The Effect of Drought on the Electricity Production of Almus (Tokat-Türkiye) Dam Lake

Abstract

Drought is the lack of rainfall in a region. This study examines the long-term effects of drought in Tokat and the impact of recent drought events on hydroelectric power generation. SPI (Standardized Precipitation Index) and SPEI (Standardized Precipitation and Evapotranspiration Index) were used to determine the negative impacts of drought on many areas, such as agriculture and energy. Almus meteorological station data were used to analyze drought severity. Annual energy production data from Almus Dam Lake between 2002 and 2020 were used to assess the impact of drought on hydroelectric power generation. The correlation analysis between the station data and energy production amounts showed 0.89 agreement. According to SPI and SPEI analyses with 1981–2022 precipitation data, significant drought periods were identified. In the six-month periods over many years, exceptionally dry values were recorded three times at -3 and below. Accordingly, the amount of electricity generated in Almus Dam Lake decreases in direct proportion to the severity of the drought. Especially in 2014, electricity generation experienced the biggest decline. Similarly, in 2007, there was a drought compared to the previous year, and electricity generation decreased by 33.05%. In 2017, generation fell by 37.30% compared to the previous year. The drought in 2020 reduced the amount of generation due to precipitation in the following months and the positive impact of the budget left over from previous years. As a result, drought has negative impacts on human activities and sectors, and regular monitoring and recording of sectoral impacts is required.

Keywords

• Drought
• Hydroelectric power
• Standardized Precipitation Evaporation Index (SPEI)
• Standardized Precipitation Index (SPI)
• Almus Dam Lake

Kuraklığın Almus (Tokat-Türkiye) Baraj Gölü Elektrik Üretim Miktarına Etkisi

Öz

Kuraklık, bir bölgede yağış eksikliği yaşanması durumudur. Bu çalışma, Tokat’ta kuraklığın uzun dönemli etkilerini ve son yıllarda yaşanan kuraklık olaylarının hidroelektrik enerji üretimine olan etkisini incelemektedir. Kuraklığın tarım ve enerji gibi birçok alana olumsuz etkilerini tespit edilmek için SPI (Standartlaştırılmış Yağış İndisi) ve SPEI (Standartlaştırılmış Yağış ve Evapotranspirasyon İndisi) kullanılmıştır. Kuraklık şiddetini analiz etmek için Almus meteoroloji istasyonu verileri ele alınmıştır. Almus Baraj Gölündeki 2002-2020 yılları arasındaki yıllık enerji üretim verileri, kuraklığın hidroelektrik enerji üretimi üzerindeki etkisini değerlendirmek için kullanılmıştır. İstasyon verileri ve enerji üretim miktarları arasında yapılan korelasyon analizinde 0,89 uyum saptanmıştır. 1981-2022 yağış verileriyle yapılan SPI ve SPEI analizlerine göre, önemli kuraklık dönemleri tespit edilmiştir. Uzun yıllara dayanan altı aylık periyotlarda olağanüstü kurak değerler üç kez -3 ve altında kaydedilmiştir. Buna göre, Almus Baraj Gölünde elektrik üretim miktarları, kuraklık şiddetiyle doğru orantılı olarak azalmaktadır. Özellikle 2014 yılında elektrik üretimi en büyük düşüşü yaşamıştır. Benzer şekilde, 2007 yılında da önceki yıla göre kuraklık yaşanmış ve elektrik üretimi %33,05 azalmıştır. 2017 yılında ise üretim, bir önceki yıla göre %37,30 düşmüştür. 2020 yılı kuraklığı, sonraki aylarda yağışların olması ve önceki yıllardan kalan bütçenin pozitif etkisiyle, üretim miktarı önceki yıllar kadar sert düşürmemiştir. Sonuç olarak, kuraklık insan faaliyetleri ve sektörler üzerinde olumsuz etkiler yaratmakta ve düzenli takibi ile sektörel etkilerin kayıt altına alınması gerekmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Kuraklık
• Hidroelektrik enerji
• Standartlaştırılmış Yağış Buharlaşma İndisi (SPEI)
• Standartlaştırılmış Yağış İndisi (SPI)
• Almus Baraj Gölü

