Determining wind power plant locations by geographical information system and analytical hierarchy process: a case study in Sivas city, Turkey

Year 2024, , 14 - 23, 05.06.2024

Derya Dilara Köse

https://doi.org/10.56130/tucbis.1388095

Abstract

In parallel with the increase in the world population and developing technology, the increasing use of electrical energy during the day requires discovering new energy. In addition, the importance of energy sources that are less harmful to the environment is increasing. Wind energy is the most suitable source for sustainable energy production. The selection of the wind power plants where the wind turbines will be placed is very important to get the most ideal efficiency from the wind power plants. The location of the wind farm is required the decision makers for fix area for wind farm and many spatial data. In this study, factor maps such as elevation, slope, wind speed, distance to river, distance to highway and distance to power line were selected. In addition, fault lines, landslide areas, water resources etc. restrictive maps such as were prepared and evaluated together with factor maps. Analytical Hierarchy Process (AHP), which is the most widely used Multi-Criteria Decision Making (MCDM) methods, was used to determine the importance ranking of these criteria. The comparison of the criteria was made according to expert opinions and their significance levels were calculated. In addition to geographical and non-geographical data were also analyzed and evaluated on Geographical Information System (GIS) environment. Thus, a map of the areas suitable for the wind farm of Sivas province was created. It is aimed that the location of the wind power plants determined in the region will provide guidance for future studies. At the same time, it will shed light on studies to be carried out using the same method in similar areas.

Keywords

Geographical Information System (GIS), Analytical Hierarchy Process (AHP), Wind Power Plants (WPP), Site Selection, Sustainable Energy

Rüzgâr enerjisi santral yerlerinin coğrafi bilgi sistemi ve analitik hiyerarşi süreci ile belirlenmesi: Sivas ili örneği

Abstract

Dünya nüfusunun çoğalması ve gelişen teknolojiye paralel olarak, gün geçtikçe artan elektrik enerjisi kullanımı yeni enerji kaynaklarının keşfedilmesini gerektirmektedir. Ayrıca çevreye daha az zarar veren enerji kaynaklarının önemi de artmaktadır. Rüzgâr enerjisi de sürdürülebilir enerji üretimi için en uygun yöntemlerden birisidir. Rüzgâr santrallerinden en ideal verimin alınması için rüzgâr tribünlerinin konulacağı rüzgâr enerjisi santralleri (RES) yer seçimi oldukça önemlidir. RES yer seçimi çalışması sürecinde, uygun alanların bulunması için birçok konumsal veriye ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada yükselti, eğim, rüzgâr hızı, akarsuya uzaklık, karayoluna uzaklık ve elektrik hattına uzaklık gibi faktör haritaları seçilmiştir. Ayrıca fay hattı, heyelan alanları, su kaynakları vd. gibi kısıtlayıcı haritalar hazırlanarak faktör haritaları ile değerlendirilmiştir. Bu faktörlerin önem sıralamasını belirlemek için Çok Kriterli Karar Verme (ÇKKV) analizlerinden en yaygın kullanımı olan Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) kullanılmıştır. Faktörlerin karşılaştırılması uzman kişi ve kurum görüşlerine göre yapılmış ve önem dereceleri hesaplanmıştır. Ayrıca konumsal verilerin yanı sıra, sözel veriler de Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) ortamında analizler ile değerlendirilmiştir. Böylelikle Sivas ilinin RES için uygun olan alanların haritası oluşturulmuştur. Bölgede belirlenen RES yerleri ileride yapılacak çalışmalar için yol gösterici olacağı amaçlanmaktadır. Aynı zamanda benzer alanlarda aynı yöntem ile yapılacak çalışmalara ışık tutacak niteliktedir.

Keywords

Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS), Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP), Rüzgâr Enerji Santrali (RES), Yer Seçimi, Sürdürülebilir Enerji

