En uygun rüzgâr enerji santrali yerlerinin coğrafi bilgi sistemleri ile belirlenmesi: Kocaeli ili örneği

Abstract

İnsanlar yaşamları boyunca, birçok gereksinimlerini yerine getirmek için enerjiye ihtiyaç duymuşlardır. Bu ihtiyacı karşılayabilmek için ise, öncelikle enerjinin üretimi ve buna paralel olarak enerjinin üretileceği alanların tespiti önem kazanmıştır. Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan rüzgâr enerjisini kullanarak, elektrik enerjisi elde eden rüzgâr enerji santrallerinin (RES) inşası için, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ortamında çeşitli faktörler dikkate alınarak en uygun yer araştırması yapılmıştır. İlk olarak, geçmişte yapılan benzer çalışmalardan yola çıkılarak, RES yer seçimi sürecinde etkisi bulunan 13 faktör belirlenmiştir. Bunlar; rüzgâr hızı, korunan alanlar, kuş göç yolları, trafo merkezleri, enerji nakil hatları, yerleşim alanları, karayolları, fay hatları, yükseklik, eğim, akarsular, göller ve havaalanlarıdır. Belirlenen bu faktörler kendi içlerinde, 0 (uygun değil) – 5 (son derece uygun) arasında olmak üzere 6 puan sınıfına ayrılmıştır. Daha sonra, RES için uygun olmayan puan sınıfında (0) bulunan alanlar, diğer puan sınıfındaki alanlardan ayrıştırılarak bir maske alanı haritası oluşturulmuştur. Elde edilen maske alanı haritası ile, RES için uygun olan ve olmayan alanlar net bir şekilde belirlenmiştir. Uygun olan alanların, uygunluk derecelerine göre sınıflandırılabilmesi için ise ağırlıklı çakıştırma yöntemi kullanılmıştır. Ağırlıklı çakıştırma yöntemi uygulanırken, faktörlerin birbirlerine göre ağırlıkları 2 farklı şekilde belirlenmiştir. İlk çalışmada, Çok Kriterli Karar Analizi (ÇKKA) yöntemlerinden biri olan Analitik Hiyerarşi Yöntemi (AHY) kullanılarak faktörler ağırlıklandırılmış ve üst üste çakıştırma analizi yapılmıştır. İkinci çalışmada ise, ağırlıklı çakıştırma analizi faktörler eşit ağırlıkta kabul edilerek uygulanmıştır. İki farklı analiz sonucunda elde edilen haritalar, maskeleme alanı ile örtüştürülerek, Kocaeli için RES uygunluk haritaları elde edilmiştir. Elde edilen sonuç uygunluk haritaları üzerinden, uygunluk sınıfları için alan hesaplamaları yapılmış ve iki yöntem birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, Kocaeli ilinin tamamı üzerinde yapılan bu çalışmada CBS ve AHY kullanılarak, RES kurulabilecek en uygun alanlar tespit edilmiştir.

Keywords

• CBS
• Rüzgâr enerji santrali
• En uygun yer seçimi
• Çok kriterli karar analizi
• AHY
• Kocaeli

Determination of the most suitable wind power plant locations with geographical information systems: Kocaeli province example

Abstract

In their lifetime, people need the energy to fulfill their needs. Beforehand, production of energy and, in parallel, the determination of the areas where the energy will be produced has gained importance. In this study, the most suitable site research was carried out in the Geographic Information Systems (GIS) for the construction of wind power plants (WPP) for the environment. It obtains electrical energy by using wind energy, which is one of the renewable energy sources. First of all, 13 factors that have an impact on the WPP site selection process were determined based on similar studies conducted in the past, these are; wind speed, protected areas, bird migration routes, transformer centers, power transmission lines, residential areas, highways, fault lines, elevation, slope, streams, lakes and airports. These determined factors are divided into 6 score classes, ranging from 0 (not suitable) to 5 (extremely appropriate). Then, a mask area map was created by separating the areas in the score class (0) not suitable for WPP from the areas in the other score class. With the mask area map obtained, suitable and unsuitable areas for WPP were clearly determined. The weighted overlay method was used to classify the suitable areas according to their degree of suitability. While applying the weighted overlay method, the weights of the factors with respect to each other were determined in two different ways. In the first study, the factors were weighted and overlapping analysis was performed by using the Analytical Hierarchy Process (AHP), which is one of the Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) methods. In the second study, weighted overlapping analysis was applied by accepting the factors as equally weighted. By overlapping the maps obtained as a result of two different analyzes with the masking area, WPP suitability maps for Kocaeli were obtained. Area calculations were made for the suitability classes over the resulting suitability maps and the two methods were compared with each other. As a result of this study, which was carried out on the entire province of Kocaeli, the most suitable areas where WPP could be established were determined by using GIS and AHP.

