Research Article
BibTex RIS Cite

Technical and Economic Analysis of the Use of Wind Energy for Water Extraction: Karacabey Example

Year 2020, Volume: 34 Issue: 2, 287 - 301, 01.12.2020

Abstract

One of the problems that occur with the increase of the world population is the limited energy resources. The rapid depletion of fossil resources and increasing energy consumption have led human beings to explore new sources of energy. In the 21st century, the greatest alternative to fossil resources was renewable energy sources. One of the areas where energy needs are technically and economically important is agricultural activities. Renewable energy sources have been used for many years to meet the energy requirements for agricultural activities such as grinding of grains and water extraction from wells. One of these sources is wind energy. In this study, it is aimed to determine the cost and availability of the energy needed for the removal of groundwater to the surface for use in agricultural irrigation in Bursa/Karacabey region in Turkey by using wind turbines. Study; using the data measured at the meteorological station Karacabey wind speed; 300, 600, 900, 1500 kW wind turbines and the use of power and energy that can be obtained in the case of submersible pumps with some selected values of availability, the cost and amount of water that can be pumped for the analysis are reviewed. As a result of the study, it was determined that the energy to be used to supply groundwater with submersible pumps in Karacabey region can be supplied from wind energy and this situation is quite economical compared to using mains electricity.

Supporting Institution

YOK

Project Number

YOK

Thanks

Bursa/Karacabey wind data were provided by Bursa/Karacabey Meteorological Station number 17673. We would like to thank the General Directorate of Meteorology and the Bursa/Karacabey Meteorological Station.

References

  • Anonymous, 2013. Global patterns of groundwater table depth. Science, 339: 942.
  • Anonymous (2014). World water resources. http://www.dsi.gov.tr/toprak-and- water- resources (Access Date: 15.07.2019).
  • Anonymous, 2015. Global groundwater vulnerability to floods and droughts would-wide. Hydrogeological Mapping and Assessment Program, Paris.
  • Anonymous (2018a). Water Usage Service Tariffs to be Applied in Irrigation Facilities Operated by Irrigation Unions in 2019, Republic of Turkey Ministry of Agriculture and Forestry, State Hydraulic Works Operation and Maintenance Department, http://www.dsi.gov.tr/docs/unim-fiyatlar/su-kullan% C4% B1m_-service - cost - tariffs.pdf? Sfvrsn = 0 - (Access Date: 15.07.2019).
  • Anonymous (2018b). Turkey wind energy potential atlas. http://www.yegm.gov.tr/YEKrepa/REPA-duyuru_01.html (Access Date: 05.10.2019).
  • Anonymous, 2019a. 2019 Energy Statistics. Chamber of Electrical Engineers, Ankara.
  • Anonymous (2019b). Bursa wind source information. http://www.yegm.gov.tr/YEKrepa/BURSA-.REPA.pdf - (Access Date: 10.07.2019).
  • Anonymous (2019c). Submersible groundwater pumps. https://en.grundfos.com/products/find-product/sp.html - (Access Date: 10.07.2019).
  • Anonymous (2019d). Wind turbines power curve. https://en.wind-turbine-models.com/powercurves - (Access Date: 10.07.2019).
  • Anonymous (2019e). Tariff Tables Based on Electricity Bills, TC Energy Market Regulatory Authority. https://www.epdk.org.tr/Detay/Icerik/3-1327/electric-bills-esas- tariff-tables - (Access Date: 05.10.2019).
  • Bencuya İpekçioğlu, R.G. and Vardar, A. 2017. Turkey’s 2017 Actual Wind Energy Appearance. Bursa Uludağ Üniv. Ziraat Fak. Derg., 31 (2), 177-181.
  • Çalışır, S. 2008. Efficiency in irrigation pump plants. Groundwater and drought conference in Konya closed basin, T.C. Ministry of Environment and Forestry General Directorate of Giants Water Affairs 4th Regional Directorate, Proceedings, 270-275, Konya.
  • Çalışır, S., 2010. The Effect of Impeller Outlet Section on Pump Operation Characteristics in Submersible Irrigation Pumps, Journal of Agricultural Machinery, 6(3): 163-170.
  • Çalışır, S., Eryilmaz, T. 2005. The effect of the direction of rotation on the system efficiency of submersible pumps used in irrigation, Journal of Agricultural Machinery, 1(2): 123-134.
  • Elkinton, M.R., Rogers, A.L., McGowan, J.G. 2006. An investigation of wind shear models and experimental data trends for different terrains. Wind Engineering, 30(4): 341-350.
  • Ilinca, A., McCarthy, E., Chaumel, J.-L., Retiveau, J.-L. 2003. Wind potential assessment of Quebec Province. Renewable Energy, 28 (2003): 1881-1897.
  • Kaya, Ç.I. 2010. The effects of different irrigation strategies applied by using drop and fresh water with drip system in the Mediterranean region on the salt accumulation in the soil with the yield of quinoa plant and testing the saltmed model. Master Thesis, Cukurova University, Institute of Science and Technology, Faculty of Agriculture, Department of Agricultural Structures and Irrigation, Adana.
  • Klug, H. 2001. Basic course in wind energy. German Wind Energy Institute, Istanbul, Turkey.
  • Özgener, Ö. 2006. A small wind turbine system (SWTS) application and its performance analysis. Energy Conversion and Management, 47: 1326-1337.
  • Piggott, H. 2004. Small Wind Turbine Design Notes, http://www.scoraigwind.com, Denmark - (Access Date: 02.08.2003).
  • Ragauskas A.J., Williams, C.K., Davison, B.H., Britovsek, G., Cairney, J., Eckert, C.A., Tschaplinski, T. 2006. The path forward for biofuels and biomaterials. Science (New York, N.Y.), 311(5760): 484-9.
  • Shata, A.S., Hanitsch, R. 2006. Evaluation of wind energy potential and electricity generation on the coast of the Mediterranean Sea in Egypt. Renewable Energy, 31(2006): 1183-1202.
  • Vardar, A., Eker, B. 2004. Marmara Region Wind Potential, Energy Monthly News and Research Journal, 8: 34-36.
  • Yalcin, K. 1998. Volumetric and Centrifugal Pumps, Caglayan Bookstore, Istanbul, 583s.