References

• Alkay, E., Akgün, A., Kerimoğlu, E., Koramaz, T., Kunday, S., Okumuş, G., & Özçevik, Ö. (2014). Şehir planlamada analiz ve değerlendirme teknikleri. Literatür Yayıncılık.
• 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. https://doi.org/10.7212/zkufbd.v10i2.1602
• 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. https://doi.org/10.1016/j.jup.2015.06.001
• 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. https://doi.org/10.1016/S0960-1481(00)00169-5
• Bennui, A., Rattanamanee, P., Puetpaiboon, U., Phukpattaranont, P., & Chetpattananondh, K. (2007, May 10-11). Site Selection for large wind turbine using GIS [Conference presentation]. PSU-UNS International Conference on Engineering and Environment-ICEE-2007, Phuket, Thaliand.
• Can, G., & Yücel, M. A. (2019, Nisan 25-27). Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Analitik Hiyerarşi Prosesi kullanarak rüzgâr enerji santralleri için yer tespiti [Sempozyum sunumu]. TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, 17. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, Ankara, Türkiye.
• CLC. (2012). CORINE Land Cover. Erişildi 01 Mayıs 2023, https://land.copernicus.eu/en/products/corine-land-cover
• ÇŞİB. (2017). Çevre ve Şehircilik Bakanlığının ÇED alanında kapasitesinin güçlendirilmesi için teknik yardım projesi, rüzgâr enerji santralleri. Erişildi 1 Mayıs, 2023, https://ced.csb.gov.tr/cevresel-etki-degerlendirme-ced-kapasitesinin-guclendirilmesi-icin-teknik-yardim-projesi-i-82696
• Duman, T. Y., Çan, T., & Emre, Ö. (2011). 1/1.500.000 ölçekli Türkiye heyelan envanteri haritası. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Özel Yayınlar Serisi-27.
• Ekiz, S., Şirin, A., & Erener, A. (2022). En uygun rüzgâr enerji santrali yerlerinin coğrafi bilgi sistemleri ile belirlenmesi: Kocaeli ili örneği. Jeodezi ve Jeoinformasyon Dergisi, 9 (1), 59-79. DOI: 10.9733/JGG.2022R0005.T https://doi.org/10.9733/JGG.2022R0005.T
• Emre, Ö., Duman, T.Y., Özalp, S., Elmacı, H., Olgun, Ş., & Şaroğlu, F. (2013). Açıklamalı Türkiye diri fay haritası (Ölçek 1:1.250.000). Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Özel Yayın Serisi-30.
• Güler, D. (2016). Analitik Hiyerarşi Yöntemi ve Coğrafi Bilgi Sistemleri ile alternatif katı atık düzenli depolama alanı yer seçimi: İstanbul ili örneği (Yayın No. 455361) [Yüksek Lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Kaya, I., Karaşan, A., Güvercin, Ö., Ilbahar, E., & Baraçlı, H. (2023). Appraisal of smart factory design for advance manufacturing plants based on transition strategies by using an integrated fuzzy decision-making methodology. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 36(8), 1153-1177. https://doi.org/10.1080/0951192X.2023.2177735
• Kharaghani, H., Etemadfard, H., & Salem Rafush, A. (2022). Allocation of fire stations by hybrid method (case study: Mashhad). Urban Management Studies, 13(48), 55-67. https://doi.org/10.30495/ums.2022.19616
• KTB. (2000). T.C. Kültür ve Turizm Bakanlığı. Erişildi 1 Mayıs 2023, https://sivas.ktb.gov.tr/TR-76023/genel-bilgiler.html
• Mazman, T. (2005). Coğrafi bilgi sistemleri ve istatistiksel analiz teknikleri ile Kumluca Havzası (gd Bartın) heyelan duyarlılık değerlendirmesi (Yayın No. 197986) [Yüksek Lisans tezi, Çukurova Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Memduhoğlu, A., Özmen, G., Göyçek, G., & Kılıç, F. (2014, Ekim 14). Rüzgâr türbini kurulacak alanların CBS çok ölçütlü karar analizi kullanılarak belirlenmesi Davutpaşa Kampüsü [Sempozyum sunumu]. 5. Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Sempozyumu, İstanbul, Türkiye.
• Nişancı, R., Yıldırım, V., & Ozçelik, A. E., (2010, Ekim 11-13). Rüzgâr enerjisi üretim alanlarının coğrafi bilgi sistemleri ile belirlenmesi: Trabzon İli örneği [Sempozyum sunumu]. III. Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Sempozyumu (UZALCBS’2010), Kocaeli, Türkiye.
• 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.
• Öztürk, D., & Kılıç, F. (2010). Konumsal karar verme problemlerinde analitik hiyerarşi yönteminin kullanılması. Yıldız Teknik Üniversitesi Sigma Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 28, 124-137.
• REPA. (2021). Türkiye Rüzgâr Enerjisi Potansiyeli Atlası. Erişildi 1 Mayıs 2023, https://repa.enerji.gov.tr/REPA/iller/SIVAS-REPA.pdf
• RES. (2023). Rüzgâr Enerji Santralleri. Çevre Etkileri ve Projelerin Değerlendirmesinde Dikkat Edilmesi Gereken Temel Hususlar Raporu. Erişildi 1 Mayıs 2023, https://webdosya.csb.gov.tr/db/ced/editordosya/R%C3%83%C5%93ZG%C3%83%E2%80%9AR%20ENERJ%C3%84%C2%B0%20SANTRALLER%C3%84%C2%B0.pdf
• Saaty, T. L. (1994). How to make a decision: The Analytic Hierarchy Process. Interfaces, 24(6), 19-43. Journal of Engineering and Natural Sciences, 28, 124-137. https://doi.org/10.1287/inte.24.6.19
• Saaty, T. L., Vargas, L. G., Saaty, T. L., & Vargas, L. G. (2001). The decision by the US congress on China’s trade status: a multicriteria analysis. Models, methods, concepts & applications of the analytic hierarchy process, 305-317. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-1665-1_22
• Shorabeh, N. S., Firozjaei, H. K., Firozjaei, M. K., Jelokhani-Niaraki, M., Homaee, M., & Nematollahi, O., (2022). The site selection of wind energy power plant using GIS-multi-criteria evaluation from economic perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 168, 112778. https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112778
• Şimşek, G. (2020). Modelling site selection process for wind power plants through free and open source GIS (Yayın No. 633621). [Yüksek Lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi], YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• TÜREB. (2021). Türkiye Rüzgâr Enerjisi Birliği Rüzgâr Enerjisi İstatistik Raporu 2021. Erişildi 1 Mayıs 2023, https://tureb.com.tr//lib/uploads/55081baf3b9a1091.pdf
• Tütek, H., Gümüşoğlu, Ş., & Özdemir, A. (2012). Sayısal yöntemler: Yönetsel yaklaşım. Beta Basın Yayım Dağıtım.
• Urfalı, T., & Eymen, A. (2021). CBS ve AHP yöntemi yardımıyla Kayseri ili örneğinde rüzgâr enerji santrallerinin yer seçimi. Geomatik Dergisi, 6(3), 227-237. https://doi.org/10.29128/geomatik.772453
• USGS. (2023). USGS EarthExplorer. Erişildi 1 Mayıs 2023, https://earthexplorer.usgs.gov/
• YEGM. (2022). Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü Sivas İli Rüzgâr Kaynak Bilgileri. YEGM. Erişildi 1 Mayıs 2023, https://repa.enerji.gov.tr/REPA/iller/SIVAS-REPA.pdf