Assessment of Major Hazards in Wind Energy Plants Using FMEA Risk Analysis Method

Year 2023, Volume: 1 Issue: 1, 1 - 11, 12.12.2023

Ali Kemal Eyüboğlu , Muharrem Özfırat

Abstract

The Aegean Region is known for its abundant wind resources, making it an ideal location for wind energy production. However, operating a wind energy facility in this area also comes with various risks that must be effectively identified and managed to ensure safe and reliable operations. This study was conducted at an enterprise with 68 wind turbines located in the Aegean Region of our country. As a result of the analyses, risks that emerge during the installation and maintenance processes of wind turbines have been identified, with a total of 43 risks determined. These risks represent potential hazards for both the workers and the enterprise. Instead of using the commonly employed L-type risk assessment method, this study employed the Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) for risk assessment. In FMEA, in addition to the parameters of likelihood and severity, the detectability parameter provides safety experts with a broader perspective for identifying hazards and taking necessary precautions. FMEA is a systematic approach that identifies hazardous tasks and events by anticipating potential risks in advance. This study emphasizes the importance of evaluating the hazards at a wind energy facility in Turkey through the FMEA method, offering an effective risk management strategy for ensuring a safe working environment.

Keywords

Risk assessment, FMEA, Wind Energy

Rüzgâr Enerjisi Tesislerinde Başlıca Tehlikelerin HTEA Risk Analiz Yöntemi İle Değerlendirilmesi

Abstract

Ege Bölgesi, zengin rüzgâr kaynaklarıyla bilinen ve rüzgar enerjisi üretimi için ideal bir konum olan bir bölgedir. Ancak, bu bölgede bir rüzgâr enerjisi tesisi işletmek de çeşitli tehlikeleri beraberinde getirir ve bunların etkili bir şekilde tespit edilip yönetilmesi güvenli ve güvenilir operasyonların sağlanması için gereklidir. Bu çalışma, ülkemizde Ege bölgesinde bulunan 68 adet rüzgâr türbinine sahip bir işletmede gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda, rüzgâr türbinlerinin kurulum ve bakım süreçlerinde ortaya çıkan riskler tespit edilmiş ve toplamda 43 adet risk belirlenmiştir. Bu riskler, hem çalışanlar hem de işletme açısından potansiyel tehlikeleri temsil etmektedir. Çalışmada, tüm iş kollarında sıkça kullanılan L tipi risk değerlendirme yöntemi yerine Hata Türü ve Etkileri Analizi (HTEA) risk analiz yöntemi kullanılmıştır. Hata Türü Etki Analizi (HTEA)’nde olasılık ve şiddet parametrelerinin yanı sıra farkedilebilirlik parametresi, tehlike unsurunu saptamada ve gereken önlemi almada iş güvenliği uzmanına geniş bir görüş açısı sağlamakta ve bu tehlikelerin nasıl değerlendirileceği ve yönetileceği üzerinde odaklanmaktadır. HTEA, tehlikeli görev ve olayları tanımlayarak, olası riskleri önceden belirleyen sistematik bir yaklaşımdır. Bu çalışma, Türkiye'deki bir rüzgâr enerjisi santralindeki tehlikelerin HTEA yöntemiyle değerlendirilmesinin önemini vurgulamakta ve güvenli bir çalışma ortamının sağlanması için etkili bir risk yönetimi stratejisi sunmaktadır.

