Coğrafi Bilgi Sistemleri Tabanlı Analitik Hiyerarşi Yöntemi Kullanılarak Ege Denizi’nde Rüzgâr ve Dalga Enerji Sistemleri İçin Yer Seçimi

Abstract

Denizlerde entegre rüzgâr ve dalga enerji sistemleri, son yıllarda dünyada önemli araştırma konuları arasında yer almaktadır. Bu enerji sistemlerinden en verimli şekilde yararlanabilmek için kuruluma en uygun alanların belirlenmesi oldukça önemlidir. Bu çalışmada Ege Denizi’nde entegre rüzgâr ve dalga enerji sistemleri için uygun alanlar Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) tabanlı Analitik Hiyerarşi Yöntemi (AHY) ile belirlenmiştir. Yer seçim kriterleri olarak; rüzgâr hızı, belirgin dalga yüksekliği, deniz derinliği, trafo merkezlerine uzaklık, limanlara uzaklık, kıyıya uzaklık ve deniz tabanı çökel tipleri seçilmiştir. Veriler CBS ortamında işlenmiş, kriter ağırlıklarının belirlenmesinde ve kriterlerin alt kategorilerinin/gruplandırılmış seçeneklerinin puanlandırılmasında ikili karşılaştırma yöntemi kullanılmıştır. Çalışmanın sonucunda, Ege Denizi’nde toplam 50,4 km2 alanın entegre rüzgâr ve dalga enerji sistemlerinin kurulabileceği uygun alanlar olduğu ve bu değerin 43,4 km2’sinin Bozcaada çevresinde yer aldığı tespit edilmiştir. Çalışmanın sonuçları; CBS tabanlı AHY’nin denizlerde rüzgâr ve dalga enerji sistemleri için yer seçimi problemlerinde etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir.

Keywords

• Coğrafi Bilgi Sistemi
• Analitik Hiyerarşi Yöntemi
• Yer Seçimi
• Rüzgâr Enerjisi
• Dalga Enerjisi

Site Selection for the Wind and Wave Energy Systems in the Aegean Sea Using GIS-based Analytical Hierarchy Process

Abstract

Integrated wind and wave energy systems in the seas are among the important research topics in the world in recent years. It is crucial to determine suitable areas to make the most efficient use of these energy systems. In this study, the suitable areas for integrated wind and wave energy systems in the Aegean Sea were determined using Geographic Information Systems (GIS) based Analytical Hierarchy Process (AHP). Site selection criteria were determined as wind speed, significant wave height, seawater depth, distance to the transformer stations, distance to ports, distance to shorelines, and seabed sediment types. The data were processed in the GIS environment and the pairwise comparison technique was used to determine the criteria weights and to score the sub-categories/grouped options of the criteria. As a result of the study, it was determined that a total area of 50,4 km2 in the Aegean Sea is suitable for the integrated wind and wave energy systems, and 43,4 km2 of this value is located in Bozcaada Island. The results of the study reveal that GIS-based AHP can be used effectively in site selection problems for wind and wave energy systems in the seas.

Keywords

• Geographic Information System
• Analytical Hierarchy Process
• Site Selection
• Wind Energy
• Wave Energy

References

1. [1] Nelson, V.C. 2011. Introduction to Renewable Energy. CRC Press, Boca Raton, 384s.
2. [2] Smith, Z.A., Taylor, K.D. 2008. Renewable and Alternative Energy Resources: A Reference Handbook. ABC-CLIO, Santa Barbara, California, 323s.
3. [3] Tong, W. 2010. Wind Power Generation and Wind Turbine Design. WIT Press, Southampton, Boston, 768s.
4. [4] Breeze, P. 2016. Wind Power Generation. Academic Press, London, 104s.
5. [5] Neill, S.P., Hashemi, M.R. 2018. Fundamentals of Ocean Renewable Energy: Generating Electricity From the Sea. Academic Press, 336s.
6. [6] Gasch, R., Twele, J. 2011. Wind Power Plants: Fundamentals, Design Construction and Operation. Springer Science & Business Media, Heidelberg, 566s.
7. [7] Pérez-Collazo, C., Astariz, S., Adanades, J., Greaves, D., Iglesias, G. 2014. Co-Located Wave and Offshore Wind Farms: A Preliminary Case Study of an Hybrid Array. International Conference in Coastal Engineering (ICCE), 15-20 June, Seul, South Korea.
8. [8] Moschos, E., Manou, G., Dimitriadis, P., Afentoulis, V., Koutsoyiannis, D., Tsoukala, V.K. 2017. Harnessing Wind and Wave Resources for a Hybrid Renewable Energy System in Remote Islands: A Combined Stochastic and Deterministic Approach, Energy Procedia, Cilt 125, s. 415-424. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.08.084