Keywords

• GIS
• Wind power plants
• The most suitable location selection
• Multi-criteria decision analysis
• AHP
• Kocaeli

References

1. Aitzhanov, C. (2016). Site Selection Technique For Wind Turbine Power Plants Utilizing Geographical Information Systems (GIS) and Analytical Hierarchy Process (AHP) (Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
2. Arca, D., & Çıtıroğlu, H. K. (2020). Rüzgâr Enerjisi Santral (RES) Yapım Yerlerinin CBS Dayalı Çok Kriterli Karar Analizi ile Belirlenmesi: Yenice İlçesi (KARABÜK) Örneği. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 10(2), 168-176.
3. Artun, O. (2020). Determination of the Suitable Areas for The Investment of the Wind Energy Plants (WEP) in Osmaniye Using Geographic Information Systems (GIS) and Analytical Hierarchy Process (AHP). European Journal of Science and Technology, 20, 196-205.
4. Atıcı, K. B., Şimşek, A. B., Ulucan, A., & Tosun M. U. (2015). A GIS-based Multiple Criteria Decision Analysis approach for wind power plant site selection. Utilities Policy, 37, 86-96.
5. Aydin, N. Y., Kentel, E., & Duzgun, S. (2009). GIS-based environmental assessment of wind energy systems for spatial planning: A case study from Western Turkey. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(1), 364-373.
6. Baban, S. M. J., & Parry, T. (2000). Developing and Applying A GIS-Assisted Approach to Locating Wind Farms in The UK. Renewable Energy, 24(1), 59-71.
7. Bennui, A., Rattanamanee, P., Puetpaiboon, U., Phukpattaranont, P., & Chetpattananondh, K. (2007). Site Selection For Large Wind Turbine Using GIS. PSU-UNS International Conference on Engineering and Environment-ICEE-2007, Phuket, Thaliand.
8. Can, G., & Yücel, M. A. (2019). Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Analitik Hiyerarşi Prosesi Kullanarak Rüzgâr Enerji Santralleri İçin Yer Tespiti. TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, 17. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 25-27 Nisan 2019, Ankara.

