önemli olan dalga enerjisi, küresel ısınmayı büyük ölçüde azaltma potansiyeline sahiptir. Dalga enerjisinin sürdürülebilirliği hava koşullarına bağlı olarak değişmektedir.

Dalga enerjisi, ilk yatırım ve bakım giderlerinden başka masrafı olmayan, girdi bedeli gerektirmeyen, doğaya herhangi bir kirletici bırakmayan, ucuz, temiz, çevreci ve büyük potansiyele sahip bir enerji kaynağıdır. Üç tarafı denizlerle çevrili Türkiye için dalga enerjisi enerji ihtiyacını karşılayabilecek önemli bir imkândır.

Dalgaların toplam enerjisi kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamıdır. Kinetik enerji su partiküllerinin salınımlı hareketiyle, potansiyel enerji ise suyun dikey olarak yer değiştirmesiyle oluşur.

Feç, Rüzgârın esme yönünde mevcut olan dalgaların bulunduğu alanın uzunluğu.

Periyot, dalganın iki sıfır noktası arasında geçen zamana denir.

Karada oluşan rüzgârın hızı, mekanik enerjisi ile rüzgâr gücünü oluştururken deniz üzerinde rüzgârın etkisi ile oluşan dalgalar alternatif enerji kaynağı olarak ortaya çıkmaktadır. Dalga enerjisinin etkin bir şekilde kullanımı günümüz teknolojisinin geliştirilmesi ile mümkün olmaktadır. Bununla birlikte dalga enerjisinin etkin kullanılabilmesi için dalgaların hareketini kullanılabilir enerjiye yüksek verimle dönüştürebilecek ekipmanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Dalga enerjisinin kullanılabilir enerjiye dönüştürülmesi dalganın hareketiyle düşey silindirik bir kabın içerisindeki havanın itilmesine bağlı olarak dönen
pervanelerin enerji üretmesi ile gerçekleşmektedir.

Dalga enerji dönüşüm uygulamaları; Kıyı Şeridi (Shoreline) Uygulamaları

• Kıyıya Yakın (Near Shore) Uygulamaları
• Açık Deniz (Offshore ) Uygulamaları
• Menteşe Bağlantılı Dönüştürücüler
• Havuz Sistemleri

olarak sıralanabilir.

Dalga Enerjisi Dönüştürücülerinden olan Kıyı Şeridi (Shoreline) Uygulamaları kapsamında;

Salınımlı Su Kolonu (OWC:Oscillating Water Column): Salınımlı su kolonu (OWC) dalga enerjisi dönüştürücüleri arasında en basit sistem olarak gösterilmektedir. Güç çıkış ünitesi mekanizmasının tek hareketli kısmı bir elektrik jeneratörünü doğrudan döndürebilen hava türbininin pervanesidir. Salınımlı su kolonunda, su yüzeyinin altından denize açılan ve havayı içteki serbest yüzeyin üzerinde hapseden sabit ya da yüzen boşluklu bir yapı bulunur. Dalga hareketi, hapsedilmiş havayı değişimli olarak sıkıştırıp bırakarak elektrik jeneratörüne bağlı olan türbinin içerisinden geçmesi için zorlar.

Dalga Enerjisi Dönüştürücülerinden olan Kıyı Şeridi (Shoreline) Uygulamaları kapsamında; Daralan Kanal Sistemi (TAPCHAN: Taperated Channel Device): Sistemin ismi, “tapered channel” terimlerinin birleşmesiyle oluşturulmuştur, yani giderek kesiti daralan kanal anlamına gelmektedir. Norveç’te Bergen yakınlarındaki Toftestallen’da 1986’da kurulan bu sistemde, ilerleyen dalgalar, kıyıdaki kayalıklara yerleştirilmiş ve huni formundaki toplayıcıda birikerek toplayıcı sonuna doğru hızlanmaktadır. Toplayıcı kesitinin formu, farklı dalga frekans ve yönlerinin toplanma verimini en iyileme olacak şekilde tasarlanmıştır.

Dalga Enerjisi Dönüştürücülerinden olan Kıyı Şeridi (Shoreline) Uygulamaları kapsamında; Pendular: Bir tarafı denize açılan dikdörtgen bir kutu şeklindedir. Bu açıklık üzerinde sarkaç bir kapak bulunmaktadır. Kapak dalga hareketiyle ileri-geri hareket etmektedir. Bu hareket jeneratörün ve hidrolik pompanın çalışmasını sağlar.