Su Çıkarma Amaçlı Rüzgar Enerjisi Kullanımının Teknik ve Ekonomik Analizi: Karacabey Örneği

Year 2020, Volume: 34 Issue: 2, 287 - 301, 01.12.2020

Abstract

Dünya nüfusunun artışıyla beraber ortaya çıkan problemlerin başında enerji kaynaklarının sınırlılığı gelmektedir. Fosil kaynakların hızla azalması ve artan enerji sarfiyatları insanoğlunu yeni enerji kaynaklarının araştırılmasına sürüklemiştir. 21. yüzyılda fosil kaynaklara en büyük alternatif ise yenilenebilir enerji kaynakları olmuştur. Enerji ihtiyacının gerek teknik gerekse ekonomik anlamda önem arz ettiği alanlardan birisi de tarımsal faaliyetlerdir. Tahılların öğütülmesi, kuyulardan su çekilmesi gibi tarımsal faaliyetler için gerekli enerji ihtiyacını karşılamak için eski yıllardan beri yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanılmıştır. Bu kaynaklardan biri de rüzgâr enerjisidir. Bu çalışmada; Türkiye’de Bursa/Karacabey yöresinde tarımsal sulamada kullanılmak üzere, yer altı suyunun yüzeye çıkarılması işlemi için gerekli enerjinin, rüzgâr türbinleri kullanılarak elde edilebilirliği ve maliyetinin ortaya konulması amaçlanmıştır. Çalışmada; Karacabey meteoroloji istasyonunda ölçümü yapılan rüzgâr hızı verileri kullanılarak; 300, 600, 900 ve 1500 kW gücünde rüzgâr türbinlerinin kullanılması durumunda elde edilebilecek güç ve enerji değerleri ile seçilen bazı dalgıç pompaların kullanılabilirliği, pompalanabilecek su miktarı ve maliyetine yönelik analizler yapılmıştır. Çalışma sonucunda; Karacabey yöresinde dalgıç pompalarla yeraltı suyu teminini gerçekleştirmek için kullanılacak enerjinin, rüzgâr enerjisi kaynaklı olarak sağlanabileceği ve bu durumun şebeke elektriği kullanmaya kıyasla oldukça ekonomik olduğu tespit edilmiştir.