9. Demirci, A. (2019). Kuruluş Yeri Seçiminde Analitik Hiyerarşik Süreç Yöntemi: Sağlık Kurumlarında Bir Uygulama. Uluslararası İktisadi ve İdari Bilimler Dergisi, 5(1), 39-55.
10. Güler, D. (2016). Analitik Hiyerarşi Yöntemi ve Coğrafi Bilgi Sistemleri ile Alternatif Katı Atık Düzenli Depolama Alanı Yer Seçimi: İstanbul İli Örneği (Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
11. Harker, P. T. (1989). The Art and Science of Decision Making: Analytic Hierarchy Process. In: The Analytic Hierarchy Process, 3-36, Berlin, Germany.
12. Koç, A., Yağlı, H., Koç, Y., & Uğurlu, İ. (2018). Dünyada ve Türkiye’de Enerji Görünümünün Genel Değerlendirilmesi. Mühendis ve Makina, 59(692), 86-114.
13. Latinopoulos, D., & Kechagia K. (2015). A GIS-Based Multi-Criteria Evaluation For Wind Farm Site Selection. A Regional Scale Application in Greece. Renewable Energy, 78, 550-560.
14. Memduhoğlu, A., Özmen, G., Göyçek, G., & Kılıç, F. (2014). Rüzgâr Türbini Kurulacak Alanların CBS – Çok Ölçütlü Karar Analizi Kullanılarak Belirlenmesi: Davutpaşa Kampüsü. V. Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Sempozyumu (UZAL-CBS 2014), 14-17 Ekim, İstanbul.
15. Özşahin, E., & Kaymaz, Ç. K. (2013). Rüzgâr Enerji Santrallerinin (RES) Yapım Yeri Seçimi Üzerine Bir CBS Analizi: Hatay Örneği. TÜBAV Bilim Dergisi, 6(2), 1-18.
16. Pala, O. (2013). Bulanık Mantık ve Çok Kriterli Karar Verme Uygulaması (Yüksek Lisans Tezi). Dokuz Eylül Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, İzmir.
17. Saat, M. (2000). Çok Amaçlı Karar Vermede Bir Yaklaşım: Analitik Hiyerarşi Yöntemi. Gazi Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 2(2), 149-162.
18. Saaty, T. L. (1986). Axiomatic Foundation of The Analytic Hierarchy Process. Management Science, 32(7), 841-855.
19. Saaty, T. L. (1990). How to Make A Decision: The Analytic Hierarchy Process. European Journal of Operational Research, 48, 9-26.
20. Saaty, T. L. (1994). How to Make A Decision: The Analytic Hierarchy Process. Interfaces, 24(6), 19-43.
21. Saaty, T. L., & Vargas, L. G. (2001). The Decision by The US Congress on China’s Trade Status: A Multicriteria Analysis. In: Models, Methods, Concepts & Applications of the Analytic Hierarchy Process, (s.305-317).
22. Sunak, Y., Höfer, T., Sıddıque, H., Madlener, R., & Doncker, R. W. D. (2015). A GIS-Based Decision Support System for The Optimal Siting of Wind Farm Projects. E.ON Energy Research Center Series, 7(2), RWTH Aachen University, Germany.
23. Şimşek, G. (2020). Modelling Site Selection Process For Wind Power Plants Through Free and Open Source GIS (Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. TÜREB (2020). Türkiye Rüzgâr Santralleri Atlası. Ocak-2020, Ankara.
24. Tütek, H., Gümüşoğlu, Ş., & Özdemir, A. (2012). Sayısal Yöntemler: Yönetsel Yaklaşım. Beta Basın Yayım Dağıtım, İstanbul.
25. Urfalı, T., & Eymen, A. (2021). CBS ve AHP Yöntemi Yardımıyla Kayseri İli Örneğinde Rüzgâr Enerji Santrallerinin Yer Seçimi. Geomatik Dergisi, 6(3), 227-237.
26. Yaralıoğlu, K. (2004). Uygulamada Karar Destek Yöntemleri. İzmir Ofset, İzmir.
27. URL-1: https://ekolojist.net/turkiyede-ruzgar-enerjisi/ (Erişim Tarihi: 19 Nisan 2021).
28. URL-2: https://enerji.gov.tr/eigm-yenilenebilir-enerji-kaynaklar-ruzgar (Erişim Tarihi: 19 Nisan 2021).
29. URL-3: https://repa.enerji.gov.tr/REPA/ (Erişim Tarihi: 28 Nisan 2021).
30. URL-4: www.openstreetmap.org/export#map=9/40.7618/29.6603 (Erişim Tarihi: 28 Nisan 2021).
31. URL-5: http://birdmap.5dvision.ee/EN/2021/spring/?line=1&track=0&speed=1 (Erişim Tarihi: 28 Nisan 2021).
32. URL-6: http://yerbilimleri.mta.gov.tr/anasayfa.aspx (Erişim Tarihi: 28 Nisan 2021).
33. URL-7: https://earthexplorer.usgs.gov/ (Erişim Tarihi: 28 Nisan 2021).
34. URL-8: https://www.tarimorman.gov.tr/DKMP (Erişim Tarihi: 28 Nisan 2021).
35. URL-9: https://www.ozgurkocaeli.com.tr/haber/6651270/mahkeme-karamursel-res-projesini-durdurdu (Erişim Tarihi: 28 Nisan 2021).
36. URL-10: http://web.shgm.gov.tr/doc5/2549-7.pdf (Erişim Tarihi: 28 Nisan 2021).