Dalga Enerjisi Dönüştürücülerinden olan Açık Deniz (offshore) Uygulamaları kapsamında; Kaldırılabilen Şamandıra Dönüştürücüleri: Dalga enerjisinden elektrik enerjisine dönüşüm işlemleri su üzerinde pek kolay olmamaktadır. Suyun dik salınımları, su üstündeki pistonlar ve sürme kolları yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Fakat bu ekipmanlar fırtınaya karşı yeterli direnç gösterememektedir. Kaldırılabilen şamandıra tipi dönüştürücüde su yüzeyindeki şamandıraya bağlı uzun, dik bir pompa düzeneği mevcuttur. Dalga, düzeneği kaldırdığı anda, borudaki su ivmelenip yukarı çıkar. Dalga geri çekilirken içerdeki suyun hareketinden doğan hidrolik basınca karşı boru aşağıya ivmelenirken kontrol vanası kapalıdır. Böylece dalga kuvveti, hidrolik basınç yardımıyla suyun yukarı doğru çıkmasına ve çıkarken türbinden elektrik üretilmesine yardımcı olur.

Dalga Enerjisi Dönüştürücülerinden olan Menteşe bağlantılı dönüştürücüler kapsamında; Pelamis Dalga Enerjisi Dönüştürücüsü (Jeneratörü): Alanında oldukça ilginç ve tanınmış bir sistemdir. Jeneratörün çalışma prensibi ise dalgaların oluşturduğu şekle uyum sağlayarak enerji üretmesidir. Büyük su yılanı olarak bilinen bu sistem dört hareketli parçadan oluşur. Bu parçalar dalgaların hareketine göre, parçaların birbirine bağlandığı noktadan bükülüp açılarak hareket etmektedir. Hareketin sağlandığı noktalarda bulunan hidrolik jeneratörler tarafından da elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. 4 veya daha fazla tüp biçiminde deniz yüzeyinde duran birbirine bağlı bir sistemden oluşmaktadır. 464 tüplüsünün uzunluğu 150 m, çapı 4,63 m’dir. Her biri 125 kW’lık jeneratörlere sahiptir. Sistem 3 noktadan sabitlenmiş olup kendi yönlendirmesini yapacak şekilde tasarlanmıştır. Dalganın frekansına göre sistemin devinimi otomatik olarak değişmektedir; ancak fırtınalı durumlarda sistem, sabitlerine en az baskıyı yapacak şekilde tasarlanmıştır. Pelamis dalga jeneratörü verimli dalganın mevcut olması durumunda 500 evin yıllık elektrik tüketim ihtiyacını karşılayabilecek enerjiyi üretebilmektedir

Dalga Enerjisi Dönüştürücülerinden olan Menteşe bağlantılı dönüştürücüler kapsamında; Oyster Dalga Enerjisi Dönüştürücüsü: “Oyster” kelime olarak istiridye anlamına gelmektedir. İstiridye denmesinin sebebi, çalışma mekanizmasının tıpkı bir istiridyenin açılıp kapanmasına benzemesidir. Oyster dalga jeneratörü, kıyıdan yarım kilometre uzaklıkta, 10 ila 15 metre arasında değişen derinlikte deniz tabanına yerleştirilen, bir yüzeyi tabana oturmuş diğer yüzeyi de taban yüzeyine bağlı dalganın yönüne göre açılıp kapanabilen bir sistemden oluşmaktadır. Oyster’ın hareketli kapağı dalganın gelişine göre açılıp kapanırken hareketli kapakla tabanda sabit olan kapak arasındaki hidrolik pistonlar dalganın gücünü kullanmaktadır. Elektrik karada üretildiğinden karada bulunan hidro-elektrik türbini çalıştırmak için deniz altı boru hattı aracı ile hidrolik pistonlar, deniz suyunu yüksek basınçla karaya iterek hidro-elektrik türbinleri ile elektrik enerjisi üretilmektedir. 26 metre genişliğinde, 15 metre yüksekliğinde olan bu sistem 800 kW kadar enerji üretebilmektedir.

Dalga Enerjisi Dönüştürücülerinden olan Menteşe bağlantılı dönüştürücüler kapsamında; McCabe Dalga Pompası: Bu cihaz, birbirine menteşeli, düzenli bir şekilde sıralanmış ve birbirlerine bağlı hareket eden 3 adet dikdörtgen çelik (4 m genişliğinde) duba içermektedir. Ekstra bir kütle eklenerek merkez duba desteklenmektedir. Enerji ise merkez duba ile diğer dubalar arasına monte edilen hidrolik tulumba vasıtasıyla menteşe noktalarındaki hareketten sağlanmaktadır. 40 m uzunluğundaki örnek bir sistem Kilbaha, County Clare ve İrlanda’da kurulmuştur.