References

1. Bakanoğulları, F. (2020). Kırsal havzalarda kuraklığın iki yöntem (SPEI ve SPI) kullanılarak belirlenmesi: Kumdere Havzası örneği. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 7(1), 146-156. https://doi.org/10.30910/turkjans.680037.
2. Belal, A.A., El-Ramady, H.R., Mohamed, E.S. & Saleh, A.M. (2014). Drought risk assessment using remote sensing and GIS techniques. Arabian Journal of Geosciences, 7, 35–53. https://doi.org/10.1007/s12517-012-0707-2.
3. Bozkurt, E. & Koçyigit, A. (1995). Almus Fault Zone: Its age, total ofset and relation to the North Anatolian Fault Zone, Turkey. Journal of Earth Science, 4(2), 93-104.
4. Calda, B., An, N., Turp, M.T. & Kurnaz, M.L. (2020). İklim değişikliğinin Akdeniz Havzasındaki orman yangınlarına etkisi. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, 32(1), 15-32.
5. Cuartas, L.A., Cunha, A.P.M.D.A., Alves, J.A., Parra, L.M.P., Deusdará-Leal, K., Costa, L.C.O., Molina, R.D., Amore, D., Broedel, E., Seluchi, M.E. & Marengo, J.A. (2022). Recent hydrological droughts in Brazil and their impact on hydropower generation. Water, 14(4), 601. https://doi.org/10.3390/w14040601.
6. Çelik, M.A., Kopar, İ. & Bayram, H. (2018). Doğu Anadolu Bölgesi’nin mevsimlik kuraklık analizi. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 22(3), 1741-1761.
7. Çubukçu, K.M. (2019). Basic statistics and spatial statistics in planning and geography (2nd Edition). Nobel Publishing.
8. Dabanlı, İ. (2019). Kuraklık riskinin bulanık mantık yardımıyla Türkiye genelinde değerlendirilmesi. DÜMF Mühendislik Dergisi, 10(1), 359-372.

9. Dinç, N., Aydinşakir, K., Işık, M. & Büyüktaş, D. (2016). Standartlaştırılmış yağış indeksi (SPİ) yöntemi ile Antalya ili kuraklık analizi. Derim, 33(2), 279-298. Doı:10.16882/Derim.2016.267912.
10. Duvan, A., Aktürk, G. & Yıldız, O. (2021). Meteorolojik kuraklığın zamansal ve alansal özelliklerine iklim değişikliğinin etkisi, Sakarya örneği. Mühendislik Bilimleri Araştırma Dergisi, 3(2), 207-217.
11. Gümüş, V. (2017). Akım kuraklık indeksi ile Asi Havzasının hidrolojik kuraklık analizi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 5(1), 65-73.
12. Hoşgören, M.Y. (2011). Jeomorfolojinin ana çizgileri I. Çantay Kitabevi.
13. McKee, T.B., Doesken, N.J. & Kleist, J. (1993). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In 8th Conference on Applied Climatology, (pp. 179-184). American Meteorological Society.
14. Młyński, D., Książek, L. & Bogdał, A. (2024). Meteorological drought effect for Central Europe's hydropower potential. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 191, 114175. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.114175.
15. Özgün, G., Vaheddoost, B. & Aras, E. (2020). Standart yağış indeksi (SPI) metodu kullanılarak kuraklık analizi ve Bursa Doğancı Barajı ile ilişkilendirilmesi. Academic Perspective Procedia, 3(2), 876-885. http://dx.doi.org/10.33793/acperpro.03.02.23
16. Öztürk, T., Türkeş, M. & Kurnaz, M. L. (2011). RegCM4. 3.5 iklim modeli benzetimleri kullanılarak Türkiye'nin gelecek hava sıcaklığı ve yağış klimatolojilerindeki değişikliklerin çözümlenmesi. Ege Coğrafya Dergisi, 20(1), 17-27.
17. Türkeş, M. (2008). Küresel iklim değişikliği nedir? Temel kavramlar, nedenleri, gözlenen ve öngörülen değişiklikler. İklim Değişikliği ve Çevre, 1(1), 26-37.
18. Thornthwaite, C.W. (1948). An approach toward a rational classification of climate. Geographical Review, 38(1), 55–94.
19. Uğurlu, Ö. & Örçen, İ. (2007). Türkiye’de küresel ısınmanın enerji kaynakları üzerine etkisi. EMO Enerji Toplumsal Haber ve Araştırma Dergisi, (3), 17-19.
20. Vicente-Serrano, S.M., Beguería, S. & Lopez-Moreno, J.I. (2010). A multiscalar drought index sensitive to global warming: The standardized precipitation evapotranspiration index. Journal of Climate, 23(7), 1696-1718. https://doi.org/10.1175/2009JCLI2909.1
21. Wan, W., Zhao, J., Popat, E., Herbert, C. & Döll, P. (2021). Analyzing the impact of streamflow drought on hydroelectricity production: A global-scale study. Water Resources Research, 57(4), 1-25. https://doi.org/10.1029/2020WR028087
22. Zhao, X., Huang, G., Li, Y. & Lu, C. (2023). Responses of hydroelectricity generation to streamflow drought under climate change. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 174, 113141. https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.113141