MEHMET GÖKSEL GÜNGÖR / Siemens Wind Power Rüzgar Enerjisi A.Ş. / Mikrokonumlandırma Mühendisi

ATAKAN ARABACI / Boğaziçi Üniversitesi / Makine Mühendisi

Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından dünya genelindeki rüzgârları gözlemlemek ve hızlarını ölçmek üzere tasarlanan ADM-Aeolus uydusu, 22 Ağustos 2018 günü Fransız Guyanası’ndan Vega roketi ile yörüngesine başarıyla gönderildi. Adını Yunan mitolojisindeki rüzgar tanrısından alan ADM-Aeolus (Atmospheric Dynamics Mission Aeolus) uydusunun 320 km yüksekliğindeki Güneş eşzamanlı yörüngesinde (sun-synchronous orbit) 3 yıl kalması planlanıyor. Görev süresi boyunca ADM-Aeolus, küresel ölçekte rüzgar profili gözlemi gerçekleştirebilen ilk uydu olacak ve hava tahminlerini iyileştirmek için ihtiyaç duyulan bilgileri sağlayacak. ADM-Aeolus, dünya yüzeyinden 30 km yüksekliğe kadar rüzgarları gözlemleyerek hız ve yön bilgilerini aktarmanın yanı sıra atmosferdeki küçük miktardaki gaz karışımları (trace gases) ile ilgili de veri toplayacak. ADM-Aeolus’un topladığı veriler sayesinde risk içeren ekstrem hava koşullarına daha hazırlıklı olabileceğiz.

Rüzgarı tahmin etmede günümüzdeki en büyük sorun rüzgârın anlık olarak yeterince gözlemlenememesidir. Karada sabit anemometrelerle ve gökyüzüne gönderilen hava balonları ile toplanan veriler dünyanın genel profili hakkında kapsamlı bilgi verecek kapasitede ne yazık ki değil. Bu bağlamda, rüzgarın ne yaptığını ve bir sonraki adımda ne yapacağını tam olarak doğru bir şekilde tahmin etmek için ADM-Aeolus yörüngesine fırlatıldı. Peki bu noktada Aeolus ne kadar fark yaratacak? Aeolus uydusu yaptığı ölçümlerle küresel bir kapsama alanı oluşturarak çok fazla bilgiye sahip olmadığımız tropik alanlar ve okyanuslar gibi bölgeler hakkında bizi bilgi sahibi kılacak. ADM-Aeolus ölçümlerini ALADIN (Atmospheric LAser Doppler İNstrument) adı verilen Doppler rüzgar LIDAR’ı ile gerçekleştirecek. ALADIN atmosfer boyunca yeryüzüne 100 Hz frekans ve 35 derecelik açı ile 7 saniye boyunca ultraviyole ışınlar gönderecek ve takip eden 21 saniye boyunca hava moleküllerinden ve farklı yüksekliklerde hareket eden toz, buz ve damlacıklar gibi küçük parçacıklardan sekip dönen ışınları büyük bir teleskopta toplayacak.

ESA için başlangıçta bunu yapacak tasarıma ulaşmak çok kolay değildi bu nedenle fırlatma ilk planlanan tarihten 11 yıl sonra gerçekleşti. ADM-Aeolus projesinin danışmanlarından LIDAR uzmanı ve Çevre Bilimleri Araştırma Kooperatifi Enstitüsünde (CIRES) kıdemli araştırmacı bilim insanı Michael Hardesty “Bu doğal olarak zor. Atmosferik bileşenlerden gelen geri tepen sinyal oldukça zayıf, bu yüzden yeterince ışın toplamak için nispeten büyük bir lazer ve büyük bir teleskopa ihtiyaç duyuyorsunuz” diyor. Proje Müdürü Anders Elfving ise sürecin böyle ilerlemesini ADM-Aeolus projesinin tamamen yeni bir sistem oluşturmak üzerine kurulu olmasına bağlıyor ve karşılaşılan karmaşık teknolojik ve tasarımsal problemleri aşmanın gerektirdiği iradenin ve kararlılığın önemini vurguluyor.