Dalga Enerjisinin Avantajları; 

• Yenilenebilir: Dalga enerjisinin en büyük avantajı tükenmeyecek bir enerji türü olmasıdır. Kıyısal kesimlerde kıyılara vuran güçlü dalgalar her zaman olacaktır.
• Dalgalar kıyıdan ters olarak aksa da geri dönerler. Tükenmekte olan fosil yakıtların aksine dünyanın her yerinde yeni yeni keşfedilmektedir. Dalga enerjisi mısırdan elde edilen etanol gibi sezonluk bir enerji türü değildir. Dalga enerjisinin üretimi için insan gücüne ihtiyaç duyulmaz.
• Çevre Dostu: Dalgalardan üretilen enerji fosil yakıtlar gibi çevre üzerinde olumsuz etki oluşturan gaz, atık ve kirlilik gibi yan ürünler açığa çıkarmaz. Dalga enerjisi elektrik üreten makinelerde doğrudan kullanılabilir. Güç jeneratörlerinde tesislerinde kullanılabilir. Günümüzün enerji odaklı dünyasında böyle temiz bir enerji kaynağı çok nadir bulunmaktadır.
• Bol Miktarda ve Kolay Ulaşılabilir: Bu enerjinin diğer bir faydası, kaynağın enerjiyi kullanabilecek kesimlere yakın olmasıdır. Büyük şehir ve birçok liman okyanusun/deniz yakınında olup gerekli olan enerji dalgalardan elde edilebilmektedir. Kıyısal şehirler nüfus olarak kalabalık olduklarından birçok insan dalga enerji tesislerinden faydalanmaktadır.
• Çeşitli Üretim Yöntemleri: Dalga enerjisinin üretimi için birçok yöntem geliştirilmiştir. Günümüzde kullanılan üretim yöntemleri hidro türbinlerle kurulmuş güç tesislerinden dalga enerjisi üretmek için denizin içine gönderilen gemicilikte kullanılan çok büyük ölçekli tankları kapsamaktadır.
• Öngörülebilir: Dalga enerjisinin diğer birçok alternatif enerji kaynağına göre en büyük avantajı kolayca öngörülebilmesi ve ne kadar enerji üretilebileceğinin kolaylıkla hesaplanabilmesidir. Dalga enerjisi, güneş ve rüzgâr enerjisine göre daha kararlıdır.
• Dışa Bağımlılığı Azaltır: Dalgalardan maksimum seviyede enerji elde edilmesi durumunda fosil yakıtlar için dış ülkelere bağımlılık azaltılabilir. Dalga enerjisi sadece hava kirliliğini önlemekle kalmaz, aynı zamanda milyonlarca insana iş imkânı da sağlar.
• Toprağa Zarar Vermez: Topraktan çıkarılırken zeminde ciddi boyutta hasarlara neden olan fosil yakıtların aksine dalga gücü dünyaya zarar vermez. Güvenli, temiz ve okyanustan enerji üretmek için tercih edilebilir yöntemlerden biridir.

Dalga Enerjisinin Dezavantajları

• Belirli Bölgelerle Sınırlıdır: Sadece okyanusun yanında bulunan şehirler ve güç tesisleri bu enerjiden yararlanabilmektedir. Dalga enerjisi kaynağından dolayı her alana uygun bir güç kaynağı değildir. Deniz kıyısından uzak olan karasal kesimler dalga enerjisinden faydalanamaz.
• Deniz Ekosistemi Üzerinde Etkilidir: Dalga enerjisi temiz bir enerji olsa da denizde yaşayan canlılar üzerinde olumsuz etki yaratabilir. Dalgalardan enerji üretebilmek için deniz yakınına ya da içine çok büyük sistemlerin kurulması gerekir. Bu sistemler deniz zeminine zarar verir, yengeç ve denizyıldızı gibi kıyıya yakın yaşayan canlıların yaşam ortamlarını değiştirir ve gürültü kirliliği yaratır. Aynı zamanda makinelerde kullanılan kimyasallar su kirliliğine neden olmaktadır.
• Dalga Boyu: Dalga gücü, dalga hızı ve su yoğunluğuna bağlıdır. Yüksek miktarda enerji üretebilmek için güçlü ve istikrarlı dalgalara ihtiyaç vardır. Bazı bölgelerde dalga hareketleri düzensiz ve öngörülmesi zor olduğundan bu bölgelerde dalga enerjisi güvenilir ve kesin değildir.
• Fırtınalı Havalarda Düşük Performans: Fırtınalı havalarda dalga gücünün performansı önemli oranda düşer.
• Gürültü ve Görüntü Kirliliği: Dalga enerjisi üreticileri kıyısal kesimlere yakın yerleşim bölgeleri için rahatsız edici olabilir. Okyanusun ortasında çalışan dev makineler okyanusun görüntüsünü bozar. Aynı zamanda gürültü kirliliğine sebep olurlar; fakat dalgaların gürültüsü makinelerin gürültüsünü bastırdığı için bu dezavantaj göz ardı edilebilir.

Bunlardan hiçbiri dalga enerjisinin yararlı ve kullanılabilir olmadığının kanıtı değildir. Fakat dalgalardan enerji elde edilmek isteniyorsa hem avantajlar hem de dezavantajlar göz önünde bulundurulmalıdır.