9. [9] Pérez-Collazo, C., Greaves, D., Iglesias, G. 2015. A Review of Combined Wave and Offshore Wind Energy, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Cilt 42, s. 141-153. DOI: 10.1016/j.rser.2014.09.032
10. [10] Pérez-Collazo, C., Jakobsen, M.M., Chozas, J.F., Buckland, H. 2013. Synergies for a Wave-wind Energy Concept. European Offshore Wind Energy Conference-EWEA OFFSHORE, 19-21 November, Frankfurt, Germany.
11. [11] Pérez, C., Iglesias G. 2012. Integration of Wave Energy Converters and Offshore Windmills. 4th International Conference on Ocean Energy, 17-19 October, Dublin, Ireland.
12. [12] Derakhshan, S., Moghimi, M., Motawej, H. 2018. Development of a Mathematical Model to Design an Offshore Wind and Wave Hybrid Energy System, Energy Equipment and Systems, Cilt 6 (2), s. 181-200.
13. [13] Brooke, J. 2003. Wave Energy Conversion. Elsevier, Amsterdam, 204s.
14. [14] Multon, B. 2013. Marine Renewable Energy Handbook. John Wiley & Sons, Hoboken, 643s.
15. [15] Linkov, I., Moberg, E. 2011. Multi-criteria Decision Analysis: Environmental Applications and Case Studies. CRC Press, Boca Raton, 204 s.
16. [16] Saaty, T.L. 2012. Decision Making for Leaders: The Analytic Hierarchy Process for Decisions in a Complex World. RWS Publications, Pittsburgh, 323s.
17. [17] Schmoldt, D.L., Kangas, J., Mendoza, G.A., Pesonen M. 2013. The Analytic Hierarchy Process in Natural Resource and Environmental Decision Making, Cilt 3. Springer Science & Business Media, Dordrecht, 307s.
18. [18] Cristóbal, J.R.S. 2012. Multi-criteria Analysis in the Renewable Energy Industry. Springer-Verlag, London, 116s.
19. [19] Matejicek, L. 2017. Assessment of Energy Sources Using GIS. Cham, Springer International Publishing AG, Switzerland, 344s.
20. [20] Malczewski, J. 1999. GIS and Multicriteria Decision Analysis. John Wiley & Sons, New York, 408s.
21. [21] DPT 2001. Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı, Elektrik Enerjisi Özel İhtisas Komisyonu Raporu, Ankara. http://www.sbb.gov.tr/wp-content/uploads/2018/11/08_ElektrikEnerjisi.pdf (Erişim Tarihi: 17.08.2019)
22. [22] Yerci, V. 2015. Türkiye Denizlerindeki Rüzgâr Enerjisi Potansiyeli ve Deniz Üstü Rüzgâr Santralleri Kurulabilecek Bölgelerin Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Mevlana Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, 68s, Konya.
23. [23] Başeren, S.H. 2006. Ege Sorunları. Tüdav Yayınları, Ankara, 260s.
24. [24] Tokaç, A., Ünal, V., Tosunoğlu, Z., Akyol, O., Özbilgin, H., Gökçe, G. 2010. Ege Denizi Balıkçılığı. IMEAK Deniz Ticaret Odası İzmir Şubesi Yayınları, İzmir, 390s.
25. [25] Köksal, A. 1998. Ege Bölgesinin Turizm Coğrafyası, Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Dergisi, Cilt 32 (1-2), s. 57-61.
26. [26] Ulaştırma Bakanlığı 2010. Turizm Kıyı Yapıları Master Plan Çalışması Sonuç Raporu. Yüksel Proje Uluslararası A.Ş. ve Belde Proje ve Danışmanlık Tic. Ltd. Şti., Ankara.
27. [27] Mansel, A.M. 1999. Ege ve Yunan Tarihi. Türk Tarih Kurumu Basımevi, Ankara, 707s.
28. [28] Dışişleri Bakanlığı 2011. Başlıca Ege Denizi Sorunları. http://www.mfa.gov.tr/baslica-ege-denizi-sorunlari.tr.mfa (Erişim Tarihi: 19.11.2018)
29. [29] Saaty, T.L. 1986. Axiomatic Foundation of the Analytic Hierarchy Process, Management Science, Cilt 32 (7), s. 841-855.
30. [30] Öztürk D., Batuk F. 2010. Konumsal Karar Problemlerinde Analitik Hiyerarşi Yönteminin Kullanılması, Sigma Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, Cilt 28, s. 124-137.
31. [31] Nobre, A., Pacheco, M., Jorge, R., Lopes, M.F.P., Gato, L.M.C. 2009. Geo-spatial Multi-criteria Analysis for Wave Energy Conversion System Deployment, Renewable Energy, Cilt 4, s. 97-111. DOI: 10.1016/j.renene.2008.03.002
32. [32] Boelen, M.A., Bishop, I., Pettit, C. 2011. Selecting Offshore Renewable Energy Futures for Victoria, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Cilt 38, s. 478-483.
33. [33] Vagiona, D.G., Karanikolas, N.M. 2012. A Multicriteria Approach to Evaluate Offshore Wind Farms Siting in Greece. Global NEST Journal, Cilt 14 (2), s. 235-243.