ADM-Aeolus’un rüzgar enerjisi sektörüne getireceği yeniliklere baktığımızda, uydunun sağlayacağı verilerle projelerin hazırlanış aşamalarından operasyon aşamalarına kadar farklı noktalarda sektöre önemli katkılarda bulunabileceği bir gerçek. ADM-Aeolus projesinin ana hedeflerinden birisi rüzgara dair verileri rüzgarın başlangıç aşamasından itibaren toplayarak kısa ve uzun vadede daha tutarlı ve kaliteli hava tahmin raporları sunmak. Hava tahminlerinin tutarlılığı son yıllarda önemli ölçüde artmış olsa da, meteoroloji uzmanları doğruluğu daha
da arttırmak için güvenilir rüzgar profili verilerine acilen ihtiyaç duymaktadır. ADM-Aeolus, lazer teknolojisini kullanarak küresel rüzgar profillerini uzaydan ölçerek bu gerekliliği karşılayabileceğini gösterecektir. Uydunun hava tahmin raporlarına sunacağı katkılar ile rüzgar türbini sahalarında daha doğru operasyonel planlamalar yapılabilecektir.

Uydunun öne çıkan diğer katkısı da offshore sahalar için olacaktır. Onshore rüzgar santralleri için arazi kullanımı, yüzey topoğrafyası ve pürüzlülük için radardan elde edilen değerler, şu anda bir yer seçmek için kullanılan bölgesel rüzgar atlaslarını tamamlayıcı niteliktedir. Ancak onshore rüzgar santrallerinin giderek daha fazla doygun hale gelmesi ve offshore rüzgar
türbinlerinin daha üretken olmaları offshore rüzgar sahalarını daha değerli hale getirmektedir. Bu noktada ADM-Aeolus’tan gelecek uydu verileri açık deniz rüzgar verisi içerdiğinden dolayı sektör için çok önem arz etmektedir. Karasal ölçüme kıyasla deniz ortamında yapılacak yerinde ölçümler çok pahalıdır, örneğin tek bir ölçüm direği yılda bir milyon avroya mal
olabilir ve ölçümlerin temsiliyeti küçük alanları kapsar. Rüzgar verileri ve rüzgar türbinlerinin yerleştirilmesiyle bağlantılı diğer veriler 0.7-50 km arası yatay, 0.5-2 km dikey gözlem çözünürlüğü ile sağlanabilecektir. Bu özelliği ile uydu verileri denizdem karaya göre sektöre daha fazla değer katabilir. Yukarıda ele alındığı gibi, uydu verileri enerji sektörüne rüzgar santrali konumu belirleme, belirli bir rüzgar santralinin verim tahmini hakkında daha ayrıntılı bilgi alma konusunda ve operasyonel planlamalar alanında yardımcı olabilir. Toplanacak veriler, meteorolojik modeller ve yer enstrümanları gibi mevcut yöntemlerle birleştirildiğinde daha değerli hale gelecektir. Yörüngesindeki yolculuğuna henüz başlayan ADM-Aeolus uydusunun özellikle rüzgar piyasasına nasıl katkıda bulunabileceğini önümüzdeki yıllarda hep birlikte izleyeceğiz.

KAYNAKLAR
1. https://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/ Benefiting_Our_Economy/Renewable_energy_development
2. https://www.ecmwf.int/sites/default/files/elibrary/ 2008/12564-expectations-adm-aeolus.pdf
3. https://pure.tue.nl/ws/portalfiles/portal/46943814
4. https://earth.esa.int/pi/esa?type=file&table=aotarget&cmd= image&alias=Aeolus_MRD
5. https://esamultimedia.esa.int/docs/EarthObservation/ AEOLUS_sheet_180809.pdf
6. http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2018/06/Earth_ from_space_special_edition
7. https://spectrum.ieee.org/aerospace/satellites/aeolus- satellite-uses-powerful-ultraviolet-lidar-to-measure- wind-speeds-from-space