Project Number

YOK

References

  • Anonymous, 2013. Global patterns of groundwater table depth. Science, 339: 942.
  • Anonymous (2014). World water resources. http://www.dsi.gov.tr/toprak-and- water- resources (Access Date: 15.07.2019).
  • Anonymous, 2015. Global groundwater vulnerability to floods and droughts would-wide. Hydrogeological Mapping and Assessment Program, Paris.
  • Anonymous (2018a). Water Usage Service Tariffs to be Applied in Irrigation Facilities Operated by Irrigation Unions in 2019, Republic of Turkey Ministry of Agriculture and Forestry, State Hydraulic Works Operation and Maintenance Department, http://www.dsi.gov.tr/docs/unim-fiyatlar/su-kullan% C4% B1m_-service - cost - tariffs.pdf? Sfvrsn = 0 - (Access Date: 15.07.2019).
  • Anonymous (2018b). Turkey wind energy potential atlas. http://www.yegm.gov.tr/YEKrepa/REPA-duyuru_01.html (Access Date: 05.10.2019).
  • Anonymous, 2019a. 2019 Energy Statistics. Chamber of Electrical Engineers, Ankara.
  • Anonymous (2019b). Bursa wind source information. http://www.yegm.gov.tr/YEKrepa/BURSA-.REPA.pdf - (Access Date: 10.07.2019).
  • Anonymous (2019c). Submersible groundwater pumps. https://en.grundfos.com/products/find-product/sp.html - (Access Date: 10.07.2019).
  • Anonymous (2019d). Wind turbines power curve. https://en.wind-turbine-models.com/powercurves - (Access Date: 10.07.2019).
  • Anonymous (2019e). Tariff Tables Based on Electricity Bills, TC Energy Market Regulatory Authority. https://www.epdk.org.tr/Detay/Icerik/3-1327/electric-bills-esas- tariff-tables - (Access Date: 05.10.2019).
  • Bencuya İpekçioğlu, R.G. and Vardar, A. 2017. Turkey’s 2017 Actual Wind Energy Appearance. Bursa Uludağ Üniv. Ziraat Fak. Derg., 31 (2), 177-181.
  • Çalışır, S. 2008. Efficiency in irrigation pump plants. Groundwater and drought conference in Konya closed basin, T.C. Ministry of Environment and Forestry General Directorate of Giants Water Affairs 4th Regional Directorate, Proceedings, 270-275, Konya.
  • Çalışır, S., 2010. The Effect of Impeller Outlet Section on Pump Operation Characteristics in Submersible Irrigation Pumps, Journal of Agricultural Machinery, 6(3): 163-170.
  • Çalışır, S., Eryilmaz, T. 2005. The effect of the direction of rotation on the system efficiency of submersible pumps used in irrigation, Journal of Agricultural Machinery, 1(2): 123-134.
  • Elkinton, M.R., Rogers, A.L., McGowan, J.G. 2006. An investigation of wind shear models and experimental data trends for different terrains. Wind Engineering, 30(4): 341-350.
  • Ilinca, A., McCarthy, E., Chaumel, J.-L., Retiveau, J.-L. 2003. Wind potential assessment of Quebec Province. Renewable Energy, 28 (2003): 1881-1897.
  • Kaya, Ç.I. 2010. The effects of different irrigation strategies applied by using drop and fresh water with drip system in the Mediterranean region on the salt accumulation in the soil with the yield of quinoa plant and testing the saltmed model. Master Thesis, Cukurova University, Institute of Science and Technology, Faculty of Agriculture, Department of Agricultural Structures and Irrigation, Adana.
  • Klug, H. 2001. Basic course in wind energy. German Wind Energy Institute, Istanbul, Turkey.
  • Özgener, Ö. 2006. A small wind turbine system (SWTS) application and its performance analysis. Energy Conversion and Management, 47: 1326-1337.
  • Piggott, H. 2004. Small Wind Turbine Design Notes, http://www.scoraigwind.com, Denmark - (Access Date: 02.08.2003).
  • Ragauskas A.J., Williams, C.K., Davison, B.H., Britovsek, G., Cairney, J., Eckert, C.A., Tschaplinski, T. 2006. The path forward for biofuels and biomaterials. Science (New York, N.Y.), 311(5760): 484-9.
  • Shata, A.S., Hanitsch, R. 2006. Evaluation of wind energy potential and electricity generation on the coast of the Mediterranean Sea in Egypt. Renewable Energy, 31(2006): 1183-1202.
  • Vardar, A., Eker, B. 2004. Marmara Region Wind Potential, Energy Monthly News and Research Journal, 8: 34-36.
  • Yalcin, K. 1998. Volumetric and Centrifugal Pumps, Caglayan Bookstore, Istanbul, 583s.
There are 24 citations in total.