34. [34] Verfaillie, E., De Wulf, A., Goethals, M., Gysens, S., Meire, E., De Maeyer, P. 2012. Suitability Mapping for Renewable Energy Potential in the North Sea – Results from the BLAST Project. Conference Proceedings of Hydro12, 12-15 November, 319-323, Rotterdam, Netherlands.
35. [35] Maulud, K.N.A., Mohtar, W.H.M.W., Karim, O.A. 2013. Spatial Multi Criteria Analysis for the Determination of Areas with High Potential Wave Energy, Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering), Cilt 65 (2), 113-120.
36. [36] Le, P., Fischer, A., Penesis, I., Rahimi, R. 2016. Aggregating GIS and MCDM to Optimize Wave Energy Converters Location in Tasmania, Australia. ss. 943-966. Information Resources Management Association, ed. Geospatial Research: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications, IGI Global, Hershey, 1997s.
37. [37] Flocard, F., Ierodiaconou., D., Coghlan, I.R. 2016. Multi-criteria Evaluation of Wave Energy Projects on the South-east Australian Coast, Renewable Energy, Cilt 99, s. 80-94. DOI: 10.1016/j.renene.2016.06.036
38. [38] Martinez, A., Mustapha, Z.B., Campbell, R. 2016. An Aid Decision Tool for Implementing Wave Energy Devices on the Coast, International Journal of Sustainable Energy Development, Cilt. 5 (1), s. 233-242.
39. [39] Chaouachi, A., Covrig, C.F., Ardelean, M. 2017. Multi-criteria Selection of Offshore Wind Farms: Case Study for the Baltic States, Energy Policy, Cilt 103, s. 179-192. DOI: 10.1016/j.enpol.2017.01.018
40. [40] Vasileiou, M., Loukogeorgaki, E., Vagiona, D.G. 2017. GIS-based Multi-criteria Decision Analysis for Site Selection of Hybrid Offshore Wind and Wave Energy Systems in Greece, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Cilt 73, s. 745-757. DOI: 10.1016/j.rser.2017.01.161
41. [41] Mahdy, M., Bahaj, A.S. 2018. Multi Criteria Decision Analysis for Offshore Wind Energy Potential in Egypt, Renewable Energy, Cilt 118, s. 278-289. DOI: 10.1016/j.renene.2017.11.021
42. [42] Gavériaux, L., Laverrière, G., Wang, T., Maslov, N., Claramunt, C. 2019. GIS-based Multi-criteria Analysis for Offshore Wind Turbine Deployment in Hong Kong, Annals of GIS, Cilt 25 (3), s. 207-218.
43. [43] YEGM 2018. REPA-Alansal Rüzgâr Kaynak Bilgisi Temini için Yapılması Gerekenler ve Örnek Raporu. http://www.yegm.gov.tr/yenilenebilir/document/Guncel_REPA_Alansal.doc (Erişim tarihi: 01.04.2018)
44. [44] Çevre ve Şehircilik Bakanlığı 2017. ÇED Alanında Kapasitesinin Güçlendirilmesi için Teknik Yardım Projesi: Rüzgâr Enerji Santralleri. http://webdosya.csb.gov.tr/db/ced/icerikler/ruzgar-enerji-santralleri-20180418123831.docx (Erişim Tarihi: 09.08.2018)
45. [45] Schlütter, F., Petersen, O.S., Nyborg, L. 2015. Resource Mapping of Wave Energy Production in Europe. 11th European Wave and Tidal Energy Conference, 6-11 September, Nantes, France.
46. [46] Vagiona, D.G., Kamilakis, M. 2018. Sustainable Site Selection for Offshore Wind Farms in the South Aegean-Greece, Sustainability, Cilt 10 (3), s. 1-18. DOI: 10.3390/su10030749
47. [47] Murphy, J., Lynch, K., Serri, L., Airdoldi, D., Lopes, M. 2011. ORECCA Site Selection Analysis For Offshore Combined Resource Projects in Europe. Results of the FP7 ORECCA Project Work Package 2, Hydraulic and Maritime Research Centre (HMRC), Cork, Ireland.
48. [48] Sandberg, A.B., Klementsen, E., Muller, G., De Andres, A., Maillet, J. 2016. Critical Factors Influencing Viability of Wave Energy Converters in Off-grid Luxury Resorts and Small Utilities, Sustainability, Cilt 8, s. 1-22. DOI: 10.3390/su8121274
49. [49] Weiss, C.V.C., Guanche, R., Ondiviela, B., Castellanos, O.F., Juanes, J. 2018. Marine Renewable Energy Potential: A Global Perspective for Offshore Wind and Wave Exploitation, Energy Conversion and Management, Cilt 177, s. 43-54. DOI: 10.1016/j.enconman.2018.09.059
50. [50] Coughlan, M., Wheeler, A., Dorschel, B. 2015. Offshore Renewable Energy Site Suitability Mapping (ORESSuM). University College Cork, Ireland, doi: 10.13140/RG.2.1.3988.5284
51. [51] Saaty, T.L., Kearns, K.P. 2014. Analytical Planning: The Organization of System. Elsevier, Amsterdam, 216s.
52. [52] Yoon, K.P., Hwang, C-L. 1995. Multiple Attribute Decision Making: An Introduction. SAGE Publications, Thousand Oaks, 84s.