Keywords

Risk değerlendirmesi, HTEA, Rüzgar Enerjisi

References

• [1] M. Gökçek, A. Bayülken, (2010). A review of connection problems of Turkey’s wind power to electrical grids, Renewable and Sustainable Energy Reviews. 14(2), 489-501.
• [2] P.J. Tavner, (2012). Offshore wind turbines: Reliability, availability and maintenance, The Institution of Engineering and Technology, USA.
• [3] A.K. Eyüboğlu, M.K. Özfırat, (2015). Yeraltı metal madeni ocaklarındaki başlıca tehlikelerin HTEA risk analiz yönetimi ile değerlendirilmesi. Uluslararası maden işletmelerinde işçi sağlığı ve iş güvenliği sempozyumu, 95-103.
• [4] S.A. Akdag, Ö. Guler, (2010). Evaluation of wind energy investment interest and electricity generation cost analysis for Turkey, Energy Policy. 38(8), 5013-5022.
• [5] C. Seckin, A. Micallef, A. Tezcan, (2017). Wind energy for a sustainable future: Case studies in Turkey. Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), 2017 International Conference on, 60-72.
• [6] N. Altın, A. Ozdemir, S. Bilgen, (2011). Economic analysis of stand alone and grid connected hybrid energy systems, Renewable Energy. 36(7), 1931-1943.
• [7] B. Saatçioğlu, (2019). Challenges and opportunities in Turkish wind energy markets: A policy analysis, Renewable Energy Law and Policy Review. 2(3), 111-120.
• [8] Dünya Enerji Konseyi Türkiye, (2021). 2021 Küresel Rüzgar Raporu. https://www.dunyaenerji.org.tr/wp-content/uploads/2021/04/2021-Kuresel-Ruzgar-Raporu.pdf. Erişim tarihi: 23 Eylül 2023.
• [9] G. Stewart, D. Tackle, (2012). Safety risks and mitigation in wind farm operations, Renewable Energy. 45, 451-460.
• [10] Z. Dong, P. Zhang, W. Song, Y. Feng, (2015). A study of the safety issues of large-scale wind turbines operation and maintenance based on HFACS-Wind, Safety Science. 73, 145-152.
• [11] F. Dinçer, P. Acar, A. Vardar, (2018). An examination of the risk factors associated with wind turbine installations, Renewable Energy. 118, 310-320.
• [12] Y. Zhang, J. Wang, S. Ma, Y. Zhang, (2019). Occupational health risk assessment and management in wind power plants, Journal of Renewable and Sustainable Energy. 11(4), 23-30.
• [13] R. Jones, M. Kavanagh, (2020). A systematic review of accident causation in wind farm operations, Renewable and Sustainable Energy Reviews. 120, 75-85.
• [14] A.K. Eyüboğlu, M.K. Özfırat, B. Kahraman, (2016). Açık işletme madenciliğinde şev ve basamaklarda oluşan risklerin hata türü etki analizi (HTEA) yöntemiyle sınıflandırılması. Uluslararası 8. İş Sağlığı ve Güvenliği Konferansı, 332-335.
• [15] Ö. Özkılıç, (2005). İş Sağlığı ve Yönetim Sistemleri ve Risk Değerlendirme Metodolojileri. TİSK Yayınları, Ankara, Yayın no: 338, pp. 140-142.
• [16] J.R. Ribas, J.C. Ribas Severo, L.F. Guimarães, K. Parente, C. Perpetuo, (2021). A fuzzy FMEA assessment of hydroelectric earth dam failure modes: A case study in Central Brazil, Energy Reports. 7, 4412-4424.
• [17] E. Bartolome, P. Benitez, (2022). Failure mode and effect analysis (FMEA) to improve collaborative project-based learning: Case study of a Study and Research Path in mechanical Engineering, International Journal of Mechanical Engineering Education. 50(2), 291-325.
• [18] J.J. Cardiel-Ortega, R. Baeza-Serrato, (2023). Failure mode and effect analysis with a fuzzy logic approach, Systems. 11, 348.
• [19] S.W. Lin, H.W. Lo, (2023). An FMEA model for risk assessment of university sustainability: using a combined ITARA with TOPSIS-AL approach based neutrosophic sets, Annals of Operations Research. https://doi.org/10.1007/s10479-023-05250-4.
• [20] N. Kök, M.S. Yıldız, (2023). New generation FMEA method in automotive industry: an implementation, Journal of Turkish Operations Management. (7)1, 1630-1643.
• [21] S. Cox, (1997). Risk assessment models in health and safety, Safety Science. 26(3), 201-209.
• [22] M.K. Özfırat, M.E. Yetkin, P.M. Özfırat (2019). Risk management for Truck-LHD machine operations in underground mines using failure modes and effects analysis, International Journal of Industrial and Operations Research. 2(1), 003.
• [23] İTÜ, (2013). Yüksek güçlü rüzgâr türbinlerinin yapıları, Güç elektroniği ve kontrol sistemleri, Elektrik Mühendisliği Kulübü, İstanbul.
• [24] M.K. Özfırat, E. Özkan, B. Kahraman, B. Şengün, M. Yetkin, (2017). Integration of risk matrix and event tree analysis: A natural stone plant case, Sādhanā. 42(10), 1741–1749.
• [25] Ş. Yılmaz, M. Bilici, (2020). Üniversitelerin mühendislik fakülteleri bünyesinde bulunan laboratuvarlarda iş sağlığı ve güvenliği. OHS Academy, 3(2), 102-113.
• [26] Rüzgâr kaynağına dayalı elektrik üretimi başvurularının teknik değerlendirmesi hakkında yönetmelik, (2015). Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Resmi gazete sayısı: 29508.