Details

Primary Language English
Subjects Agricultural Engineering
Journal Section Research Articles
Authors

Erkan Bölükbaş 0000-0003-4004-7623

Tuğba Biçen 0000-0001-6826-2494

Ali Vardar 0000-0001-6349-9687

Project Number YOK
Publication Date December 1, 2020
Submission Date March 25, 2020
Published in Issue Year 2020 Volume: 34 Issue: 2

Cite

APA Bölükbaş, E., Biçen, T., & Vardar, A. (2020). Technical and Economic Analysis of the Use of Wind Energy for Water Extraction: Karacabey Example. Bursa Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 34(2), 287-301.

TR Dizin kriterleri gereği dergimize gönderilecek olan makalelerin mutlaka aşağıda belirtilen hususlara uyması gerekmektedir.

Tüm bilim dallarında yapılan, ve etik kurul kararı gerektiren klinik ve deneysel insan ve hayvanlar üzerindeki çalışmalar için ayrı ayrı etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
Makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
Etik kurul izni gerektiren çalışmalarda, izinle ilgili bilgiler (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde ve ayrıca makale ilk/son sayfasında yer verilmelidir.
Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.
Makale sonunda; Araştırmacıların Katkı Oranı beyanı, varsa Destek ve Teşekkür Beyanı, Çatışma Beyanı verilmesi.
Etik Kurul izni gerektiren araştırmalar aşağıdaki gibidir.
- Anket, mülakat, odak grup çalışması, gözlem, deney, görüşme teknikleri kullanılarak katılımcılardan veri toplanmasını gerektiren nitel ya da nicel yaklaşımlarla yürütülen her türlü araştırmalar
- İnsan ve hayvanların (materyal/veriler dahil) deneysel ya da diğer bilimsel amaçlarla kullanılması,
- İnsanlar üzerinde yapılan klinik araştırmalar,
- Hayvanlar üzerinde yapılan araştırmalar,
- Kişisel verilerin korunması kanunu gereğince retrospektif çalışmalar,
Ayrıca;
- Olgu sunumlarında “Aydınlatılmış onam formu”nun alındığının belirtilmesi,
- Başkalarına ait ölçek, anket, fotoğrafların kullanımı için sahiplerinden izin alınması ve belirtilmesi,
- Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine uyulduğunun belirtilmesi.



Makale başvurusunda;

(1) Tam metin makale, Dergi yazım kurallarına uygun olmalı, Makalenin ilk sayfasında ve teşekkür bilgi notu kısmında Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna ve Etik kurul izni gerektirmediğine dair ifadeye yer verilmelidir. Etik kurul izni gerektiren çalışmalarda, izinle ilgili bilgiler (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde ve ayrıca makale ilk/son sayfasında yer verilmeli ve sisteme belgenin yüklenmesi gerekmektedir. (Dergiye gönderilen makalelerde; konu ile ilgili olarak derginin daha önceki sayılarında yayımlanan en az bir yayına atıf yapılması önem arz etmektedir. Dergiye yapılan atıflarda “Bursa Uludag Üniv. Ziraat Fak. Derg.” kısaltması kullanılmalıdır.)

(2) Tam metin makalenin taratıldığını gösteren benzerlik raporu (Ithenticate, intihal.net) (% 20’nin altında olmalıdır),

(3) İmzalanmış ve taratılmış başvuru formu, Dergi web sayfasında yer alan başvuru formunun başvuran tarafından İmzalanıp, taratılarak yüklenmesi , (Ön yazı yerine)

(4) Tüm yazarlar tarafından imzalanmış telif hakkı devir formunun taranmış kopyası,

(5) Araştırmacıların Katkı Oranı beyanı, Çıkar Çatışması beyanı verilmesi Makale sonunda; Araştırmacıların Katkı Oranı beyanı, varsa Destek ve Teşekkür Beyanı, Çatışma Beyanı verilmesi ve sisteme belgenin (Tüm yazarlar tarafından imzalanmış bir yazı) yüklenmesi gerekmektedir.

Belgelerin elektronik formatta DergiPark sistemine https://dergipark.org.tr/tr/login adresinden kayıt olunarak başvuru sırasında yüklenmesi mümkündür. 


25056 

Journal of Agricultural Faculty of Bursa Uludag University is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.